بررسی الگوی مقاومت آنتی بیوتیکی استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین و اثر ضد باکتریایی نانو ذرات نقره و مس بر روی آن در شرایط آزمایشگاهی و مدل حیوانی

مجله پلاسما و نشانگرهای زیستی

دوره 16، شماره 1 - شماره پیاپی 61، دی 1401، صفحه 129-136   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

صبا هاشمی؛ رسول شکری^*

مرکز تحقیقات زیست شناسی، واحد زنجان، دانشگاه آزاد اسلامی، زنجان، ایران.

چکیده

زمینه و هدف: با توجه به مقاومت داروئی بالای استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین، این مطالعه برای بررسی اثر نانو ذرات نقره، مس و اثر ترکیبی آن ها بر روی باکتری استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین در شرایط آزمایشگاهی و مدل حیوانی انجام پذیرفت.
مواد و روش ها: برای تشخیص موثرترین آنتی بیوتیک، روش انتشار در آگار انجام شد. برای تعیین حداقل غلظت مهاری (MIC) و کشندگی (MBC) از روش رقت در براث استفاده شد. همچنین برای بررسی تاثیر نانوذرات و آنتی بیوتیک، آزمایشات لازم در مدل حیوانی انجام گرفت. بدین منظور پس از تلقیح داخل صفاقی سوسپانسیون باکتریایی، غلظت های MBC بدست آمده از روش رقت در براث نانوذرات، ترکیب آن ها و آنتی بیوتیک به موش های مورد بررسی تزریق و پس از کشت طحال، شمارش کلنی انجام گردید.
نتایج: موثرترین آنتی بیوتیک بر روی باکتری مذکور، آنتی بیوتیک ونکومایسین بود. MIC نانوذرات نقره، مس، ونکومایسین، نانوذرات نقره-مس، نانوذرات نقره-ونکومایسین، نانوذرات مس-ونکومایسین به ترتیبppm  1250،ppm  2500، ppm 12/78،ppm  625،ppm  35 و ppm 250 بود. در مدل حیوانی کمترین تعداد کلنی مربوط به نانوذرات نقره و سپس ترکیب نانوذرات نقره - ونکومایسین می باشد.
نتیجه گیری: نتایج نشان می دهد که اثر ضد میکروبی نانو ذرات نقره نسبت به ونکومایسین و نانو ذره مس بیشتر می باشد. همچنین ترکیب نانو ذرات نقره و مس باعث افزایش قدرت ضد میکروبی آن ها می گردد. همچنین ترکیب نانوذرات نقره- ونکومایسین پس از انجام آزمایشات تکمیلی می تواند کاندیدی برای درمان عفونت های حاصل از این باکتری ها باشد.
 

کلیدواژه‌ها

استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین؛ نانو ذرات نقره؛ نانو ذرات مس؛ ونکومایسین

اصل مقاله

 

بررسی الگوی مقاومت آنتی بیوتیکی استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین و اثر ضد باکتریایی نانو ذرات نقره و مس بر روی آن در شرایط آزمایشگاهی و مدل حیوانی

سیده صبا هاشمی¹، رسول شکری²

1- کارشناس ارشد، مرکز تحقیقات زیست شناسی، واحد زنجان، دانشگاه آزاد اسلامی، زنجان، ایران.

2- استادیار، مرکز تحقیقات زیست شناسی، واحد زنجان، دانشگاه آزاد اسلامی، زنجان، ایران.نویسنده مسئول: [e-mail]

 

تاریخ دریافت:18/07/1401                                                                          تاریخ پذیرش: 02/09/1401

                                  

چکیده

زمینه و هدف: با توجه به مقاومت داروئی بالای استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین، این مطالعه برای بررسی اثر نانو ذرات نقره، مس و اثر ترکیبی آن ها بر روی باکتری استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین در شرایط آزمایشگاهی و مدل حیوانی انجام پذیرفت.

