ارزیابی هیبرید سیلیکون متخلخل-ژلاتین برای بررسی حساسیت آنتی¬بیوتیکی با استفاده از طیف¬سنجی تبدیل فوریه تداخل بازتابی
Keywords:
حساسیت آنتی بیوتیکی, ژلاتین, سیلیکون متخلخل, طیف سنجی تبدیل فوریه تداخل بازتابیAbstract
باکتریهای مقاوم به آنتیبیوتیکها مشکلی جدی در حوزه بهداشت عمومی در سراسر جهان بشمار میآیند. آزمایشهای حساسیت آنتیبیوتیکی روشهایی هستند که برای تعیین حساسیت باکتریها نسبت به آنتیبیوتیکها استفاده میشوند. به دلیل زمانبر بودن روشهای موجود، هدف پژوهش حاضر، استفاده از یک نانوحسگر نوری برای کاهش زمان انجام آزمایش است. در این پژوهش ابتدا نمونههای سیلیکون متخلخل ساخته و برای لایهنشانی ژلاتین اصلاح سطح شد. پس از لایهنشانی ژلاتین بر روی نمونههای متخلخل، تصاویر میکروسکوپ الکترونی، حضور لایهای از ژلاتین را به ضخامت چندین میکرون بر روی سطح تایید نمود. طیفسنجیEDAX نیز نفوذ ژلاتین را به درون حفرات، از طریق تایید وجود عناصر کربن، اکسیژن و نیتروژن در آنها ثابت نمود. طیفسنجی تبدیل فوریه تداخل بازتابی تشکیل یک دولایهای نازک را از طریق نشان دادن سه قله در طیف تبدیل فوریه تایید نمود. با بررسی پرتو بازتاب شده و طیفسنجی تبدیل فوریه تداخل بازتابی از هیبرید سیلیکون متخلخل-ژلاتین در حضور غلظتهای مختلف باکتری، به علت تورم لایه ژل درون حفرات لایه متخلخل در اثر اسیدی شدن محیط مقدار ΔEOT/EOT0 افزایش یافت. نتایج نشان داد که ساختار حاصل، قدرت تشخیص تغییرات pH محیط و همچنین رشد باکتری را در محدوده غلظتهای 104×25 تا 106 کلنی بر میلیلیتر داراست. همچنین با افزودن غلظت 2 میکروگرم بر میلیلیتر از آنتیبیوتیک سفکسیم به باکتری مقدار EOT کاهش بیشتری داشت که نشاندهنده اثر مهاری بیشتر رشد باکتری توسط آنتیبیوتیک میباشد.
Downloads
References
1. Liu, C. Y., Han, Y. Y., Shih, P.H., Lian, W N., Wang, H.H., Lin, C.H., ... and Wang, Y. L. (2016),“Rapid Bacterial Antibiotic Susceptibility Test Based on Simple Surface-Enhanced Raman Spectroscopic Biomarkers,”Scientific Reports, 6(1), p 23375.
2. Kuper, K.M., Boles, D.M., Mohr, J.F. and Wanger, A. (2009),“Antimicrobial Susceptibility Testing: A Primer for Clinicians,”Pharmacotherapy,”The Journal of Human Pharmacology and Drug Therapy, 29(11), pp 1326-1343.
3. Tang, Y.W., Stratton, C.W., and Tang, Y.W. (2013),“Advanced Techniques in Diagnostic Microbiology, ” Springer.
4. Váradi, L., Luo, J.L., Hibbs, D.E., Perry, J.D., Anderson, R.J., Orenga, S., and Groundwater, P.W. (2017),“Methods for the Detection and Identification of Pathogenic Bacteria,”Chemical Society Reviews, 46(16), pp 4818-4832.
5. Kocak, G., Tuncer, C.A.N.S.E.L., and Bütün, V.J.P.C. (2017),“PH-Responsive Polymers,”Polymer Chemistry, 8(1), pp 144-176.
