Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Biology
Click here for the English version

Biology

نسيج مضاد للميكروبات باستخدام تغليف نانو عشبي للزيوت العطرية

Published: April 7, 2023 doi: 10.3791/65187
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1
1School of Engineering Technology and Applied Sciences (SETAS), Centennial College

Summary

تمنع معاطف المختبر المضادة للميكروبات التلوث المتبادل لتراكم مسببات الأمراض والانسكابات الحيوية العرضية. هنا ، نصف بروتوكول تطوير نسيج مضاد للميكروبات صديق للبشرة باستخدام تغليف الأعشاب النانوية والاختبارات القياسية المعدلة لتقييم فعالية وملاءمة الاستخدام النموذجي لمعطف المختبر بدقة.

Abstract

تستخدم معاطف المختبر على نطاق واسع في مختبرات المخاطر البيولوجية ومرافق الرعاية الصحية كملابس واقية لمنع التعرض المباشر لمسببات الأمراض والانسكابات والحروق. توفر هذه المعاطف الواقية المصنوعة من القطن ظروفا مثالية لنمو الميكروبات ومواقع التعلق نظرا لطبيعتها المسامية وقدرتها على الاحتفاظ بالرطوبة والاحتفاظ بالدفء من جسم المستخدم. أظهرت العديد من الدراسات بقاء البكتيريا المسببة للأمراض على ملابس المستشفيات ومعاطف المختبر ، حيث تعمل كناقلات لانتقال الميكروبات.

النهج الشائع لإصلاح هذه المشاكل هو تطبيق العوامل المضادة للميكروبات في تشطيب المنسوجات ، ولكن أثيرت مخاوف بسبب السمية والآثار البيئية للعديد من المواد الكيميائية الاصطناعية. كما فتحت الجائحة المستمرة نافذة للتحقيق في مضادات الميكروبات الفعالة والتركيبات الصديقة للبيئة والخالية من السموم. تستخدم هذه الدراسة مركبين طبيعيين نشطين بيولوجيا ، كارفاكرول وثيمول ، مغلفين بجسيمات الشيتوزان النانوية ، والتي تضمن حماية فعالة ضد أربعة مسببات الأمراض البشرية مع تقليل يصل إلى 4 سجلات (99.99٪). يتم اكتشاف مسببات الأمراض هذه بشكل متكرر في معاطف المختبر المستخدمة في مختبرات المخاطر البيولوجية.

قاومت الأقمشة المعالجة أيضا ما يصل إلى 10 دورات غسيل مع تقليل الميكروبات بنسبة 90٪ ، وهو ما يكفي للاستخدام المقصود. لقد أجرينا تعديلات على اختبارات النسيج القياسية الحالية لتمثيل السيناريوهات النموذجية لاستخدام معطف المختبر بشكل أفضل. تسمح هذه التحسينات بإجراء تقييم أكثر دقة لفعالية معاطف المختبر المضادة للميكروبات ومحاكاة مصير أي انسكابات ميكروبية عرضية يجب تحييدها في غضون فترة زمنية قصيرة. يوصى بإجراء مزيد من الدراسات للتحقيق في تراكم مسببات الأمراض بمرور الوقت على معاطف المختبر المضادة للميكروبات مقارنة بالمعاطف الواقية العادية.

Introduction

المعطف الأبيض الواقي هو عنصر إلزامي لمعدات الحماية الشخصية (PPE) في مختبرات علم الأحياء الدقيقة ومرافق الرعاية الصحية ، ويحمي من التعرض المباشر لمسببات الأمراض والانسكابات والحروق. تعزز هذه المعاطف القطنية نمو الميكروبات بسبب العديد من العوامل - يوفر النسيج المنسوج مواقع التعلق والتهوية والقطن والنشا المستخدم في عملية التصنيع جنبا إلى جنب مع الخلايا الظهارية المقشرة من المستخدم التي توفر العناصر الغذائية ، والقرب من المستخدم يعطي الدفء والرطوبة. يمكن أن يسبب تراكم الميكروبات على المنسوجات أيضا مشاكل صحية مثل الحساسية وعدوى المستشفيات والروائح الكريهة وتدهور النسيج1.

على عكس الملابس العادية ، نادرا ما يتم غسل المعاطف الواقية أو تطهيرها ، كما هو موجود في العديد من الاستطلاعات 2,3. تظهر العديد من الدراسات أدلة على أن معاطف المختبر تعمل كناقل لانتقال الميكروبات وخطر الإصابة بعدوى المستشفيات في بيئة الرعاية الصحية 2,4 ، وخاصة السلالات المقاومة3 مثل المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين (MRSA) ؛ وبالتالي ، فإنها تثير مخاوف صحية من معدات الوقاية الشخصية ، والتي تهدف إلى الحماية من التلوث الميكروبي. لا توجد دراسات مقطعية كافية حول العدوى المرتبطة بمعطف المختبر في سياق مرافق السلامة الأحيائية المستوى 2 (BSL-2) أو مختبرات تدريس الأحياء الدقيقة ، ولكن العديد من السلطات التنظيمية تقيد استخدام معاطف المختبر ضمن مستوى الاحتواء. ومع ذلك ، فإن العديد من المؤسسات الأكاديمية في أمريكا الشمالية تكافح لتلبية المتطلبات بسبب القيود العملية ، مثل الغسيل والتخزين داخل المنشأة ، وحوادث ارتداء معاطف المختبر في الأماكن العامة مثل الكافيتريات والمكتبات شائعة. أحد الحلول العملية لهذه القضايا هو تطبيق العوامل المضادة للميكروبات في تشطيب المنسوجات.

تكتسب الأقمشة المضادة للميكروبات شعبية متزايدة في الملابس الرياضية والملابس الرياضية والجوارب ، والتي تهدف بشكل أساسي إلى تقليل رائحة الجسم. ومع ذلك ، فإن استخدام هذه الأقمشة ليس شائعا في تطوير معدات الوقاية الشخصية ، باستثناء بعض الأقنعة القطنية المطلية بالفضة وملابس الرعاية الصحية5. أبلغنا عن تطوير نسيج مضاد للميكروبات لمعاطف المختبر ، والذي يثبط مسببات الأمراض الشائعة الموجودة في مختبرات BSL-2 ويوفر حماية فعالة من التلوث المتبادل لمسببات الأمراض الشائعة.

حاليا ، تتوفر مجموعة متنوعة من الأقمشة والتشطيبات المضادة للميكروبات في السوق ، ولكن معظمها يستخدم جزيئات معدنية ثقيلة غروانية (مثل الفضة والنحاس والزنك) أو المواد العضوية أو المواد الكيميائية الاصطناعية مثل التريكلوسان ومركبات الأمونيوم الرباعية ، وهي ليست صديقة للبيئة1 وقد تؤدي إلى مشاكل صحية مثل تهيج الجلد والحساسية6. تثير بعض التركيبات الاصطناعية مخاوف بسبب الميكروبات غير المستهدفة ، مثل النباتات الطبيعية أو تحفيز مقاومة مضادات الميكروبات (AMR). تنظم إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) الأقمشة التجارية المضادة للميكروبات ، والتي يجب أن تكون غير سامة للمستخدم وخالية من السمية البيئية. لذلك ، يفضل استخدام الأقمشة المضادة للميكروبات القائمة على المبيدات الحيوية الطبيعية التي تمنع مجموعة واسعة من الميكروبات. تستخدم الزيوت الأساسية (EOs) على نطاق واسع كعوامل مضادة للميكروبات وعلاجية ، لكن استخدامها في التشطيب المضاد للميكروبات محدود بسبب متانتها6،7،8. بناء على معرفتنا وأبحاث السوق حول التشطيب النانويالعشبي 8 ، لا يتوفر أي نسيج مضاد للميكروبات قائم على الأعشاب تجاريا. وذلك لأن الطلاءات الاصطناعية سهلة التصنيع ولها متانة طويلة. بعض المنسوجات المطلية بالأعشاب النانوية التي تم الإبلاغ عنها لأغراض البحث فقط تشمل النيم7 والمورينجا 9 وأوراق الكاري9.