مواد و روش ها: برای تشخیص موثرترین آنتی بیوتیک، روش انتشار در آگار انجام شد. برای تعیین حداقل غلظت مهاری (MIC) و کشندگی (MBC) از روش رقت در براث استفاده شد. همچنین برای بررسی تاثیر نانوذرات و آنتی بیوتیک، آزمایشات لازم در مدل حیوانی انجام گرفت. بدین منظور پس از تلقیح داخل صفاقی سوسپانسیون باکتریایی، غلظت های MBC بدست آمده از روش رقت در براث نانوذرات، ترکیب آن ها و آنتی بیوتیک به موش های مورد بررسی تزریق و پس از کشت طحال، شمارش کلنی انجام گردید.

نتایج: موثرترین آنتی بیوتیک بر روی باکتری مذکور، آنتی بیوتیک ونکومایسین بود. MIC نانوذرات نقره، مس، ونکومایسین، نانوذرات نقره-مس، نانوذرات نقره-ونکومایسین، نانوذرات مس-ونکومایسین به ترتیبppm  1250،ppm  2500، ppm 12/78،ppm  625،ppm  35 و ppm 250 بود. در مدل حیوانی کمترین تعداد کلنی مربوط به نانوذرات نقره و سپس ترکیب نانوذرات نقره - ونکومایسین می باشد.

نتیجه گیری: نتایج نشان می دهد که اثر ضد میکروبی نانو ذرات نقره نسبت به ونکومایسین و نانو ذره مس بیشتر می باشد. همچنین ترکیب نانو ذرات نقره و مس باعث افزایش قدرت ضد میکروبی آن ها می گردد. همچنین ترکیب نانوذرات نقره- ونکومایسین پس از انجام آزمایشات تکمیلی می تواند کاندیدی برای درمان عفونت های حاصل از این باکتری ها باشد.

کلمات کلیدی: استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین، نانو ذرات نقره، نانو ذرات مس، ونکومایسین

 

مقدمه

یکی از مشکلاتی که در جامعه با آن مواجه هستیم بحث مقاومت دارویی در باکتری ها و مصرف روز افزون داروهای شیمیایی می باشد. مقاومت دارویی در گونه استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین از بزرگترین مشکلات بخش درمانی می باشد(1). استافیلوکوکوس اورئوس یکی از مهم ترین دلایل عفونت های بیمارستانی است که باعث بروز برخی از بیماری ها مثل سندروم شوک سمی، استئومیلیت، پنومونی، کورک، کفگیرک و سایر بیماری ها می شود. (2) به خاطر مقاومت بالای استافیلوکوکوس اورئوس به برخی آنتی بیوتیک ها مثل پنی سیلین و سفالوسپورین، آنتی بیوتیک مناسبی برای درمان قطعی عفونت های ناشی از این باکتری در دسترس نیست. (3) طبق استانداردهای CLSI در سال 1992 میزان مقاومت به متی سیلین 9/35 درصد و در سال 2003 میزان 4/64 درصد بود. (4و5) به دلیل مقاومت باکتری استافیلوکوکوس اورئوس به اکثر آنتی بیوتیک ها و شیوع باکتری مقاوم در جامعه، محققان و پژوهشگران به فکر جایگزینی مناسب به جای آنتی بیوتیک ها افتادند و نانو ذره نقره به دلیل قدمت چند هزار ساله مجددا مورد مطالعه پژوهشگران قرار گرفت و از نانو ذرات نقره برای از بین بردن برخی باکتری ها استفاده شد. (6و7) نانو ذره مس دارای خصوصیات منحصر به فردی از جمله فعالیت های کاتالیزوری، ضد قارچی و ضد باکتریایی می باشند. خاصیت کاتالیزوری نانو ذرات مس بسیار قوی می باشد. با توجه به اینکه نانو ذره مس دارای اندازه کوچک و تخلخل بزرگ می باشند، دارای خصوصیات ضد باکتریایی و ضد قارچی می باشند. (8)هدف از پژوهش حاضر بررسی اثر نانو ذرات نقره، مس، آنتی بیوتیک و ترکیب آن ها بر روی باکتری استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین در شرایط آزمایشگاهی و مدل حیوانی می باشد.

