بررسی تأثیر نانوذرات نقره در غیرفعالسازی باکتریهای هتروتروف از آب آلوده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، مرکز تحقیقات علوم بهداشتی، گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی مشهد- ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی مشهد- ایران

3 دانشیار، مرکز تحقیقات علوم بهداشتی، گروه آمار زیستی، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی مشهد- ایران

چکیده

زمینه هدف: روش­های معمول گندزدایی آب استفاده از کلر است که می تواند عوامل میکروبی را بطور موثر کنترل کند. تحقیقات دهه اخیر رابطه بین گندزدایی آب با کلر و محصولات گندزدایی جانبی را نشان داده است. تکنولوژی نانو در دهه های اخیر فرصتی را برای کشف قدرت باکتری کشی نانوذرات فلزی فراهم کرده است. از میان این نانوذرات، نقره بیشتر مورد استفاده قرار گرفته است. هدفازاینتحقیقارزیابیتاثیر نانوذرات نقره در غیرفعالسازی باکتریهای هتروتروف از آب آلوده بودهاست.
مواد و روش­ها: اینمطالعهتجربیدرسیستمبستهودرمقیاسآزمایشگاهیبررویآبآلودهدست سازیکهبااضافهکردن 10 میلی لیتر پساب به 90 میلی لیتر آب مقطر  ساختهشدهبود،انجامگرفت. هر بار، به 6 ظرف از آب آلوده، نانونقره با مقادیر 180-30 میکروگرم در لیتر افزوده شد و در طول 100 دقیقه هر 20 دقیقه یک بار یک نمونه برداشته شد. شمارش بشقابی باکتریهای هتروتروف مطابق دستورالعمل های چاپ 21 کتاب استاندارد متد آزمایش شد.
یافته ها:  نتایجنشانداد افزایش زمان تماس با نانونقره، باعث غیر فعالسازی بیشتر باکتریهای هتروتروف است (p=0.001)، اما رابطه معنی داری بین مقدار نانونقره و غیر فعالسازی باکتریهای هتروتروف دیده نشد (p=0/13 ). حداکثرغیرفعال سازی 6/83 درصد در زمان تماس 100 دقیقه و برای غلظت 180 میکروگرم بر لیتر به دست آمد.
نتیجه گیری:  براساسنتایجاینتحقیق،میتواننتیجهگرفتکهنانونقرهبرای غیر فعالسازی باکتریهای هتروتروفازآبآلودهموثر بوده و به عنوان یک روش جدید برای گندزدایی آّب پیشنهاد می گردد.  

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of silver nanoparticles on the inactivation of heterotrophic bacteria in water contaminated

نویسندگان [English]

  • Hasan Alidadi 1
  • Raziyeh Novrozian Ostad 2
  • Habobollah Esmaeli 3
چکیده [English]

Background & Objectives: Common methods for water disinfection are using chlorine which can efficiently control microbial agents. Researches in recent decades have shown a relationship between the disinfection of water and disinfection by-products. Nanotechnology in the last decades has provided opportunities for discovering the bactericide property of metal nanoparticles. Among all anti-microbial nanoparticles, silver is the most applicable one. Therefore, the aim of this study was to evaluate the effect of nanosilver on inactivating of the heterotrophic bacteria in contaminated waters.
Materials & Methods: This bench-scale experimental study was carried out in a batch system on artificially contaminated water samples prepared by adding 10 ml effluent to 90 liters of distilled water. In each run, the nanosilver (30-180 μgL-1) was added to 6 containers of contaminated water and then a sample was taken every 20 minutes for a 100-minute period. Numbers of heterotrophic plate count (HPC) were determined for all samples according to the standard methods book instructions (21st edition).
Results: Results revealed that the heterotrophic bacteria inactivation significantly increased with increasing the contact time of nonosilver (P=0.001), but there was no significant correlation between the nanosilver concentrations and heterotrophic bacteria inactivation (P=0.13). The maximum heterotrophic bacteria inactivation (83.6%) was achieved within 100 minutes of contact time for 180 μgL-1 of nanosilver.
Conclusion: Nanosilver treatment is effective in heterotrophic bacteria inactivation in contaminated water and can be advised as a new method for water disinfection.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Water
  • disinfection
  • Nanosilver
  • Heterotrophic bacteria

 

مقاله اصیل

 

 

 


