اثر ضد باکتریایی نانوذرات اکسید روی و صافی‌های پوشش داده شده با آن در حذف اشرشیاکلی و انتروکوکوس‌فکالیس

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد میکرب‌شناسی، گروه میکروبیولوژی، واحد فلاورجان، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران

2 مربی گروه میکروبیولوژی، واحد فلاورجان، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران

3 دانشیار، گروه فیزیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، شاهین شهر، اصفهان، ایران

چکیده

آب تمیز لازمه حیات و حفظ اکوسیستم است. هدف از این پژوهش، ارزیابی اثرات ضد باکتریایی نانوذرات روی، بر رشد اشرشیاکلی و انتروکوکوس‌فکالیس به‌عنوان شاخص آلودگی آب و همچنین بررسی فعالیت ضد باکتریایی فیلترهای آب پوشش داده شده با این نانو‌ذرات در حذف باکتری‌های یادشده بود. خاصیت ضد باکتریایی نانوذرات روی، 5 و100 نانومتری در غلظت‌های 5/12 ،0/25 ،0/50 و0/100 میلی‌گرم در میلی‌لیتر در شرایط آزمایشگاهی به‌روش انتشار چاهک بررسی شد. حداقل غلظت مهارکنندگی و حداقل غلظت کشندگی این نانوذرات نیز به‌روش براث دایلوشن تعیین شد. برای بررسی ویژگی تصفیه‌کنندگی نانوذرات اکسید روی، این ذرات به‌روش رسوبی بر روی فیلترهای پلی‌پروپیلنی پوشش داده شدند. فیلتراسیون آب آلوده با تعداد استاندارد از باکتری‌های مورد آزمایش انجام شد. بیشترین هاله عدم رشد نانوذرات اکسید روی 5 نانومتری بر علیه اشرشیاکلی و انتروکوکوس‌فکالیس در غلظت 0/100 میلی‌گرم در میلی‌لیتر به‌ترتیب 73/1±00/14 و 52/1±67/11 به‌دست آمد. حداقل غلظت مهارکنندگی نانوذرات اکسیدروی نیز 0/25 میلی‌گرم در میلی‌لیتر به‌دست آمد. آزمون‌های آماری، رابطه بین غلظت نانوذرات و اثرات ضد باکتریایی آنها را معنی‌دار نشان دادند (001/0>P). فیلتر پلی‌پروپیلنی پوشش داده شده با نانوذرات اکسیدروی 5 نانومتری، در جلوگیری از رشد و حذف اشرشیاکلی مؤثر بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Antibacterial Activity of ZnO Nanoparticles and Filters Coated with ZnO Nanoparticles on Eliminating Escherichia coli and Enterococcus faecalis

نویسندگان [English]

  • hamta sadat ghaderian 1
  • maryam mohammadi-sichani 2
  • Mohammadhassan Yousefi 3
1 MSc, Dept. of Microbiology, Falavarjan Branch, Islamic Azad University, Isfahan, Iran
2 . Instructor of Microbiology, Dept. of Microbiology, Falavarjan Branch, Islamic Azad University, Isfahan, Iran
3 Assoc. Prof. of Physics, Malek-e-Ashtar University of Tech., Shahinshahr, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Clean water is vital to both human life and preservation of ecosystems. The goal of this study was to investigate the antibacterial effects of ZnO nanoparticles and filters coated with different sizes of ZnO nanoparticles on Escherichia coli (ATCC: 25922) and Enterococcus faecalis (ATCC: 11700) as the predominant bacteria in contaminated water. The antibacterial effects of ZnO nanoparticles (5 and 100 nm in size) at concentrations of 12.5, 25.0, 50.0, and 100.0 mg/ml were determined using the well diffusion method in vitro. Minimum inhibitory concentrations and minimal bactericidal concentrations of ZnO nanoparticles were determined by the broth micro-dilution method. In another part of the study, ZnO nanoparticles were coated on polypropylene filters using the precipitation method to investigate their removal efficiency. Filtration of contaminated water was performed using a standard number of the bacteria being tested. ZnO nanoparticles (5 nm) at a concentration of 100.0 mg/ml showed maximum sensitivity against E.coli and Enterococcus faecalis by inhibition zones of 14.00±1.73 and 11.67±1.52 mm, respectively. Maximum inhibitory concentration of ZnO nanoparticles was determined as 25mg/ml. A significant relationship was found between antibacterial activity and ZnO nanoparticles concentration (P. value <0.001). It may be claimed that treatment with polypropylene filters coated with ZnO nanoparticles (5nm) is an effective process for controlling bacterial growth and eliminating E.coli.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Zinc oxide nanoparticles
  • Escherichia coli
  • Enterococcus faecalis
  • Antimicrobial activity

1- Arabi, F., Imandar, M., Negahdary, M., Imandar, M., Noughabi, M., Torkamani, M., Akbari-dastjerdi, H., and Fazilati, M. (2012). “Investigation anti-bacterial effect of zinc oxide nanoparticles upon life of Listeria monocytogenes.” J. of Annals of Biological Research, 3(7), 3679-3685.

