شناسایی و انتخاب مواد عنوان: مواد آنتیباکتریال نگارش: محبوبه پیریائی استاد راهنما: دکتر مهدی خدایی تیر ماه 96

Transcript

1 شناسایی و انتخاب مواد عنوان: مواد آنتیباکتریال نگارش: محبوبه پیریائی استاد راهنما: دکتر مهدی خدایی تیر ماه 96

2 چکیده 2 امروزه بدلیل افزایش عفونتها به عوامل آنتیمیکروبی و پوششها نیاز فراوانی است. به عنوان مثال حدود میلیون نفر از مردم ایاالت متحده عفونت را در بیمارستانها میگیرند و هر سال مرگ گزارش میشود. افزایش مقاومت باکتریها به سوء مصرف آنتیبیوتیکها نسبت داده میشود بطوریکه همواره به آنتیبیوتیکهای قویتری نیاز است. ضمنا وسایل بیومدیکال و بایومتریالها به ظرفیت ضد عفونیکننده موضعی برای کاهش وقوع مقاومت دارویی نیاز دارند. به عالوه گسترش عوامل ضد میکروبی ضروری است که میتواند به طور موثری مانع رشد میکرواورگانیسمها شود [6-1]. برخی از نانو ذرات مانند نقره به دلیل داشتن خواص آنتی باکتریال کاربردهای زیادی از جمله در صنایع نساجی سرامیکهای بهداشتی تصفیه آب رنگ کشاورزی دامپروری و در کامپوزیت های پلیمری به منظور کاربردهای صنعتی و خانگی به عنوان مثال در بدنه داخلی یخچال انواع فیلترهای آب و هوا ظروف پالستیکی و غیره دارند [7]. هدف از این پژوهش بررسی مواد فلزی سرامیکی پلیمری و نانوکامپوزیتی است که دارای این خاصیت هستند. از سوی دیگر نحوهی عملکرد این مواد برای بروز خاصیت ضد باکتریایی را بررسی خواهیم کرد. واژههای کلیدی: آنتیباکتریال نانوذره نانوکامپوزیت رادیکال آزاد پلیمر آنتیبیوتیک

3 3 1. مقدمه به موازات توسعه سریع زندگی بشری کنترل اثرات مضر میکروارگانیسمها امری غیر قابل اجتناب شده است است. رشد سریع و کنترل نشده میکروارگانیسمها میتواند منجر به بروز مشکالت جدی شود. با گسترش علم نانو تکنولوژی در دههی گذشته فرصتهای طالیی برای کشف تاثیرات ضد باکتریایی نانوذرات فلزی ایجاد گردیده از زمان عرضه آنتی بیوتیکها و به کارگیری آنها در درمان بیماریها باکتریها همواره در تالش بودهاند که بر اساس قانون انتخاب طبیعی بتوانند نسبت به آنتی بیوتیکها مقاومت پیدا کنند. استفاده بی رویه آنتی بیوتیکها درسالهای اخیر مشکالت فراوانی ناشی از تاثیرات سمی و به ویژه پیدایش سویههای مقاوم را به وجود آورده است. این باور که نانو تکنولوژی عصر دیگری از علوم است و تلفیقی از مهندسی و زیست شناسی شیمی پزشکی و فیزیک میباشد را عموم دانشمندان پذیرفتهاند. بررسیها نشان داده است که هر چه اندازه نانوذرات کوچکتر باشد خصوصیات و فعالیتهای جدید و متفاوتتری از خود نشان میدهند. این ویژگیها باعث شده است که امروزه سرعت استفاده از نانومواد بسیار سریع گسترش پیدا کند به طوری که در تمام ابعاد زندگی هم چون سیستمهای الکتریکی مبارزه با میکروبها تشخیص و درمان بیماریها کاربرد آن شناخته شود. از گذشته نانوذرات در دو بخش فلزی و غیرفلزی مورد بحث قرار میگرفتهاند. نانوذرات فلزی در حشره کشها و باکتری کشها سالها است مورد استفاده قرار میگیرند.. برخی از نانوذرات به عنوان یک روش نوظهور در پیشرفت علم داروسازی مدرن به حساب میآیند که به علت داشتن پتانسیل باال جهت انجام فرآیندهای درمانی اختصاصی در مطالعات زیست شناسی و داروسازی کاربرد فراوان دارند. برای مثال آنها قادرند در زمانی کمتر از 4 ساعت 650 سلول سرطانی را از بین ببرند [9].

4 4 2. بررسی مواد آنتیباکتریال به منظور دستیابی به یک نگاه کلی از مواد آنتیباکتریال دستهبندی جدیدی از این مواد در این پژوهش ارائه میدهیم. مواد آنتیباکتریال به چهار دسته کلی نانوذرات فلزی نانوذرات سرامیکی پلیمرها و نانوکامپوزیتهای آنتیباکتریال تقسیم میشوند. الزم به ذکر است که توجه کلی در رابطه با نانوذرات فلزی در بیشتر مقاالت بر روی نانوذرات نقره است لذا نانوذرات فلزی و سرامیکی در یک بخش مورد بررسی قرار گرفتهاند. همچنین به دلیل آنکه در سالهای اخیر توجه ویژهای بر روی مطالعه و بررسی نانوکامپوزیتها انجام شده است لذا در بخش مربوط به نانوکامپوزیتها تنها مطالعات موردی در رابطه با آنها انجام شده است نانوذرات سرامیکی و فلزی نانوذرات در چرخه حیات و اکوسیستم پایینترین سطح سمیت را از خود نشان دادهاند لذا استفاده از این مواد برای مبارزه با میکروبهای بیماریزا میتواند انتخاب مناسبی باشد. نانوذرات اکسید فلزی بر اساس نسبت سطح به حجم خاصیت ضد باکتریایی متفاوتی از خود نشان میدهند. باکتریهای گرم مثبت در مقایسه با باکتریهای گرم منفی در مقابل نانوذرات فلزی مقاومت بیشتری از خود نشان میدهند که این میتواند به ساختار دیواره سلولی ارتباط داشته باشد. تحقیقات متعدد مبتنی بر واکنشهای احتمالی بین نانوذرات با ماکرومولکولهای موجودات زنده انجام گرفته است. اختالف بین بار منفی میکروارگانیسم و بار مثبت نانوذره به صورت یک الکترومغناطیس جاذب بین میکروب و نانوذره عمل کرده و باعث اتصال نانوذره به سطح سلول شده و در نتیجه می تواند باعث مرگ سلول شود. در نهایت تعداد زیادی از این تماسها منجر به اکسید شدن مولکولهای سطحی میکروبها و مرگ سریع آنها میشوند. احتمال داده میشود یونهای آزاد شده از نانومواد با گروههای تیول پروتئینهای سطحی سلولهای باکتریایی واکنش دهند. تعدادی از این پروتئینهای غشای )-SH( سلولهای باکتریایی عمل انتقال مواد معدنی از سطح دیواره را به عهده دارند که نانومواد با اثر بر روی این پروتئینها باعث غیرفعال شدن و نفوذناپذیری غشاء میشوند.