مواد و روش ها

مواد شیمیایی و محیط کشت از شرکت مرک آلمان تهیه شده و پلیت 96 خانه ای، پلیت یک بار مصرف و سمپلر و پلیت ها از شرکت فراز بین طب ایران تهیه شده است. سویه ی استاندارد استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین از بانک میکروبی انستیتو پاستور ایران (ATCC:43300) تهیه گردید. پس از تکثیر سویه باکتریی مورد نظر در محیط کشت مولر هینتون آگار، جهت نگهداری باکتری، از محیط مولر هینتون براث حاوی 15 درصد گلیسرول استفاده و در میکروتیوب های استریل و در فریزر با دمای 80- درجه سانتی گراد نگهداری گردید. جهت تهیه غلظت های مختلف نانو ذرات مس، 4 گرم پودر نانو ذرات مس با 100 سی سی آب مقطر دیونیزه مخلوط و با دستگاه اولتراسونیک (مدل UP200H  شرکت hielscher ) به مدت نیم ساعت با قدرت k60 مخلوط و غلظتg/mlµ  40000 از آن ساخته شد. محلول نانو ذرات نقره به صورت آماده (شرکت  نانو نصب پارس ) با قطر 3 الی 18 نانومتر و با غلظتg/mlµ 4000 تهیه شده و جهت ایجاد غلظت های مختلف، از آب مقطر استریل استفاده گردید. یک گرم پودر آنتی بیوتیک ونکومایسین (شرکت بیوبیسیک کانادا) با 25 سی سی آب مقطر استریل مخلوط و غلظت 40000 حاصل شد و سایر غلظت های مورد نیاز از آن تهیه گردید.(9)

جهت تهیه سوسپانسیون باکتریایی یک میلی لیتر آب مقطر استریل داخل لوله آزمایش استریل ریخته و در آن از سویه استاندارد باکتری مورد نظر کدورتی معادل با نیم مک فارلند تهیه شد.

تعیین حساسیت دارویی باکتری استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین با روش دیسک دیفیوژن

برای بررسی حساسیت باکتری مورد نظر به انواع آنتی بیوتیکها از تست آنتی بیوگرام به روش دیسک دیفیوژن (Disk Diffiusion) استفاده گردید. (8) بدین ترتیب که از سوسپانسیون معادل نیم مک فارلند از باکتری مورد آزمایش، تلقیح بر روی محیط مولر هینتون آگار انجام شد. پس از مدت کوتاهی از تلقیح باکتریها، توسط پنس استریل دیسک های آنتی بیوتیکی مورد نظر بر روی محیط کشت قرار داده شد. درانجام این تست از 12دیسک آنتی بیوتیکی ذیل استفاده شد. (14)

 سیپروفلوکساسین (5 میکروگرم)، اگزاسیلین (1 میکروگرم)، جنتامایسین (10میکروگرم)، تتراسایکلین (30 میکروگرم)، اریترومایسین (15 میکروگرم)، کوتریموکسازول (5/12میکروگرم)، ریفامپین (30 میکروگرم)، متی سیلین (30 میکروگرم)، پنی سیلین (10واحد)، سفتازیدیم (30 میکروگرم)، سفالوتین (30 میکروگرم) و کلوگزاسیلین (5 میکروگرم). سپس پلیت ها  را در انکوباتور در دمای 37 درجه سانتیگراد قرارداده و بعد از 24 ساعت، قطر هاله عدم رشد با توجه به استاندارد CLSI بررسی گردید (10و11).