تستخدم الدراسة الحالية مكونين نشطين بيولوجيا مستخرجين من OEOs من الأوريجانو ، كارفاكرول وثيمول ، وهما فعالان ضد مجموعة واسعة من مسببات الأمراض البكتيرية والفيروسات ولكن من المسلم به عموما أنهما آمنان للبشر10. ومع ذلك ، فإن هذه المكونات النشطة بيولوجيا متطايرة ، وبالتالي فإن إمكاناتها المضادة للميكروبات قصيرة الأجل إذا تم تطبيقها مباشرة على النسيج. تغليف الأعشاب النانوية هو عملية يتم فيها تحميل المكونات أو الأدوية النشطة بيولوجيا داخل غلاف بوليمري يحمي القلب من التدهور البيئي ، وبالتالي يعزز مدة الصلاحية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الحجم الصغير للجزيئات البوليمرية ، والتي تتراوح عموما من 10 نانومتر إلى 100 نانومتر ، يعزز فعالية التطبيق ويبطئ إطلاق المركبات النشطة بيولوجيا على النسيج. تستخدم هذه المركبات النشطة بيولوجيا لأغراض مختلفة ، مثل حفظ الطعام10 ، ولكن ليس لطلاء النسيج.

من بين العديد من الأغلفة البوليمرية ، يعتبر الشيتوزان مرشحا جذابا بسبب العديد من سماته ، مثل عدم السمية ، والتحلل البيولوجي ، والالتصاق المخاطي ، والتوافق الحيوي11. وهو عديد السكاريد الطبيعي ، الذي تم الحصول عليه عن طريق عملية نزع الأستيل من الكيتين ، الموجود في الصدف وجدران الخلايا الفطرية. يتم استخدامه في تطبيقات الكيمياء الحيوية وحفظ الأغذية مثل توصيل الأدوية أو البروتين 11،12،13 ، والإطلاق الخاضع للرقابة 14 ، والأفلام المضادة للميكروبات 10. الشيتوزان غير قابل للذوبان في الماء بسهولة ولكنه يشكل معلقا غروانيا في الوسائط الحمضية. يتم تحميل الجزيئات النشطة بيولوجيا في جسيمات الشيتوزان النانوية (NPs) بواسطة طريقة هلام أيونية بسيطة من خطوتين14،15،16. في هذه العملية ، تشكل المركبات النشطة بيولوجيا الكارهة للماء مثل carvacrol و thymol مستحلب زيت في الماء ، والذي يساعده خافض للتوتر السطحي ، Tween 80. بعد ذلك ، يتم استخدام مركب بولي أنيوني ، خماسي الصوديوم ترايبوليفوسفيت (TPP) ، لتشكيل الروابط المتقاطعة بين المجموعات الأمينية على طول جزيئات البوليمر متعددة التكاثنات ومجموعات الفوسفات لجزيئات TPP لتحقيق الاستقرار في المعقد. تعمل عملية التعقيد هذه على ترسيخ المركبات النشطة بيولوجيا داخل مصفوفة الشيتوزان ، والتي يتم تنقيتها لاحقا وتغطيتها على حوامل قطنية لإنتاج نسيج مضاد للميكروبات.

يجب اختبار تركيبات النانو أولا للتأكد من فعاليتها المضادة للميكروبات في شكل مستحلب قبل تطبيقها على القماش. يمكن تقييم ذلك بسهولة من خلال طريقة نوعية ، مثل انتشار قرص Kirby-Bauer ، وانتشار البئر ، وفحص لوحة الأسطوانة. ومع ذلك ، فإن فحص لوحة الأسطوانة17 يوفر المرونة لتحميل أحجام مختلفة من التركيبة ومقارنة منطقة الخلوص. في هذه الطريقة ، يتم تحميل التركيبات المضادة للميكروبات في أسطوانات من الفولاذ المقاوم للصدأ وتوضع على طبقة أجار ناعمة ، يتم تلقيحها بالكائنات الحية الدقيقة أو مسببات الأمراض. يتناسب قطر منطقة الخلوص المنتجة ضد كائن الاختبار مع الإمكانات المثبطة للتركيبة المضادة للميكروبات ، وبالتالي يمكن استخدامها كبديل لطرق تخفيف المرق. ومع ذلك ، فإن حجم المناطق الواضحة ليس سوى مقياس مقارن أو نوعي داخل لوحة معينة ما لم يتم الحفاظ على معايير محددة. تعمل العوامل المضادة للميكروبات ضد مسببات الأمراض إما عن طريق تثبيط نموها (بيوستاتيك) أو قتل الخلايا (مبيد حيوي) ، والتي يمكن قياسها كميا عن طريق الحد الأدنى من التركيز المثبط (MIC) والحد الأدنى من تركيز مبيد الجراثيم (MBC) ، على التوالي. ومع ذلك ، فإن فعالية وسلوك المواد الكيميائية النشطة بيولوجيا تختلف في تركيباتها (الحالة السائلة) وعند طلائها على ركيزة مثل النسيج18. وذلك لأن هناك عوامل متعددة تلعب دورا في الفعالية ، مثل استقرار التصاق العوامل المضادة للميكروبات بالنسيج ، ومحتوى الرطوبة ، ونوع الركيزة ، والتصاق الميكروبات. إذا كان الغرض المقصود هو النشاط المضاد للجراثيم فقط ، فإن الفحص النوعي مثل "طريقة الخط المتوازي"19 يمكن أن يوفر تقييما سريعا وسهلا نسبيا لتركيبة مضادات الميكروبات القابلة للانتشار. ومع ذلك ، إذا تم تحديد تأثيرات مبيد للجراثيم ، فيمكن استخدام "تقييم التشطيبات المضادة للبكتيريا على المواد النسيجية"20 ، مما يوفر تقليل سجل العامل الممرض المسننة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. تحضير الجسيمات النانوية