5 5 غیر فعال شدن تراوایی غشاء در نهایت باعث مرگ سلول میشود. هم چنین نانومواد چسبیدن سلول باکتری و تشکیل بیوفیلم را به تأخیر میاندازند که این عمل باعث میشود گروهی از باکتریها نتوانند تثبیت شوند و تکثیر یابند. تغییرات ضد میکروبی که از رشد باکتری بیماریزا ممانعت میکنند یک هدف مطلوب محسوب میشود. عوامل ایجادکننده عفونتها میتوانند متعدد باشند. تشکیل کلنی رشد سلول باکتری و تشکیل ماتریکسهای بیوفیلمی فشرده میکروبی باکتریها را در مقابل سیستم دفاعی میزبان مقاوم میکند که نانوذرات از تشکیل این عوامل دفاعی میکروب در برابر سیستم ایمنی میزبان جلوگیری میکند. نانومواد که پایه آنها از یونهای فلزی است دارای فعالیت سلولکشی گستردهای هستند که علیه باکتری قارچ و ویروس فعالیت دارند. نانومواد و به خصوص نانومواد فلزی به علت داشتن بار سطحی و نسبت سطح به حجم خود آنزیمها و DNA میکروارگانیسمها را با تعادل الکترون بین گروههای دهنده الکترون مثل تیول کربوکسیالت آمید ایمیدازول اندول و هیدروکسیل غیر فعال مینمایند. یکی از مانیزمهای مهم ضد باکتریایی نانوذرات اکسیدی القا تنش اکسایشی از طریق ROS 1 است. برای توضیح مکانیزمهای کلی ROS سینتیک محصول ROS هفت ذرهی اکسید فلزی تحت نور فرابنفش مورد بررسی قرر گرفت. نتایج نشان داد که اکسیدهای فلزی تحت نور فرابنفش نورزاییهای متفاوتی دارند. مثال TiO2 و نانوذرات ZnO سه نوع مختلف ROS را تولید میکنند )رادیکال سوپراکسید رادیکال هیدروکسیل و اکسیژن منفرد(. در حالیکه دیگر انواع اکسیدهای فلزی تنها یک یا دو نوع از این ROSها را تولید میکنند. یا اینکه ROS تولید نمیکنند. نانوذرات اکسید فلزی ROS بیشتری نسبت به نوع بالک آنها تولید میکنند. که این مساله به سبب ناحیهی سطحی بزرگتر نانوذرات است مشروط بر اینکه جایگاههای جذب بیشتری برای نور فرابنفش داشته باشند. مکانیزمهای تولید ROS به وسیلهی مقایسهی ساختارهای الکترونی اکسیدهای فلزی با پتانسیلهای اکسایش-کاهش تولید ROS انجام میشود. که بطور صحیحی تولید ROS بیشتر اکسیدهای فلزی را تفسیر میکند. برای بهبود رابطهی کمی بین تنش اکسایشی و خواص آنتی باکتریال نانوذرات این مواد و باکتری مورد نظر را درون سوسپانسیون آبی قرار دادند و تحت نور فرابنفش قرار دادند و یک رابطهای 1 Reaction Oxygen Species

6 6 بین متوسط تمرکز ROS و نرخ بقا باکتری پیدا کردند. اگرچه بعضی نانوذرات مثل ZnO سمی خارج کردند که بطور اندکی در فعالیت آنتیباکتریال آنها شرکت میکنند [23]. یونهای و CuO شکل 1-2. نحوهی عملکرد نانوذرات برای تخریب سلول باکتری[ 8] نانو ذرات نقره 100 این نانوذرات با قطری حدود 1 تا نانومتر به عنوان عنصر ضد میکروبی در داروسازی کاربرد دارند و جایگزین مناسبی برای آنتی بیوتیکها هستند. نانوذرات نقره بسته به اندازه و دوز و مدت زمان تاثیر گذاری بر روی بافتهای سلولی مختلف با مکانیسمهای متفاوتی از قبیل : نکروز آپوپتوزیس کاهش عملکرد سلولی کاهش عملکرد میتوکندریایی قطعه قطعه کردن DNA دارد که باعث القای سمیت در محیط های ژنی و سلولی میشود. اثر نانوذرات نقره در نانومتر تا محدوده بر روی باکتری گرم منفی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی بررسی گردیده است. نتایج نشان میدهد که خواص ضد باکتریایی از نانوذرات به سایز بستگی دارد تنها ذراتی که برهمکنش مستقیم با باکتریها به وجود میآورند قطری حدود 1 تا 10 نانومتر است. نانوذرات نقره بدون افزایش مقاومت دارویی باعث مهار سیستم تنفسی باکتریها میگردند. این عنصر دارای خواص اختصاصی در میکروبزدایی طرفی است. از نیز ارزان آن قیمت و آسان آن تهیه و بوده باکتریهای گرم منفی واجد یک دیوار سلولی به ضخامت 8-7 نانومتر هستند که شامل لیپوپلی ساکاریدهای نرم میباشد همچنین باکتریهای گرم منفی در مقایسه با گرم مثبتها مستحکمترند و نفوذ نانوذرات نقره

7 7 به داخل آنها سختتر میباشد. لذا محلول نقره کلوئیدی به صورت ذرات ریز میکروسکوپی منتشر شده و به راحتی میتواند به داخل سلولهای باکتری نفوذ کند. ابعاد و نوع شکل هندسی نانوذرات در اثرات مهاری آنها تأثیر گذار است ] 8]. شکل 2-2. نحوهی عملکرد نانوذرات نقره برای از بین بردن باکتری[ 8 ] نانوذرات اکسید آهن نانوذرات اکسید آهن معموال 20 در اندازههای کوچکتر از نانومتر ساخته میشوند و خاصیت فوق پارامغناطیسی دارند در شرایط زیستی و بدون حضور میدان مغناطیسی خارجی جهت هر نانوذره توسط گرما دائما تغییر میکند و خاصیت مغناطیسی هر مغناطیسی کلی در یک گروه از نانوذرات برابر صفر است. از جمله موارد استفاده این نانوذرات استفاده از آنها به عنوان عاملهای عکاسی در ام ار ای و گرمکنندهه یا مغناطیسی با محرک مغناطیسی برای استفاده در جریان مغناطیسی فوق گرمایی در درمان سرطان است. از کریستالهای اکسید آهن به همراه ملکولهای آنتی بادی و پپتیدها برای متصل شدن به سلولهای توموری و یا مشکالت عروقی را با خاصیت اتصال اختصاصی مورد هدف قرار داده و به آن متصل میشوند استفاده میشود. از دیگر کاربردهای آن میتوان به موارد زیر اشاره کرد :