بررسی اثر ضد باکتریایی نانو ذرات نقره، مس، ونکومایسین و ترکیب آن ها بر روی باکتری استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین به روش مایکرودیلوشن

برای انجام این آزمایش، در میکروپلیت های 96 خانه ای ابتدا داخل هر خانه 100 میکرولیتر از محیط کشت مایع مولر هینتون براث ریخته و به هر یک از خانه ها به طور مجزا در یک میکروپلیت نانو ذرات نقره، در میکروپلیت دیگر نانو ذرات مس و در آخرین میکروپلیت آنتی بیوتیک ونکومایسین ریخته شد و سپس داخل تمام خانه ها، 100 میکرولیتر سوسپانسیون باکتری اضافه گردید. لازم به ذکر است که در میکروپلیت هایی که اثر ترکیبی بررسی می شد، داخل هر چاهک مخلوطی از ترکیبات مورد نظر به مقدار50 میکرولیتر از هر ترکیب افزوده شد. همچنین برای هر کدام از گروه های ذکر شده یک چاهک کنترل مثبت با افزودن باکتری بدون دارو و یک چاهک کنترل منفی بدون حضور باکتری در نظر گرفته شد. (12) در پایان میکروپلیت ها 20 دقیقه داخل شیکر قرار داده شد و به مدت 24 ساعت در دمای 37 درجه انکوبه شدند و پس از مدت زمان لازم، چاهک ها از لحاظ کدورت بررسی شدند (شکل1).

بررسی اثرات ضد باکتریایی نانو ذرات نقره، مس، ونکومایسین و ترکیب آن ها در مدل حیوانی

برای انجام این مرحله از 35 سر موش سوری ماده بالغ 6 الی 8 هفته ای به وزن 25 گرم استفاده گردید. موش ها به 7 دسته 5 تایی تقسیم شدند و 5 سر موش برای هر کدام از گروه های مورد مطالعه شامل نانو ذرات نقره، نانو ذرات مس، ونکومایسین، نانو ذرات نقره - مس، نانوذرات نقره - ونکومایسین، نانو ذرات مس - ونکومایسین و 5 سر به عنوان شاهد مورد آزمایش قرار گرفتند. ابتدا برای ایجاد عفونت، تحت شرایط استریل و کنار شعله 2 سی سی سوسپانسیون باکتریایی تهیه شده معادل نیم مک فارلند به صورتی درون صفاقی به همه 35 سر موش تزریق شد. بعد ازگذشت 48 ساعت از ایجاد عفونت، 200 میکرولیتر از محلول گروه های مورد بررسی (با غلظت MBC حاصل از روش رقت در براث) به موش های مورد نظر بصورت درون صفاقی تزریق گردید و 48 ساعت بعد جهت بررسی اثر ضد

 

 باکتریایی، موش ها با استفاده از محلول اتر کشته شده و پس از خارج کردن طحال و توزین آن، ابتدا طحال موش ها با استفاده از قیچی جراحی هموژنیزه شده و در محیط کشت مولر هینتون آگار کشت داده شد. پس از 24 ساعت انکوباسیون در دمای 37 درجه سانتی گراد، شمارش کلنی انجام گردید. (4) نتایج این تحقیق در شرایط آزمایشگاهی به صورت میانگین با 3 بار تکرار انجام گرفته و در مدل حیوانی با تعداد گروه های 5 تایی ارائه شده است. تجزیه و تحلیل آماری داده ها با استفاده از نرم افزار spss و آزمون آماری  ANOVA انجام گرفت. مرز معنی داری روی 05/0P <  قرار داده شد.

 نتایج

در تست تعیین حساسیت آنتی بیوتیکی، قطر هاله بوجود آمده اطراف دیسک ها اندازه گیری‌ و حساسیت و مقاومت باکتری براساس استاندارد CLSI مشخص شد و آنتی بیوتیک ونکومایسین با قطر هاله mm12 به عنوان حساس ترین آنتی بیوتیک شناخته شد. با مشخص شدن این آنتی بیوتیک، پودر آن جهت انجام آزمایشات بعدی تهیه و غلظت های مختلف آن تهیه گردید.