  1. تغليف نانو العشبية
    1. تحضير 50 مل من 1٪ (v / v) حمض الخليك.
      تنبيه: حمض الخليك الجليدي مهيج ، والذي يمكن أن يسبب حروقا شديدة في الجلد وتلف العين. ارتد معطف مختبر كامل الطول وقفازات النتريل ونظارات واقية واعمل تحت غطاء دخان.
    2. تحضير محلول الشيتوزان (1.2٪ وزن / حجم) عن طريق إذابة 0.6 جم من رقائق الشيتوزان (الوزن الجزيئي المتوسط) في 50 مل من حمض الخليك 1٪ (المحضر أعلاه). حرك طوال الليل (O / N) في درجة حرارة الغرفة (R / T) للحصول على مستحلب متجانس.
    3. أضف 0.5 جم من Tween 80 وحرك (1000 دورة في الدقيقة) عند 60 درجة مئوية لمدة 2 ساعة للحصول على محلول متجانس. أحضر المحلول إلى R / T قبل إضافة المركبات النشطة بيولوجيا (كارفاكرول أو ثيمول).
    4. أضف 0.75 جم من كارفاكرول (أو ثيمول) بالتنقيط أو تدريجيا مع التحريك (1000 دورة في الدقيقة) الخليط لمدة 20 دقيقة عند R / T. نسبة وزن الشيتوزان إلى المركب النشط بيولوجيا هي 1: 1.25.
    5. أضف 50 مل (0.5٪ وزن / حجم) من TPP بالتنقيط إلى الخليط مع التحريك عند R / T. استمر في التقليب لمدة 30 دقيقة للحصول على مستحلب متجانس.
    6. قم بإعداد عنصر تحكم سلبي باتباع نفس الإجراء ولكن دون إضافة مركبات نشطة بيولوجيا.
  2. تنقيه
    1. أجهزة الطرد المركزي المستحلب عند 10000 جم × لمدة 30 دقيقة عند 4 درجات مئوية وجمع NPs المشكلة (الحبيبات) بعد صب المادة الطافية. احتفظ بالمادة الطافية لاختبار فعالية التغليف.
    2. اغسل الجسيمات (من الخطوة 1.2.1) باستخدام Tween 80 المائي (1٪ v / v) مع ضعف حجم الكريات المتكونة لإزالة المركبات النشطة بيولوجيا غير المنضمة أو الحرة. تأكد من إزعاج الحبيبات عن طريق الدوامة حتى يتم تشكيل محلول متجانس في كل خطوة غسيل.
    3. اغسل الجسيمات (من الخطوة 1.2.2) بالماء منزوع الأيونات مرتين للتخلص من الشوائب.
    4. إعادة تكوين NPs عن طريق تعليق الحبيبات (من الخطوة 1.2.3) في 30 مل من الماء منزوع الأيونات. قم بتخزين NPs في 4 درجات مئوية لمدة تصل إلى 6 أشهر.
      ملاحظة: يمكن إيقاف التجربة مؤقتا في هذه المرحلة.
  3. توصيف
    1. قم بتخفيف NPs في الماء منزوع الأيونات حتى تقع قراءات الأشعة فوق البنفسجية المرئية (UV-Vis) بين 250 إلى 400 نانومتر ضمن النطاق (الامتصاص >1).
    2. سجل أطياف امتصاص الأشعة المرئية وفوق البنفسجية ل NPs على الأطوال الموجية التي تتراوح من 250 إلى 400 نانومتر باستخدام مقياس الطيف الضوئي للأشعة المرئية وفوق البنفسجية.
    3. قم بتخزين قسمة (1 مل) من NPs عند R / T لمجموعة من الفترات (على سبيل المثال ، من 1 إلى 6 أشهر) واختبر التأثير المضاد للميكروبات بطريقة لوحة الأسطوانة جنبا إلى جنب مع عينة جديدة.
  4. طلاء على القماش
    1. ضع NPs على نسيج قطني منسوج باستخدام طريقة المعالجة الجافة 7,21.
      1. اغمر حوامل القماش في المحلول الذي يحتوي على NPs الممزوجة بمادة رابطة من القماش لمدة 3 دقائق حتى تنقع. بعد ذلك ، مرر الحوامل من خلال مجداف مختبر ثنائي الأسطوانة لإزالة السائل الزائد.
      2. جففي الحوامل في الفرن على حرارة 100 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة وعالجيها على حرارة 130 درجة مئوية لمدة 10 دقائق.
      3. أخيرا ، اغسل الحوامل في حمام الموجات فوق الصوتية لمدة 15 دقيقة لإزالة NPs غير المنضمة.
        ملاحظة: بدلا من ذلك، اتبع الطريقة المبسطة الموضحة أدناه.
    2. قطع النسيج القطني (أو حوامل معطف المختبر) إلى مربعات 10 سم × 10 سم.
    3. اغمر القطع المقطوعة في 2 مل من NP المركب (10٪) في وعاء بلاستيكي (12 سم × 12 سم) لمدة دقيقتين في R / T. قم بإزالة السائل الزائد عن طريق التجفيف بالهواء.
    4. اضغط على الحرارة عند 100 درجة مئوية لمدة 3 دقائق لربط NPs.
    5. قم بإزالة NPs غير المنضمة عن طريق الشطف في Tween 80 المائي (2٪ وزن / حجم) وجففها في الفرن على حرارة 100 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة.
      ملاحظة: يمكن تخزين هذا النسيج المضاد للميكروبات لمدة 2 سنوات في R / T.
  5. متانة الغسيل
    1. قطع النسيج إلى حوامل مربعة 50 مم × 50 مم.
    2. ضع الحوامل في 50 مل من ماء الصنبور الدافئ (40 درجة مئوية) في وعاء زجاجي / بلاستيكي وأضف قطرتين من المنظفات العادية (غير المضادة للميكروبات).
    3. شطف على شاكر منصة هزاز أو محرك مغناطيسي لمدة 30 دقيقة.
    4. جفف في الهواء أو احتضن عند 60 درجة مئوية لمدة 2 ساعة واختبر فعالية مضادات الميكروبات.

2. مقايسة لوحة الأسطوانة لفحص الجسيمات النانوية

  1. تحضير أجار الصويا التربتيكيس (TSA) ، مرق الصويا التربتيكيس (TSB) ، أجار قاعدة المضادات الحيوية (ABA) ، وأجار بذور المضادات الحيوية (ASA) ، وفقا لتعليمات الشركات المصنعة ، وتعقيم الوسائط عن طريق التعقيم عند 121 درجة مئوية عند 15 رطل لكل بوصة مربعة لمدة 15 دقيقة.
  2. الاستزراع الفرعي للميكروبات (من المخزون) ذات الأهمية ، والتي يتم إجراء اختبارات الفعالية عليها ، على ألواح TSA المحضرة حديثا (أو أي وسائط مناسبة) بطريقة لوحة الخطوط ثلاثية الاتجاهات واحتضانها لإنتاج ألواح نقاء. (الأنواع الموصى بها: S. aureus ، E. coli ، P. aeruginosa ، و C. albicans.)
  3. تلقيح المستنبتات من ألواح نقاء جديدة في TSB (أنابيب سعة 10 مل) عند 35 درجة مئوية O / N مع اهتزاز معتدل (100-200 دورة في الدقيقة).
  4. القسمة 5.0 مل من ASA المنصهر في كل أنبوب من أنابيب الاختبار. يتوافق عدد الأنابيب مع عدد الكائنات الحية الدقيقة التي تم اختبارها.
  5. صب 20 مل من ABA المنصهر المعقم مسبقا في كل لوحة بتري (100 مم × 20 مم) بشكل معقم لتشكيل الطبقة الأساسية. يتوافق عدد ألواح أجار مع عدد الكائنات الحية الدقيقة المراد اختبارها. انتظر حتى يتم ترسيخ وسائل الإعلام.
  6. بعد تصلب الطبقة الأساسية ، قم بتلقيح كل ASA منصهر بثقافة ليلية من الخطوة 2.3 (1.0 مل ، مسخن مسبقا إلى 35 درجة مئوية) وانقل المحتويات على الفور (خليط ASA والثقافة) إلى سطح لوحة ABA. قم بتدوير اللوحة لتوزيع طبقة الآجار المنصهرة بالتساوي. تأكد من أن طبقة البذور تبدو ناعمة وخالية من المطبات أو الفقاعات.
  7. ضع ما يصل إلى ست أسطوانات من الفولاذ المقاوم للصدأ (6 مم × 6 مم × 10 مم ؛ معقم مسبقا) ، متباعدة بالتساوي على نمط سداسي ، لكل صفيحة أجار باستخدام زوج من الملقط المعقم (الشكل 1).
  8. قم بتحميل الأسطوانات باستخدام NPs المركبة بأحجام مختلفة (30 ميكرولتر ، 50 ميكرولتر ، 75 ميكرولتر ، و 100 ميكرولتر) ليتم فحصها بحثا عن التأثيرات المضادة للميكروبات. السيطرة السلبية هي التي لا تحتوي على أي مركبات نشطة بيولوجيا.
  9. احتضان مسببات الأمراض البكتيرية الشائعة (على سبيل المثال ، الإشريكية القولونية ، المكورات العنقودية الذهبية ، P. aeruginosa) عند 35 درجة مئوية لمدة 24 ساعة والأنواع الفطرية (على سبيل المثال ، C. albicans) عند R / T لمدة 3 أيام.
  10. قياس قطر المنطقة الواضحة ومقارنة فعالية NPs توليفها.
    ملاحظة: يمكن استخدام هذا الاختبار للفحص المسبق لأفضل NPs المراد طلاؤها على القماش.

3. طريقة الخط المتوازي (معدلة من AATCC 147)

  1. إعداد المواد
    1. قطع النسيج المعالج NP إلى حوامل 50 مم × 25 مم.
    2. قم بإعداد أجار مولر-هينتون (MHA) و TSA و TSB ، وفقا لتعليمات الشركات المصنعة ، وقم بتعقيم الوسائط عن طريق التعقيم عند 121 درجة مئوية عند 15 رطل لكل بوصة مربعة لمدة 15 دقيقة.
    3. الاستزراع الفرعي للميكروبات (من المخزون) ذات الأهمية ، والتي يتم إجراء اختبارات الفعالية ضدها ، على ألواح TSA المعدة حديثا (أو أي وسائط مناسبة) بطريقة لوحة الخطوط ثلاثية الاتجاهات وتحضن عند 35 درجة مئوية لمدة 2 أيام للبقع البكتيرية وفي R / T لمدة 5 أيام للسلالات الفطرية لإنتاج ألواح النقاء. (الأنواع الموصى بها: S. aureus ، E. coli ، P. aeruginosa ، و C. albicans.)
  2. ارتفاع الثقافات الميكروبية
    1. تلقيح المستنبتات من ألواح نقاء جديدة في TSB (أنابيب سعة 10 مل) عند 35 درجة مئوية O / N مع اهتزاز معتدل (100-200 دورة في الدقيقة).
    2. تمييع ثقافات O / N إلى 1.5 × 108 وحدات تشكيل مستعمرة (CFU) / مل أو المقابلة لتعكر معيار 0.5 McFarland (عادة ما يكون تخفيف 1/10 إلى 1/20 لمعظم الثقافات الصحية).
    3. تلقيح الثقافة المخففة أعلاه باستخدام حلقة معقمة 4 مم على النحو التالي. قم بتحميل حلقة من ثقافة المرق ونقلها إلى سطح صفيحة أجار MHA عن طريق عمل خمسة خطوط متوازية ، طول كل منها 6 سم ومسافة 1 سم ، وفقا للشكل 2. لا تقم بإعادة ملء الحلقة.
    4. اضغط برفق على حامل القماش باستخدام ملعقة معقمة عبر الخطوط الخمسة بحيث يكون القماش في المنتصف ويلمس جميع خطوط الخطوط الخمسة. احتضان في 35 درجة مئوية لمدة 24 ساعة.
  3. التقييم النوعي لفعالية مضادات الميكروبات
    1. افحص الصفيحة المحتضنة لانقطاع النمو على طول الخطوط خارج حواف القماش (تشير المنطقة الواضحة إلى تثبيط النمو).
    2. احسب متوسط عرض منطقة تثبيط على طول خط الخط (W) على جانبي حامل النسيج باستخدام المعادلة (1).
      W = (T - D) / 2 (1)
      W = عرض المنطقة الواضحة ؛ T = الطول الإجمالي للمنطقة الواضحة ، بما في ذلك عرض الحامل ؛ D = عرض حامل القماش (25 مم).

4. طريقة تقليل اللوغاريتم الكمي (معدلة من AATCC 100)