8 8 - درمان تومرهای سرطانی به شیوهی هایپرترمیا - بازسازی بافتی - ایمنی سنجی - رفع مسمومیت مایعات زیستی - نشانهگذاری سلولهای بنیادی و ردیابی آنها - خواص ضد میکروبی در تحقیقات انجام شده بررسی اثر نانوذرات اکسید آهن بر فعالیت رشد باکتری سودوموناس آئروژینوزا تغییر ژن یافته مطالعه شده است. محققان به این نتیجه رسیدند که نانوذرات اکسید آهن در دوز پایین اثرات کمتری بر منحنی رشد باکتری تغییر ژن یافته دارد اما در دوز مصرف باالتر از 500 ppm فاز تاخیر رشد این باکتری را افزایش میدهند. متوقف میشود. از طرفی از دوز 2000 ppm به باال رشد باکتری در حضور این نانو ذرات همچنین در تحقیقات قبلی انجام شده نشان داده شده است که نانوذرات اکسید آهن که به شیوه مرطوب 25 ساخته شدهاند 22 در اندازه غلظت نانومتر و گرم بر سانتیمترمکعب توانسته اثر مهمی بر باکتری سودوموناس آئروژینوزا داشته باشد که با توجه به کم ضرر بودن نانوذرات اکسید آهن و قیمت مناسب خاصیت مناسبی دارد ]10] نانوذرات اکسید روی در مطالعهای مشخص شد که میزان غلظت ممانعتکننده از رشد باکتریها بسته به نوع باکتریها متفاوت بوده و باکتریهای گرم مثبت حساسیت بیشتری دارند. برخی از محققین اعتقاد دارند این حساسیت میتواند مربوط به نوع دیواره باکتریهای گرم مثبت فیزیولوژی این باکتریها و متابولیسم آنها باشد این مطالعه بر دو گروه باکتری گرم مثبت و گرم منفی صورت گرفته است.

9 9 در مطالعات دیگری باکتریهای استافیلوکوکوس آرئوس و استافیلوکوکوس اپیدر میدیس به عنوان باکتریهای گرم مثبت و باکتریهای اشرشیا کالی و سودوموناس آئروژینوزا به عنوان باکتریهای گرم منفی انتخاب شدند و مورد آزمایش قرار گرفتند. نتایج به این صورت گزارش شده است که با افزایش زمان تماس و غلظت نانو ذره اکسید روی بقای باکتری کاهش یافته است. اما در مورد باکتری سودوموناس آئروژینوزا به دلیل مقاوت زیاد اثرات کمتری بر بقا داشته و منحنی بقا با شیب کمتری کاهش یافته است. این که این نانوذره هم بر هر دو باکتری گرم مثبت و گرم منفی تاثیر گذار بوده وسیع الطیف بودن ویژگی ضد میکروبی این نانوذره را بیان میکند. عالوه بر خاصیت ضد باکتریایی ZnO این نانوذره میتواند خاصیت ضد قارچی هم داشته باشد. نانوذره اکسید روی یک ترکیب غیر آلی محلول در آب است و خواص ضد باکتری و ضد قارچی آن نیز به اثبات رسیده است. این نانوذره با اتصال به غشای میکروارگانیسمها فاز تاخیری چرخه رشد را طوالنی کرده وسبب طوالنی شدن مدت زمان جوانه زنی ارگانیسمها میشود. قارچها بعد از 120 دقیقه تماس با اکسید روی تخریب میشوند و تحقیات نشان میدهند که با افزایش دما فعالیت ضد قارچی افزایش نمییابد بلکه با افزایش غلظت نانوذره فعالیت ضد قارچی افزایش پیدا میکند. اثرات شناخته شده ضد قارچی و ضد باکتریایی نانوذرات روی میتوان در علم نانو تکنولوژی انواع سوند ایمپلنت دندان مصنوعی دریچههای مصنوعی قلب و در پزشکی به کار برد.[ ] نانوذرات دی اکسید تیتانیوم از سه دهه گذشته تا کنون دی اکسید تیتانیوم به دلیل خواص متعدد فیزیکی فتوکاتالیستی سمیت پایین و عدم واکنش آلرژیک مورد توجه محققین علم پزشکی بهداشتی و صنعتی قرار گرفته است. نانوذره دی اکسید تیتانیوم از ذوب تیتانیوم در دمای 700 درجه سانتی گراد و یا از حل شدن این ماده در اسید نیتریک گرم و غلیظ تهیه میشود. نانو ذره دی اکسید تیتانیوم ذراتی کروی با قطر نانومتراست. این نانوذره با قدرت مهار کنندگی 2/2 μg/ml توان مطلوب ضد باکتریایی علیه باکتری سودوموناس آئروژینوزا را دارد. خواص دیاکسیدتیتانیوم وابسته به اندازه ذرات و روش سنتز آن در نهایت ساختار بلوری ایجاد شده است.[21-22]

10 نانوذره MgO به سبب زیست فعالی باالی منیزیم در بدن کاربرد فراوانی در زمینهی بایومتریال داشته است. مطالعات نشان داده است که نانوذره اکسید منیزیم خاصیت ضد باکتری قویای دارد به طوری که افزودن آن میزان باکتریها را تا 7 برابر کاهش میدهد ]18[ شیشههای زیست فعال 1 شیشههای زیستفعال پایه سیلیکاتی موادی هستند که میتوانند پیوند شیمیایی قوی با بافت شکل دهند. این بایومتریالها زیستسازگاری باالیی دارند و یک الیه با هیدروکسیآپاتایت تشکیل میدهند. در طول dissolution شیشه زیست فعال ph افزایش مییابد و به سبب افزایش کاتیونها در این شرایط میتوانند باعث نابودی میکروبها شوند. به عنوان مثال یک مطالعهی in vitro نشان داد که یک نوع از شیشههای زیست فعال میتواند پاتوژنی را که به مینای دندان چسبیده است را بکشد. برای بهبود خاصیت آنتی باکتریال این مواد میتوان به آن نانوذره Ag افزود که این خاصیت را تشدید میکند [17] پلیمرهای دارای خاصیت آنتی باکتریال دسته بندیهای مختلفی برای این مواد وجود دارد یکی از این دسته بندیها به صورت زیر است : 1. آن دسته از پلیمرها که خود خاصیت آنتی باکتریال دارند. 2. آنهایی که خاصیت آنتی باکتریال را در طول واکنشهای شیمیایی بروز میدهند. 3. آنهایی هستند که با افزودن ترکیبات آنتی باکتری با جرم مولکولی پایین با مواد با جرم مولکولی باال این خاصیت را در آنها ایجاد میکنند. 4. آنهایی هستند که با ورود سیستمهای فعال معدنی این خاصیت را پیدا میکنند. 1 Bioactive glasses

