عنوان المقالة:جزيئات أكسيد الحديد النانوية المغطاة بالرامنوليبيد كمرشح جديد متعدد الأهداف ضد الأنماط المصلية الرئيسية لبكتيريا الإشريكية القولونية المنقولة بالغذاء والمكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين Rhamnolipid-coated iron oxide nanoparticles as a novel multitarget candidate against major foodborne E. coli serotypes and methicillin-resistant S. aureus
محمد شرف، علاء سويد، حمودة، محمد شريف، عزة الدمرداش، عفاف الحارثي، ندى هاشم، أنس عبد الله حمد، سامي سليم، دلال حسين محمد الخليفة، وائل ن حسين، مهند عبد الله، تيسير صابر
English Authors
Mohamed Sharaf, Alaa H Sewid, HI Hamouda, Mohamed G Elharrif, Azza S El-Demerdash, Afaf Alharthi, Nada Hashim, Anas Abdullah Hamad, Samy Selim, Dalal Hussien M Alkhalifah, Wael N Hozzein, Mohnad Abdalla, Taisir Saber
Abstract
إن البكتيريا المسببة للأمراض المقاومة للمضادات الحيوية والتي تنمو على السطح مثل الإشريكية القولونية والمكورات العنقودية الذهبية تشكل تحديًا صحيًا عالميًا بسبب المعضلات في العلاج السريري. وعلاوة على ذلك، فإن مسببات الأمراض التي تسببها، بما في ذلك مقاومة مضادات الميكروبات الخطيرة بشكل متزايد وتكوين الأغشية الحيوية، تجعل من الصعب علاجها بالعلاج التقليدي. لذلك، فإن تطوير استراتيجيات جديدة لمكافحة الفيروسات سيوفر بلا شك طريقًا للمضي قدمًا في مكافحة هذه الالتهابات البكتيرية المقاومة. وفي هذا الصدد، قمنا بتطوير جسيمات نانوية جديدة مغلفة بالمواد الخافضة للتوتر السطحي لدمج خصائص مضادات الالتصاق/مضادات الأغشية الحيوية لجسيمات نانوية من Fe3O4 مغلفة بالرامنوليبيد (RHL) مع كل من الأدوية المضادة للميكروبات من حمض الباراكوماريك (p-CoA) وحمض الغاليك (GA) باستخدام الطلاءات البوليمرية الشائعة الأكثر توفرًا (PVA) لتوسيع نطاق الأدوية المضادة للبكتيريا الفعالة، بالإضافة إلى آلية لتأثيرها التآزري من خلال طريقة بسيطة للتحضير. ميكانيكيًا، كان متوسط حجم جزيئات النانو Fe3O4 العارية حوالي 15 نانومتر، بينما كان حجم جزيئات Fe3O4@PVA@p-CoA/GA المغطاة بـ RHL حوالي 254 نانومتر، مع انخفاض في جهد زيتا من -18.7 مللي فولت إلى -34.3 مللي فولت، مما ساعد على زيادة الاستقرار. تُظهر بياناتنا أن جزيئات النانو الحيوية RHL-Fe3O4@PVA@p-CoA/GA يمكن أن تتداخل بشكل ملحوظ مع نمو البكتيريا وتثبط بشكل كبير تكوين الأغشية الحيوية بنسبة تزيد عن 50% عن طريق تقليل تنظيم أوبيرونات IcaABCD وCsgBAC، المسؤولة عن تكوين طبقة الوحل وإنتاج الزغب المتجعد في S. aureus وE. coli على التوالي. يكشف الجديد فيما يتعلق بنشاط جزيئات النانو الحيوية RHL-Fe3O4@PVA@p-CoA/GA عن تأثيرها المحتمل كمرشح بديل مضاد للفيروسات متعدد الأهداف لتقليل شدة العدوى عن طريق تثبيط نمو الأغشية الحيوية. لذلك، يمكن استخدامها في الطلاءات المضادة للبكتيريا وضمادات الجروح في المستقبل.
Abstract
Surface-growing antibiotic-resistant pathogenic bacteria such as Escherichia coli and Staphylococcus aureus are emerging as a global health challenge due to dilemmas in clinical treatment. Furthermore, their pathogenesis, including increasingly serious antimicrobial resistance and biofilm formation, makes them challenging to treat by conventional therapy. Therefore, the development of novel antivirulence strategies will undoubtedly provide a path forward in combatting these resistant bacterial infections. In this regard, we developed novel biosurfactant-coated nanoparticles to combine the antiadhesive/antibiofilm properties of rhamnolipid (RHL)-coated Fe3O4 nanoparticles (NPs) with each of the p-coumaric acid (p-CoA) and gallic acid (GA) antimicrobial drugs by using the most available polymer common coatings (PVA) to expand the range of effective antibacterial drugs, as well as a mechanism for their synergistic effect via a simple method of preparation. Mechanistically, the average size of bare Fe3O4 NPs was ~15 nm, while RHL-coated Fe3O4@PVA@p-CoA/GA was about ~254 nm, with a drop in zeta potential from −18.7 mV to −34.3 mV, which helped increase stability. Our data show that RHL-Fe3O4@PVA@p-CoA/GA biosurfactant NPs can remarkably interfere with bacterial growth and significantly inhibited biofilm formation to more than 50% via downregulating IcaABCD and CsgBAC operons, which are responsible for slime layer formation and curli fimbriae production in S. aureus and E. coli, respectively. The novelty regarding the activity of RHL-Fe3O4@PVA@p-CoA/GA biosurfactant NPs reveals their potential effect as an alternative multitarget antivirulence candidate to minimize infection severity by inhibiting biofilm development. Therefore, they could be used in antibacterial coatings and wound dressings in the future.
د.محمد كامل عبده علوان شرف | Dr. Mohamed Kamel Abdo Elwan Sharaf | 1434