بررسی تأثیر نانوذرات نقره در غیرفعالسازی باکتریهای

هتروتروف از آب آلوده

 

حسین علیدادی1، راضیه نوروزیان استاد 2*، حبیب الله اسماعیلی3

1 دانشیار، مرکز تحقیقات علوم بهداشتی، گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی مشهد- ایران  

2 استاد، دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی مشهد- ایران

3 دانشیار، مرکز تحقیقات علوم بهداشتی، گروه آمار زیستی، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی مشهد- ایران 

 

*نشانی نویسنده مسؤول: مشهد، خیابان دانشگاه، بین دانشگاه 16 و 18 ، دانشکده بهداشت، دکتر راضیه نوروزیان استاد

E-mail: Norouzianr911@mums.ac.ir

 

وصول:25/6/94، اصلاح:13/8/94، پذیرش:17/9/94

چکیده

زمینه هدف: روش­های معمول گندزدایی آب استفاده از کلر است که می تواند عوامل میکروبی را بطور موثر کنترل کند. تحقیقات دهه اخیر رابطه بین گندزدایی آب با کلر و محصولات گندزدایی جانبی را نشان داده است. تکنولوژی نانو در دهه های اخیر فرصتی را برای کشف قدرت باکتری کشی نانوذرات فلزی فراهم کرده است. از میان این نانوذرات، نقره بیشتر مورد استفاده قرار گرفته است. هدفازاینتحقیقارزیابیتاثیر نانوذرات نقره در غیرفعالسازی باکتریهای هتروتروف از آب آلوده بودهاست.

مواد و روش­ها: اینمطالعهتجربیدرسیستمبستهودرمقیاسآزمایشگاهیبررویآبآلودهدست سازیکهبااضافهکردن 10 میلی لیتر پساب به 90 میلی لیتر آب مقطر  ساختهشدهبود،انجامگرفت. هر بار، به 6 ظرف از آب آلوده، نانونقره با مقادیر 180-30 میکروگرم در لیتر افزوده شد و در طول 100 دقیقه هر 20 دقیقه یک بار یک نمونه برداشته شد. شمارش بشقابی باکتریهای هتروتروف مطابق دستورالعمل های چاپ 21 کتاب استاندارد متد آزمایش شد.

یافته ها:  نتایجنشانداد افزایش زمان تماس با نانونقره، باعث غیر فعالسازی بیشتر باکتریهای هتروتروف است (p=0.001)، اما رابطه معنی داری بین مقدار نانونقره و غیر فعالسازی باکتریهای هتروتروف دیده نشد (p=0/13 ). حداکثرغیرفعال سازی 6/83 درصد در زمان تماس 100 دقیقه و برای غلظت 180 میکروگرم بر لیتر به دست آمد.

نتیجه گیری:  براساسنتایجاینتحقیق،میتواننتیجهگرفتکهنانونقرهبرای غیر فعالسازی باکتریهای هتروتروفازآبآلودهموثر بوده و به عنوان یک روش جدید برای گندزدایی آّب پیشنهاد می گردد.  

واژه­های کلیدی: نانونقره، گندزدایی، باکتری هتروتروف، آب.

 


مقدمه

با توجه به نیاز حیاتی انسان به آب سالم، موضوع سالم سازی آب آشامیدنی قدمتی طولانی داشته و به دوران یونان باستان بر می گردد (1). آب آلوده شده به مدفوع، مسئول بیماریهای روده ای زیادی می باشد (2). براساس گزارش سازمان جهانی بهداشت در سال 2004 حداقل یک ششم از جمعیت جهان که برابر با (1/1) میلیارد نفر می باشند، به آب آشامیدنی سالم دسترسی ندارند. اسهال هر ساله 2/2 میلیون نفر که اغلب آنها بچه های زیر پنج سال هستند را به کام مرگ می کشد (3).

شاخص متداول مورد استفاده در بررسی کیفیت میکروبی آب و تطابق آن با استانداردهای موجود تعیین حضور باکتریهای کلیفرم های کل و کلیفرم های مدفوعی است. با این حال، امروزه شمارش باکتریهای هتروتروف به روش بشقابی(HPC) Heterotrophic Plate Count از جمله شاخص هایی است که به عنوان مکمل شاخص کلیفرم در کنترل کیفی آب مورد توجه قرار گرفته است (4).