2- Chitra, K., and Annadurai, G. (2013). “Antimicrobial activity of wet chemically engineered spherical shaped ZnO nanoparticles on food borne pathogen.” Int. J. of Food Research, 20, 59-64.

3- Emami-Karvani, Z., and Chehrazi, P. (2011). “Antibacterial activity of ZnO nanoparticle on gram positive and gram-negative bacteria.” African J. of MicrobiologyResearch, 12, 1368-1373.

4- Dutta, R.K., Nenavathu, B.P., Gangishetty, M.K., and Reddy, A.V.R. (2012). “Studies on antibacterial activity of ZnO nanoparticles by ROS induced lipid peroxidation.” J. of Colloids and Surfaces
B: Biointerfaces
, 94, 143-150.

5- Xie, Y., He, Y., Irwin, P., Jin, T., and Shi, X. (2011). “Antibacterial activity and mechanism of action of zinc oxide nanoparticles.” J. of Applied Environmental Microbioligy, 77(7), 2325-2331.

6- Ravikumar, S., Gokulakrishnan, R., and Boomi, P. (2012). “In vitro antibacterial activity of the metal oxide nanoparticles against urinary tract infectious bacterial pathogens.” Asian Pacific J. of Tropical Disease, 2(2), 85-89.

7- Tayel, A.A., El-tras, W.F., Moussa, S., EL-baz, A.F., Mahrous, H., Salem, M.F., and Brimer, L. (2011). “Antibacterial action of zinc oxide nanoparticles against foodborne pathogens.” J. of Food Safety, 31(2), 211-218.

8- Yousef, J.M., and Danial, E.N. (2012). “In vitro antibacterial activity and minimum inhibitory concentration of Zinc Oxide and nano-particle Zinc oxide against pathogenic strains.” J. of Health Sciences, 2, 38-42.

9- Heidarpour, F., Ghani, W.A., Wan Ab, K., Ahmadun, F.R., Bin, S., Zargar, M., and Mozafari, M.R. (2010). “Nano silver-coated polypropylene water filter: I manufacture by electron beam gun using a modified balzers 760 Machine.” Digest J. of Nanomaterials and Biostructures, 5(3), 786-796.

10- Heidarpour, F., Ghani, W.A., Wan Ab, K., Ahmadun, F.R., Bin, S., Zargar, M., and Mozafari, M.R. (2010). “Nano silver-coated polypropylene water filter: II evaluationof antimicrobial efficiency.” Digest J. of Nanomaterials and Biostructures, 3, 797-804.

11- Yousefi, M.H., Fallahzadeh, A., and Abolhassani, M.R. (2010). “Study of optical and magnetic properties of ZnO:Co nanoparticles prepared by chemical synthesis.” M.Sc. Thesis, Malek-Ashtar University of Technology. (In Persian)

12- Heidarpour, F., Ghani, W.A., Wan A.B.K., Ahmadun, F.R., Bin, S., Zargar, M., and Mozafari, M.R. (2011). “New trends on microbiological water filter.” Digest J. of Nanomaterials and Biostructures, 2, 791-802.

13- Jones, N., Ray, B., Ranjit, K.T., and Manna, A.C. (2008). “Antibacterial activity of ZnO nanoparticle suspensions on a broad spectrum of microorganisms.” J. of FEMS Microbiology Letters, 279(1), 71-76.

14- Raghupathi, K.R., Koodali, R.T., and Manna, A.C. (2011). “Size-dependent bacterial growth inhibition and mechanism of antibacterial activity of Zinc Oxide Nanoparticles.” J. of American Chemical Society, 27, 4020-4028.

15- Sharma, N., Kumar, J., Thakur, S., Sharma, S., and Shrivastava, V. (2013). “Antibacterial study of silver doped zinc oxide nanoparticles against Staphylococcus aureus and Bacillus subtilis.” J. of Drug Invention today, 5(1), 50-54.

16- Jamieson, R., Gordon, R., Joy, D., and Lee, H. (2004). “Assessing microbial pollution of rural surface waters: A review of current watershed scale modeling approaches.” J. of Agricultural Water Management,
1, 1-17.

17- Odonkor, S.T., and Ampofo, J.K. (2013). “Escherichia coli as an indicator of bacteriological quality of
water: an overview.” J. of Microbiology Research, 4(1), 5-11.

18- Liu, Y., He, L., Mustapha, A., Li, H., Hu, Z. Q., and Lin, M. (2009). “Antibacterial activities of zinc oxide nanoparticles against Escherichia coli O157:H7.” J. of Applied Microbiology, 107, 1193-1201.

19- Wang, C., Liu, L.L., Zhang, A.T., Xie, P., Lu, J.J., and Zou, X.T. (2012). “Antibacterial effects of zinc oxide nanoparticles on Escherichia coli K88.” African J. of Biotechnology, 44, 10248-10254.