سنتز و ارزیابی خاصیت ضدباکتریایی پلیمر پپتیدی بر پایه پلی‌اتیلن ایمین پرشاخه به عنوان پلیمر بیومیمتیک

مقدمه: بیومیمتیک به معنی تقلید از مدل‌ها، سیستم‌ها و عناصر طبیعت با هدف حل مشکلات پیچیده انسان است. این علم منجر به ایجاد فناوری‌های جدید با الهام از راه‌حل‌های زیستی در اندازه‌های ماکرو و نانو شده‌ است. هر ساله هزاران نفر به دلیل بیماری‌های ناشی از مقاومت باکتری‌ها به آنتی‌بیوتیک جان خود را از دست می‌دهند. از این رو استفاده از پپتیدهای ضدمیکروبی اهمیت ویژه‌ای یافته است. در این پروژه از پلیمر پلی اتیلن ایمین پرشاخه با وزن مولکولی پایین به عنوان پلیمر زیست تقلیدی از پپتیدهای ضد باکتریایی استفاده شده است. روش ها: به منظور افزایش خاصیت ضد باکتریایی از آمینواسید والین و لیزین برای اصلاح سطح پلیمر پلی اتیلن ایمین پرشاخه استفاده شد. برای اثبات اتصال آمینواسیدها به پلیمر از1h-nmr و ftir استفاده شد. فعالیت ضدباکتریایی پلیمر اصلاحی با دو روش تست mic و هاله عدم رشد روی باکتری‌های گرم مثبت استافیلوکوکوس اورئوس و باسیلوس سوبتیلیس و باکتری‌های گرم منفی اشرشیا کلای و سودوموناس آئروژینوزا بررسی شد. نتیجه و بحث: غلظت بهینه پلیمر پلی اتیلن ایمین پرشاخه 8 میکرولیتر و نسبت آمینواسید والین:لیزین، 1:6 بود. پلیمر پلی‌اتیلن ایمین اصلاح شده با آمینواسیدهای والین و لیزین به صورت وابسته به غلظت رشد باکتری‌ها را مهار کرد (p<0.05). پنج میلی‌گرم بر میلی‌لیتر این پلیمر رشد باکتری‌ها را بیش از 70% مهار کرد. هم‌چنین قطر هاله عدم رشد این پلیمر در باکتری‌های مورد بررسی بین 15-20 میلی‌متر بود. فعالیت ضدباکتریایی این پلیمر با آنتی‌بیوتیک سفپیم قابل مقایسه بود. به نظر می‌رسد این پلیمر می‌تواند به عنوان پلیمری ضدباکتریایی مورد استفاده قرار گیرد.

design, synthesis and evaluation of antibacterial activity of peptide polymer based on branched pei as a biomimetic polymer

introduction: biomimetic means imitating models, systems, and elements of nature to solve complex human problems. this field of science has led to the creation of new technologies inspired by biological solutions in macro and nano sizes. thousands of people die every year due to diseases caused by antibiotic resistance. therefore, the use of antimicrobial peptides has become particularly important. methods: in this study, branched polyethyleneimine polymer has been used as a biomimetic polymer of antibacterial peptides. in order to increase the antibacterial properties, the amino acids valine and lysine were used to modify the surface of branched polyethyleneimine. 1 h-nmr and ftir were used to prove the binding of amino acids to the polymer. antibacterial activity of the modified polymer by two methods of mic test and growth inhibition zone on gram-positive bacteria s. aureus and b. subtilis and gram-negative bacteria e. coli and p. aeruginosa were examined. results and discussion: under optimal conditions, the concentration of branched polyethyleneimine polymer was 8 μl, and the amino acid valine to lysine ratio was 1: 6. polyethyleneimine polymer modified with the amino acids valine and lysine inhibited bacterial growth concentration-dependent (p <0.05). 5 mg/ml of this polymer inhibits the growth of bacteria by more than 70%. the diameter of the inhibition zone of this polymer in examined bacteria reached about 15-20 mm. the antibacterial activity of this polymer was comparable to that of the antibiotic cefepime. it seems that this polymer can be used as an antibacterial polymer.