اگرچه فرآیندهای معمول تصفیه آب که شامل انعقاد، لخته سازی،ته نشینی و صاف سازی است، اغلب میکروارگانیسم ها را از بین می برد اما به دلیل باقی ماندن برخی میکروارگانیسمها و یا ورود آنها بعد از این مراحل، لازم است آب گندزدایی شود.

کلرزنی اولین بار جهت ایجاد حفاظت بیشتر علیه میکروارگانیسم های بیماری زا انجام شد. تخریب پاتوژن ها و انگل ها توسط گندزدایی، بطور قابل توجهی به کاهش بیماریهای منتقله به وسیله آب و غذا کمک می کند. اما اثرات ناشی از استفاده از ترکیبات کلر بر محیط زیست شامل تشکیل محصولات جانبی گندزدایی، ایجاد سمیت برای حیات آبزیان و دیگر تغییرات در کیفیت آبهای پذیرنده می شود (1).

سیستم ازناسیون نسبتا پیچیده است و باید بصورت مداوم راهبری شود و همچنین ازن باقیمانده ی گندزدایی پایدار ندارد. معمولا وجود کدورت و جامدات معلق در فاضلاب نیاز به دوژاهای بالایی از اشععه ماوراءبنفش جهت گندزدایی دارد و باعث شده است تا تمایل به استفاده از آن کمتر شود. برخی از میکروارگانیسم ها از طریق مکانیسم هایی مثل فوتو دی اکتیواسیون یا بازسازی در تاریکی در غیاب نور می توانند مجددا فعالیت خود را پس از مواجهه با UV به دست بیاورند(5).

فلزاتی مانند نقره، مس، جیوه، منگنز و آهن پتانسیل گندزدایی آب را دارند، ولی از میان آنها فقط نقره برای گندزدایی آب مصرفی انسان به کار می­رود (3). نقره از جمله فلزاتی است که به عنوان ماده ضدباکتری بی خطر و موثر مطرح شده است که می تواند بیش از 650 نوع میکروارگانیسم از قبیل باکتری و ویروس را از بین ببرد (6).

اما محلول­های نقره در مقایسه با محلولهای کلر بسیار گران بوده است. از آن جایی که یکی از عوامل مهم محدود کننده در کاربرد نقره در گندزدایی آب، عامل اقتصادی است، لذا در صورتی­که بتوان ضمن حفظ خاصیت گندزدایی و سا یر امتیازات آن، از طریق کاهش مقدار موثر، مشکل اقتصادی یاد شده را برطرف نمود، گام موثری در رابطه با گندزدایی آب محسوب می شود (3).

 

 

شکل 1: تصویر پراش اشعه x مربوط به نانو

ذرات نقره شرکت نانو ثانی

 

امروزه فناوری نانو با دستکاری در سطح اتم ها و مولکولها موادی با خواص ویژه تولید کرده است .مقیاس نانو منحصر به فرد است زیرا در آن محدوده خصوصیات ذاتی ذره از قبیل رنگ، استحکام، مقاومت در مقابل حرارت، نفوذ گازها، رطوبت، امواج و... بهبود می یابد (6). همچنین اندازه ذره در مقیاس نانو باعث افزایش فوق العاده سطح ویژه به ازای یک حجم ثابت از ماده و لذا افزایش تماس نانوذرات می شود. یکی از این نانو ذرات، نانوذرات نقره می باشد.  نقره در ابعاد بزرگتر فلزی با خاصیت واکنش دهی کم می باشد، ولی زمانی که به ابعاد کوچکتر در حد نانومتر تبدیل می شود خاصیت میکروب کشی آن بیش از 99 درصد افزایش می یابد، نقره در ابعاد نانو بر متابولیسم، تنفس و تولید مثل میکروارگانیسم ها اثر می گذارد (7).

مطالعه ظرفیت گندزدایی محصولات نانو نقره نشان می دهد که محلول گندزدا با غلظت ppm10 از رشد اشرشیاکلی و کلیفرم ها به طور کامل جلوگیری کند. تحقیق دیگری نشان می دهد حداقل غلظت بازدارنده نانوذرات نقره برای استافیلوک اورئوس و اشرشیا کلی به ترتیب ppm 5 وppm  10 بوده است. همچنین، حداقل غلظت ضد میکروبی نانونقره برای باکتریهای بیوفیلم 10 میلی گرم در لیتر است. تنها اثر بد نقره، تیره کردن پوست و غشا مخاطی در نتیجه تماس طولا نی مدت با مقادیر زیاد نقره است و بر این اساس با کاهش مقدار در اثر استفاده از نانوفناوری، سندی مبنی بر سمیت نانوذرات نقره برای انسان وجود ندارد (3). هدف این تحقیق ارزیابی تاثیر نانوذرات نقره در غیرفعالسازی باکتریهای هتروتروف از آب آلوده بوده است.