 

 

شکل1- تست مایکرودیلوشن جهت تعیین MIC و MBC گروه های درمانی

 

 

طبق نتایج به دست آمده از آزمایش رقت در براث، کمترین MIC و MBC به ترتیب با مقادیر g/mlµ8 و g/mlµ 16 مربوط به نانو ذرات نقره و بیشترین MIC و MBC به ترتیب با g/mlµ 250 و g/mlµ 500 بطور مساوی مربوط به نانو ذرات مس و ونکومایسین می باشد (شکل 1).

علاوه بر این از گروه های درمانی ترکیبی مورد آزمایش، تاثیر ضد باکتریایی مطلوب در ترکیب نانوذرات نقره - ونکومایسین با MIC و MBC به ترتیب با g/mlµ 34 و g/mlµ 68 مشاهده گردید (جدول1).

در کل نانو ذرات نقره با کمترین میزان MIC و MBC در مقایسه با نانو ذرات مس، ونکومایسین و گروه های ترکیبی، اثر ضد باکتریایی قوی تری از خود نشان داد. در آزمایش مدل حیوانی و طبق نمودار 1 کمترین تعداد کلنی مربوط به موش هایی بود که با نانوذرات نقره تحت درمان قرار گرفته بودند. پس از نانوذرات نقره، کمترین تعداد کلنی مربوط به ترکیب نانوذرات نقره - ونکومایسین و پس از آن ترکیب نانوذرات نقره - نانوذرات مس می باشد. در این مطالعه اختلاف معنی داری بین متوسط شمارش کلنی در گروه های ذکر شده مشاهده گردید (05/0P <).

 

جدول 1- میزان MIC و MBC نانو ذرات نقره، مس، ونکومایسین و ترکیبی آنها (میکروگرم بر میلی لیتر)

 

 

نمودار 1- نتایج حاصل از شمارش کلنی از نمونه های طحال جدا شده از موش های مورد بررسی

 

 

بحث:

در این پژوهش مشخص شد که نانوذرات نقره با MIC و MBC به ترتیب g/mlµ 8و g/mlµ 16دارای بیشترین اثر بر علیه استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین بوده و ترکیب گروه های درمانی شامل نانو ذرات نقره - مس به ترتیب g/mlµ64 و g/mlµ 125، و نانو ذرات مس - ونکومایسین به ترتیب g/mlµ250 و g/mlµ500 می باشد. استافیلوکوکوس اورئوس از عوامل اصلی عفونتهای بیمارستانی است که شیوع آن نیز رو به ازدیاد است. این باکتری سبب ایجاد طیف وسیعی از بیماریها از جمله اندوکاردیت، استئومیلیت، پنومونی و سندرم شوک سمی می شود(1). به علت گسترش روز افزون مقاومت آنتی بیوتیکی در سویه های استافیلوکوکوس اورئوس، روز به روز تعداد آنتی بیوتیک های در دسترس برای درمان عفونت های ناشی از این باکتری کاهش می یابد. به طوری که در حال حاضر اغلب سویه های این باکتری نسبت به پنی سیلین و سفالوسپورین ها مقاوم شده اند و به فاصله کوتاهی بعد از عرضه متی سیلین که یکی از پنی سیلین های مقاوم به پنی سیلیناز است، سویه های مقاوم به آن ایجاد شدند و اولین سویه استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین در سال 1960 جدا شد و در حال حاضر نیز رو به افزایش است. (4) در سال 2004 سوندی و همکارانش فعالیت ضد میکروبی نانو ذرات نقره در برابر اشرشیا کلی را به عنوان مدلی برای باکتری های گرم منفی بررسی کردند. (13) در سال 2009 جویینگ کیم و همکارانش توانایی تولید نانو ذرات نقره و همچنین طبقه بندی و قدرت ضد میکروبی آن ها را مورد بررسی قرار دادند و مشخص شد که این نانو ذرات، اثرات مهاری مناسبی را در برابر انواع باکتری های پاتوژن و غیر پاتوژن دارا می باشند. (14) در پژوهش حاضر نیز نانو ذرات نقره نسبت به نانو ذرات مس و ونکومایسین اثر ضد باکتریایی قوی تری داشتند. در مطالعه ای که خالد و همکاران در سال 2015 به بررسی اثر هم افزایی و ضد باکتریایی نانو ذرات نقره بر روی باکتری استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین پرداختند به این نتیجه رسیدند که نانو ذرات نقره اثر درمانی بالا در برابر باکتری داشته و می تواند جایگزین آنتی بیوتیک شود. (15) البته با توجه به سمیت نانوذرات، بایستی آزمایشات گسترده ای برای بررسی سمیت نانوذرات و تکنیک های احتمالی کاهنده سمیت مورد توجه و بررسی قرار گیرد. تاکنون اثر سینرژیسم نانوذرات نقره و مس به همراه آنتی بیوتیک به صورت گسترده مورد مطالعه واقع نشده است و در مطالعات محدود انجام شده در این زمینه، مکانیسم مولکولی خاصی پیش بینی نگردیده است. اما در این پژوهش علاوه بر بررسی اثر نانوذرات نقره و مس بر روی استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین، اثر ترکیبی آن ها نیز به همراه آنتی بیوتیک ونکومایسین مورد بررسی قرار گرفت.

