دوره 8، شماره 2 - ( 4-1405 )                   جلد 8 شماره 2 صفحات 9-1 | برگشت به فهرست نسخه ها

‎ 10.47176/sjfst.8.2.1

XML English Abstract Print

Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Alijaniha M, Alijaniha M, Mirzaalimohammadi M. Development of Eugenol-Embedded Chitosan-Mesoporous Silica Nanoparticle Antimicrobial Coatings for Biofilm Control on Medical Devices. sjfst 2026; 8 (2) :1-9
URL: http://sjfst.srpub.org/article-6-274-fa.html
علیجانیها مهفام، علیجانیها مهدین، میرزاعلی محمدی مهدی. توسعه پوشش‌های ضدمیکروبی نانوذرات سیلیکای مزومتخلخل-کیتوزان حاوی اوژنول برای کنترل بیوفیلم روی دستگاه‌های پزشکی. تحقیقات بنیادی علوم و تکنولوژی. 1405; 8 (2) :1-9

URL: http://sjfst.srpub.org/article-6-274-fa.html

توسعه پوشش‌های ضدمیکروبی نانوذرات سیلیکای مزومتخلخل-کیتوزان حاوی اوژنول برای کنترل بیوفیلم روی دستگاه‌های پزشکی
مهفام علیجانیها*1 ، مهدین علیجانیها2 ، مهدی میرزاعلی محمدی3
1- دانشگاه علوم پزشکی زنجان، ایران ، m.gerami@itrc.ac.ir
2- دانشگاه علوم پزشکی تبریز، ایران
3- دانشگاه آزاد سمنان، ایران
چکیده:   (11 مشاهده)

این مطالعه با هدف توسعه یک پوشش ضد‌میکروبی با استفاده از اوژنول، به‌عنوان یکی از ترکیبات روغن‌های اسانسی، و ترکیب آن با کیتوزان و نانوذرات سیلیکا مزومتخلخل (MSNs) انجام شد تا تشکیل بیوفیلم بر روی تجهیزات پزشکی مهار شود. نانوذرات سیلیکا مزومتخلخل با استفاده از روش استوبر (Stöber) [1] سنتز شدند، سپس با اوژنول بارگذاری شده و در یک پوشش کیتوزانی شبکه‌ای‌شده (crosslinked) قرار گرفتند. پوشش‌ها با استفاده از روش‌هایی مانند میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف‌سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR) و طیف‌سنجی فوتوالکترون پرتو ایکس (XPS) مشخصه‌یابی شدند. آزادسازی اوژنول در شرایط مختلف pH مورد ارزیابی قرار گرفت. فعالیت‌های ضد‌میکروبی و ضد‌بیوفیلمی پوشش‌ها در برابر باکتری‌های Staphylococcus aureus، S. aureus مقاوم به متی‌سیلین (MRSA) و Pseudomonas aeruginosa با استفاده از آزمون‌های مهار رشد، رنگ‌آمیزی Live/Dead و SEM بررسی شد. زیست‌سازگاری نیز با استفاده از سلول‌های فیبروبلاست NIH/3T3 ارزیابی گردید. پوشش حاوی اوژنول، آزادسازی کنترل‌شده‌ای از خود نشان داد؛ به‌طوری‌که میزان آزادسازی در pH برابر با 6 نسبت به pH برابر با 7.4 افزایش یافت. این پوشش به‌طور قابل‌توجهی رشد باکتری‌های پلانکتونیک و تشکیل بیوفیلم را در تمامی باکتری‌های مورد آزمایش کاهش داد و بیش از 94٪ از سلول‌های چسبیده را از بین برد. پوشش کیتوزانی به‌تنهایی فعالیت ضد‌میکروبی محدودی نشان داد. پوشش حاوی اوژنول در شرایط تماس غیرمستقیم، زیست‌سازگاری مناسبی داشت، اما در تماس مستقیم باعث کاهش جزئی فعالیت متابولیکی سلول‌ها شد. پوشش کیتوزان-نانوذرات سیلیکا مزومتخلخلِ آزادکننده اوژنول، به‌طور مؤثری تشکیل بیوفیلم را مهار می‌کند و پتانسیل بالایی به‌عنوان یک سطح ضد‌میکروبی برای تجهیزات پزشکی دارد. افزودن عوامل ضد‌میکروبی مانند اوژنول برای دستیابی به فعالیت ضد‌بیوفیلمی مطلوب ضروری است. این پژوهش می‌تواند مبنایی برای توسعه پوشش‌های مبتنی بر کیتوزان با استفاده از سایر روغن‌های اسانسی یا جایگزین‌های آنتی‌بیوتیکی فراهم کند.