 

مواد و روش­ها

نانوذرات نقره با اندازه 20 نانومتر و درجه خلوص 99/99 درصد از شرکت NANOSANY خریداری گردید (شکل1). ابتدا آب آلوده دست ساز با pH خنثی، توسط اضافه کردن پساب تصفیه خانه فاضلاب به آب مقطر ساخته شد و سپس به آب آلوده دست ساز مقادیر مختلف نانونقره شامل 30، 60، 90، 120، 180،150 میکروگرم در لیتر افزوده شد و از هر یک از ظروف در زمان های صفر، 20، 40، 60، 80 و 100 دقیقه نمونه برداری انجام گرفت و کلیه مراحل مذکور سه بار تکرار در مجموع 108 نمونه میکروبی آماده شد. نمونه های برداشتی به منظور شمارش باکتریهای هتروتروف ازروش پور پلیت و محیط کشت پلیت کانت آگار مطابق کتاب روش های استاندارد برای آزمایشات آب و فاضلاب آزمایش شد (3).

روشپورپلیت: 1سی سی نمونه در یک طرف پلیت و 10سی سی محیط کشت پلیت کانت آگار در طرف دیگر پلیت ریخته سپس پلیت را به حال 8 انگلیسی چندین بار تکان داده و بعد از چند دقیقه که محیط کشت داخل پلیت جامد شد. پلیت به صورت وارونه به مدت h 3±48  ساعت در انکوباتور Ċ0.5±35  گرما گذاری شدند. بعد از جمع آوری داده ها، داده ها کد گذاری می گردد و با استفاده از نرم افزار آماری spss داده ها وارد سیستم می گردد. سپس با استفاده از شاخص های میانگین، میانه، انحراف معیار و نمودار داده ها توصیف می شوند سپس با به کارگیری آنالیز واریانس دوعاملی، تأثیر هر یک از عوامل روی میزان باکتری مشخص می گردد. در همه آزمون سطح معنی داری 05/0 خواهد بود. در صورتی که متغیر وابسته نرمال نبود با استفاده از تبدیل مناسب نرمالیزه خواهد شد. در غیر اینصورت از آزمون های ناپارامتری معادل استفاده می شود.

 

یافته ها

سوسپانسیون نانونقره توانسته است میانگین تعداد باکتریهایهتروتروف را از 4/3688 عدد در یکصد میلی لیتر از نمونه­های خام پس از 100 دقیقه زمان تماس به 7/1234 عدد در صد میلیلیتر (5/66 درصد) کاهش دهد. همانگونه که در جدول 1  مشاهده می شود با افزایش زمان تماس میانگین تعداد باکتریهای هتروتروف نسبت به مقدار اولیه کاهش می یابد. اثر گندزدایی نقره در محیط های آبی با آنکه کند است اما تاثیری پایدار دارد. استفاده از یون نقره با غلظت 1 میلی گرم بر لیتر و زمان تماس 2 ساعت باعث گتندزدایی مطلوب آب می گردد (8).

با افزایش غلظت نانونقره در زمان صفر میانگین تعداد باکتریها را از 3802 عدد در یکصد میلی لیتر به 1348 عدد در صد میلیلیتر (5/64 درصد) کاهش یافته

جدول1: میانگین تعداد باکتری ها بر حسب زمان

زمان واکنش (دقیقه)

باکتری هتروتروف

(انحراف معیار± میانگین)

درصد غیرفعالسازی باکتریها

آب خام

89/1390±4/3688

-

0

06/1006±7/2943

1/20

20

77/1029±5/2675

4/27

40

29/898±1/2142

9/41

60

86/850±0/1893

6/48

80

16/790±0/1635

6/55

100

10/705±7/1234

5/66

 

جدول2: میانگین تعداد باکتری را بر حسب زمان و غلظت نانوذرات نقره

زمان واکنش (دقیقه)

 