نتیجه گیری: نتایج نشان داد که با ترکیب نانوذرات نقره و مس با ونکومایسین، تاثیر ضد باکتریایی ونکومایسین افزایش می یابد. این امر نشان دهنده فعالیت ضد باکتریایی بسیار خوب نانوذرات نقره و مس به همراه آنتی بیوتیک ونکومایسین بر علیه باکتری استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی سیلین می باشد. پیش بینی می شود که با توجه به اختلالی که نانو ذرات در دیواره سلولی و غشاء سیتوپلاسمی باکتری ایجاد می کنند، آنتی بیوتیک ونکومایسین توانایی بیشتری در ورود به سلول باکتری یافته و اثرات میکروب کشی خود را اعمال می نماید (14).

تعارض منافع

نویسندگان مقاله تعارض در منافع ندارند.

تشکر و قدردانی

از پرسنل مرکز تحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی واحد زنجان که با نویسندگان همکاری صمیمانه ای داشتند کمال تشکر و قدردانی بعمل می آید.

 

 

 

 

فهرست منابع

1. Rezazadeh M, Yousefi M, Sarmadyan H, Ghaznavi rad E. Antibiotic profile of methicillin-resistant Staphylococcus aureus with multiple-drug resistances isolated from nosocomial infections in Vali-Asr hospital of arak. Arak Medical University Journal. 2013; 16(71): 29-37. ( Persian)
2. Shopsin B, Kreiswirth B.N. Molecular epidemiology of methicillin resistant Staphylococcus aureus. Emerging Infectious Disease. 2001; 7(2):1-8.

3.Brabger C, Gardye C, Galdbart J.O, Deschamps C, Lambert N. Genetic Relationshop between methicillin-sensitive and Methicillin resistant Staphylococcus aureus strains from france and from International sources: Delineation of Genomic Groups. Journal of clinical microbiology. 2003; 14(7): 2946-2951.