  1. التحضير التجريبي
    1. قطع النسيج إلى حوامل مربعة 50 مم × 50 مم.
    2. قم بإعداد TSA و TSB ومرق Letheen والمحلول الملحي المخزن بالفوسفات (PBS) ، وفقا لتعليمات الشركات المصنعة ، وقم بتعقيم الوسائط عن طريق التعقيم.
    3. تحضير مزارع O / N للميكروبات ذات الأهمية ، والتي يتم إجراء اختبارات الفعالية ضدها ، عن طريق تلقيح المستعمرات المعزولة من ألواح النقاء في TSB المعقمة والحضانة عند 35 درجة مئوية لمدة 18-24 ساعة (الأنواع الموصى بها: S. aureus ، E. coli ، P. aeruginosa ، و C. albicans.)
  2. ارتفاع الثقافات الميكروبية
    1. تمييع ثقافات O / N إلى 1.5 × 108 CFU / مل أو المقابلة لتعكر معيار 0.5 McFarland (عادة ما يكون تخفيف 1/10 إلى 1/20 لمعظم الثقافات الصحية).
    2. تحديد الحجم المناسب للمزارع للارتفاع عن طريق قياس قدرة الاحتفاظ بالسائل للنسيج على النحو التالي.
      1. أضف سلسلة من أحجام مستنبت المرق المخفف (على سبيل المثال ، 100-500 ميكرولتر) على حوامل النسيج (في ألواح بتري منفصلة) واختر الحجم بحيث يمتص حامل النسيج الماء بالكامل ولا يترك أي سائل متبقي / خال. تختلف قدرة الاحتفاظ بالسائل عن نوع وسمك القماش. بالنسبة لمعاطف المختبر القطنية العادية ، فهي حوالي 200 ميكرولتر.
      2. قم برفع الحجم (قدرة الاحتفاظ بالسائل المحددة أعلاه [على سبيل المثال ، 200 ميكرولتر]) لكل مزرعة على الحوامل الموضوعة في ألواح بتري المعقمة. يتوافق عدد الحوامل مع عدد الاختبارات (على سبيل المثال ، النسيج الذي تم اختباره فورا وبعد الغسيل [ودورات الغسيل التي تم اختبارها]) ، والتأثيرات المضادة للميكروبات التي تم اختبارها خلال وقت / يوم محدد [على سبيل المثال ، 30 دقيقة ، 2 ساعة ، اليوم 1-3]).
        ملاحظة: استخدم ماصة صغيرة مع أطراف مرشح الهباء الجوي (لمنع تلوث الماصة في الاستخدامات اللاحقة) لتلقيح المزارع على الحوامل بتوزيع متساو.
      3. للتحكم السلبي ، استخدم نفس النوع من حوامل القماش غير المعالجة. قم بإجراء التحكم السلبي لكل نوع من أنواع الاختبار الميكروبية المقابلة ، وفترة التلامس ، والأقمشة المختلفة ، ودورات الغسيل.
  3. استعادة الميكروبات عن طريق تعداد الصفائح القابلة للحياة
    1. اترك الحوامل الملقحة (المعالجة وغير المعالجة) تجف في الهواء داخل ألواح بتري (أغطية مواربة) عند R / T لفترة / فترات التلامس المطلوبة المراد اختبارها (على سبيل المثال ، 0 دقيقة ، 30 دقيقة ، 60 دقيقة ، إلخ ، أو حتى أيام للتأثيرات طويلة المدى). قم دائما بتضمين "0 دقيقة" لتمثيل تأثير فوري وتحييد الفعالية.
    2. انقل الحوامل بشكل معقم لفصل أنابيب الطرد المركزي المعقمة (50 مل) وقم بربط الأغطية بإحكام.
    3. أضف مرق Letheen (أي مخازن عازلة معادلة ذات صلة) لعمل تخفيف 1/100 (على سبيل المثال ، 19.8 مل للقاح 200 ميكرولتر).
    4. أغلق أنابيب الطرد المركزي بأغطية لولبية بإحكام ودوامة لمدة 1 دقيقة بسرعة متوسطة.
    5. قم بتخفيف التعليق بشكل متسلسل باستخدام PBS المعقم في التخفيفات اللاحقة 1/10 ، بحيث يصبح عدد مستعمرات المجموعة "غير المعالجة" منخفضا جدا بحيث لا يمكن حسابه (TLTC).
    6. ضع التخفيفات (0.1 مل) على ألواح الوسائط المناسبة ، والتي تدعم نمو الكائنات الحية الدقيقة (على سبيل المثال ، TSA للبكتيريا أو Sabouraud dextrose agar [SDA] للفطريات) أو أي وسائط تعمل على تحسين النمو وتوفر تباينا جيدا لجعل حساب المستعمرة دقيقا.
    7. احتضان الصفائح البكتيرية عند 35 درجة مئوية لمدة 2 أيام والصفائح الفطرية عند R / T لمدة 5 أيام.
    8. عد وحدات CFU القابلة للحياة مباشرة باستخدام عداد مستعمرة أو باستخدام برنامج تصوير (على سبيل المثال ، CFU الذكاء الاصطناعي).
    9. احسب انخفاض اللوغاريتم الميكروبي (R) بسبب النسيج المضاد للميكروبات باستخدام المعادلة (2):
      ص = Equation 1 × 100 (2)
      A = القيمة اللوغاريتمية لعدد وحدات CFU المستردة من النسيج غير المعالج ؛ B = القيمة اللوغاريتمية لعدد وحدات CFU المستردة من النسيج المعالج.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

الفحص الأولي ل NPs المركبة
باتباع تقنية مستحلب الزيت في الماء المكونة من خطوتين16 ، تم تغليف المركبات النشطة بيولوجيا (كارفاكرول وثيمول) بنجاح في الشيتوزان. تم تأكيد ذلك من خلال القياس الطيفي للأشعة المرئية وفوق البنفسجية لامتصاص ذروة المركبات النشطة بيولوجيا مقارنة بالشواهد ، والتي كانت الشيتوزان NPs بدون أي مركبات نشطة بيولوجيا. كانت NPs المشكلة متجانسة ومستقرة على مدى 12 شهرا عند 4 درجات مئوية. تم التحقق من الفحص الأولي لفعالية مضادات الميكروبات بطريقة لوحة الأسطوانة (الشكل 1). هذه طريقة نوعية حيث تتأثر منطقة الخلوص بعوامل متعددة ، مثل سمك الآجار وقوة اللقاح وتركيز عينات الاختبار. يمكن استخدام العديد من الطرق الأبسط ، مثل طريقة نشر قرص Kirby-Bauer وطريقة نشر البئر ، لهذا الغرض ، لكن طريقة لوحة الأسطوانة توفر الفرصة لتغيير التركيزات (الشكل 1 أ) عن طريق تخفيف NPs ، ويمكن لكل أسطوانة الاحتفاظ بحجم عينة الاختبار حتى 200 ميكرولتر. بالإضافة إلى ذلك ، يشكل تراكب الآجار مع الثقافات لقاحا سلسا ، مما يتيح تحديد المناطق الصافية بدقة أفضل17. أظهرت النتائج أن المناطق الصافية تتناسب مع التركيزات المتزايدة تدريجيا (الشكل 1 أ). هذا يضيف صلاحية للبيانات ويميزها عن أي قطع أثرية أو مناطق غير طبيعية. بناء على حجم المناطق الواضحة (عادة ما يزيد عن 20 مم) ، يمكن اختيار التركيز الصحيح ل NPs للطلاء. يمكن أيضا التحقق من أي NPs تم توصيفها مسبقا أو قديمة ، والتي تم تخزينها بشكل مناسب (4 درجات مئوية) ، من خلال المناطق الكبيرة (الشكل 1B ، C) قبل الطلاء على القماش.

الفحص النوعي لعينات النسيج المعالج
على الرغم من الفعالية المضادة للميكروبات ل NPs المغلفة التي أكدتها مناطق واضحة كبيرة ، يجب اختبار الأقمشة المطلية ب NP. وذلك لأن العوامل المضادة للميكروبات قد تعمل بشكل مختلف عند تطبيقها على النسيج مقارنة بتركيباتها الأصلية. العديد من العوامل ، مثل خصائص النسيج (السماكة ، الكارهة للماء) ، فعالية الطلاء ، وتدهور المركبات النشطة بيولوجيا أثناء الطلاء ، تؤثر على الفعالية20. على هذا النحو ، تم استخدام طريقة الخط المتوازي لتقييم التأثيرات المضادة للميكروبات للأقمشة المعالجة نوعيا. لم تظهر الضوابط السلبية (الأقمشة غير المعالجة) أي تأثيرات مضادة للميكروبات من خلال النمو الميكروبي المتواصل على طول جميع خطوط الخطوط الخمسة (الشكل 3 أ ، ب). أظهر النسيج المعالج نموا ميكروبيا متقطعا على طول خطوط الخطوط (الشكل 3 C ، D) ، والذي كان بسبب المركبات النشطة بيولوجيا المنتشرة من النسيج. ومع ذلك ، كان متوسط عرض المناطق الواضحة منخفضا (<5 مم) حيث خضعت عينات الاختبار ل 10 دورات غسيل قبل الاختبار. مع انخفاض تركيزات اللقاح على طول شرائح اللحم المتوازية من الخط الأول إلى الخامس (الشكل 2) ، تكون المناطق الصافية بارزة في الخطوط اللاحقة. إذا أظهر الخط الأول (اللقاح العالي) منطقة واضحة ، فعادة ما تكون إمكانات النسيج المضادة للميكروبات عالية. قد تحدث بعض المخالفات ، مثل السطر الخامس في الشكل 3D ، بسبب الطبيعة النوعية للاختبار. توفر المنطقة الصافية (النمو المتقطع) بسبب نشاط الجراثيم مؤشرا على إمكانات مضادات الميكروبات ، ولكنها لا تعطي المبدأ التوجيهي18 الحساس بشكل كاف ، والذي يتم حسابه بواسطة "اختبار تقليل السجل". ومع ذلك ، فإن طريقة الخط المتوازي مفيدة لإجراء سريع نسبيا وسهل التنفيذ لفحص عدد كبير من الحوامل6،7،20 ، خاصة عند اختبار اختبار متانة الغسيل على مدار العديد من الدورات.

