Çoklu ilaca dirençli (MDR) bakteriyel enfeksiyonlar, insan sağlığı için önemli bir küresel tehdit oluşturmaktadır1. Bu enfeksiyonlar altta yatan rahatsızlıkları olan hastalarda ölümcül olabileceğinden, aktif araştırmalar bu sorunu ele almaya çalışmaktadır2. Bakteriler, çeşitli ilaçların etkisinden kaçmak için evrimleşmiştir. Yaygın olarak bilinen ve dünya çapında milyonlarca hayat kurtarmasıyla tanınan penisilin, bakteri hücre duvarınınsentezini engelleyen β-laktam bir antibiyotiktir 3. Bununla birlikte, bakteriler, akış pompaları, transpeptidaz değişiklikleri veya azalmış geçirgenlik gibi çeşitli mekanizmalar yoluyla ilaçların etkinliğini nötralize etmek için evrimleşmiştir4. Ek olarak, bakteri hücreleri bu direnç genlerini bir sonraki nesle iletebilir, bu da bir sonraki neslin hayatta kalma oranlarını arttırır ve dirençli suşlar problemini güçlendirir5.
Antibiyotiğe dirençli bakterilerin artması, yaygın olarak çoklu antibiyotiğe direnç gösteren MDR bakterilerinin ortaya çıkmasına neden olmuştur. ÇİD suşlarına en sık hastane ortamlarında rastlanır, burada birden fazla bakteri suşuna maruz kalınır ve sonuç olarak farklı antibiyotiklere direnç gelişir6. Staphylococcus aureus, özellikle metisiline dirençli S. aureus (MRSA), insanların yaklaşık %30'unun cildinde kümeler oluşturan gram pozitif kommensal bir bakteridir 7,8. İlk olarak 1960'larda tanımlanan MRSA, β-laktam antibiyotiklere karşı azalmış duyarlılık sergiler ve bu da 1990'lardan bu yana enfeksiyon oranlarında keskin bir artışa neden olur9. Gram negatif bakteriler arasında, Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) hastanelerde edinilen en yaygın suşlardan biridir. Fakültatif çubuk şeklinde bir bakteri olan bu tür, insanlarda fırsatçı enfeksiyonlara neden olur10. Özellikle, insan sağlığını doğrudan etkileyen MDR suşları, sağlık hizmetleriyle ilişkili enfeksiyonların %50'sinden fazlasından sorumludur11. Bu çalışmada hastanelerde en sık karşılaşılan çoklu ilaca dirençli suşlar olan MRSA ve P. aeruginosa kullanıldı.
Nanopartiküllerin (NP'ler) antimikrobiyal amaçlar için kullanımı, antibiyotik direnci sorununun üstesinden gelmek için kapsamlı bir şekilde araştırılmıştır. Özellikle metalik NP'ler, çeşitli mekanizmalar yoluyla bakteriyel hücre ölümüne neden olarak ilaç direnci sorununa potansiyel bir çözüm sunar. Metalik NP'ler, diğer yolların yanı sıra antimikrobiyal iyonların salınması, reaktif oksijen türlerinin (ROS) üretilmesi ve hücrelerin fiziksel olarak bozulması dahil olmak üzere çoklu mekanizmalar yoluyla antimikrobiyal aktivite uygular12. Gümüş, bakır, çinko oksit (ZnO) ve titanyum oksitten oluşan NP'ler yüksek antimikrobiyal etkinliğe sahiptir ve bu nedenle aktif olarak araştırılmaktadır13.
ZnO NP'ler, insanlarda kullanım için ABD Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) tarafından onaylanmıştır. Tersine, yüksek antimikrobiyal etkinliklerine rağmen, insanlarda gümüş ve bakır NP'lerin kullanımı, yüksek sitotoksisiteleri ile sınırlıdır. Bununla birlikte, ZnO NP'ler günlük yaşamda yaygın olarak bulunur ve yaygın olarak kullanılan güneş koruyucu formülasyonlarda bile bulunur14. Dikkat çekici bir şekilde, ZnO NP'lerden salınan Zn2 + iyonları, bakteriyel tedavide oldukça etkilidir ve ROS oluşumu ve diğer fiziksel hasar mekanizmaları15 yoluyla bakteriyel hücre ölümüne neden olur.
Bu çalışma, bir çökeltme yöntemi kullanılarak ZnO nanopartiküllerinin (NP'ler) sentezlenmesi için protokolün ana hatlarını çizmekte ve MRSA ve P. aeruginosa'nın klinik örnekleri ile bir mikrobroth seyreltme yöntemi kullanan bir antimikrobiyal test yaklaşımı sunmaktadır. ZnO NP'ler için çökeltme yöntemi, çinko asetat veya çinko nitrat16 gibi çözünür öncüler kullanılarak pH ve sıcaklığı ayarlayarak çözünmeyen katı ZnO NP'lerin sentezlenmesini içerir. Nispeten kolay ve hızlı üretimin yanı sıra, bu yöntem sentezde tekrarlanabilirliği sağlar ve parçacık boyutu ve morfolojisi üzerinde kontrolü kolaylaştırır17. Bu sentez protokolünde, çinko asetatı çökeltmek için en yaygın kullanılan çökeltme ajanlarından biri olan sodyum hidroksit (NaOH) kullanıldı ve nanopartiküllerin18 kontrolsüz sentezini inhibe etmek için az miktarda hekzadesiltrimetilamonyum bromür (CTAB) kullanıldı. Çeşitli antimikrobiyal testler arasında, ZnO nanopartiküllerinin antibakteriyel aktivitesi, metal oksit nanopartiküllerinden optik paraziti önleyen ve MIC19'u belirlemek için doğrudan koloni ölçümünü mümkün kılan mikrobroth seyreltme yöntemi kullanılarak değerlendirildi.