11 11 گروه اول این تقسیم بندی یعنی پلیمرهایی که خود خاصیت آنتی باکتریال دارند به هشت دستهی کلی تقسیم میشوند پلیمرهای دارای اتم نیتروژن این پلیمرها بر اساس ساختار به صورت زیر تقسیمبندی میشوند. پلیمرهای شامل ساختارهای آروماتیک یا هتروسیلیک پلیمرهای متااکریلیک و اکریلیک پلی سی اکسانس پلیمرهای هایپر برنچ و دندریتی پلیمرهای با گروههای پایانی چهارگانهی آمونیوم )اکسازولین( پلیمرهای با اتمهای چهارگانهی نیتروژن درون زنجیرهی اصلی به خوبی میدانیم که بیشتر باکتریها دارای بار منفی هستند و هم چنین بیشتر پلیمرها بار مثبت دارند. در اینباره پلیمرهای دارای گروههای آمونیوم احتماال آنتی باکتریالترین نوع پلیمرهای شناخته شده هستند. به طور کلی مکانیزم اصلی شناخته شده برای از بین بردن باکتریها شامل اندرکنش مخرب با دیوارهی سلول یا غشا سیتوپالسم است. بزرگ مولکولها ممکن است فعل و انفعال موثرتری با دیوارهی باکتریهای گرم مثبت داشته باشند. از طرفی سلول باکتریهای گرم منفی دارای یک غشا اضافی با یک ساختار فسفولیپید biolayer هستند که از غشا سیتوپالسم داخلی محافظت میکند و سبب ایجاد یک درجهی باالتر مقاومت در برابر بایوسایدهای پلیمری میشوند. بیشتر نمونههای شناخته شده پلیمرهای کاتیونی که قسمت آمونیومی دارند و شامل ساختارهای هتروسیلیک یا آروماتیک هستند اشتقاقی از پلی استیرن و پلی وینیل پیریدین )PVP( هستند. خاصیت آنتیباکتریال پلیمرهای PVP به طول زنجیره ی آلکیل آنها وابسته است. البته این پلیمر زیست سازگاری پایینی از خود

12 12 نشان میدهد لذا کاربردهای بایومتریالی این پلیمر را بسیار محدود میکند. پس بدنبال افزایش زیست 1 سازگاری و خاصیت آنتی باکتریال با هم هستیم. با کوپلیمریزاسیون هیدروفیلیک و متااکریالیت است. هیدروکسیل خاصیت آنتیباکتریال 20 برابر شد. که این مساله به دلیل افزایش ترشوندگی سطح کوپلیمر 2 ها گسترش بایومتریال با سطوح غیرچسبناک اساس اجتناب از خطر آلوده شدن ناگهانی ایمپلنتهاست. در ابتدا مهم است که سطح رشد باکتری چسبنده را کاهش دهیم. مطالعه بر روی پلیمتیلمتاکرالیت )PMMA( نشان داد که چسبندگی باکتریهای گرم منفی بر روی پلیمرهای دارای بار مثبت در نمونههای مورد آزمایش بسیار سریعتر از نمونههایی است که در آنها فقدان اندرکنشهای دافعهی الکترواستاتیک وجود دارد. با وجود چسبندگی اولیهی ضعیف سطح رشد باکتری برای هردو باکتری گرم منفی و گرم مثبت به صورت نمایی است. فعالیت بیولوژیکال ترکیبات دارای آمونیوم به تعداد اتمهای نیتروژن موجود در ساختار وابسته است. شکل 3-2. نمونههایی از پلیمرهای حاوی نیتروژن دارای خاصیت آنتی باکتریال ]15]. 1 2 copolymerization copolymer

13 پلیمرهای شامل گوانیدین 1 پلیگوانیدینها و پلیبیگوانیدینها به عنوان ترکیبات ضدمیکروبی نظرها را جلب کردهاند. به دلیل انحاللپذیری آبی باال دامنهی وسیعی از خواص ضد میکروبی و غیرسمی بودن اهمیت خاصی پیدا کردهاند. Dicyanamid Cyanamid با انجام آزمایشاتی بر Chlorcyan یا با یک وزن مولکولی حداقل متوسط Da اولیگومرزها برای حفظ خاصیت ضد باکتریایی آنها بررسی شد و به خوبی تاثیر ساختارهای دیامین و گوانیدینیوم مولکول نمک مشخص شد که متوسط وزن مولکولی مورد نیاز برای داشتن خاصیت ضد میکروبی 800 است. شکل 4-2. تغلیظ نمک گوانیدین با یک آمین ]15] پلیمرهای پپتید شبه طبیعی این پلیمرها به سه دستهی کلی تقسیم میشوند : پپتیدهای سنتزی 2 پلیمرهای آریآمید و فنیآمیداتیلن بک بون پلیمرهای دارای شاخههای فرعی پلینوربورنن پپتیدها ترکیباتی هستند که توسط تمام اورگانیسمهای زنده تولید میشوند. این نوع مواد خاصیت 4 هستند آنتیمیکروبی باکتری و قارچی وسیعی را نشان میدهند. اکثرا بار مثبت دارند و آبگریز 3 /آبدوست 1 Guanidine 2 backbone 3 hydrophobic 4 hydrophilic

14 14 که مولکولها را قادر میسازند در محیطهای آبی حل شوند و از میان غشا چربی هم بتوانند عبور کنند. اگرچه به دلیل ساختار ذاتی پیچیده آنها شناخت این پلیمرها سخت شده است. شکل 5-2. ساختار شیمیایی نوعی پپتید آنتی باکتریال ]15] پلیمرهای هالوژنی تقسیمبندی این دسته از پلیمرها به صورت زیر انجام میشود : پلیمرهای شامل فلورین پلیمرهای شامل کلرین فنیل متاکریالیت ترکیبات حاوی فلوئور ترکیبات جذاب و مفیدی هستند چرا که خواص منحصر به فردی دارند. از جمله اینکه دافع آب و روغن هستند. به سبب قطبش پذیری پایین و الکترو نگاتیویتی قوی اتمهای فلورین خاصیت آنتی میکروبی پلیمرهای شامل فلورین وابسته به فعالیت سطحی و خاصیت آبگریز آنهاست. شکل 6-2. ساختار شیمیایی پلیمر آنتی باکتریال حاوی فلوئور ]15] پلیمرهای شامل شاخهی فرعی سولفور و فسفر خاصیت آنتی باکتریال و آنتی میکروبی این پلیمرها همانند پلیمرهای دارای گروه های آمونیوم شامل تخریب غشا سلول است.

15 پلیمرهای دارای شاخهی فرعی فنول و بنزوئیک اسید فنولها عوامل ضد باکتری هستند که وارد غشا باکتری میشوند. آنها با سطح سلول اندرکنش میکنند و از طریق تفکیک غشا سلول و آزادسازی مواد تشکیل دهندهی درون سلول سبب مرگ آن میشوند. فنول اگرچه سبب انعقاد مواد متشکلهی سیتوپالسم میشود سلول را به سمت مرگ سوق میدهد و یا از رشد آن جلوگیری میکنند. بنزوآلدهیدهای انشقاقی به طور گستردهای به عنوان ترکیبات آنتی میکروبی شناخته میشوند. این مواد خواص ضد میکروبی گستردهای در زمینهی مسائل جنسی مانند پاتوژنهای HIV نشان میدهند. عالوه بر اینکه این پلیمرها سمی نیستند پلیمرهای اورگانومتالیک 1 پلیمرهای اورگانومتالیک شامل فلزات هستند که این فلزات میتوانند در زنجیرهی اصلی و یا گروههای فرعی Sn-N Sn-O 2 قرار بگیرند. گروههای انشقاقی اورگانوتین به زنجیره میچسبند و پیوندهای و تشکیل میدهند. دو مونومر اورگانوتین N-tri-n-butyltin و maleimide (TBTM) مثل سرطان استخوان پروستات رودهی بزرگ سینه و ریه میشوند ]15]. مانع از رشد سلولهای سرطانی شکل 7-2. عنصر فلزی در ساختار زنجیرهی این پلیمر دیده میشود ]15]. 1 Organometalic 2 Organotin

