فهرست مطالب

Biotechnological Journal of Environmental Microbiology - Volume:1 Issue: 4, Winter 2022

Biotechnological Journal of Environmental Microbiology
Volume:1 Issue: 4, Winter 2022

  • تاریخ انتشار: 1402/01/19
  • تعداد عناوین: 6
|
  • رسوب زیستی (بیو فولینگ) غشاهای اسمز معکوس در یک مجتمع پتروشیمی:امکان اعمال پوشش ضد میکروبی بر اساس نتایج تجربی اولیه-بررسی موردی
    رضا جواهردشتی *، آرزو عصاریان، کیانا السوند صفحه 0

    در این تحلیل علت ریشه ایROOT CAUSE ANALYSIS))، رسوب زیستی غشاها در واحد اسمز معکوس (RO) یک مجتمع پتروشیمی مورد بررسی قرار می گیرد. علت کلی رسوب زیستی، تصفیه نامناسب آب سیستم های PRE-RO بود. به طور خاص تر، تصفیه آب توسط فیلترهای شنی، فیلترهای تحت فشار و کارتریج باعث افزایش آلودگی میکروبی در غشاهای RO و در نتیجه منجر به رسوب زیستی می شود. تجزیه بیولوژیکی پلیمرها مکانیسمی است که توسط آن عمل میکروارگانیسم ها باعث از بین رفتن یکپارچگی مکانیکی این مواد می شود. درک مکانیسم و جستجوی راه هایی برای کنترل چنین مکانیزمی بسیار مهم است. موارد زیر جهت کنترل رسوب زیستی در سیستم RO این مجتمع پتروشیمی توصیه شد:1. شستشوی شیمیایی فیلترهای شنی به عنوان فیلترهای تحت فشار و همچنین غشاهای RO،2. استفاده از اشعه ماوراء بنفش یا به طور متناوب، حذف کلرزنی شیمیایی و نصب بیوسیدهای غیر اکسید کننده پس از کلر.3. جایگزینی آنتیکالین های حاوی فسفر به جای سیلانت های غیر فسفری،4. اعمال پوشش های ضد میکروبی فوق آبگریز(SUPERHYDROPHOBIC) بر روی غشاها.

    کلیدواژگان: بیوفیلم، تخریب زیستی، Temenos، رسوب زیستی، اسمز معکوس (RO)، پوشش ضد میکروبی
  • اثرات نانوذرات کیتوزان بر موش های آلوده به لیستریا مونوسیتوژنز
    سارا کاظمی راد، میر ساسان میرپور *، مهدی آسمار، محمدرضا رضوی صفحه 0

    لیستریا مونوسیتوژنز عامل بیماری لیستریوز است که عوارض زیادی به خصوص در زنان باردار دارد. با توجه به مقاومت آنتی بیوتیکی این باکتری، تلاش های زیادی برای معرفی ترکیبات دارویی مختلف از جمله نانوذرات مبتنی بر ترکیبات بیولوژیکی صورت گرفته است. این تحقیق با هدف بررسی مکانیسم اثر نانوذرات کیتوزان بر لیستریا مونوسایتوژنز در بدن یک موجود زنده انجام شد. سویه استاندارد لیستریا مونوسایتوژنز (ATCC 7644) در آزمایشگاه بیمارستان دی (ایران) تهیه و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. باکتری ها بر اساس آزمایش های بیوشیمیایی مورد بررسی قرار گرفتند. سپس فعالیت ضد باکتریایی غلظت های 4.88 تا 5000 میکروگرم بر میلی لیتر نانوذرات کیتوزان در برابر استاندارد لیستریا مونوسیتوژنز (ATCC 7644) با روش هایی مورد بررسی و کمترین غلظت های بازدارنده و باکتری کشی (به ترتیب MIC و MBC) محاسبه شد. اثرات غلظت های مختلف نانوذرات و آمپی سیلین در موش های آلوده به باکتری نیز مورد بررسی قرار گرفت. در موش های آلوده، اثر درمانی با افزایش غلظت نانوذرات افزایش یافت و غلظت 156.25 میکروگرم بر میلی لیتر در مقایسه با سایر تیمارها موثرترین بود. همچنین، آمپی سیلین (10 میکروگرم) و نانوذرات کیتوزان با غلظت 39.06 میکروگرم بر میلی لیتر تقریبا اثر درمانی مشابهی داشتند. با شناسایی به موقع آلودگی لیستریا در زنان باردار و استفاده مناسب از نانوذرات کیتوزان به جای داروهای رایج، می توان راه حل جدیدی برای درمان لیستریوز پیدا کرد.

    کلیدواژگان: نانوذرات، خواص ضد باکتریایی، موش Balb، c، لیستریوز
  • آنالیز این-سیلیکو از فضای برهمکنش شیمیایی ایجاد شده توسط دیکلوفناک سدیم و رسپتورهای کوروم سنسینگ Las در سودوموناس آیروژینوزا
    شیرین شاهنگیان * صفحه 0

    بیشتر خصوصیات بیماری زایی سودوموناس آیروژینوزا که یک باکتری گرم منفی فرصت طلب است، توسط سیستم های سنجش حد نصاب آن کنترل می شود. بنابراین، مسدود کردن مسیرهای سنجش حد نصاب می تواند به عنوان یک استراتژی مناسب برای مقابله با سودوموناس آیروژینوزا استفاده شود. داروهای ضد التهاب غیر استروییدی از جمله محبوب ترین مواد شیمیایی مورد استفاده در درمان عفونت های میکروبی هستند. در مطالعه حاضر، فضای برهمکنش شیمیایی دیکلوفناک سدیم، یک داروی ضدالتهاب غیراستروییدی معروف، در مقابله با دو گیرنده اصلی سیستم سنجش حد نصاب در سودوموناس آیروژینوزا (LasI و LasR) بررسی شده است. ساختارهای بهینه شده لیگاندها و گیرنده ها با استفاده از AutoDock Vina که بخشی از نرم افزار PyRx است، تحت شبیه سازی داکینگ مولکولی قرار گرفتند. نتایج به دست آمده از داکینگ مولکولی و تحلیل فضای برهمکنشی، انرژی های اتصال مناسبی را برای دیکلوفناک سدیم در مقابله با هر دو گیرنده نشان داد. اگرچه، انرژی اتصال دیکلوفناک سدیم برای گیرنده LasR منفی تر بود که نشان دهنده میل ترکیبی بالاتر دیکلوفناک سدیم برای این گیرنده است. در نهایت، بر اساس نتایج بدست آمده، پیشنهاد می شود که دیکلوفناک سدیم پتانسیل خوبی برای اتصال به هر دو گیرنده دارد، که این به نوبه خود می تواند با کاهش بیان برخی از ژن های مربوط به فاکتورهای بیماری زایی همراه باشد. بنابراین، دیکلوفناک سدیم را می توان به عنوان یک مهارکننده بالقوه برای سیستم حد نصاب در سودوموناس آیروژینوزا در نظر گرفت.

    کلیدواژگان: LasR، داروهای ضدالتهاب غیراستروییدی، شبیه سازی داکینگ مولکولی، LasI
  • نازنین موذن پور، منیر دودی *، لادن رحیم زاده ترابی، محمدحسین پزنده صفحات 177-185

    بیماری های گیاهی چه به صورت همه گیری های نامنظم و چه آسیب های منظم اثرات مخربی بر گیاهان و عملکرد آنها می گذارند. باکتری هایی نظیر اروینیا، پکتوباکتریوم و کلبسیلا دارای محدوده میزبانی بسیار گسترده ای بوده و می توانند برای تعداد زیادی از گیاهان زینتی و زراعی نقش بیماریزایی داشته باشند یا حتی یک رابطه بیماریزای همزیستی با گیاه برقرار کنند. این دسته باکتریهای مولد انواع بیماری های گیاهی قادرند بر روی غده های بذری و جامعه میکروبی خاک اثر بگذارند. این مطالعه با هدف بررسی و تحلیل مولکولی پاتوژن های همزیست خاص مرتبط با گیاه شبدر ایرانی از منطقه شهرضا در بخش جنوبی اصفهان انجام شد. در این تحقیق، نمونه های گیاه شبدر ایرانیTrifolium resupinatum که دارای ساختار ریشه های گره دار بودند، ابتدا جداسازی و سپس جهت غربالگری از نقاط مختلف منطقه جنوب اصفهان (شهرضا) جمع آوری و به آزمایشگاه تحقیقاتی واحد فلاورجان منتقل شدند. از محیط کشت مخمر مانیتول آگار برای شناسایی اولیه ایزوله ها استفاده شد. پس از آن نمونه های باکتریایی با استفاده از تستهای مورفولوژیکی، بیوشیمیایی و مولکولی (روش کلنی-PCR) مورد شناسایی قرار گرفتند. یافته های این مطالعه ویژگی های مولکولی سه گونه مجزا به نام های اروینیا کریزانتمی، پکتوباکتریوم کاروتووروم و کلبسیلا اکسی توکا را مشخص کرد. نتایج نشان داد که دو گونه اول یک رابطه بیماریزای همزیستی با گیاه شبدر ایرانی T. resupinatum نشان دادند، در حالی که گونه دوم تهدیدی برای سلامت انسان به عنوان یک پاتوژن بود.

    کلیدواژگان: باکتری های بیماریزا، همزیستی، گیاه شبدر، رفتار فنوتیپک، رفتار ژنوتیپیک
  • حسین زحمتکش، میرساسان میرپور *، حجت الله زمانی، بهنام راستی صفحات 186-192

    توسعه مقاومت دارویی، عدم اثربخشی درمان، و بروز عفونت های سودوموناس آیروژینوزا در درجه اول به تشکیل بیوفیلم و عوامل حدت وابسته به سنجش حد نصاب (QS) نسبت داده می شود. این مطالعه با هدف سنتز نانوذرات اکسید ساماریوم (Sm2O3NPs) با استفاده از کورکومین و ارزیابی اثرات ضد میکروبی آن ها بر ضد باکتری P. aeruginosa جدا شده از بخش های مختلف بیمارستان انجام شد. بر اساس تجزیه و تحلیل TEM، XRD و EDX، نانوذرات سنتز شده ساختار مکعبی با اندازه متوسط ​​32.61 نانومتر و فاز کریستالی خالص را به نمایش گذاشتند. Sm2O3NPs اثر ضد باکتریایی قابل توجهی در برابر سویه های P. aeruginosa نشان دادند. بر اساس روش رنگ آمیزی CV، زیر MIC Sm2O3NPs تشکیل بیوفیلم سویه های P. aeruginosa را 16-69٪ مهار کرد. علاوه بر این، سطح پیوسیانین در گروه های تحت درمان با NPs نسبت به گروه کنترل 29 تا 58 درصد کاهش یافت. این تحقیق پتانسیل ضد باکتریایی قابل توجه Sm2O3NPs را تایید می کند، که نشان دهنده استفاده بالقوه آنها به عنوان یک عامل ضد باکتری موثر در برابر سویه های P. aeruginosa جدا شده از بخش های مختلف بیمارستان، پس از شناسایی بیشتر است.

    کلیدواژگان: بیوفیلم، نانو ذرات، سودوموناس آیروژینوزا، ساماریوم، محیط بیمارستان
  • الهام نیکویی، اشرف کریمی نیک * صفحات 193-200

    افزایش سویه های مختلف باکتریایی مقاوم به آنتی بیوتیک های مختلف تبدیل به یکی از نگرانی های اصلی سازمان بهداشت جهانی شده است. اخیرا مقاومت باکتریایی از طریق تولید بتالاکتامازهای با طیف وسیع در حال افزایش است و به عنوان یک مشکل درمانی جهانی مطرح می شود لذا تلاش برای استفاده از داروهای با منشا گیاهی، برضد باکتری های با مقاومت دارویی اهمیت ویژه ای یافته است.هدف از این مطالعه تعیین اثرات ضدباکتریایی عصاره متانولی جوزهندی علیه جدایه های کلبسیلا پنومونیه و اسینتوباکتر بومانی مولد بتالاکتاماز وسیع الطیف انجام گرفت. برای تهیه عصاره متانولی گیاه از روش ماسراسیون استفاده شد سپس عصاره با کاغذ واتمن شماره یک فیلتر ، و با استفاده از سیستم تقطیر در خلا دوار تغلیظ و خشک گردید. غلظت های مختلف 80، 40، 20، 10، 5، 5/2، 25/1 و 625/0 میلی گرم بر میلی لیتر از عصاره در حلال دی متیل سولفوکساید و متانول با حجم برابر تهیه گردید.از مجموع 100 ایزوله باکتریایی، جدایه های مولد بتالاکتاماز به روش فنوتیپی با دیسک های آنتی بیوتیکی سفوتاکسیم و دیسک ترکیبی سفوتاکسیم/کلاولونیک اسید شناسایی شدند. بر اساس نتایج حاصله، از 60 باکتری کلبسیلا پنومونیه 33 درصد(20 ایزوله) و از 40 باکتری اسینتوباکتر بومانی 50درصد(20ایزوله) از جدایه ها مولد بتالاکتاماز بودند. فعالیت ضدباکتریایی بر علیه 20 ایزوله از کلبسیلا پنومونیه و 20ایزوله از اسینتوباکتر بومانی مولد بتالاکتاماز به روش انتشار چاهک بررسی شد. پس از انکوباسیون به مدت 24 ساعت در دمای 37 درجه سانتی گراد میزان حساسیت باکتری ها، با اندازه گیری قطر هاله بازدارندگی از رشد تعیین شد. کلیه ایزوله های کلبسیلا پنومونیه و اسینتوباکتر بومانی به عصاره گیاه جوزهندی حساسیت نشان دادند و میانگین حداقل غلظت بازدارندگی از رشد نسبت به کلبسیلا پنومونیه و اسینتوباکتر بومانی مولد بتالاکتاماز به ترتیب 10 و 5 میلی گرم بر میلی لیتر بود. بر اساس نتایج حاصل از این پژوهش، می توان نتیجه گرفت عصاره ی گیاه جوزهندی در شرایط آزمایشگاهی قابلیت مهار باکتری های کلبسیلا و اسینتوباکتر را دارد و بر این اساس شاید بتوان در آینده با تحقیقات بیشتر و شناسایی ترکیبات موثر، از این عصاره، به عنوان جایگزین آنتی بیوتیکی جهت درمان ، استفاده کرد.

    کلیدواژگان: فعالیت ضد باکتریایی، بتالاکتاماز، اسینتوباکتر بومانی، کلبسیلا نومونیه، جوز هندی
|
  • Biofouling of Reverse Osmosis Membranes in a Petrochemical Complex: Possibility of Anti-Microbial Coating Based on Initial Experimental Results A Case Study
    Reza Javaherdashti *, Arezo Assarian, Kiana Alasvand Page 0

    In this root cause analysis, biofouling of membranes in the reverse osmosis (RO) unit of a Petrochemical Complex is studied. The overall cause of getting biofouling was found to be inappropriate water treatment of Pre-RO systems. More specifically, the undertreatment of water by sand filters, pressurized filters, and cartridges caused increased microbial contamination on RO membranes, leading to biofouling. Biodegradation of polymers is a mechanism by which the act of microorganisms will cause loss of mechanical integrity in such materials. It is important to understand the mechanism and look for ways by which such a mechanism can be controlled. The following were advised to control biofouling in the RO system of this Petrochemical complex 1. Chemical washing of sand filters as pressurized filters as well as RO membranes, 2. Application of UV or removal of chemical chlorination and installation of non-oxidizing biocides after chlorination,3. Replacement of Phosphorus-containing anticalins instead of non-phosphorus sealants,4. Application of superhydrophobic anti-microbial coatings on membranes

    Keywords: Biofilm, Biofouling, Biodeterioration, Reverse osmosis (RO)-Antimicrobial coating, Temenos
  • Effects of chitosan nanoparticles on mice infected with Listeria monocytogenes
    Sara Kazemi Rad, Mirsassan Mirpour *, Mehdi Assmar, Mohamad Reza Razavi Page 0

    Listeria monocytogenes is the cause of listeriosis, which has many complications, especially in pregnant women. Due to the antibiotic resistance of this bacterium, many attempts have been made to introduce different medicinal compounds, including nanoparticles based on biological compounds. This research aimed to examine the mechanism of the effect of chitosan nanoparticles on L. monocytogenes in vivo (in the body of a living organism). The standard strain of L. monocytogenes (ATCC 7644) was prepared and analyzed in the Day Hospital Laboratory (Iran). The bacteria were examined based on biochemical tests. Then, the antibacterial activity of concentrations of 4.88 to 5000 µg/mL of chitosan nanoparticles against L. monocytogenes standard (ATCC 7644) was calculated with the investigated methods and the lowest inhibitory and bactericidal concentrations (MIC and MBC, respectively). The effects of different nanoparticle concentrations and ampicillin in mice infected with bacteria were also investigated. In infected mice, the therapeutic effect increased with increasing the nanoparticle concentration, and the concentration of 156.25 /mL was the most effective compared to other treatments. Also, ampicillin chitosan nanoparticles with a concentration of 39.06 g/mL had almost the same therapeutic effect. With the timely identification of listeria contamination in pregnant women and the proper use of chitosan nanoparticles instead of common drugs, a new solution can be found for the treatment of listeriosis.

    Keywords: Nanoparticles, BALB, c mice, Listeriosis, Antibacterial Properties
  • In-silico Analysis of Chemical Interaction Space Governed by Diclofenac Sodium and Las Quorum Sensing Receptors in Pseudomonas aeruginosa
    Shirin Shahangian * Page 0

    Most of the pathogenic characteristics of Pseudomonas aeruginosa, a very well-known opportunist gram-negative bacteria, are modulated by its quorum sensing systems. Therefore, blocking quorum sensing pathways can be used as a strategy to confront P. aeruginosa. Non-steroidal anti-inflammatory drugs are among the most popular chemicals used as therapeutics against microbial infections. The chemical interaction space of diclofenac sodium, a well-known non-steroidal anti-inflammatory drug, has been investigated herein against two major receptors (LasI and LasR) involved in the quorum sensing system of P. aeruginosa. Optimized structures of ligands and receptors were subjected to molecular docking simulations, applying the AutoDock Vina plugin available in PyRx software. Results obtained from docking and non-covalent interaction space analyses revealed suitable binding energies against both LasI and LasR receptors. However, the binding energy of diclofenac sodium was more negative for LasR, showing its higher affinity for the LasR receptor. Finally, based on our results, it is suggested that diclofenac sodium has a good potential to bind both LasI and LasR receptors. This, in turn, can followed by the downregulation of some virulence factors genes. Therefore, diclofenac sodium can be considered a potent inhibitor of quorum sensing in P. aeruginosa.

    Keywords: Non-steroidal Anti-Inflammatory Drugs, LasI, LasR, Molecular docking simulation
  • Nazanin Moazenpour, Monir Doudi *, Ladan Rahimzadeh Torabi, Mohammad Hossein Pazandeh Pages 177-185

    Plant diseases have a significant impact on plants and their crop yields, causing extensive epidemics and recurrent damages that result in profound negative effects. Bacteria such as Erwinia, Pectobacterium, and Klebsiella have a very wide host range and can play a pathogenic role for a large number of ornamental and agricultural plants or even establish a symbiotic relationship with the plant. This group of bacteria that cause all kinds of plant diseases are able to affect seed tubers and the soil microbial community. The objective of this investigation was to identify and classify the distinct symbiotic pathogens associated with Trifolium resupinatum plants obtained from the Shahreza region located in the southern part of Isfahan, Iran. In this investigation, T. resupinatum specimens harboring nodular root structures were initially identified and subsequently retrieved from various locations in the southern region of Isfahan (Shahreza), before being transported to the laboratory. The Yeast Mannitol Agar (YMA) medium underwent a cultivation procedure, subsequent to which the bacterial samples were subjected to molecular identification utilizing morphological and biochemical tests. Additionally, the colony-PCR technique was employed to achieve definitive identification. This study examined the molecular features of three distinct species namely Erwinia chrysanthemi, Pectobacterium carotorum, and Klebsiella oxytoca. It was revealed that the former two species exhibited a symbiotic pathogenic relationship with the T. resupinatum plant, while the latter species posed a threat to human health as a pathogen.

    Keywords: Pathogenic bacteria, Symbiotic, Trifolium resupinatum, Phenotypic, Genotypic traits
  • Hossein Zahmatkesh, Mirsasan Mirpour *, Hojjatolah Zamani, Behnam Rasti Pages 186-192

    The development of drug resistance, treatment ineffectiveness, and the occurrence of Pseudomonas aeruginosa infections are primarily attributed to biofilm formation and quorum sensing (QS)-dependent virulence factors. This study aimed to synthesize samarium oxide nanoparticles (Sm2O3NPs) using curcumin and evaluate their antimicrobial effects against P. aeruginosa isolated from different hospital wards. Based on TEM, XRD, and EDX analysis, the synthesized nanoparticles exhibited a cubic structure with an average size of 32.61 nm and a pure crystalline phase. The Sm2O3NPs exhibited notable antibacterial efficacy against P. aeruginosa strains. Based on the CV staining assay, sub-MIC of Sm2O3NPs inhibited the biofilm formation of P. aeruginosa strains by 16-69%. