Bakteriyel enfeksiyonların halk sağlığı üzerinde önemli bir etkisi vardır. Özellikle patojen bakteriler vücudun koruyucu mekanizmalarından kaçabilir ve hastalıklara neden olabilir1. Antibiyotikler, bakteriyel enfeksiyonları tedavi etmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, antibiyotiklerin uygunsuz kullanımı, antibiyotiğe dirençli bakterilerin ortaya çıkmasını hızlandırmıştır. Günümüzde, antibiyotiğe dirençli bakterilere atfedilebilen hastane enfeksiyonları, sağlık tesislerinde önemli komplikasyonlara neden olmuştur2. Ne yazık ki, bakteriler mevcut tüm antibiyotikler için direnç mekanizmalarına sahiptir3. Bu nedenle yeni antibiyotiklerin geliştirilmesi elzemdir, ancak direnç mekanizmalarının ortaya çıkma olasılığı da yüksektir.
Metal nanopartiküller, etkili antibakteriyel özellikleri nedeniyle antibiyotiğe dirençli bakterilerle mücadelede umut verici ajanlar olarak ortaya çıkmıştır 4,5,6. Bakterilerin metal nanopartiküllere karşı direnç mekanizmaları geliştirmesi zordur çünkü herhangi bir spesifik bakteri reseptörüne bağlanmazlar7. Özellikle, gümüş, bakır ve çinko oksit nanopartikülleri, dikkate değer antibakteriyel etkinliklerinedeniyle kapsamlı araştırmaların odak noktasıdır 8,9,10,11,12,13. Metal nanopartiküllerin bakterilere karşı toksisitesi üç ana mekanizmaya atfedilir: 1) metal iyonlarının salınması, 2) •OH ve •O2− gibi reaktif oksijen türlerinin (ROS) üretilmesi ve 3) fiziksel etkileşim ve bağlanma 4,14.
Bu çalışmada, antimikrobiyal ajan olarak grafen oksit/bakır (GO/Cu) nanokompozitler geliştirilmiştir. Bakır (Cu), yüzeyiyle karşılaşan patojenleri etkili bir şekilde öldürür ve bakteriyel gen replikasyonuna müdahale eder. Bununla birlikte, insan vücudunda önemli bir mikro elementtir ve memeli hücreleri için daha az toksiktir çünkü hücrelerin içindeki Cu konsantrasyonlarını düzenleyen homeostatik mekanizmalara sahiptir4. Cu nanopartikülleri oksitlendiğinde, negatif yüklü bakteriler için nispeten yüksek bir afiniteye sahip olan Cu iyonları üretirler15,16. Cu iyonları hücresel yapılara (örneğin proteinler, zarlar ve DNA) bağlanarak hücre fonksiyonlarını bozar17. Grafen oksit (GO) yüzeyinde Cu nanopartikülleri sentezleyerek, metal iyonlarının salım hızı kontrol edilebilir 18,19,20. GO ayrıca oksidatif stres yoluyla pürüzlü bir yüzeye bakteri yapışmasını önleyerek veya ROS21,22 oluşturarak antibakteriyel bir etki gösterir. Ayrıca, GO/Cu nanokompozitler, bakteri proteinlerine ve DNA'ya zarar veren ve bakterilerin ölümüne yol açan Cu2+'nın kimyasal etkisiyle GO'dan daha fazla ROS salgılar23,24.
Bu makale, GO / Cu nanokompozitlerinin sentezlenmesi için protokolü özetlemekte ve hastane enfeksiyonlarına neden olan en yaygın çoklu ilaca dirençli bakteri suşları olan klinik bakteriler MRSA ve P. aeruginosa'ya karşı bir antimikrobiyal test yaklaşımı sunmaktadır25. Bu protokol, antibiyotiğe dirençli bakterilerin büyümesini engelleyebilecek GO / Cu nanokompozitlerinin sentezlenmesi için basit bir kimyasal indirgeme yöntemi sunmayı amaçlamaktadır. Öncü ve indirgeyici ajan olarak sırasıyla bakır (II) klorür (CuCl2) ve sodyum borhidrür (NaBH4) kullanıyoruz. Protokol ayrıca, bu nanokompozitlerin mikrodilüsyon suyu yöntemi kullanılarak bakterilere uygulanmasının özelliklerini de açıklar. Metal nanopartiküllerin absorpsiyon girişiminden kaynaklanan hataları dışlamak ve doğru değerlendirmeler yapmak için, antibakteriyel yetenek koloni sayımı yöntemi kullanılarak değerlendirilir.