6. Sun, X., Agate, S., Salem, K.S., Lucia, L., and Pal, L. (2020),“Hydrogel-Based Sensor Networks: Compositions, Properties, and Applications—A Review,”ACS Applied Bio Materials, 4(1), pp 140-162.
7. Ma, J., Zhong, J., Sun, F., Liu, B., Peng, Z., Lian, J., ... and Zhang, T. (2024),“Hydrogel Sensors for Biomedical Electronics,”Chemical Engineering Journal, 481, p 148317.
8. Sun, X., Ding, C., Qin, M., & Li, J. (2024),“Hydrogel‐Based Biosensors for Bacterial Infections,”Small, 20(11), p 2306960.
9. Deen, G.R. and Loh, X.J. (2018),“Stimuli-Responsive Cationic Hydrogels in Drug Delivery Applications, ” Gels, 4(1), p 13.
10. Mushtaq, F., Raza, Z.A., Batool, S.R., Zahid, M., Onder, O.C., Rafique, A., and Nazeer, M. A. (2022),“Preparation, Properties, and Applications of Gelatin-Based Hydrogels (GHs) in the Environmental, Technological, and Biomedical Sectors,” International Journal of Biological Macromolecules, 218, pp 601-633.
11. Shajari, G., Fathi, M., and Erfan-Niya, H. (2024),“ In Situ Gelling Hydrogels Based on Biodegradable Polymers for Effective Ocular Drug Delivery: A review,”Iranian Journal of Polymer Science and Technology. 36(6), pp 575-604.
12. Tang, Y., Zhen, L., Liu, J., and Wu, J. (2013),“Rapid Antibiotic Susceptibility Testing in a Microfluidic PH Sensor,”Analytical Chemistry, 85(5), pp 2787-2794.
13. Rahimi, F. (2021),“Porous Silicon Biosensors Based on Reflectometric Interference Fourier Transform Spectroscopy-Theoretical Foundations and Experimental Results,”Iranian Journal of Physics Research, 21(2), pp 251-262.
14. Moretta, R., De Stefano, L., Terracciano, M., and Rea, I. (2021),“Porous Silicon Optical Devices: Recent Advances in Biosensing Applications,”Sensors, 21(4), p 1336.
15. Sailor, M.J. (2012),“Porous Silicon in Practice: Preparation, Characterization and Applications,”John Wiley and Sons.
16. Mehmandoust, S., & Rahimi, F. (2023),“BRCA1 Detection by Porous Silicon Double-Layer via Reflectometric Interference Fourier Transform Spectroscopy,”Sensors and Actuators A: Physical, 364, pp 114795.
17. Yaghoubi, M., Rahimi, F., Negahdari, B., Rezayan, A.H., & Shafiekhani, A. (2020),“A Lectin-Coupled Porous Silicon-Based Biosensor: label-free optical detection of bacteria in a real-time mode,”Scientific reports, 10(1), p 16017.
18. Perelman, L.A., Moore, T., Singelyn, J., Sailor, M.J., and Segal, E. (2010),“Preparation and Characterization of a PH‐and Thermally Responsive Poly (N‐Isopropylacrylamide‐co‐Acrylic Acid)/Porous SiO2 Hybrid,”Advanced Functional Materials, 20(5), pp 826-833.
19. Mohammadi, S., Rahimi, F., Rezayan, A.H., Mehrizi, A.A., and Sedighi, M. (2022),“ CRP and TNF-α Detection Using Porous Silicon Substrate Based on Reflectometric Interference Fourier Transform Spectroscopy,”Advanced Materials in Engineering, 41(3).
20. Ghiasi Tarzi, M., Rahimi, F., Abouei Mehrizi, A., Jalili Shahmansouri, M., and Ebrahimi Hoseinzadeh, B. (2022),“Real-time Biosensing of Growth Hormone on Porous Silicon by Reflectometric Interference Fourier Transform Spectroscopy Applied ,”Physics A, 128, pp 1-8.