4. Klevens RM, Edwards JR, Tenover FC, McDonald LC, Horan T, Gaynes R . Changes in the epidemiolojy of methicillin-resistant Staphylococcus aureus in intensive cure units in hospital. 1992-2003. Clin Infect Dis. 2006; 42: 389-91.
5. Nagal, R. Singla. Nanoparticles in different delivery systems: A brief review. Indo Global Journal of Pharmaceutical Sciences. 2013; 3 (2): 96-106.
6. Rai M, Yadav A, Gade A. Silver nanoparticles as a new generation of antimicrobials. Biotechnol Adv. 2009;(1)27: 83-76.
7. Ahmadi F, Abolghasemi S, Parhizgar N, Moradpour F. Effect of silver nanoparticles on common bacteria in hospital surface. 2013; 6(3): 209-14.
8. Ramyadevi, J.; Jeyasubramanian, K.; Marikani, A.; Rajakumar, G.; Rahuman, A. A. Synthesis and anti microbial activity of copper nanoparticles. Mater. Lett. 2012; 71: 114–116.
9. Howden BP, Ward PB, Charles PG, Korman TM, Fuller A. Treatment Outcomes for Serious Infections Caused by Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus with Reduced Vancomycin Susceptibility. Clinical Infectious Diseases 2004; 38: 521–8.
10. Shokri R, Salouti M, Sorouri Zanjani R, Heidari Z. Frequency of meticillin resistant Staphylococcus aureus strains isolated from clinical samples in Mousavi Hospital Zanjan and recognition mec A gene using PCR. Journal of Microbial World. 2014; 7(1): 58-65. ]In Persian[
11. Khosravi D. Explore the antimicrobial activity of silver and copper nanoparticles and compared with vegetative cells and spores of Bacillus subtilis and sodium hypochlorite on Bacillus cereus, microbial biotechnology Journal of Islamic Azad University. 2010; 7(2): 37-44. (Persian)
12. Mirnejad R, Erfani M, Sadeghi B, Piranfar V. Synergistic effect of silver nanoparticles with streptomycin on the streptomycin-resistant Brucella abortus. Journal of Shahrekord University of Medical Sciences. 2013; 15(5): 72-79. ]In Persian[
13. Sondi I, sondi BS. Silver nanoparticles as antimicrobial agent: a case study on E. coli as a model for gram negative bacteria, Journal of Colloid and Interface Science. 2004July; 275(1): 177-182.
14. Kim JS, Kuk E, Yu KN, Kim JH, Park SJ, Lee HJ, et al. Antimicrobial effects of silver

nanoparticles. Nanomed. 2007 Mar; 3(1): 95-101.

15. Khalid A, Ahmed M. Bactericidal and Antibiotic Synergistic Effect of Nanosilver Against Methicillin- Resistant Staphylococcus aureus . 2015; 8(11): 258-267.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

The Antibiotic Resistance Pattern of Methicillin Resistant Staphylococcus aureus and Antibacterial Effect of Silver and Copper Nanoparticles on that In vitro and Animal model

 

Saba Hashemi¹, Rasoul Shokri²

1- Msc, Biology Research Center, Zanjan Branch, Islamic Azad University Zanjan, Iran.

2- Associate Professor, Biology Research Center, Zanjan Branch, Islamic Azad University Zanjan, Iran. Corresponding Author : [e-mail]

 

Received:2022.10.10                                                                                     Accepted: 2022.11.23

Abstract 

Background & aim: Considering the high resistance to drug in methicillin-resistant Staphylococcus aureus, this study was performed to investigate the effects of silver and copper nanoparticles and their combined effect on the methicillin-resistant Staphylococcus aureus in vitro and animal models.

Materials & Methods: To determine the most effective antibiotics, disk diffusion method was performed. The microdilution method is used for determination of Minimum Inhibitory Concentration (MIC) and Minimum Bactericidal Concentration (MBC) of copper and silver nanoparticles and their combination . Then, to examine the effect of nanoparticles and the antibiotic, experiments were performed in the animal models. For this purpose, after intraperitoneal inoculation of bacterial suspension, MBC concertrations obtained from microdilution method were injected to the mice and after the cultivation of spleen, colony count was performed.

Results: The most effective antibiotic on bacteria was vancomycin. The MIC of silver and copper nanoparticles, vancomycin, silver and copper nanoparticles, silver nanoparticles-vancomycin and copper nanoparticles- vancomycin were 1250 ppm, 2500 ppm, 78/12, 625 ppm, 35 ppm and 250 ppm respectively. In animal model, the lowest number of colonies is related to silver nanoparticles and then silver nanoparticles-vancomycin.

Conclusion: The results show that antimicrobial effect of silver nanoparticles is more than vancomycin and copper nanoparticles. Also the combination of silver and copper nanoparticles increases their antimicrobial strength and the combination of silver and vancomycin after complementary experiments, can be a option for the treatment of infections caused by these bacteria.

10

Keywords: Methicillin resistant Staphylococcus aureus, silver nanoparticles, and copper nanoparticles, vancomycin

 

 

مراجع

1. Rezazadeh M, Yousefi M, Sarmadyan H, Ghaznavi rad E. Antibiotic profile of methicillin-resistant Staphylococcus aureus with multiple-drug resistances isolated from nosocomial infections in Vali-Asr hospital of arak. Arak Medical University Journal. 2013; 16(71): 29-37. ( Persian)
2. Shopsin B, Kreiswirth B.N. Molecular epidemiology of methicillin resistant Staphylococcus aureus. Emerging Infectious Disease. 2001; 7(2):1-8.

3.Brabger C, Gardye C, Galdbart J.O, Deschamps C, Lambert N. Genetic Relationshop between methicillin-sensitive and Methicillin resistant Staphylococcus aureus strains from france and from International sources: Delineation of Genomic Groups. Journal of clinical microbiology. 2003; 14(7): 2946-2951.

4. Klevens RM, Edwards JR, Tenover FC, McDonald LC, Horan T, Gaynes R . Changes in the epidemiolojy of methicillin-resistant Staphylococcus aureus in intensive cure units in hospital. 1992-2003. Clin Infect Dis. 2006; 42: 389-91.
5. Nagal, R. Singla. Nanoparticles in different delivery systems: A brief review. Indo Global Journal of Pharmaceutical Sciences. 2013; 3 (2): 96-106.
6. Rai M, Yadav A, Gade A. Silver nanoparticles as a new generation of antimicrobials. Biotechnol Adv. 2009;(1)27: 83-76.
7. Ahmadi F, Abolghasemi S, Parhizgar N, Moradpour F. Effect of silver nanoparticles on common bacteria in hospital surface. 2013; 6(3): 209-14.
8. Ramyadevi, J.; Jeyasubramanian, K.; Marikani, A.; Rajakumar, G.; Rahuman, A. A. Synthesis and anti microbial activity of copper nanoparticles. Mater. Lett. 2012; 71: 114–116.
9. Howden BP, Ward PB, Charles PG, Korman TM, Fuller A. Treatment Outcomes for Serious Infections Caused by Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus with Reduced Vancomycin Susceptibility. Clinical Infectious Diseases 2004; 38: 521–8.
10. Shokri R, Salouti M, Sorouri Zanjani R, Heidari Z. Frequency of meticillin resistant Staphylococcus aureus strains isolated from clinical samples in Mousavi Hospital Zanjan and recognition mec A gene using PCR. Journal of Microbial World. 2014; 7(1): 58-65. ]In Persian[
11. Khosravi D. Explore the antimicrobial activity of silver and copper nanoparticles and compared with vegetative cells and spores of Bacillus subtilis and sodium hypochlorite on Bacillus cereus, microbial biotechnology Journal of Islamic Azad University. 2010; 7(2): 37-44. (Persian)
12. Mirnejad R, Erfani M, Sadeghi B, Piranfar V. Synergistic effect of silver nanoparticles with streptomycin on the streptomycin-resistant Brucella abortus. Journal of Shahrekord University of Medical Sciences. 2013; 15(5): 72-79. ]In Persian[
13. Sondi I, sondi BS. Silver nanoparticles as antimicrobial agent: a case study on E. coli as a model for gram negative bacteria, Journal of Colloid and Interface Science. 2004July; 275(1): 177-182.
14. Kim JS, Kuk E, Yu KN, Kim JH, Park SJ, Lee HJ, et al. Antimicrobial effects of silver

nanoparticles. Nanomed. 2007 Mar; 3(1): 95-101.

15. Khalid A, Ahmed M. Bactericidal and Antibiotic Synergistic Effect of Nanosilver Against Methicillin- Resistant Staphylococcus aureus . 2015; 8(11): 258-267.