غلظت

نانونقره(میکروگرم در لیتر (

30

60

90

120

150

180

0

3802

2681

2340

3916

3575

1348

20

3380

2470

1706

3802

3428

1266

40

3152

2096

1283

2892

2535

894

60

2908

1950

1121

2437

2193

747

80

2697

1462

975

2177

1934

565

100

2470

1202

731.25

1365

1235

405

 

جدول3: میانگین و انحراف معیار درصد غیرفعالسازی بر حسب غلظت ها و زمان های مختلف

غلظت

نانونقره

(میکروگرم در لیتر (

زمان واکنش (دقیقه)

0

20

40

60

80

100

30

05/0±16/0

06/0±21/0

02/0±29/0

09/0±36/0

07/0±43/0

13/0±49/0

60

08/0±22/0

11/0±28/0

07/0±39/0

12/0±45/0

07/0±58/0

05/0±64/0

90

21/0±19/0

13/0±31/0

07/0±46/0

05/0±53/0

09/0±59/0

03/0±69/0

120

15/0±32/0

17/0±35/0

10/0±49/0

10/0±58/0

10/0±61/0

03/0±73/0

150

20/0±38/0

21/0±40/0

14/0±55/0

11/0±61/0

12/0±65/0

03/0±76/0

180

23/0±42/0

20/0±46/0

14/0±60/0

12/0±68/0

29/0±62/0

07/0±82/0

 

است و در زمان 100 دقیقه، میانگین تعداد باکتریها را از 2470 عدد در یکصد میلی لیتر به 405 عدد درصد میلیلیتر (6/83 درصد) کاهش یافته است. بنابراین با افزایش غلظت در زمانهای مختلف میانگین تعداد باکتریها کاهش می یابد. نتایج بررسی میانگین تعداد باکتریهای متفاوت در زمانهای واکنش مختلف و غلظت نانوذرات نقره در جدول 2 ارائه شده است.

طبق نمودار 1 و با توجه به جدول 3 و آزمون واریانس آنالیز واریانس دوعاملی در زمانهای مختلف تفاوت معناداری بین میانگین غیرفعالسازی بر حسب هر یک از غلظت ها وجود دارد (001/0p< و 1/97F=). اما تفاوت معناداری بین غلظت ها در هر یک از زمانها وجود ندارد (13/0P= و 1/2F=).  طبق نمودار2 با افزایش زمان تماس درصد غیر فعالسازی باکتریهای هتروتروف افزایش می یابد.

 

بحث

نتایج نشان داد که درصد غیرفعالسازی باکتریها با افزایش زمان تماس افز ایش یافته است. در زمان واکنش 100 دقیقه بالاترین درصد حذف مربوط به180 میکروگرم بر لیتر بود که میانگین تعداد باکتریهای هتروتروف از 4/3688 عدد  به 7/1234 عدد در صد میلی لیتر کاهش یافته است. با توجه به جدول 3 استنباط می شود در زمانهای مختلف تفاوت معناداری بین میانگین غیرفعالسازی بر حسب هر یک از غلظت ها وجود دارد (001/0p< و 1/97F=). در تحقیق قدمی و همکاران (3) نتایج نشان داد افزایش زمان تماس با نانونقره، باعث حذف بیشتر کلیفرمها است (001/0P=) و همچنین با توجه به جدول 3 استنباط می شود تفاوت معناداری بین غلظت ها در هر یک از زمانها وجود ندارد ( 13/0p= و 1/2F=) و در تحقیق قدمی و همکاران نیز رابطه معنی داری بین مقدار نانونقره و حذف کلیفرمها دیده نشد (6/0p=).

 

 

نمودار 1: روند غیرفعالسازی باکتریهای هتروتروف در مقادیر مختلف محلول نانو نقره

 

نمودار 2:  میانگین درصد غیر فعالسازی باکتریهای هتروتروف برای مقادیر مختلف نانونقره پس از زمان تماس 100 دقیقه

 

پس از ظهور و افزایش مقاومت باکتری ها به آنتی بیوتیکها، تحقیقات بسیاری در سطح آزمایشگاهی برای کشف مواد جایگزین آنتی بیوتیکها انجام شده است .در سال1960، مویر از نیترات نقره 5 درصد برای درمان سوختگی­ها استفاده کرد (10,9).

او همچنین ثابت کرد که این محلول خاصیت ضد باکتریایی علیه اشریشیا کلی، استافیلوکوکوس اورئوس و سودوموناس آئروژینوز ارا دارا می باشد. نانوذرات نقره به دلیل اندازه کمی که دارند، سطح تماس بیشتری با فضای بیرونی داشته و تاثیر بیشتری بر غشای سلولها می گذارند. از جمله خصوصیات مهم ذرات نانونقره می توان به تاثیر بسیار زیاد و سریع، پایداری زیاد، سازگاری با محیط زیست، مقاومت در برابر حرارت، عدم ایجاد و افزایش مقاومت و سازگاری میکروارگانیسم اشاره نمود (11).

در سال 2010 چالوپکا و همکاران ثابت کردند که نانوذرات نقره به دلیل عملکرد چندگانه ی ضد میکروبی، یکی از موثرترین نانوذرات فلزی واجد خاصیت ضد میکروبی می باشند(12). کیم و همکاران نیز اثر نانوذرات نقره را بر علیه باکتری های استافیلوکوکوس اورئوس، اشرشیاکلی و مخمر مورد بررسی قرار داده بودند که اثر ضد میکروبی نانو ذره نقره را نشان داد (13).

همچنین روپارلیا و همکاران در سال 2008 به ارزیابی اثر ضد میکروبی نانو ذرات نقره و مس بر سویه های مختلف باکتریایی پرداختند. آن ها مشاهده کردند که گوناگونی سویه های باکتریایی اثر ناچیزی در مقدار MIC و MBC دارد و نیز مقدار هاله عدم رشدشان تقریباً یکسان است (14).

نتایج حاصل از تحقیقات انجام شده نشان می­دهد مکانیسم مهارکنندگی نانوذرات نقره به عملکرد یون های نقره در محلول کلوئیدی برم­ گردد. همچنین دگرگون ساختن میکروارگانیسم به وسیله تبدیل پیوندهای SH به SA-g صورت می­گیرد. در این مکانیسم ذرات نانونقره فلزی به مرور زمان یون های نقره از خود ساطع می کنند. این یون ها طی واکنش جانشینی، باندهای SH را در جداره میکروارگانیسم به باندهای SA-g تبدیل کرده، که نتیجه آن از بین رفتن میکروارگانیسم است (13, 15, 16).

مطالعه پدهازور و همکاران در سال 1995 استفاده از یون نقره با غلظت 30 میلی گرم بر لیتر و زمان تماس یک ساعت منجر به حذف 9/99 درصد کلیفرم ها شد. اثر گندزدایی نقره در محیط های آبی با آنکه کند است اما تأثیری پایدار دارد. استفاده از یون نقره با غلظت 1 میلی گرم بر لیتر و زمان تماس 2 ساعت باعث گندزدایی مطلوب آب می گردد (17). نتایج این تحقیق نشان داد که 180 میکروگرم بر لیتر نانونقره در زمان تماس 100دقیقه مناسبترین مقدار برای غیرفعالسازی باکتریها از آب آلوده است.نتایج این مطالعه نشان می دهد که نانوذرات نقره در غیرفعالسازی باکتریهای هتروتروف از آب مؤثر است و به عنوان یک روش جدید برای گندزدایی آّب پیشنهاد می گردد.

 

تقدیر و تشکر

نویسندگان بدین وسیله از معاونت پژوهشی دانشگاه علوم پزشکی مشهد که هزینه ها ی این طرح تحقیقاتی به شماره 911106 را تقبل نموده تشکر و قدردانی می­نمایند.

 

 

 

References

  1. Mirhendi S, Neekayeen M, Microbiology W. Wastewater Microbiology. 3rd ed editor. Tehran University of Medical Sciences. 2004.[Persian]
  2. Bazrafsan E, Zazouli M. Comprehensive Textbook of Water and Wastewater Technology. 2nd ed. shiraz University of Medical Sciences. 2010. [Persian]
  3. Miranzadeh MB, Rabbani D, Naseri S, Nabizadeh R, Mousavi S G A, Ghadami F. Coliform bacteria removal from contaminated water using nanosilver. KAUMS Journal ( FEYZ ). 2012; 16 (1) :31-5. [Persian]
  4. Mosaferi M, Shakerkhatibi M, MehriBadloo A. Heterotrophic bacteria in drinking water in Tabriz, Iran. J Sch Public Health Inst Public Health Res. 2011;8(4): 83-92.
  5. Leili M, Marosi M, Barati R. Disinfection of wastewater. Rafee. 2009. [Persian]
  6. Valipour N, Hamedmosavian M, Mortazavi A. The impact of packages containing silver nanoparticles on microbial and physical properties of barberry compared with conventional polyethylene packages. Research Journal of Food Industries. 2009;5(2):13. [Persian]
  7. Katooli N, Rahnama K. Effects of Nanosilver on the growth of fungi row Fusarium moniliforme Clusters and crown rot disease of maize and rice. Journal of botany and food. 2007;1(1):9. [Persian]
  8. Khazaye M, Nabizadeh R, Vaezi F, Younesian M, Roushani M, Farzeen B. Disinfection of effluent from Qom using hydrogen peroxide complex - silver ions. Qom University of Medical Sciences. 2007;1(4):6.
  9. Moyer CA, Brentano L, Gravens DL, Margraf HW, Monafo WW. Treatment of large human burns with 0.5% silver nitrate solution. Archives of surgery. 1965;90(6):812-67.
  10. Hartford CE. The bequests of Moncrief and Moyer: an appraisal of topical therapy of burns-1981 American Burn Association Presidential Address. J Trauma. 1981;21(10):827-34.
  11. Naghsh N, Safari M, Hajmehrabi P. Investigatingthe Effect of silver nanoparticles on the growth of Escherichia coli. Qom Univ Med Sci J. 2012;6(2):4.
  12. Chaloupka K, Malam Y, Seifalian AM. Nanosilver as a new generation of nanoproduct in biomedical applications. Trends Biotechnol. 2010;28(11):580-8.
  13. Kim JS, Kuk E, Yu KN, Kim J-H, Park SJ, Lee HJ, et al. Antimicrobial effects of silver nanoparticles. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine. 2007;3(1):95-101.
  14. Ruparelia JP, Chatterjee AK, Duttagupta SP, Mukherji S. Strain specificity in antimicrobial activity of silver and copper nanoparticles. Acta Biomater. 2008;4(3):707-16.
  15. Lagaron J, Cabedo L, Cava D, Feijoo J, Gavara R, Gimenez E. Improving packaged food quality and safety. Part 2: Nanocomposites. Food Addit Contam. 2005;22(10):994-8.
  16. Braydich-Stolle L, Hussain S, Schlager JJ, Hofmann M-C. In vitro cytotoxicity of nanoparticles in mammalian germline stem cells. Toxicol Sci. 2005;88(2):412-9.
  17. Pedahzur R, Katzenelson D, Barnea N, Lev O, ShuvalH, Fattal B, et al. The efficacy of long-lasting residual drinking water disinfectantsbased on hydrogen peroxide and silver. Water Sci Technol. 2000;42(1-2):293-8.

 

 


 

 

Original Article

Effect ofsilver nanoparticleson theinactivationof heterotrophic bacteria inwater contaminated

 

Hossein Alidadi

Associate Prof., Health Science Research Center, Environmental Health Engineering Group, Faculty of Health, Mashhad University of Medical Sciences, Mashhad, Iran.

 

*Razieh Norouzian Ostad

M.Sc. Student, Environmental Health Engineering Group, Faculty of Health, Mashhad University of Medical Sciences, Mashhad, Iran.

 

Habibollah Esmaeili

Associate Prof., Health Science Research Center, Biostatic Group, Faculty of Health, Mashhad University of Medical Sciences, Mashhad, Iran.

 

Received:16/09/2015, Revised:04/11/2015, Accepted:08/12/2015


Abstract

Background & Objectives: Common methods for water disinfection are using chlorine which can efficiently control microbial agents. Researches in recent decades have shown a relationship between the disinfection of water and disinfection by-products. Nanotechnology in the last decades has provided opportunities for discovering the bactericide property of metal nanoparticles. Among all anti-microbial nanoparticles, silver is the most applicable one. Therefore, the aim of this study was to evaluate the effect of nanosilver on inactivating of the heterotrophic bacteria in contaminated waters.

Materials & Methods: This bench-scale experimental study was carried out in a batch system on artificially contaminated water samples prepared by adding 10 ml effluent to 90 liters of distilled water. In each run, the nanosilver (30-180 μgL-1) was added to 6 containers of contaminated water and then a sample was taken every 20 minutes for a 100-minute period. Numbers of heterotrophic plate count (HPC) were determined for all samples according to the standard methods book instructions (21st edition).

Results: Results revealed that the heterotrophic bacteria inactivation significantly increased with increasing the contact time of nonosilver (P=0.001), but there was no significant correlation between the nanosilver concentrations and heterotrophic bacteria inactivation (P=0.13). The maximum heterotrophic bacteria inactivation (83.6%) was achieved within 100 minutes of contact time for 180 μgL-1 of nanosilver.

Conclusion: Nanosilver treatment is effective in heterotrophic bacteria inactivation in contaminated water and can be advised as a new method for water disinfection.

Keywords: Water, Disinfection, Nanosilver, Heterotrophic bacteria

 

 

 

 

 

 

 

 

Corresponding author:

Razieh Norouzian Ostad,

Faculty of Health, Mashhad University of Medical Sciences, Mashhad, Iran.

E-mail: Norouzianr911@mums.ac.ir

  1. Mirhendi S, Neekayeen M, Microbiology W. Wastewater Microbiology. 3rd ed editor. Tehran University of Medical Sciences. 2004.[Persian]
  2. Bazrafsan E, Zazouli M. Comprehensive Textbook of Water and Wastewater Technology. 2nd ed. shiraz University of Medical Sciences. 2010. [Persian]
  3. Miranzadeh MB, Rabbani D, Naseri S, Nabizadeh R, Mousavi S G A, Ghadami F. Coliform bacteria removal from contaminated water using nanosilver. KAUMS Journal ( FEYZ ). 2012; 16 (1) :31-5. [Persian]
  4. Mosaferi M, Shakerkhatibi M, MehriBadloo A. Heterotrophic bacteria in drinking water in Tabriz, Iran. J Sch Public Health Inst Public Health Res. 2011;8(4): 83-92.
  5. Leili M, Marosi M, Barati R. Disinfection of wastewater. Rafee. 2009. [Persian]
  6. Valipour N, Hamedmosavian M, Mortazavi A. The impact of packages containing silver nanoparticles on microbial and physical properties of barberry compared with conventional polyethylene packages. Research Journal of Food Industries. 2009;5(2):13. [Persian]
  7. Katooli N, Rahnama K. Effects of Nanosilver on the growth of fungi row Fusarium moniliforme Clusters and crown rot disease of maize and rice. Journal of botany and food. 2007;1(1):9. [Persian]
  8. Khazaye M, Nabizadeh R, Vaezi F, Younesian M, Roushani M, Farzeen B. Disinfection of effluent from Qom using hydrogen peroxide complex - silver ions. Qom University of Medical Sciences. 2007;1(4):6.
  9. Moyer CA, Brentano L, Gravens DL, Margraf HW, Monafo WW. Treatment of large human burns with 0.5% silver nitrate solution. Archives of surgery. 1965;90(6):812-67.
  10. Hartford CE. The bequests of Moncrief and Moyer: an appraisal of topical therapy of burns-1981 American Burn Association Presidential Address. J Trauma. 1981;21(10):827-34.
  11. Naghsh N, Safari M, Hajmehrabi P. Investigatingthe Effect of silver nanoparticles on the growth of Escherichia coli. Qom Univ Med Sci J. 2012;6(2):4.
  12. Chaloupka K, Malam Y, Seifalian AM. Nanosilver as a new generation of nanoproduct in biomedical applications. Trends Biotechnol. 2010;28(11):580-8.
  13. Kim JS, Kuk E, Yu KN, Kim J-H, Park SJ, Lee HJ, et al. Antimicrobial effects of silver nanoparticles. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine. 2007;3(1):95-101.
  14. Ruparelia JP, Chatterjee AK, Duttagupta SP, Mukherji S. Strain specificity in antimicrobial activity of silver and copper nanoparticles. Acta Biomater. 2008;4(3):707-16.
  15. Lagaron J, Cabedo L, Cava D, Feijoo J, Gavara R, Gimenez E. Improving packaged food quality and safety. Part 2: Nanocomposites. Food Addit Contam. 2005;22(10):994-8.
  16. Braydich-Stolle L, Hussain S, Schlager JJ, Hofmann M-C. In vitro cytotoxicity of nanoparticles in mammalian germline stem cells. Toxicol Sci. 2005;88(2):412-9.
  17. Pedahzur R, Katzenelson D, Barnea N, Lev O, ShuvalH, Fattal B, et al. The efficacy of long-lasting residual drinking water disinfectantsbased on hydrogen peroxide and silver. Water Sci Technol. 2000;42(1-2):293-8.