16 دیگر ساختارهای مولکولی کیتان و کیتوسان بایوپلیمرهایی هستند که توانایی ساختاری بینهایتی برای بهبود شیمیایی و مکانیکی برای ایجاد خواص جدید دارند. کاربرد اصلی آنها در زمینهی کاربردهای بیومدیکال است چرا که این پلیمرها زیست سازگار زیست تخریب پذیر و غیر سمی هستند. جدا از خاصیت آنتی میکروبی و ایمنیزایی آنها توانایی توسعهی گسترده در آینده را دارند. از این پلیمرها در مهندسی بافت استفاده میشود. این پلیمرها خاصیت آنتی باکتریال و آنتی فولینگ دارند. در مطالعهای دو نوع مختلف کیتوسان تحت آزمایش قرار گرفتند. مشاهده شد که خاصیت آنتی باکتریال این پلیمرها تحت تاثیر وزن مولکولی آن قرار دارد. عالوه بر این درجهی deacetylation غلظت در محلول و متوسط ph سایر عوامل دخیل در این خاصیت هستند. حضور گروه انشقاقی آمونیوم تخریب RNA را به دنبال دارد ]16]. شکل 8-2. ساختار شیمیایی کیتین و کیتوسان ]16] نانوکامپوزیتهای آنتی باکتریال و گابریل که مطالعهای در همکارانش[ 14 ] دادند انجام نانوکامپوزیت کیتوسان/نانوذرات رس نقره/خاک مونتموریلونیت به روش فتوشیمیایی سنتز شد. در این پژوهش نانوکامپوزیتهای زمینهی کیتوسان با جرمهای 1 اتیل درجهی و مولکولی دیاستیلیشن این شدند. آماده مختلف نانوکامپوزیتها لمینو اتیل دی با خوبی به 1 Diethylaminoethyl

17 17 1 گردههای و دودسیل وسیلهی به فیلمها روی شده تشکیل نقره نانوذرات شدند. اصالح خوبی به )DEAE( تشکیل پیوند پالسمون حدود 440 نانومتر به عنوان یک تابع زمان پرتوافکنی دنبال شد. که نانوذرات داد نشان مورفولوژی با نقره همهی برای کروی نانوکامپوزیتهای اصالح کیتوسان تصاویر TEM شده استفاده میشود. سنتز نانوذرات نقره به سرعت اتفاق میافتد )1.5 ساعت( در حالیکه برای دیگر فیلمها این زمان به 11 ساعت میرسد. این فیلم اصالح شده هرقدر اندازهی ذرات کوچکتر و یک شکلتر باشد در طول 2 اکسفولیتد ساختارهای به کردن مخلوط و اینترکلیتد 3 تری ترکیب یک شده اصالح کیتوسان این میرسیم. 4 است که نقش کنترل کنندهی سایز و شکل نانوذرات نقره را بازی میکند. آمفیفیلیک نسبت به سایز و شکل پایه نانوذرات نقره کاربردهای گوناگونی دارد. از اینرو ده هزار روش مختلف برای سنتز شامل است. شده گزارش نقره نانوذرات روشهای بیولوژیکی شیمیایی فرایندهای و فتوشیمیایی الکتروشیمیایی. هرچند احیا شیمیایی عوامل کاهندهی مضر مثل سدیم بورهیدرات فرمالدهید و آمونیا که برای آمادهسازی نانوذرات نقره اتفاق میافتد کاربردهای پزشکی و بایولوژیکی این مواد را محدود میکند. از طرف دیگر مطالعاتی روی سنتز سبز )green synthesis( نانوذرات نقره انجام شده که از ترکیبات دوستدار محیط زیست استفاده میشود بطوریکه عوامل کاهنده شامل رزین هستند. از میان این فرآیندها روشهای تابش سبز مثل پرتوافکنی لیزر گاما التراسونیک یون و فرابنفش نمک نقره در محلول آبی به عنوان مسیرهای متناسب وسیعسازی محدودهی کاربردها استفاده عنوان به رس خاک لمال 5 های این بر عالوه میشود. نانوراکتورهای تبدیل + Ag به Ag 0 عمل میکنند. هم چنین پلیساکاریدهای متعددی مثل گلوکز دکستروز استارچ و کیتوسان به عنوان عوامل پایدارکننده برای آماده سازی نانوذرات نقره استفاده میشوند که این توانایی به کئوردیناسیون یونهای فلزی نسبت داده میشود. این کمپلکسهای پلیمر- + Ag تحت شرایط آزمایشگاهی مختلف میتواند تولید نانوذرات نقره با توزیع اندازهی موضوع در دهد. کاهش را کوچک پلیمرهای طبیعی کیتوسان شد اشاره هم پلیمرها بخش در که همانطور 1 Dodecyl 2 exfoliated 3 intercalated 4 amphiphilic 5 lamellae

18 18 گرفته شده از کیتین به وسعت زیادی به عنوان بایوپلیمر کاتیونیک مورد مطالعه قرار میگیرد که زیست فعالی باالیی دارد زیست تخریبپذیر و زیست سازگار است و سمیت پایینی دارد به عالوه دارای فعالیت آنتیمیکروبی است )شکل 9-2(. این خواص ترکیب شده با توانایی شکلدهی این فیلمها به ما اجازهی استفاده از آنها را در صنایع بستهبندی غذایی پوست مصنوعی و... را میدهد. شکل 9-2. ساختار مولکولی کیتوسان اصالح شده a. کیتوسان DEAE و b. کیتوسان.[14] DEAE-Dod افزودن یک سیلیکات مولتی الیه شناخته شده مثل خاک رس مونتموریلونیت به نانوکامپوزیت زمینه کیتوسان پایداری توجهی قابل طور به رس خاک میدهد. افزایش پایه پلیمر با مقایسه در را آن مکانیکی و شیمیایی مونتموریلونیت منفرد صفحهی یک وسیلهی به اکتاهدرال صفحهی دو بین که آلومینیوم یا منیزیم اکسید تتراهدرال سیلیکا قرار گرفته است شکل میگیرد. مشخصات نانوکامپوزیت کیتوسان-خاک رس که با نانوذرات نقره تقویت شده است منجر به ایجاد مواد با کاربردهای فراوان میشود. متعددی اهداف سنتز دربارهی فتوشیمیایی محلولهای در نقره نانوذرات یا پلیمری نانوکامپوزیتها بطور گستردهای در مقاالت گزارش شده است. در این پژوهش گزارش شد که سنتز نانوذرات نقره بر روی نانوکامپوزیت کیتوسان-خاک شده اصالح ساختار و شده اشباع رس خاک تاثیر شد. انجام فرابنفش تابش وسیلهی به رس و TEM XRD کیتوسان از استفاده با شد. ارزیابی طیفسنجی فرابنفش نحوهی شکلگیری نقره نانوذرات ارزیابی شد. در نهایت خاصیت آنتیباکتریال این مواد بر ضد باکتریهای و E.Coli Bacillus subtilis به اثبات رسید. برای همهی فیلمها افزایش تمرکز خاک رس و سنتز سریع نانوذرات نقره غیریکنواختی اندازهی ذرات و کلوخه شدن بعضی از ذرات را به همراه دارد. برای 2.5 و 5 درصد وزنی خاک رس سایز نانوذرات نقره یکنواختتر