التحليل الكمي لعينات النسيج المعالج
أظهر اختبار تقليل السجل (المعروف أيضا باسم اختبار النسبة المئوية للتخفيض) انخفاضا كبيرا (<0.001) في الثقافات الميكروبية عند ملامسة النسيج المعالج لمدة 30 دقيقة (الشكل 4 والشكل 5). كانت حوامل النسيج المضادة للميكروبات فعالة بشكل ملحوظ (>99٪) ضد البكتيريا إيجابية الجرام (S. aureus) ، والبكتيريا سالبة الجرام (E. coli و P. aeruginosa) ، والأنواع الفطرية الجلدية (C. albicans). نظرا لأن النسيج غير المعالج (التحكم السلبي) لم يكن له نشاط مضاد للميكروبات ، فإن وحدات CFU المستعادة كانت كثيرة جدا بحيث لا يمكن عدها حتى يتم تخفيفها إلى الانقراض ، حتى 106 تخفيفات (الشكل 4). كان عدد وحدات CFU المستردة من الأقمشة المعالجة في وقت التلامس "0" (مطلي فور التلقيح والتحييد) مشابها جدا للنسيج غير المعالج ، وتم حذف البيانات للتبسيط. المعادل المستخدم (مرق الليثين) فعال في تحييد آثار المشتقات الفينولية مثل الكارفاكرول والثيمول. بالمقارنة مع carvacrol NPs ، أظهرت NPs الثيمول تأثيرات مضادة للميكروبات أعلى قليلا ضد جميع الميكروبات الأربعة (الشكل 5). عمل كل من النسيج المطلي بالثيمول والكارفاكرول بشكل فعال على قدم المساواة ضد ثلاثة ميكروبات (S. aureus و E. coli و C. albicans) مع انخفاض يزيد عن 4 لوغاريتم (99.99٪) ، باستثناء P. aeruginosa ، والتي تراوحت من 2.8 إلى 3.2 لوغاريتم (99.9). كان هذا متوقعا ، حيث أن P. aeruginosa مقاوم جوهريا لمجموعة من مضادات الميكروبات22. أظهر اختبار متانة الغسيل أن النسيج المعالج كان قادرا على إظهار مقاومة فعالة لمضادات الميكروبات (>99٪) ضد ثلاثة أنواع (S. aureus و E. coli و C. albicans) ومقاومة معتدلة ضد P. aeruginosa بعد 10 دورات غسيل.

Figure 1
الشكل 1: فحص الصفيحة الأسطوانية للجسيمات النانوية المركبة مع مجموعة من التركيزات المختبرة ضد البكتيريا . (أ) الثيمول المخفف متسلسلا NPs لإجراء فحص أولي ضد الإشريكية القولونية يوضح وضع الأسطوانات والمناطق الصافية بعد 18 ساعة من الحضانة. أدت الزيادة التدريجية في التركيزات من "o" إلى "r" إلى مناطق أعلى نسبيا. يشار إلى المنطقة الواضحة التي ينتجها أعلى تركيز بدائرة حمراء. يتم تمثيل التحكم السلبي (الشيتوزان NPs بدون المركبات النشطة بيولوجيا) ب "t" ويتم تمثيل المادة الطافية المستخرجة أثناء التنقية ب "s". (ب) تم فحص اثنين من أصل ثلاثة تركيزات من كارفاكرول NPs (عمرها 12 شهرا ، مخزنة عند 4 درجات مئوية) لمعالجة النسيج تظهر مناطق فعالة (>20 مم) ضد S. aureus. (ج) ثلاثة تركيزات من الثيمول NPs (عمرها 12 شهرا ، مخزنة عند 4 درجات مئوية) تم فحصها لمعالجة النسيج تظهر مناطق فعالة ضد S. aureus. اختصار: NP = الجسيمات النانوية. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2: تخطيط طريقة الخط المتوازي. وضع حامل قماش على أجار مولر-هينتون ملقح بخمسة خطوط متوازية لاحقة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 3
الشكل 3: نتائج طريقة الخط المتوازي تظهر مناطق واضحة لحوامل النسيج المعالجة. تم وضع الحوامل أعلى اللقاح (الصف السفلي) مقارنة بغير المعالجة (الصف العلوي). (أ) النسيج غير المعالج ضد المكورات العنقودية الذهبية ، (ب) النسيج غير المعالج ضد المطثية البيض ، (ج) النسيج المطلي بالثيمول NP (بعد 10 دورات غسيل) ضد المكورات العنقودية الذهبية ، و (د) النسيج المطلي بالثيمول NP (بعد 10 دورات غسيل) ضد C. albicans. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 4
الشكل 4: نتائج تقليل السجل للنسيج المضاد للميكروبات المطلي بجسيمات الشيتوزان النانوية المغلفة بالثيمول التي تم اختبارها على أربعة مسببات الأمراض. تم التبرع بألواح أجار اللاكتوز في اللوحة B من قبل الوكالة الكندية لفحص الأغذية ، والتي تتضمن ملصقاتها على الجانب الخلفي وتبدو مثل الحوامل. تم تحضير ألواح أجار أخرى في المختبر ، بدون ملصقات. لم توضع حوامل النسيج فوق ألواح الآجار، كما في التجربة الموضحة في الشكل 3. بدلا من ذلك ، تم استرداد الميكروبات من الحوامل (بعد الدوامة في PBS) ومطلي. (أ) المكورات العنقودية الذهبية على أجار الدم، (ب) الإشريكية القولونية على أجار اللاكتوز الأرجواني، (ج) المتصورة الزنجارية على أجار السيتريميد، (د) المكورات البيضية على الإكستاس على الإكستاس. تم رفع مسببات الأمراض على حوامل "غير معالجة" (الصف العلوي) و "المعالجة" (الصف السفلي) لمدة 30 دقيقة وتم استردادها عند التحييد والطلاء بالتخفيف. تظهر نسب التخفيف بين السلسلة المعالجة وغير المعالجة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 5
الشكل 5: الحد من اللوغاريتم لثلاث بكتيريا (S. aureus و E. coli و P. aeruginosa) وفطر واحد (C. albicans) بسبب ملامسة الأقمشة المضادة للميكروبات المشربة بمركبين نشطين بيولوجيا (carvacrol و thymol بشكل منفصل). تضعف فعالية مضادات الميكروبات بعد دورات الغسيل (خمس مرات و 10 مرات على التوالي) لكل من الأقمشة المطلية بالكارفاكرول والثيمول. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

يتم اختبار فعالية مضادات الميكروبات للمبيدات الحيوية تقليديا من خلال المقايسات الكمية ، مثل الحد الأدنى للتركيز المثبط (MIC) والحد الأدنى لتركيز مبيد الجراثيم (MBC) ، حيث يتم غمر البكتيريا في سائل مضاد للميكروبات لمدة 24 ساعة. ومع ذلك ، فإن هذه المقايسات ليست مناسبة للأقمشة المطلية ، حيث تفتقر الواجهة السائلة ويتم نشر المبيدات الحيوية ببطء على طول ألياف النسيج. لذلك ، تم إنشاء العديد من اختبارات النسيج القياسية ، مثل AATCC 147 و ISO 20645 و AATCC 100 و JIS L 1902. تقر دراسة مقارنة لهذه المعايير أجراها Pinho et al.23 بأنه لا يوجد توافق في الآراء حول أنسب طريقة يمكن استخدامها. عدلت هذه الدراسة البروتوكول بشكل طفيف لتمثيل استخدام معاطف المختبرات المضادة للميكروبات في مختبرات السلامة الأحيائية بشكل أفضل. كانت الكائنات الحية الدقيقة المستخدمة في الاختبار هي الأنواع التي تم اكتشافها بشكل متكرر من معاطف المختبر في مختبرات BSL-2 ، بناء على دراسة سابقة (غير منشورة). كما أنها تمثل مجموعة واسعة من الميكروبات المسببة للأمراض التي يشيع استخدامها في الاختبارات الصيدلانية ، على سبيل المثال ، مسببات الأمراض البشرية إيجابية الجرام (S. aureus) ، وأنواع مؤشر سالبة الجرام (E. coli) ، وأنواع شديدة المقاومة (P. aeruginosa) ، والفطريات المسببة للأمراض الجلدية (C. albicans).

كانت الفعالية الإجمالية لمضادات الميكروبات التي لوحظت في هذه الدراسة (99.99٪) أعلى من الفعالية المبلغ عنها في دراسات مماثلة7،9،23،24 ، والتي تراوحت من 80٪ إلى 99٪. ومع ذلك ، فإن الطريقة التي أجريت بها التجارب في الدراسات الأخرى (وفقا ل AATCC 100) 19 توفر قيدا لتحسين الفعالية ، خاصة عندما تكون الفعالية 100٪. يسمح البروتوكول المعدل مع سلسلة من خمس لوحات (الشكل 5) المستخدم في هذه الدراسة بحساب تقليل السجل بدقة أكبر. عند تلقيح حوامل النسيج ، تم إجراء الحضانة عند R / T لمدة 30 دقيقة ، مقارنة بحضانة O / N القياسية عند 37 درجة مئوية. يمثل التعديل بشكل أفضل الاستخدام النموذجي لمعطف المختبر في R / T وأي انسكابات ميكروبية عرضية يجب تحييدها في غضون فترة زمنية قصيرة (20-30 دقيقة) لاعتبار طبقة المختبر المضادة للميكروبات فعالة. تظهر اختبارات متانة الغسيل أن فعالية مضادات الميكروبات (>90٪) بقيت بعد 10 دورات غسيل. الاحتفاظ بمضادات الميكروبات في النسيج أقل قليلا مقارنة ببعض الدراسات 7,9 ، والتي أنتجت كفاءات تصل إلى 20-30 دورة. ومع ذلك ، فإن الملابس الواقية مثل معاطف المختبر ، على عكس الملابس العادية ، نادرا ما يتم غسلها 2,3 ، وبالتالي فإن 10 دورات غسيل ستكون كافية.

يعد اختيار المركبات النشطة بيولوجيا أمرا بالغ الأهمية ، حيث يجب أن يكون المركب آمنا للمستخدم. على هذا النحو ، فإن العديد من المواد الكيميائية السامة والمهيجات غير متوافقة. تم استخراج EOs من مجموعة من المنتجات العشبية وفحصها للتأكد من ملاءمتها كمرشح مثالي لتغليف الأعشاب النانوية ، مع الأخذ في الاعتبار الفعالية ضد مسببات الأمراض الأربعة ، والبقع المنتجة على النسيج ، ومستوى مقبول من الرائحة. على سبيل المثال ، أظهر مستخلص قشرة الرمان تأثيرات كبيرة ضد مسببات الأمراض ، لكن البقعة لم تكن مقبولة لمعطف أبيض. ومع ذلك ، وجد أن كارفاكرول والثيمول فعالان مع رائحة مستوى مقبول في تشطيب النسيج. كانت فعالية التغليف مثالية عندما كانت نسبة وزن الشيتوزان إلى كارفاكرول (أو الثيمول) 1: 1.25 ، وهو ما يتوافق مع نتائج البحث السابقة10,16. يتم تسهيل تغليف EOs من خلال الربط المتبادل للمجموعات متعددة الكاتيونيات (NH3 +) لجزيئات الشيتوزان والمجموعات متعددة الأنيونية (P3O105-) لجزيئات TPP. يعمل TPP المتقاطع على استقرار NPs ، ولكن الكثير من الروابط المتقاطعة قد يؤدي إلى جزيئات متكتلة. تعتمد فعالية التغليف (EE) على العديد من العوامل ، مثل نسبة وزن البوليمر إلى EOs ، ومعدل توزيع EOs ، ودرجة الحرارة. يمكن تغليف بعض المركبات النشطة بيولوجيا المتطايرة بشكل فعال تحت حمام الماء البارد مع الثلج10. تتمثل إحدى الطرق السهلة لاختبار EE في اختبار المادة الطافية ، كما هو موضح في الشكل 1 أ. إذا كان العنصر الطافي مضادا للميكروبات بدرجة عالية بسبب EOs غير المنضمة ، فسيكون EE منخفضا. جميع المكونات المستخدمة في العملية هي مواد غذائية وآمنة للمستخدم والبيئة. لا يوجد سوى عدد قليل من الدراسات على الأقمشة المطلية بالأعشاب NP التي تستخدم EOs والشيتوزان أو البوليمرات الطبيعية. ركزت هذه الدراسة بشكل خاص على تطوير واختبار النسيج المضاد للميكروبات لمعاطف المختبر وتقترح حلا فعالا للحد من التلوث الميكروبي في مختبرات السلامة الأحيائية. يوصى بإجراء مزيد من الدراسات للتحقق من فعالية النسيج المضاد للميكروبات في الحياة الواقعية عن طريق أخذ عينات من معاطف المختبر العادية مقابل معاطف المختبرات المضادة للميكروبات بعد الاستخدام المطول في مختبرات المخاطر البيولوجية أو مرافق الرعاية الصحية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح.

Acknowledgments

تم تمويل هذه الدراسة من قبل "خدمات البحوث التطبيقية والابتكار وريادة الأعمال" (ARIES) ، كلية سينتينيال ، كندا.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Acetic acid Millipore Sigma 64-19-7
Antibiotic base agar BD Difco DF0270-17-4 Also known as Antibiotic Medium 2
Antibiotic seed agar BD Difco DF0263-17-3 Also known as Antibiotic Medium 1
Blood Agar (Nutrient Agar with 5% Sheep Blood) Donated by CFIA
Bromcresol Purple Lactose Agar Donated by CFIA
Candida albicans ATCC The Global Bioresource Center ATTC 10231
Carvacrol Millipore Sigma 282197 (CAS# 499-75-2)
Centrifuge  Allergra X-22R Centrifuge Beckman Coulter Model # X-22R Refrigerated. Wait at least 20 min or until the temperature reach the set low value (e.g., 4 °C) as the refrigeration takes time.
Chitosan Medium Molecular Weight (CS) Millipore Sigma 448877 (CAS # 9012-76-4)
Clamshell Heat Press Intiva IM1200
Escherichia coli (E. coli) ATCC The Global Bioresource Center ATTC 23725
Incubator Thermo Scientific 1205M34
Letheen Broth BD Difco DF0681-17-7 Used to neutralize antimicrobial effects. Product from different manufacturers may require to add Polysorbate 80, which is already added in Difco product.
Milli Q water Millipore Sigma ZR0Q16WW Deionized water
Mueller-Hinton Agar BD Difco DF0252-17-6
Pentasodium tripolyphosphate (TPP) Millipore Sigma 238503 (CAS# 7758-29-4)
Phospahte Buffered Saline (PBS) Thermo Scientific AM9624
Pseudomonas aeruginosa ATCC The Global Bioresource Center ATTC 9027
Sabouraud Dextrose Agar BD Difco DF0109-17-1
Shaking incubator/ Thermo shaker VWR Model# SHKA2000
Staphylococcus aureus ATCC The Global Bioresource Center ATTC 6538
Thymol Millipore Sigma T0501 (CAS# 89-83-8)
Trypticase Soy Agar BD Difco 236950
Trypticase Soy Broth BD Difco 215235
Tween 80 Millipore Sigma STS0204 (CAS # 9005-65-6)
UV-Vis Spectrophometer Thermo Scientific GENESYS 30 (840-277000)

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Schmidt-Emrich, S., et al. Rapid assay to assess bacterial adhesion on textiles. Materials. 9 (4), 249 (2016).
  2. Qaday, J., et al. Bacterial contamination of medical doctors and students white coats at Kilimanjaro Christian Medical Centre, Moshi, Tanzania. International Journal of Bacteriology. 2015, 507890 (2015).
  3. Treakle, A. M., et al. Bacterial contamination of health care workers' white coats. American Journal of Infection Control. 37 (2), 101-105 (2009).
  4. Wong, D., Nye, K., Hollis, P. Microbial flora on doctors' white coats. BMJ. 303 (6817), 1602-1604 (1991).
  5. Gouveia, I. C. Nanobiotechnology: A new strategy to develop non-toxic antimicrobial textiles for healthcare applications. Journal of Biotechnology. (150), 349 (2010).
  6. Joshi, M., Ali, S. W., Purwar, R., Rajendran, S. Ecofriendly antimicrobial finishing of textiles using bioactive agents based on natural products. Indian Journal of Fibre and Textile Research. 34, 295-304 (2009).
  7. Ahmed, H. A., Rajendran, R., Balakumar, C. Nanoherbal coating of cotton fabric to enhance antimicrobial durability. Elixir Applied Chemistry. 45, 7840-7843 (2012).
  8. Morais, D. S., Guedes, R. M., Lopes, M. A. Antimicrobial approaches for textiles: From research to market. Materials. 9 (6), 498 (2016).
  9. Venkatraman, P. D., Sayed, U., Parte, S., Korgaonkar, S. Development of advanced textile finishes using nano-emulsions from herbal extracts for organic cotton fabrics. Coatings. 11 (8), 939 (2021).
  10. Martínez-Hernández, G. B., Amodio, M. L., Colelli, G. Carvacrol-loaded chitosan nanoparticles maintain quality of fresh-cut carrots. Innovative Food Science & Emerging Technologies. 41, 56-63 (2017).
  11. Zhang, H. L., Wu, S. H., Tao, Y., Zang, L. Q., Su, Z. Q. Preparation and characterization of water-soluble chitosan nanoparticles as protein delivery system. Journal of Nanomaterials. 2010, 1-5 (2010).
  12. Patel, R., Gajra, B., Parikh, R. H., Patel, G. Ganciclovir loaded chitosan nanoparticles: preparation and characterization. Journal of Nanomedicine & Nanotechnology. 7 (6), 1-8 (2016).
  13. Merodio, M., Arnedo, A., Renedo, M. J., Irache, J. M. Ganciclovir-loaded albumin nanoparticles: characterization and in vitro release properties. European Journal of Pharmaceutical Sciences. 12 (3), 251-259 (2001).
  14. Hsieh, W. C., Chang, C. P., Gao, Y. L. Controlled release properties of Chitosan encapsulated volatile Citronella Oil microcapsules by thermal treatments. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 53 (2), 209-214 (2006).
  15. Yoksan, R., Jirawutthiwongchai, J., Arpo, K. Encapsulation of ascorbyl palmitate in chitosan nanoparticles by oil-in-water emulsion and ionic gelation processes. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 76 (1), 292-297 (2010).
  16. Keawchaoon, L., Yoksan, R. Preparation, characterization and in vitro release study of carvacrol-loaded chitosan nanoparticles. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 84 (1), 163-171 (2011).
  17. Cazedey, E. C. L., Salgado, H. R. N. Development and validation of a microbiological agar assay for determination of orbifloxacin in pharmaceutical preparations. Pharmaceutics. 3 (3), 572-581 (2011).
  18. Jayapriya, S., Bagyalakshmi, G. Textile antimicrobial testing and standards. International Journal of Textile and Fashion Technology. 4 (1), 2250-2378 (2013).
  19. AATCC 100. Antibacterial Finishes on Textile Materials: Assessment of Developed from American Association of Textile Chemists and Colorists. AATCC 100. , (2004).
  20. AATCC 147. Antimicrobial Activity Assessment of Textile Materials: Parallel Streak Method from American Association of Textile Chemists and Colorists. AATCC 147. , (2004).
  21. Ortelli, S., Costa, A. L., Dondi, M. TiO2 nanosols applied directly on textiles using different purification treatments. Materials. 8 (11), 7988-7996 (2015).
  22. Poole, K. Pseudomonas aeruginosa: resistance to the max. Frontiers in Microbiology. 2, 65 (2011).
  23. Pinho, E., Magalhães, L., Henriques, M., Oliveira, R. Antimicrobial activity assessment of textiles: standard methods comparison. Annals of Microbiology. 61 (3), 493-498 (2010).
  24. Venkatraman, P. D., Sayed, U., Parte, S., Korgaonkar, S. Novel antimicrobial finishing of organic cotton fabrics using nano-emulsions derived from Karanja and Gokhru plants. Textile Research Journal. 92 (23-24), 5015-5032 (2022).

Tags

علم الأحياء، العدد 194،
نسيج مضاد للميكروبات باستخدام تغليف نانو عشبي للزيوت العطرية
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Subair, S., Singh, N., Maru, M.,… More

Subair, S., Singh, N., Maru, M., Prakash, S., Hasanar, M. An Antimicrobial Fabric Using Nano-Herbal Encapsulation of Essential Oils. J. Vis. Exp. (194), e65187, doi:10.3791/65187 (2023).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter