تهیه فیلم ضدمیکروبی برپایه نانوسلولز باکتریایی و نقاط کوانتومی کربنی

پیش‌زمینه و هدف: نقاط کوانتومی کربنی (کربن‌دات)، دسته جدیدی از نانومواد با اندازه 1 تا 10 نانومتر هستند که به دلیل خصوصیات فلورسانس عالی، حلالیت بالا در آب، سازگاری زیستی و خواص ضدمیکروبی، در صنایع غذایی بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. در این مطالعه تجربی، نقاط کوانتومی کربنی از گیاه شاه توت تهیه و اثرات ضدباکتریایی آن به تنهایی و پس از اضافه شدن به فیلم نانوسلولز باکتریایی علیه استافیلوکوکوس اورئوس atcc 25923 و اشرشیا کلی atcc 25922 مورد بررسی قرار گرفت. مواد و روش کار: نقاط کوانتومی کربنی به روش هیدروترمال با استفاده از عصاره آبی شاه توت تهیه گردید. اندازه ذرات، میزان جذب و طیف ftir بررسی و خصوصیات ضدباکتریایی به روش انتشار در چاهک مورد ارزیابی قرار گرفت. فیلم نانوسلولز باکتریایی با استفاده از باکتری کوماگاتی گزیلینوم تهیه و نقاط کوانتومی کربنی به روش غوطه‌وری به فیلم اضافه شد و خصوصیات ضدباکتریایی فیلم بر علیه دو باکتری اشاره شده، به روش انتشار در آگار مورد بررسی قرار گرفت.یافته‌ها: اندازه نانوذرات تهیه شده از پراکنندگی بسیار محدودی برخوردار بود و بیش از 95 درصد ذرات در ابعاد کمتر از 10 نانومتر بودند. هاله ممانعت از رشد نقاط کوانتومی کربنی بر علیه استافیلوکوکوس اورئوس و اشرشیا کلی به ترتیب 9/11 و 2/10 میلی‌متر بود. پس از اضافه کردن نقاط کوانتومی کربنی به فیلم، خصوصیات مشابهی مشاهده‌گردید، به طوری‌که اثرات ضدباکتریایی فیلم بر علیه باکتری گرم مثبت بیشتر از گرم منفی بود. نتایج این مطالعه همچنان نشان داد که غوطه‌وری نقاط کوانتومی کربنی در فیلم در دمای 30 درجه سانتی‌گراد، اثر معنی‌داری (p < 0.05) بر خصوصیات ضدباکتریایی فیلم در مقایسه با غوطه‌وری در دمای 4 درجه سانتی‌گراد دارد. بحث و نتیجه‌گیری: به دلیل خصوصیات ضدمیکروبی و جذبی مناسب نقاط کوانتومی کربنی، فیلم نانوسلولز حاوی این ترکیب، می‌تواند جایگاه ارزشمندی برای استفاده در فیلم‌های ضدمیکروب داشته باشد.

PREPARATION OF ANTIMICROBIAL FILM BASED ON BACTERIAL NANOCELLULOSE AND CARBON QUANTUM DOTS

Background Aims: Carbon quantum dot (CQD) is a new platform of nanomaterials in the range of 1 to 10 nm. This novel material has received extensive attention in the food industry due to its excellent fluorescence properties, high solubility in water, biocompatibility, and antimicrobial properties. In this experimental study, CQD was prepared using black mulberry and its antibacterial activity was evaluated individually and after impregnation in the bacterial nanocellulose (BNC) on Staphylococcus aureus ATCC 25923 and Escherichia coli ATCC 25922.Materials Methods: CQD was fabricated according to a hydrothermal procedure using black mulberry water extract. The size, UV minus;vis absorption spectrum, FTIR, and antibacterial activity of CQD were examined according to the agar well diffusion method. BNC was prepared from Komagataeibacter xylinus and CQD was added into BNC by exsitu method and antibacterial properties were then assessed on both pathogens based on an agar diffusion method.Results: CQDs have narrow size distribution and more than 95% of CQDs were less than 10 nm in size. The diameter zone of inhibition of CQD was 11.9 and 10.2 mm in S. aureus and E. coli, respectively. , Similar results were also obtained after addition of CQD into BNC. Accordingly, BNC films represented potent antibacterial activity on grampositive bacterium than gramnegative one. Impregnation of CQD in BNC at 30 ordm;C significantly (p < 0.05) affected the antibacterial activity compared to impregnation at 4 ordm;C.Conclusion: Owing to the typical antibacterial and UV minus;vis absorption spectrum, CQD incorporated BNC has an important capacity for the fabrication of antimicrobial films.