واژه‌های کلیدی: پوشش‌های ضدمیکروبی، روغن‌های ضروری، کنترل بیوفیلم، اوژنول، کیتوزان، نانوذرات سیلیکای مزومتخلخل (MSNs)
متن کامل [PDF 805 kb]   (7 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: سطوح، پوشش ها و فیلم ها
دریافت: 1404/11/26 | ویرایش نهایی: 1405/1/31 | پذیرش: 1405/3/19 | انتشار: 1405/4/4
فهرست منابع
1. W. Stöber, A. Fink, and E. Bohn, "Controlled growth of monodisperse silica spheres in the micron size range," Journal of Colloid and Interface Science, vol. 26, no. 1, pp. 62-69, 1968. [DOI:10.1016/0021-9797(68)90272-5]
2. C. W. Hall and T.-F. Mah, "Molecular mechanisms of biofilm-based antibiotic resistance and tolerance in pathogenic bacteria," FEMS Microbiol. Rev., vol. 41, no. 3, pp. 276-301, 2017. [DOI:10.1093/femsre/fux010] [PMID]
3. M. Alijaniha, and M. Alijaniha, M. Mirzaalimohammadi. Application of Nanofibers in Drug Delivery, in the Eighth International Conference on Interdisciplinary Studies in Nanotechnology, 2025.
4. J. D. Bryers, Medical biofilms, Biotechnol. Bioeng., vol. 100, no. 1, pp. 1-18, 2008. [DOI:10.1002/bit.21838] [PMID] [PMCID]
5. D. Sharma, L. Misba, and A. U. Khan, "Antibiotics versus biofilm: an emerging battleground in microbial communities," Antimicrob. Resist. Infect. Control, vol. 8, no. 1, p. 76, 2019. [DOI:10.1186/s13756-019-0533-3] [PMID] [PMCID]
6. S. L. Percival, L. Suleman, C. Vuotto, and G. Donelli, "Healthcare-associated infections, medical devices, and biofilms: risk, tolerance and control," J. Med. Microbiol., vol. 64, no. 4, pp. 323-334, 2015. [DOI:10.1099/jmm.0.000032] [PMID]
7. Y. Cheng, G. Feng, and C. I. Moraru, "Micro- and nanotopography Sensitive Bacterial Attachment Mechanisms: A Review," Front. Microbiol., vol. 10, p. 191, 2019. [DOI:10.3389/fmicb.2019.00191] [PMID] [PMCID]
8. S. Wu, B. Zhang, Y. Liu, X. Suo, and H. Li, Influence of surface topography on bacterial adhesion: A review (Review), Biointerphases, vol. 13, no. 6, p. 060801, 2018. [DOI:10.1116/1.5054057] [PMID]
9. U. Mahanta, M. Khandelwal, and A. S. Deshpande, Antimicrobial surfaces: a review of synthetic approaches, applicability, and outlook, J. Mater. Sci., vol. 56, no. 32, pp. 17915-17941, 2021. [DOI:10.1007/s10853-021-06404-0] [PMID] [PMCID]
10. J. A. D. Olmo, L. Ruiz-Rubio, L. Pérez-Alvarez, V. Sáez-Martínez, and J. L. Vilas-Vilela, "Antibacterial coatings for improving the performance of biomaterials," Coatings, vol. 10, no. 2, p. 139, 2020. [DOI:10.3390/coatings10020139]
11. M. Hassan, M. Alijaniha, S. Jafari, and A. Ghafari, "Physicochemical Properties and Antimicrobial Efficacy of Eugenol Nanoemulsion Formed by Spontaneous Emulsification," Chemical Papers, pp. 1-9, Dec. 2024, Published by Springer International Publishing. [DOI:10.1007/s11696-024-03847-y]
12. P. C. Balaure and A. M. Grumezescu, "Recent advances in surface nanoengineering for biofilm prevention and control. Part i: Molecular basis of biofilm recalcitrance. Passive anti-biofouling nanocoatings," Nanomaterials, vol. 10, no. 6, pp. 1-30, 2020. [DOI:10.3390/nano10061230] [PMID] [PMCID]
13. M. Alijaniha, "Preparation of Eugenol Nanoemulsion by the Spontaneous Method," in 7th International Conference on Interdisciplinary Studies in Nanotechnology, 2023. [Online]. Available: https://civilica.com/doc/2005446.
14. G. Bhagwat, W. O'Connor, I. Grainge, and T. Palanisami, "Understanding the Fundamental Basis for Biofilm Formation on Plastic Surfaces: Role of Conditioning Films," Front. Microbiol., vol. 12, p. 687118, 2021. [DOI:10.3389/fmicb.2021.687118] [PMID] [PMCID]
15. C. D. Rummel et al., "Conditioning Film and Early Biofilm Succession on Plastic Surfaces," Environ. Sci. Technol., vol. 55, no. 16, pp. 11006-11018, 2021. [DOI:10.1021/acs.est.0c07875] [PMID]
16. G. Orazi and G. A. O'Toole, "It Takes a Village": Mechanisms Underlying Antimicrobial Recalcitrance of Polymicrobial Biofilms," J. Bacteriol., vol. 202, no. 1, pp. e00530-19, 2019. [DOI:10.1128/JB.00530-19] [PMID] [PMCID]
17. Z. Khatoon, C. D. McTiernan, E. J. Suuronen, T. F. Mah, and E. I. Alarcon, "Bacterial biofilm formation on implantable devices and approaches to its treatment and prevention," Heliyon, vol. 4, no. 12, p. e01067, 2018. [DOI:10.1016/j.heliyon.2018.e01067] [PMID] [PMCID]
18. K. S. W. Sing, "Reporting physisorption data for gas/solid systems with special reference to the determination of surface area and porosity (Recommendations 1984),"
19. J. Wang, G. Wang, Z. Zhang, G. Ouyang, and Z. Hao, "Effects of mesoporous silica particle size and pore structure on the performance of polymer-mesoporous silica mixed matrix membranes," RSC Adv., vol. 11, no. 58, pp. 36577-36586, 2021. [DOI:10.1039/D1RA05125C] [PMID] [PMCID]
20. M. Bravo Cadena, G. M. Preston, R. A. L. Van der Hoorn, H. E. Townley, and I. P. Thompson, "Species-specific antimicrobial activity of essential oils and enhancement by encapsulation in mesoporous silica nanoparticles," Ind. Crops Prod., vol. 122, pp. 582-590, 2018. [DOI:10.1016/j.indcrop.2018.05.081]
21. X. Hu, Y. Wang, and B. Peng, "Chitosan-Capped Mesoporous Silica Nanoparticles as pH-Responsive Nanocarriers for Controlled Drug Release," Chem. Asian J., vol. 9, no. 1, pp. 319-327, 2014. [DOI:10.1002/asia.201301105] [PMID]
22. K. AbouAitah et al., "Novel delivery system with a dual-trigger release of savory essential oil by mesoporous silica nanospheres and its possible targets in leukemia cancer cells: in vitro study," Cancer Nanotechnol., vol. 14, no. 1, p. 3, 2023. [DOI:10.1186/s12645-022-00152-9]
23. A. Jobdeedamrong, R. Jenjob, and D. Crespy, "Encapsulation and Release of Essential Oils in Functional Silica Nanocontainers," Langmuir, vol. 34, no. 44, pp. 13235-13243, 2018. [DOI:10.1021/acs.langmuir.8b01652] [PMID]
24. Y. Liu, Z. Cai, L. Sheng, M. Ma, Q. Xu, and Y. Jin, "Structure-property of crosslinked chitosan/silica composite films modified by genipin and glutaraldehyde under alkaline conditions," Carbohydr. Polym., vol. 215, pp. 348-357, 2019. [DOI:10.1016/j.carbpol.2019.04.001] [PMID]
25. M. Slattery, J. Amini, and R. Hallaj, "Antifungal activity of the lemongrass and clove oil encapsulated in mesoporous silica nanoparticles against wheat's take-all disease," Pestic. Biochem. Physiol., p. 104696, 2020. [DOI:10.1016/j.pestbp.2020.104696] [PMID]
26. M. Hoyos-Nogues, F. Velasco, M. P. Ginebra, J. M. Manero, F. J. Gil, and C. Mas-Moruno, "Regenerating Bone via Multifunctional Coatings: The Blending of Cell Integration and Bacterial Inhibition Properties on the surface of Biomaterials," ACS Appl. Mater. Interfaces, vol. 9, no. 26, pp. 21618-21630, 2017. [DOI:10.1021/acsami.7b03127] [PMID]
27. A. Hernández-Rangel et al., Fabrication and in vitro behavior of dual-function chitosan/silver nanocomposites for potential wound dressing applications, Mater. Sci. Eng. C, vol. 94, pp. 750-765, 2019. [DOI:10.1016/j.msec.2018.10.012] [PMID]
