علوم و فناوری نساجی و پوشاک

علوم و فناوری نساجی و پوشاک

بررسی تأثیر استراتژی بارگذاری درجا و برون‌جا بر عملکرد ضدمیکروبی و زیست‌سازگاری نانوکامپوزیت‌های سلولز باکتریایی حاوی Ag، CuO و ZnO

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه آموزشی مهندسی پزشکی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب
2 گروه مهندسی شیمی و پلیمر، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران، مرکز پژوهشی فناوری نانو
3 گروه مهندسی شیمی و پلیمر، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران،
4 گروه میکروبیولوژی، واحد علوم پزشکی تهران ، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
10.22034/jtst.2026.603466.1584
چکیده
در این پژوهش، اثر دو راهبرد بارگذاری درجا و خارج از جا بر رفتار رهایش، فعالیت ضد میکروبی و سازگاری سلولی نانوکامپوزیت‌های سلولز باکتریایی (BC) حاوی عوامل ضد میکروبی نقره (Ag)، اکسید مس (CuO) و اکسید روی (ZnO) بررسی شد. با وجود گزارش ‌های متعدد درباره استفاده از عوامل ضد میکروبی مختلف در بستر BC، هنوز مقایسه‌ای مستقیم از دو راهبرد بارگذاری درجا و خارج از جا برای چند عامل ضد میکروبی رایج، بر پایه یک بستر یکسان و تحت شرایط ارزیابی یکسان، به‌صورت محدود در منابع علمی گزارش شده است. از این ‌رو، نوآوری مطالعه حاضر در آن است که راهبرد بارگذاری را به ‌عنوان یک متغیر مستقل در سه سامانه حاوی Ag، CuO و ZnO بررسی می‌کند تا نقش آن در دسترس‌پذیری عامل فعال و پیامدهای زیستی ناشی از آن روشن شود.

پس از سنتز، نمونه‌ها با روش‌های مشخصه‌یابی ساختاری و شیمیایی ارزیابی شدند. سپس رفتار رهایش در محیط PBS، فعالیت ضد میکروبی در برابر Escherichia coli و Staphylococcus aureus و نیز پاسخ سلولی بررسی شد. نتایج نشان داد که پس از 72 ساعت، نمونه‌های خارج از جا در مقایسه با نمونه‌های متناظر درجا، رهایش تجمعی بیشتری از عوامل فعال داشتند؛ به‌طوری‌که میزان رهایش Ag، Cu و Zn در نمونه‌های خارج از جا به‌ترتیب% 6.00 ± 38.0 ، % 6.00 ± 41.0 و% 5.50 ± 36.0 بود، در حالی که این مقادیر در نمونه‌های درجا به‌ترتیب % 3.51 ± 24.0 ، % 4.51 ± 29.0 و % 3.51 ± 21.0 به‌دست آمد. همچنین، عملکرد ضد میکروبی و سازگاری سلولی در فرمولاسیون‌های مختلف به نوع عامل ضد میکروبی و راهبرد بارگذاری وابسته بود.

در مجموع، یافته‌ها نشان داد که راهبرد بارگذاری می‌تواند با تغییر در دسترس‌پذیری عامل فعال، رفتار رهایشی و در نتیجه پاسخ زیستی نهایی نانوکامپوزیت‌های BC را به‌طور معنی‌داری تحت تأثیر قرار دهد. با این‌حال، با توجه به ماهیت برون‌تنی مطالعه، تعداد محدود فرمولاسیون‌های بررسی‌شده و حساسیت نتایج به شرایط ساخت و شست‌وشوی نمونه‌ها، نتایج حاضر باید به‌عنوان شواهد اولیه برای غربالگری و بهینه ‌سازی‌های بعدی تلقی شوند و برای تعمیم مستقیم به کاربردهای پیش ‌بالینی یا بالینی کافی نیستند.

واژگان کلیدی: سلولز باکتریایی؛ نانوکامپوزیت ضد میکروبی؛ بارگذاری درجا؛ بارگذاری خارج از جا؛ رهایش کنترل ‌شده؛ فعالیت ضد میکروبی؛ سازگاری سلولی.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Efficacy–Cytocompatibility Trade-offs in Ag-, CuO-, and ZnO-Loaded Bacterial Cellulose Nanocomposites: In Situ versus Ex Situ Loading

نویسندگان English

Ali Ganji Jamehshooran 1
Ramin Khajavi 2
Amin Meftahi 3
Mohammad Karim Rahimi 4
1 Department of Biomedical Engineering, South Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.
2 Department of Chemical & Polymer Engineering, ST.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran Nanotechnology Research Center
3 Department of Chemical & Polymer Engineering, ST.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran
4 Department of Microbiology, Tehran Medical Sciences Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده English

In this study, the effects of two loading strategies, namely in situ and ex situ loading, on the release behavior, antimicrobial activity, and cellular compatibility of bacterial cellulose (BC)-based nanocomposites containing silver (Ag), copper oxide (CuO), and zinc oxide (ZnO) antimicrobial agents were investigated. Although numerous studies have reported the incorporation of different antimicrobial agents into BC matrices, a direct and systematic comparison of in situ and ex situ loading strategies for several common antimicrobial agents on the same BC substrate under identical evaluation conditions remains limited. Therefore, the novelty of the present work lies in examining the loading strategy as an independent variable across three systems containing Ag, CuO, and ZnO, in order to clarify its role in active-agent accessibility and the resulting biological outcomes.

Following synthesis, the samples were characterized using structural and chemical analysis methods. Their release behavior in phosphate-buffered saline (PBS), antimicrobial activity against Escherichia coli and Staphylococcus aureus, and cellular response were then evaluated. The results showed that after 72 h, the ex situ-loaded samples exhibited higher cumulative release of the active agents than their corresponding in situ-loaded counterparts. Specifically, the release percentages of Ag, Cu, and Zn in the ex situ samples were 38.0 ± 6.00%, 41.0 ± 6.00%, and 36.0 ± 5.50%, respectively, whereas the corresponding values for the in situ samples were 24.0 ± 3.51%, 29.0 ± 4.51%, and 21.0 ± 3.51%. In addition, both antimicrobial performance and cellular compatibility depended on the type of antimicrobial agent and the loading strategy employed.

Overall, the findings indicate that the loading strategy can significantly influence the release profile and, consequently, the final biological response of BC nanocomposites by altering the accessibility of the active agent. However, given the in vitro nature of this study, the limited number of formulations examined, and the sensitivity of the results to fabrication and washing conditions, these findings should be regarded as preliminary evidence for subsequent screening and optimization rather than as a basis for direct preclinical or clinical generalization.



Keywords: bacterial cellulose; antimicrobial nanocomposite; in situ loading; ex situ loading; controlled release; antimicrobial activity; cytocompatibility

کلیدواژه‌ها English

bacterial cellulose
antimicrobial nanocomposite
in situ loading
ex situ loading
antimicrobial activity
cytocompatibility

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 18 مهر 1405

  • تاریخ دریافت 29 شهریور 1405
  • تاریخ بازنگری 17 مهر 1405
  • تاریخ پذیرش 18 مهر 1405