پلی(استیرن-alt-مالئیک انیدرید) مزدوج با اسپرمین: سنتز، فعالیت ضدباکتری و حساسیت آنتی‌بیوتیکی

در دهه‌های اخیر، افزایش مقاومت آنتی‌بیوتیکی در برخی از پاتوژن‌های عفونت‌زای بیمارستانی از بزرگ‌ترین چالش‌های سلامت انسان‌ شده است. از راه‌کارهای کاهش مقاومت باکتری‌ها به آنتی‌بیوتیک‌ها استفاده هم‌زمان از آنتی‌بیوتیک‌ها با پلیمرهای کاتیونی است. پلی(استیرن-alt-مالئیک انیدرید) (psma)، کوپلیمر زیست‌تخریب‌پذیری است که می‌تواند از راه بازشدن حلقه با عامل‌های زیست‌فعال مانند آلکیل آمین‌ها واکنش دهد. در این پژوهش، برای اولین بار، فعالیت ضدمیکروبی مزدوج پلیمر psma-اسپرمین (spm-psma) و اثر آن بر مقاومت باکتری انتروکوکوس فکالیس به آنتی‌بیوتیک‌های سفتازیدیم و سیپروفلوکساسین بررسی شد. مزدوج پلیمر spm-psma از واکنش psma با اسپرمین در مجاورت کاتالیزور تری‌اتیل‌آمین زیر جو آرگون در دمای محیط سنتز و شناسایی آن با استفاده از روش‌های زیرقرمز تبدیل فوریه و گرماسنجی پویشی تفاضلی انجام شد. فعالیت ضدباکتری مزدوج پلیمر spm-psma علیه دو باکتری عفونت‌زای بیمارستانی انتروکوکوس فکالیس و اسینتوباکتر بومانی با روش رقیق‌سازی پی‌در‌پی دو برابر ارزیابی شد. قابلیت آن در کاهش مقاومت باکتری e. faecalis به آنتی‌بیوتیک‌های سیپروفلوکساسین و سفتازیدیم، میزان گونه‌های اکسیژن فعال (ros) و تغییرات شکل‌شناسی در شرایط اسیدی ارزیابی شد. دمای انتقال شیشه‌ای spm-psma و (197 درجه سلسیوس) به دلیل تشکیل پیوندهای هیدروژنی بین‌مولکولی بیشتر از دمای انتقال شیشه‌ای psma اولیه (164 درجه سلسیوس) است. مزدوج پلیمر spm-psma در شرایط اسیدی باعث کاهش رشد باکتری گرم مثبت انتروکوکوس فکالیس به‌طوری مستقل از غلظت شده و فاقد فعالیت ضدباکتری علیه باکتری گرم منفی اسینتوباکتر بومانی است. حساسیت باکتری انتروکوکوس فکالیس به آنتی‌بیوتیک‌های سفتازیدیم و سیپروفلوکساسین در مجاورت مزدوج پلیمر spm-psma و ph برابر 5/5 افزایش یافت. نتایج میکروسکوپی الکترونی پویشی نشان داد، شکل باکتری انتروکوکوس فکالیس با وجود مزدوج پلیمر spm-psma به‌تنهایی و هم‌زمان با آنتی‌بیوتیک‌ها از کوکسی به کوکوباسیل تغییر می‌یابد. نتایج این پژوهش نشان داد، مزدوج پلیمر spm-psma پلیمری زیست‌سازگار با فعالیت ضدباکتری و حساسیت آنتی‌بیوتیکی علیه باکتری انتروکوکوس فکالیس است.

Poly(styrenealtmaleic anhydride) Conjugated with Spermine: Synthesis, Antibacterial Activity and Antibiotic Susceptibility

Hypothesis: In the past decades, the increasing resistance to antibiotics among some nosocomial infection pathogens has been one of the largest challenges of human health. One of the ways to reduce antibiotic resistance in bacteria is the combination use of cationic polymers with antibiotics. Poly(styrenealtmaleicanhydride) (PSMA) is an alternative biodegradable copolymer which can react with bioactive agents such as alkyl amines through a ringopening reaction. In this study, for the first time, the antibacterial activity of poly(styrenealtmaleicanhydride) (PSMA) conjugated with spermine (SpmPSMA) and its influence on resistance of Enterococcus faecalis to ceftazidime and ciprofloxacin antibiotics have been investigated.Methods: SpmPSMA was synthesized by reaction of PSMA with spermine in the presence of triethylamine catalyst under argon atmosphere at room temperature and characterized by FTIR and DSC. The antibacterial activity of SpmPSMA was evaluated against two nosocomial infective bacteria, Enterococcus faecalis (E. faecalis) and Acinetobacter baumannii (A. baumannii) by twofold microdilution method. Its ability to reduce the resistance of E. faecalis to the ciprofloxacin (CP) and ceftazidime (CAZ) antibiotics, active oxygen species (ROS) levels and morphological changes in acidic conditions was evaluated. Findings: The glass transition temperature of SpmPSMA (197°C) is higher than that of PSMA (164°C) due to intermolecular hydrogen bonding. SpmPSMA reduces the growth of Grampositive E. faecalis in a doseindependent manner, whereas it has no significant antibacterial activity against Gramnegative A. baumannii in acidic condition. E. faecalis susceptibility to ceftazidime and ciprofloxacin antibiotics is increased in the presence of SpmPSMA at pH 5.5. The SEM results show that SpmPSMA alone and in combination with antibiotics causes the transformation of E. faecalis cells from coccoid to coccobacilli shape. The results of this study show that SpmPSMA is a biocompatible polymer with antibacterial activity and antibiotic sensitivity against E. faecalis bacteria.