28. T. Y. Liao, C. D. Easton, H. Thissen, and W. B. Tsai, "Aminomalononitrile-Assisted Multifunctional Antibacterial Coatings," ACS Biomater. Sci. Eng., vol. 6, no. 6, pp. 3349-3360, 2020. [DOI:10.1021/acsbiomaterials.0c00148] [PMID]
29. K. Punjabi et al., "Biopolymer Coating Imparts Sustainable Self-Disinfecting and Antimicrobial Properties to Fabric: Translated to Protective Gears for the Pandemic and Beyond," ACS Biomater. Sci. Eng., vol. 9, no. 2, pp. 1116-1131, 2023. [DOI:10.1021/acsbiomaterials.2c01481] [PMID]
30. Y. Huang, N. Dan, W. Dan, and W. Zhao, "Reinforcement of Polycaprolactone/Chitosan with Nanoclay and Controlled Release of Curcumin for Wound Dressing," ACS Omega, vol. 4, no. 27, pp. 22292-22301, 2019. [DOI:10.1021/acsomega.9b02217] [PMID] [PMCID]
31. M. Li, D. Mitra, E. T. Kang, T. Lau, E. Chiong, and K. G. Neoh, "Thiol-ol Chemistry for Grafting of Natural Polymers to Form Highly Stable and Efficacious Antibacterial Coatings," ACS Appl. Mater. Interfaces, vol. 9, no. 2, pp. 1847-1857, 2017. [DOI:10.1021/acsami.6b10240] [PMID]
32. D. Mitra, M. Li, R. Wang, Z. Tang, E.-T. Kang, and K. G. Neoh, "Scalable Aqueous-Based Process for Coating Polymer and Metal Substrates with Stable Quaternized Chitosan Antibacterial Coatings," Ind. Eng. Chem. Res., vol. 55, no. 36, pp. 9603-9613, 2016. [DOI:10.1021/acs.iecr.6b02201]
33. H. Wu, Y. Xiao, Y. Guo, S. Miao, Q. Chen, and Z. Chen, "Functionalization of SBA-15 mesoporous materials with 2-acetylthiophene for adsorption of Cr(III) ions," Microporous Mesoporous Mater., vol. 292, p. 109754, 2020. [DOI:10.1016/j.micromeso.2019.109754]
34. M. Tomozawa, J. W. Hong, and S. R. Ryu, "Infrared (IR) investigation of the structural changes of silica glasses with fictive temperature," J. Non-Cryst. Solids, vol. 351, no. 12-13, pp. 1054-1060, 2005. [DOI:10.1016/j.jnoncrysol.2005.01.017]
35. C. O. Metin, L. W. Lake, C. R. Miranda, and Q. P. Nguyen, "Stability of aqueous silica nanoparticle dispersions," J. Nanopart. Res., vol. 13, no. 2, pp. 839-850, 2010. [DOI:10.1007/s11051-010-0085-1]
36. A. F. A. Rahman et al., "Strategies for introducing titania onto mesostructured silica nanoparticles targeting the enhanced photocatalytic activity of visible-light-responsive Ti-MSN catalysts," J. Clean. Prod., vol. 143, pp. 948-959, 2017. [DOI:10.1016/j.jclepro.2016.12.026]
37. J. A. Schott, C.-L. Do-Thanh, W. Shan, N. G. Puskar, S. Dai, and S. M. Mahurin, "FTIR investigation of the interfacial properties and mechanisms of CO2 sorption in porous ionic liquids," Green Chem. Eng., vol. 2, no. 4, pp. 392-401, 2021. [DOI:10.1016/j.gce.2021.09.003]
38. P. Vukosav, L. Pašalić, D. Bakarić, D. Domazet Jurašin, and T. Mišić Radić, "Interaction of Silica Nanoparticles with Microalgal Extracellular Polymers," Water, vol. 15, no. 3, 2023. [DOI:10.3390/w15030519]
39. F. Rancan et al., "Skin Penetration and Cellular Uptake of Amorphous Silica Nanoparticles with Variable Size, Surface Functionalization, and Colloidal Stability," ACS Nano, vol. 6, no. 8, pp. 6829-6842, 2012. [DOI:10.1021/nn301622h] [PMID]
40. N. C. Bell, C. Minelli, J. Tompkins, M. M. Stevens, and A. G. Shard, "Emerging Techniques for Submicrometer Particle Sizing Applied to Stöber Silica," Langmuir, vol. 28, no. 29, pp. 10860-10872, 2012. [DOI:10.1021/la301351k] [PMID]
ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA
ارسال پیام به نویسنده مسئول

بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.