بهینه‌سازی کپسوله کردن تیمول در شبکه پلیمری ژلاتین و کاراگینان و بررسی اثر ضدبیوفیلمی آن در برابر باکتری دریایی .spBacillus

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکتری زیست‌شناسی دریا، گروه زیست‌شناسی دریا، دانشکده علوم و فنون دریایی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران

2 استاد گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه قم، قم، ایران

3 دانشیار گروه فیتوشیمی پژوهشکده گیاهان و مواد اولیه دارویی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

4 دانشیار گروه زیست‌شناسی دریا، دانشکده علوم و فنون دریایی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران

10.22124/japb.2023.22800.1477

چکیده

تیمول ترکیبی فنلی با خواص ضدباکتریایی و ضدبیوفیلمی است که در اسانس‌ برخی گیاهان وجود دارد. هدف از این مطالعه کپسوله کردن تیمول در پلیمرهای طبیعی ژلاتین و کاراگینان است. به منظور بهینه‌سازی کپسوله کردن تیمول، از روش CCD نرم‌افزار طراحی آزمایش استفاده شد. بر اساس تجزیه و تحلیل آماری داده‌ها، شرایط بهینه پیشنهاد شده توسط نرم‌افزار بدین گونه به دست آمد: pH برابر با 6، غلظت تیمول 4/0 درصد و نسبت میزان کاراگینان به ژلاتین برابر با 1 که در این حالت بازده کپسولی، اندازه نانوکپسول و شاخص پراکندگی به ترتیب 91 درصد، 112 نانومتر و 1/1 به دست آمد. در آزمایش ضدمیکروبی مقابل باکتری‌ دریایی Bacillus sp.، تیمول کپسوله شده میزان کمتری از کمترین غلظت مهارکنندگی (MIC) و کشندگی (MBC) باکتریایی را نسبت به تیمول بدون کپسول نشان داد. همچنین تیمول کپسوله شده 70 درصد بازدارندگی و ریشه‌کنی بیوفیلم را در غلظت کمتری نسبت به تیمول خالص نشان داد. به طور کلی، نتایج به دست آمده از این پژوهش، بهبود فعالیت ضدباکتریایی و ضدبیوفیلمی تیمول نانوکپسوله شده را در برابر باکتری دریایی Bacillus sp.  نشان داد. این فرمول می‌تواند جایگزین یا کمکی برای کنترل بیوفیلم در باکتری‌های دریایی به عنوان مرحله اول ایجاد پدیده چسبندگی زیستی پیشنهاد شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


 Bannister J., Sievers M., Bush F. and Bloecher N. 2019. Biofouling in marine aquaculture: A review of recent research and developments. Biofouling, 35(6): 631–648. doi: 10.1080/08927014.2019.1640214
Braga P.C., Culici M., Alfieri M. and Dal Sasso M. 2008. Thymol inhibits Candida albicans biofilm formation and mature biofilm. International Journal of Antimicrobial Agents, 31: 472–477. doi: 10.1016/j.ijantimicag.2007.12.013
Da Silva Carvalho A.G., Da Costa Machado M.T., Barros H.D.D. F.Q., Cazarin C.B.B., Junior M.R.M. and Hubinger M.D. 2019. Anthocyanins from jussara (Euterpe edulis Martius) extract carried by calcium alginate beads pre-prepared using ionic gelation. Powder Technology, 345: 283–291. doi: 10.1016/j.powtec.2019.01.016
Dalleau S., Cateau E., Berges T., Berjeaud J.M. and Imbert C. 2008. In vitro activity of terpenes against Candida biofilms. International Journal of Antimicrobial Agents, 31: 572–576. doi: 10.1016/j.ijantimicag.2008.01.028
Di Pasqua R., Mamone G., Ferranti P., Ercolini D. and Mauriello G. 2010. Changes in the proteome of Salmonella enterica serovar Thompson as stress adaptation to sublethal concentrations of thymol. Proteomics, 10(5): 1040–1049. doi: 10.1002/pmic.200900568
Ghaderi L., Aliahmadi A., Ebrahimi S.N. and Rafati H. 2021. Effective inhibition and eradication of Pseudomonas aeruginosa biofilms by Satureja khuzistanica essential oil nanoemulsion. Journal of Drug Delivery Science and Technology, 61: 1–8 (102260). doi: 10.1016/j.jddst.2020.102260
Gilsenan P. and Ross-Murphy S. 2000. Rheological characterization of gelatins from mammalian                 and marine sources. Food Hydrocolloids, 14: 191–195. doi: 10.1016/S0268-005X(99)00050-8
Holdt S.L. and Kraan S. 2011. Bioactive compounds in seaweed: Functional food applications and legislation. Journal of Applied Phycology, 23: 543–597. doi: 10.1007/s10811-010-9632-5
Hsieh W.C., Chang C.P. and Gao Y.L. 2006. Controlled release properties of chitosan encapsulated volatile citronella oil microcapsules by thermal treatments. Colloids and Surfaces, 53: 209–214. doi: 10.1016/j.colsurfb.2006.09.008
Hu K., Huang X., Gao Y., Huang X., Xiao H. and McClements D.J. 2015. Core-shell biopolymer nanoparticle delivery systems: Synthesis and characterization of curcumin fortified zein-pectin nanoparticles. Food Chemistry, 182: 275–281. doi: 10.1016/j.foodchem.2015.03.009
Jafri H., Ansari F.A. and Ahmad I. 2019. Prospects of essential oils in controlling pathogenic biofilm. P: 203–236. In: Ahmad Khan M.S., Ahmad I. and Chattopadhyay D. (Eds.). New Look to Phytomedicine. Academic Press, USA. doi: 10.1016/B978-0-12-814619-4.00009-4
Kang J., Liu L., Wu X., Sun Y. and Liu Z. 2018. Effect of thyme essential oil against Bacillus cereus planktonic growth and biofilm formation. Applied Microbiology and Biotechnology, 102: 10209–10218. doi: 10.1007/s00253-018-9401-y
Ludensky M. 1998. An automated system for biocide testing on biofilms. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, 20(2): 109–115. doi: 10.1038/sj.jim.2900487
Mak W., Hamid N., Liu T., Lu J. and White W. 2013. Fucoidan from New Zealand Undaria pinnatifida: Monthly variations and determination of antioxidant activities. Carbohydrate Polymers, 95(1): 606–614. doi: 10.1016/j.carbpol.2013.02.047
Patel A., Hu Y., Tiwari J.K. and Velikov K.P. 2010. Synthesis and characterization of zein–curcumin colloidal particles. Soft Matter, 6: 6192–6199. doi: 10.1039/C0SM00800A
Raei P., Pourlak T., Memar M.Y., Alizadeh N., Aghamali M., Zeinalzadeh E., Asgharzadeh M. and Kafil H. 2017. Thymol and carvacrol strongly inhibit biofilm formation and growth of carbapenemase-producing Gram negative bacilli. Cellular and Molecular Biology, 63(5): 108–112. doi: 10.14715/cmb/2017.63.5.20
Rajitha Z., Nancharaiah Y.V. and Venugopalan V.P. 2020. Insight into bacterial biofilm-barnacle larvae interactions for environmentally benign antifouling strategies. International Biodeterioration and Biodegradation, 149: 1–12 (104937). doi: 10.1016/j.ibiod.2020.104937
Rassu G., Nieddu M., Bosi P., Trevisi P., Colombo M., Priori D., Manconi P., Giunchedi P., Gavini E. and Boatto G. 2014. Encapsulation and modified-release of thymol from oral microparticles as adjuvant or substitute to current medications. Phytomedicine, 21(21): 1627–1632. doi: 10.1016/j.phymed.2014.07.017
Sun X., Pan C., Ying Z., Yu D., Duan X., Huang F., Ling J. and Ouyang X.K. 2020. Stabilization of zein nanoparticles with k-carrageenan and tween 80 for encapsulation of curcumin. International Journal of Biological Macromolecules, 146: 549–559. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2020.01.053
Tian Z., Lei Z., Chen X. and Chen Y.  2020. Evaluation of laser cleaning for defouling of marine biofilm contamination on aluminum alloys. Applied Surface Science, 499: 1–12 (144060). doi: 10.1016/j.apsusc.2019.144060
Wattanasatcha A., Rengpipat S. and Wanichwecharungruang S.  2012. Thymol nanospheres as an effective anti-bacterial agent. International Journal of Pharmaceutics, 434: 360–365. doi: 10.1016/j.ijpharm.2012.06.017
Zarei Jeliani Z., Sohrabipour J., Soltani M., Rabiei R. and Yousefzadi M. 2021. Seasonal variations in growth and phytochemical compounds of cultivated red alga, Hypnea flagelliformis, in southern coastlines of Iran. Journal of Applied Phycology, 33: 2459–2470. doi: 10.1007/s10811-021-02429-9
ZoBell C.E.  1941. Studies on marine bacteria. I. The cultural requirements of heterotrophic aerobes. Journal of Marine Research, 4: 41–75.