Superparamagnetyczne nanocząstki tlenku żelaza modyfikowane chitozanem: projektowanie, wytwarzanie, opis i działanie przeciwbakteryjne

Shirifian-Esfahni, A.; Salehi, M. T.; Nasr-Esfahni, M.; Ekramian, E.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Superparamagnetyczne nanocząstki tlenku żelaza modyfikowane chitozanem: projektowanie, wytwarzanie, opis i działanie przeciwbakteryjne

Autorzy

Shirifian-Esfahni A. , Salehi M. T. , Nasr-Esfahni M. , Ekramian E.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Chitosan-modified superparamgnetic iron oxide nanoparticles: design, fabrication, characterization and antibacterial activity

Języki publikacji

PL EN

Abstrakty

Celem badania było opracowanie układu o działaniu przeciwbakteryjnym. Aby go zrealizować przygotowano metodą współstrącania biokompatybilny nanokompozyt: superparamegnetyczne nanocząstki tlenku żelaza – chitozan. Właściwości morfologiczne i magnetyczne nanokompozytu badano różnymi metodami. W temperaturze pokojowej próbki wykazują właściwości superparamagnetyczne o nasyceniu magnetycznym cząstek opłaszczonych wynoszącym 65 emu/g. W celu sprawdzenia skuteczności hamowania rozwoju ludzkich patogenów uzyskany nanokompozyt poddano testowi antybakteryjnemu. Zsyntezowane koloidy i cienkie warstwy wykazują, w porównaniu do superparamagnetycznych nanocząstek tlenku żelaza, znacznie silniejsze działanie przeciwbakteryjne w stosunku do bakterii Gramujemnych Pseudomonas aeruginosa i Escherichia coli. Stężenie Fe3O4, przy którym następuje całkowite zahamowanie rozwoju bakterii wyniosło tylko 40 μ g.ml-1 dla Pseudomonas aeruginosa i 45 μ g.ml-1 dla Escherichia coli. Biokompatybilny nanokompozyt superparamegnetyczne nanocząstki tlenku żelaza – chitozan może być przydatny do zastosowań przeciwbakteryjnych i urządzeń medycznych.

The goal of this study was to develop an antibacterial activity system. To this end, we prepared using co-precipitation method a biocompatible nanocomposite: superparamagnetic iron oxide nanoparticles – chitosan. The morphological and magnetic properties of the nanocomposite were characterized by different techniques. At room temperature, the samples exhibit superparamagnetic behavior with the saturation magnetization of 65emu/g for coated nanoparticles. For checking its efficiency in inhibition of human pathogen, the yielded nanocomposite was used in antibacterial assay. The synthesized colloids and thin films have potent and completely strong antibacterial activity toward gram-negative bacteria Pseudomonas aeruginosa and Escherichia coli in comparison with superparamagnetic iron oxide nanoparticles which have less strong antibacterial activity. The concentration of Fe3O4 leading to a complete inhibition of bacteria growth was revealed at as low as at 40 μ g.ml-1 for Pseudomonas aeruginosa and 45 μ g.ml-1 for Escherichia coli. Thus superparamagnetic iron oxide nanoparticles – chitosan biocompatible nanocomposite could be suitable for antimicrobial applications and medical devices.

Słowa kluczowe

superparamagnetyczny tlenek żelaza chitozan biokompatybilny nanokompozyt działanie przeciwbakteryjne

superparamagnetic iron oxide chitosan biocompatible nanocomposite antibacterial activity

Wydawca

Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Przemysłu Chemicznego, ZW CHEMPRESS-SITPChem

Czasopismo

Chemik

Rocznik

2015

Tom

Vol. 69, nr 1

Strony

19--32

Opis fizyczny

Bibliogr. 75 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Shirifian-Esfahni A.

Department of Chemistry, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Isfahan, Iran

autor

Salehi M. T.

mohammadtaghi_salehi@yahoo.com

Department of Chemistry, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Isfahan, Iran

autor

Nasr-Esfahni M.

Department of Chemistry, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Isfahan, Iran

autor

Ekramian E.

Department of Chemistry, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Isfahan, Iran

Bibliografia

1. Shrifian-Esfahani A., Salehi M.T., Nasr-Esfahani M., Ekramian E., Nanosci J.: Nanotechnol. 2012, 12, 4851.
2. Zhao L., Mitomo H ., Zhai M., Yushii F., Nagasawa N., Kume T.: Carbohydrate Polym. 2003, 53, 439.
3. Kumar M., Muzzarelli R. A. A., Muzzarelli C., Sashiwa H ., Domb A. J.: Chemical Reviews 2004, 104, 6017.
4. Kim E. H ., Ahn Y., Lee H . S.: Journal of Alloys and Compounds 2007, 434, 633.
5. Rejane C. G., Douglas B., Odilio B. G. A.: Polímeros, Ciência e Tecnologia 2009, 19, 241.
6. Assis O. B. G., Pessoa J. D. C.: Braz. J. Food Technol. 2004, 7, 17.
7. Liu G. F., Guan Y. L., Yang D. Z., Li Z., Yao K. D.: J. Appl. Polymer Sci. 2001, 79, 1324.
8. Chen C. S., Liau W. Y., Tsai G. J.: J. Food Prot 1998, 61, 1124.
9. Juntarapun K., Satirapipathku C.: The 4th RMUTP International Conference: Textiles & Fashion. Bangkok Thailand. Section II 2012, 1.
10. Muzzarelli A. A.: In natural chelating polymer. Pergamon Press Ltd., Hungary. 1973.
11. Jovancic D., Jocic D., Molina R., Erra P.: Text. Res. J. 2001, 71, 948.
12. Vimala K., Mohan Y. M., Varaprasad K., Redd N. N., Ravindra S., Naidu N.S., Raju K. M., Biom J.: Nanobio. 2011, 2, 55.
13. Twu Y. K., Chen Y. W., Shih C.M.: Powder Technol. 2008, 185, 251.
14. Niemirowicz K., Markiewicz K. H ., Wilczewska A. Z., Car H .: Advances in Medical Sciences 2012, 57, 196.
15. Lattuada M., Hatton T. A.: Langmuir 2007, 23, 2158.
16. Zhou Y. T., Nie H .L., Branford-White C., H e Z. Y., Zhu L. M.: J. Colloid and Interface Science 2009, 330, 29.
17. Dave S.R., Gao X.: Nanomedicine and Nanobiotechnology 2009, 1, 583.
18. Ana L., Silva D., Tito T.: w Advances in Nanocomposite Technology. Edited A. Hashim , Publisher InTech 2011, s. 285.
19. Ma M., Zhang Y., Yu W., A: Physicochem. Eng. Aspect. 2003, 212, 219.
20. Schwarzer H .C., Peukert W.: Chemical Engineering Communications 2004, 191, 580.
21. Jolivet J. P., Chanéac C., Tronc E.: Chem. Commun. 2004, 10, 481.
22. Laurent S., Forge D., Port M., Roch A., Robic C., Vander L., Elst L.V., Muller R. N.: Chem. Reviews 2008, 108, 2064.
23. Lee J., Isobe T., Senna M. J.: Colloid & Interface Sci. 1996, 177, 490.
24. Park J. W., Park M. O., Park K. K.: Bull, Korean Chem. Soc. 1984, 5, 108.
25. Ge Y., Zhang Y., He S., Nie F., Teng G., Gu N.: Nanoscale Research Letters 2009, 4, 287.
26. Liu X., H u Q., Fang Z., Zhang X., Zhang B.: Langmuir 2009, 25, 3.
27. Prasad S. K., Kumar S. L., Prasad M., Jayalakshmi B., Revanasiddappa H. D.: Biointerface Res. Appl. Chem. 2011, 1, 127.
28. Kaittanis C., Nath S., Perez J. M.: P.Lo.S. ONE 2008, 3, 3253.
29. Taylor E. N., Webster T. J.: Int. J. Nanomedicine 2009, 4, 145.
30. Tran N., Mir A., Mallik D., Sinha A., Nayar S., Webster T. J.: International Journal of Nanomedicine 2010, 5, 277.
31. Touati D.: Arch. Biochem. Biophys. 2000, 373, 1.
32. Pareta R. A., Taylor E. N., Webster T. J.: Nanotechnology 2008, 19, 265101.
33. H oiby N., Bjarnsholt T., Givskov M., Molin S., Ciofu O.: International Journal of Antimicrobial Agents 2010, 35, 322.
34. Suarez C., Pena C., Tubau F., Gavalda L., Manzur A., Dominguez M.A., Pujol M., Gudiol F., Ariza J.: Journal of Infection. 2009, 58, 285.
35. Church D., Elsayed S., Reid O., Winston B., Lindsay R.: Clinical Microbiology Reviews. 2006, 19, 403.
36. Ferry S. A., H olm S. E., Stenlund H ., Lundholm R., Monsen T. J.: Scandinavian Journal of Infectious Diseases 2004, 36, 296-301.
37. Kahlmeter G.: The ECO.SENS Project: Journal of Antimicrobial Chemotheraphy 2000, 46, 15.
38. Bouza E., San Juan R., Munoz P., Voss A., Kluytmans J.: Clinical Microbiology and Infections 2001, 7, 523.
39. In EUCAST disk diffusion method for antimicrobial susceptibility testing. European society of clinical microbiology and infectious diseases Reading guide 2013 Version 3, s.3.
40. Cullity B.D.: Elements of X-ray diffraction. Adison-Wesley, Reading MA 1978.
41. Silva S. M. L., Braga C. R. C., Fook M. V. L., Raposo C. M. O., Carvalho L. H ., Canedo E. L.: w Application of infrared spectroscopy to analysis of chitosan/clay nanocomposites. Infrared spectroscopy – materials science, engineering and technology. red. Theophanides Theophile, InTech, 2012.
42. Montañez J. L. A.: Polysaccharide-based nanostructures for growth factor delivery and mesenchymal stem cell activation. Praca doktorska, Colorado State University 2011, p. 80.
43. Xu Y., Kim K., H anna M.: D. Nag. Industrial Crops and Products. 2005, 21, 185.
44. Kolhe P., Kannan R. M.: Biomacromolecules 2003, 4, 173.
45. E. de Souza Costa-Junior, Pereira M. M., Mansur H . S., Mater J. Sci.: Mater. Med. 2009, 20, 553.
46. Krishna Rao K. S. V., Vijaya Kumar Naidu B., Subha M. C. S., Sairam M., Aminabhavi T. M.: Carbohydrate Polymers 2006, 66, 333.
47. Ramya R., Sudha P. N., Mahalakshmi J.: International Journal of Scientific and Research Publications 2012, 2, 1.
48. Paluszkiewicz C., Stodolak E., H asik M., Blazewicz M.: Spectrochimica Acta Part A. 2011, 79, 784.
49. Darder M., Colilla M., Ruiz-Hitzky E.: Applied Clay Science 2005, 28, 199.
50. Yuan Q., Shah J., H ein S., Misra R.D.K.: Acta Biomaterialia 2010, 6, 1140.
51. Hong S., Chang Y., Rhee I.: Journal of the Korean Physical Society 2010, 56, 868.
52. Wang Y., Li B., Zhou Y., Jia D.: Nanoscale Res. Lett. 2009, 4, 1041.
53. Ahmad S., Riaz U., Kaushik A., Alam J., J. Inorg. Organomet. Polym. 2009, 19, 355.
54. Carotenuto G.: Appl. Organometal. Chem. 2001, 15, 344.
55. Wang B., Wei Q., Qu S.: Int. J. Electrochem. Sci. 2013, 8, 3786.
56. Tran N., Mir A., Mallik D., Sinha A., Nayar S., Webster T.J.: International Journal of Nanomedicine 2005, 5, 277.
57. Mandal M., Kundu S., Ghosh S.K., Panigrahi S., Sau T. K., Yusuf S. M., Pal T.: J. Colloid Interface Sci. 2005, 286, 187.
58. Yuqing G.Y., Shiying H ., Fang N., Gaojun T., Ning G.: Nanoscale Res. Lett. 2009, 4, 287.
59. Berry C. C., Curtis A. S. G.: J. Phys. D. Appl. Phys. 2003, 36, 198.
60. No H . K., Park N. Y., Lee S. H ., Meyers S. P.: Int. J. Food Microbial. 2002, 74, 65.
61. Balicka-Ramisz A., Wojtasz-Pajak B., Pilarczyk A., Ramisz L.L.: w Proceedings of 5th international conference on chitin and chitosan. Warsaw 2005, s.406.
62. Fernandes J. C., Tavaria F. K., Soares J. C., Ramos O. S., Monteiro M. J., Pintado M. E., Malcata F. X.: Food Microbiol. 2008, 25, 922.
63. Behera S. S., Patra J. K., Pramanik K., Panda N., Thatoi H .: World Journal of Nano Science and Engineering 2012, 2, 196.
64. Xiao L. H ., Wang T., Zhao T. Y., Zheng X., Sun L. Y., Li P., Liu F.Q., Gao G., Dong A.: Int. J. Mol. Sci. 2013, 14, 7391.
65. Shariatinia Z., Nikfar Z.: International Journal of Biological Macromolecules 2013, 60, 226.
66. Senthil M., Ramesh C.: Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures. 2012, 7, 1655.
67. Kohanski M. A., Dwyer D. J., Hayete B., Lawrence C. A., Collins J. J.: Cell. 2007, 130, 797.
68. Sies H .: Exp. Physiol. 1997, 82, 291.
69. Park H . J., Kim J. K., Kim J.: Water Res. 2009, 43, 1027.
70. Keenan C. R., Sedlak D. L.: Environ Technol. 2008, 42, 1262.
71. Touati D.: Arch Biochem Biophys. 2000, 373, 1.
72. Lee C., Kim J. Y., Lee W. I., Nelson K. L., Yoon J., Sedlak D. L.: Environ Technol. 2008, 42, 4927.
73. Zhang L., Jiang Y., Ding Y., Povey M., York D.: J. Nanopart. Res. 2007, 9, 479.
74. Yamamoto O.: Inter. J. Inorg. Mater. 2001, 3, 643.
75. Makhluf S., Dror R., Nitzan Y., Abramovich Y., Jelinek R., Gedanken A.: Adv. Funct. Mater. 2005, 15, 1708.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-60d7f0f8-7c2e-46d6-b43b-8d8ec75c0d2a