19 19 میشود و مخلوط ساختار اکسفولیتد و اینترکلیتد میشود )شکل 10-2(. همچنین نانوکامپوزیتهای با زمینهی کیتوسان سبکتر بهتر اکسفولیتد میشوند. شکل تصویر TEM سایز و توزیع ذرات )a-c( کیتوسان/ 2y-%2.5 /نانوذرات نقره )d-f( )g-i( کیتوسان/ 2y-%10.[14] کیتوسان/ 2y-%5 /نانوذرات نقره جستجو برای فعالیت بیولوژیکال نانوذرات پیش نیاز کاربردهای پزشکی است. در مطالعهای ک جاوید و همکارانش PEG 2 PVP 1 فعالیت روی بر بیولوژیکال نانوذرات دادند انجام مس اکسید نانوذرات روی شده دوپ و [12] وسیلهی PEG 3 مجدد روش رسوب به مس اکسید به بر شد و پوششدار روی سطح به وسیلهی جذب PVP سطحی آسان قرار گرفت. خواص فیزیکی و شیمیایی که به وسیلهی SEM اندازه و تاثیر پوششدار کردن نانوذرات اکسید مس و XRD و FTIR با PEG و PVP بدست آمدند در توافق داشتند. سنجش بیولوژیکی نانوذرات polyvinyl-pyrrolidone polyethylene-glycol co-precipitation

20 20 نشان نشده داده پوشش مس اکسید به نسبت را باالتری فعالیت ماده دو این با شده پوششدار روی اکسید دادند. همچنین اکسید مس پوشش داده شده با پلی اتیلن گلیکول CuO-PEG خاصیت آنتی باکتریال بهتری CuO-PVP وینیل پلی با شده داده پوشش مس اکسید با مقایسه در را پیرولیدون از مس اکسید نانوذرات و خود نشان هستند. دادند. CuO-PEG CuO-PVP و به طور قابل توجهی برای جلوگیری از سنجش α-amylase CuO-PVP ماده DPPH فعال فعالیت قابل توجهی برضد کرنش باکتری نسبت به دو نوع دیگر از خود نشان میدهد. این قوی بر پایه رادیکال آزاد دارد که منجر به خاصیت تمیزکنندگی پتانسیل کاهندهی انرژی کل و پتانسیل آنتی اکسیدانی آن میشود با انجام تعادل گالیک اسید این دو ماده میتوان نتیجه گرفت که و PVP کاربردهای در رفتن کار به برای باالتری توانایی ترتیب به مولکولهای و دارو عنوان به بیومدیکالی PEG تشخیصی حامل دارند. اکسید فلزات برای محدودهی وسیعی از کاربردها شامل کاتالیستها سنسورها و مواد الکترونیک اوپتیکی مناسب هستند. ازین رو سنتز کنترل شدهی نانوذرات اکسید فلزات ضروری است و روشهای فاز محلول درجهی باالی کنترل را بر سنتز محصوالت دارند. سیستمهای اکسید فلزی مختلف از نقطه نظر اصول کاربرد مثل اکسید آهن اکسید روی اکسید قلع اکسید منیزیم و اکسید آلومینیوم و دیگر اکسیدهای فلزی از نظر مورفولوژی سطح اندازه شکل و ساختار کریستالی نانومواد بر خواص شیمیایی اوپتیکی الکتریکی و دیگر خواص بیولوژیکی تاثیر گذار هستند. اکسید مس هم مانند دیگر اکسیدهای فلزی در سالهای اخیر نقش برجستهای را در زمینههای مختلف علوم به ویژه در مهندسی و داروسازی بازی کرده است. این نانوذرات در زمینهی حمل ژن آنتی باکتریال و عامل پوشش نانوسنسورها دارند. گزارش شده است که پوشش مولکولهای پلیمری بر روی سطح نانوذرات خواص فیزیولوژیکی و شیمیایی آنها را کنترل میکنند. 2ev اکسید مس نیمه رسانای نوع p با بندگپ نازک حدود است و به عنوان مواد صنعتی مهم شناخته میشود. این ماده کاربردهای سودمندی مثل کاتالیستها باتریها محیط ذخیرهسازی مغناطیس کامپوزیتهای آنتیباکتریال تبدیل انرژی خورشیدی و وسایل میدان تابش و سنسور گاز را دارا هستند. چالش اصلی در سنتز اکسید مس اینست که متوسط سایز آنها به سبب کلوخه شوندگی رو به افزایش است که این مشکل تنها بوسیلهی استفاده از عامل پوششدار کننده قابل جلوگیری است. پوشش دادن بوسیلهی پلیمرها به

21 21 دلیل دفع الکترواستاتیک بین نانوذرات بوسیلهی تاثیر استئاریک سبب پایداری ساختاری و اندازهی آنها میشود. این مکانیزم شامل شکلگیری پیوند کواالنسی بین سطح نانوذرات و زنجیرههای پلیمری است که در نهایت سبب پایداری نانوذرات میشود. خاصیت آنتیباکتریال نانوذرات اکسید مس بر ضد هم باکتریهای گرم منفی و هم گرم مثبت ثابت شده است. هر چند پتانسیل سمیت و دیگر مشخصات این نانوذرات از استفادهی گسترهی آنها جلوگیری میکند نتایج تستهای آنتیباکتریال نشان داد که CuO-PVP فعالیت آنتیباکتریال قوی با محدودهی نانومتر دارد )نتیجهی تست هاله( در حالیکه محدودهی فعالیت آنتی باکتریال برای CuO-PEG نانومتر است.هر دو نوع اکسید مس پوششدار شده خاصیت آنتیباکتری بر ضد B. Subtilis و S. Aureus دارند. الزم به ذکر است که خاصیت آنتیباکتریال نقره نسبت به دو نوع اکسید مس پوششدار شده کمتر است. اختالف در مقدار مقاومت این مواد در برابر باکتریها ممکن است به سبب گروههای اصلی مختلف بر روی سطح باکتری باشد. باالترین نرخ فعالیت آنتی باکتریال )22nm( بوسیلهی بر ضد باکتری B.Subtilis دیده شد CuO-PVP که این ممکن است به این دلیل باشد که PVP روی سطح CuO گرفتار میشود و تاثیر بیشتری روی دیوارهی سلول باکتری گرم مثبت دارد. مکانیزم شامل تغییر در نفوذ غشا سلول باکتری گرم مثبت است که در نتیجهی آمادهسازی CuO-PVP در سیتوپالسم سلول باکتری و باعث مرگ سلول میشود. عالوه بر این فعالیت نانوذرات پوشش داده شده و پوشش داده نشده ممکن است به سبب ترکیب موثر CuO و PEG و یا PVP چسبیده شده به سطح آنها باشد. این دو پلیمر عوامل پلیمریزاسیون زنجیره بلند ضد باکتری هستند که عوامل کربونیل دارند که نقش کلیدی در جابجایی و نفوذ نانوذرات به درون بافت باکتری و کشتن آن دارند)شکل 11-2 و 12(.[12]

22 22 شکل.11-2 تصویر SEM ساختار CuO-PEG CuO و.[12] CuO-PVP شکل مقایسه میزان مرگ و میر )سمت چپ( و جلوگیری از رشد )سمت راست( باکتریها برای نمونههای CuO و.[12] CuO-PVP و CuO-PEG

23 23 در مطالعهای که لی و همکارانش [13] انجام دادند به منظور باال بردن خاصیت آنتیباکتریال ایمپلنت Ti سطح آن با نانوکامپوزیت PSA-ZnO-SiO2 پوشش داده شد. درمان با آنتیبیوتیکهای تجاری برای عفونتهای باکتری اغلب مقاومت آنتیبیوتیکی باکتری را تحریک میکند. در این پژوهش نانوذرات هیبریدی با توانایی خودآنتیباکتریالی روی ایمپلنتهای Ti رشد داده شد که از پلی استایرن اکرلیک )PSA( مونو دیسپرس شده به عنوان زمینهی کلوئیدی استفاده شد و به دنبال آن جذب سطحی اکسید روی و رسوب زیرالیه روی SiO2 )DMH( 5.5-dimethylhydantiom غشا خارجی این نانوذرهی سنتز شدهی PSA-ZnO-SiO2 به وسیلهی قبل از کلردار شدن در یک محلول NaClO رقیق شد. سپس این نانوذرات به وسیلهی N-halamine برچسبدار شدند. سپس بر روی سطح تیتانیوم قرار گرفتند که به دلیل تشکیل پیوند هیدروژنی جنبش خود را از دست XPS دادند و با استفاده از FE-SEM و مشخصهیابی شده و سطح اصالح شد. تستهای آنتیباکتریال آشکار کردند که نانوذرات PSA-ZnO-SiO2-DMH-Cl E. Coli باکتریهای P. Au S. Aureus و سطح را اصالح کردند که خاصیت آنتیباکتریال عالی بر ضد نشان دادند. همچنین نتایج تست in vitro نشان داد که این نانوذرات سمیت قابل توجهی برای ندارند. این سیستم سطحی جدید یک پایهی خودآنتیباکتریالی برای MC3T3-E1 ایمپلنتهای فلزی بدون استفاده از آنتیبیوتیکها فراهم میکنند )شکل 13-2(. شکل تصویر SEM نحوهی از بین رفتن دو باکتری E. Coli پوشش P. Au و.[13] روی دو سطح ایمپلنت پوشش داده شده و بدون

24 24 به دلیل باال رفتن سن جمعیت جهانی پوکی استخوان و شکستهایی که در عملهای جراحی حوادث طبیعی و یا تصادفات رانندگی رخ میدهد نیاز به استفاده از ایمپلنتها رو به افزایش است. به دلیل خواص مکانیکی خوب زیستسازگاری و مقاومت خوردگی خوب مواد فلزی پایه تیتانیوم به طور گستردهای در جایگزینی بافتهای سخت استفاده میشوند. مفاصل مصنوعی و ایمپلنتهای دندانی از جمله این کاربردهاست. اگرچه عفونت باکتریایی هنوز هم یکی از مسائل مهم است اما استرلیزه کردن فراگیر و روشهای ضدعفونی نمیتوانند از وقوع عفونت پس از عمل جراحی جلوگیری کنند. مطالعات زیادی روی مقاومت عفونت باکتریایی با استفاده از عوامل آنتیباکتریال فلزی مثل نقره و مس انجام شده است. ترکیب N-halamine میتواند به عنوان ترکیب شامل یک یا بیش از یک پیوند کواالنسی هالوژن-نیتروژن باشد که معموال با استفاده از گروههای هالوژنی ایمید آمید و یا آمین شکل میگیرد که خواص ضدمیکروبی به سبب اکسیداسیون مرتبهی یک اتمهای هالید در کلر یا بروم است. پلیمرهای N-halamine آنتیمیکروبی و پوششهای وابسته بطور شدیدی تا دههی اخیر به دلیل طیف گستردهی خاصیت آنتیباکتریایی قوی آنها نسبت به بسیاری از میکروبها مورد مطالعه قرار گرفتهاند. پایداری شیمیایی طوالنی توانایی تولید مجدد ایمنی زیستی دوستدار محیط زیست و قیمت پایین از جمله ویژگیهای آنهاست. تا امروز توجه ویژه ای به نانوذرات اکسید روی شده است که به خواص شیمیایی ویژهی آنها نسبت داده میشود. با اینکه توجه ویژهای به خاصیت آنتیباکتریال این مواد شده است اما توجه اصلی روی خاصیت فوتوکاتالیستی این مواد است. به دلیل نبودن عوامل پوششدار کننده احتمال کلوخه شدن این ذرات وجود دارد. در این پژوهش به مواد ایمپلنت تیتانیوم با استفاده از ساختن یک سیستم هیبریدی N-halamine و نانوذرات ZnO روی تیتانیوم به آن خاصیت خود آنتیباکتریالی میبخشند. فرایند ساخت در شکل 13-2 نشان داده شده است. نانوذرات PSA به عنوان قالب کلوئیدی انتخاب میشوند زیرا آنها میتوانند به وسیلهی سورفکتانت آزاد پلیمریزاسیون PSA آماده شوند و در محدودهی وسیعی از اندازهها بدست آیند. نانوذرات ZnO روی سطح به وسیلهی اندرکنشهای الکترواستاتیک رسوب داده میشوند. بعد از آن روش روی سطح PSA stober برای رسوب دادن الیهی نازک SiO2 یا ZnO استفاده میشوند. پوشش سیلیکون فقط به عنوان عامل پوشش دادن ZnO استفاده نمیشود بلکه گروههای Si-OH برای اصالح بیشتر ایجاد میکند.

25 25 تست آنتیباکتریال بر روی باکتری حیوانات یافت میشود و شکل فرآیند ساخت پوشش برای سطح ایمپلنت تیتانیوم [13]. E. Coli S. Aureus است. خاصیت آنتیباکتریال Ti-PSA-ZnO-SiO2-DMH.[13] که یک باکتری گرم منفی است و در رودهی بسیاری از انسانها و یک باکتری گرم مثبت است که منبع اصلی عفونت ایمپلنت در اورتوپدی به دلیل حضور ZnO افزایش یافته است )شکل 14-2 ( شکل نرخ خاصیت آنتیباکتریالی پوششهای مختلف [13].

26 ] 1[ F. Hui, C. Debiemme-Chouvy, Antimicrobial N-halamine polymers and coatings: a review of their synthesis, characterization, and applications, Biomacromolecules 14 (2013) منابع [2] G.J. Gabriel, A. Som, A.E. Madkour, T. Eren, G.N. Tew, Infectious disease: connecting innate immunity to biocidal polymers, Mater. Sci. Eng. R. Rep. 57 (2007) [3] P.H. Gleick, Dirty water: estimated deaths from water-related diseases , Pacific Inst. Res. Rep (2002). [4] C. Li, J. Hou, Z. Huang, T. Zhao, L. Xiao, G. Gao, C. Harnoode, A. Dong, Assessment of 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinol-based amine N-halamine-labeled silica nanoparticles as potent antibiotics for deactivating bacteria, Colloid. Surface. B 126 (2015) [5] C. Ringot, V. Sol, M. Barrière, N. Saad, P. Bressollier, R. Granet, P. Couleaud, C. Frochot, P. Krausz, Triazinyl porphyrin-based photoactive cotton fabrics: preparation, characterization, and antibacterial activity, Biomacromolecules 12 (2011) [6] E.R. Kenawy, S.D. Worley, R. Broughton, The chemistry and applications of antimicrobial polymers: a state-of-the-art review, Biomacromolecules 8 (2007) ابیانه رزاقی مهدی چمنی محمد ایمانی افشین شعبانی غالمی حسن محمد غالمحسین ریاضی [7] محسن چیانی سمانه خادمی عظیم اکبرزاده بررسی خواص آنتی باکتریال سطوح دارای پوشش نانو فوزاریوم قارچ با شده سنتز زیست نقره ذرات ه یا تازه مجله کلی اشرشیا باکتری و اگزیسپوروم بیوتکنولوژی سلولی- مولکولی دوره دوم شماره ششم بهار [8] Catalina Marambio-Jones, Eric M. V. Hoek, A review of the antibacterial effects of silver nanomaterials and potential implications for human health and the environment, J Nanopart Res (2010) 12:

27 [9] Jun Sung Kim, DVM, PhD, Eunye Kuk, MS, Kyeong Nam Yu, MS, Jong-Ho Kim, Antimicrobial effects of silver nanoparticles, Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine 3 (2007) کفایتی م ا راهب ج ترابی انگجی م علیزاده ش بردانیا ح. بررسی اثرات نانو ذرات مغناطیسی اکسید آهن بر روی فعالیت های رشد باکتری سولفورزدای سودوموناس آئروژنز تغییر ژن یافته 4. SOX بیوتکنولوژی کوثر ایران. 4-1:1;1391. مجله [10] [11] دارابی صوفیان ن رودبارمحمدی ش نادری منش ح مصطفائی ع وحیدی م. بررسی اثر ضد قارچی بیوفیلم سویه رشد مهار بر روی اکسید ذره نانو استاندارد کاندیداآلبیکنس کاتتر. مجله در علمی پژوهشی د انشگاه علوم پزشکی ارتش جمهوری اسالمی ایران. 3;1391 : [12] Rabia Javed, Madiha Ahmed, Ihsan ul Haq, Sobia Nisa, Muhammad Zia, PVP and PEG doped CuO nanoparticles are more biologically active: Antibacterial, antioxidant, antidiabetic and cytotoxic perspective, Materials Science and Engineering C 79 (2017) [13] Yilang Li, Xiangmei Liu, Lei Tan, Zhenduo Cui, Xianjin Yang, K.W. K. Yeung, Haobo Pan, Shuilin Wu, Construction of N-halamine labeled silica/zinc oxide hybrid nanoparticles for enhancing antibacterial ability of Ti implants, Materials Science and Engineering C 76 (2017) [14] Juliana S. Gabriel, Virgínia A.M. Gonzaga, Alessandra L. Poli, Carla C. Schmitt, Photochemical synthesis of silver nanoparticles on chitosans/montmorillonite nanocomposite films and antibacterial activity, Carbohydrate Polymers 171 (2017) [15] Alexandra Munoz-Bonilla, Marta Fernández-García, Polymeric materials with antimicrobial activity, Progress in Polymer Science 37 (2012) [16] R. Jayakumar, Deepthy Menon, K. Manzoor, S.V. Nair, H. Tamura, Biomedical applications of chitin and chitosan based nanomaterials-a short review, Carbohydrate Polymers 82 (2010) [17] Abbasi Za, Bahrololoom MEa, Shariat MHa, Bagheri Rb, Bioactive Glasses in Dentistry: A Review, Journal of Dental Biomaterials. (2015) [18] J. Sawai, H. Kojima, H. Igarashi, A. Hashimoto, S. Shoji, T. Sawaki, A. Hakoda, E. Kawada, T. Kokugan and M. Shimizu, Antibacterial characteristics of magnesium oxide powder, World Journal of Microbiology & Biotechnology 16: 187±194, (2000)

28 [19] Manjula G. Nair, M. Nirmala, K. Rekha, A. Anukaliani, Structural, optical, photo catalytic and antibacterial activity of ZnO and Co doped ZnO nanoparticles, Materials Letters, 66 (2011) [20] Joanna Karbowniczek, Luis Cordero-Arias, Sannakaisa Virtanen, Superb K. Misra, Eugenia Valsami-Jones, Lorena Tuchscherr, Bogdan Rutkowski, Kamil Górecki, Piotr Bała, Electrophoretic deposition of organic/inorganic composite coatings containing ZnO nanoparticles exhibiting antibacterial properties, Materials Science and Engineering C77 (2017) [21] Yasin R. Eker, Yasin Arslan, Birgul Kacmaz, Nedim Sultan and Hasan Okuyucu Necmettin Erbakan Üniversitesi Ahmet Keleşoğlu Eğitim Fakültesi, A Blok, Yeni Yol Caddesi, Meram, Konya, Antibacterial Behavior of TiO2 and TiO2/Ag Coated Plexiglas, (2014) [22] S. Ferraris, S. Spriano, Antibacterial titanium surfaces for medical implants, Materials Science and Engineering C61 (2016) [23] Mohammad J. Hajipour, Katharina M. Fromm, Ali Akbar Ashkarran, Dorleta Jimenez de Aberasturi, Idoia Ruiz de Larramendi, Teofilo Rojo, Vahid Serpooshan, Wolfgang J. Parak and Morteza Mahmoudi, Antibacterial properties of nanoparticles, Trends in Biotechnology October (2012)

29 Abstract Nowadays, the need for antimicrobial agents or coatings is huge due to the increasing infections caused by microbial [1]. For example, about 2 million people get bacterial infections in United States hospitals, with 90,000 deaths each year [2]. Owing to the abuse of antibiotics, increasing bacterial resistance to the most powerful antibiotics has occurred [3]. Meanwhile, biomedical devices and biomaterials need to have local anti-infection capabilities to reduce systematic therapy (the methods that we usually used) and to decrease the occurrence of drug-resistant bacteria [4]. Therefore, it is urgent to develop widespectrum antimicrobial agents that can effectively inhibit the growth of microorganisms[5,6]. Keywords: nanoparticle, nanocomposite, polymer, antibacterial, antibiotic

30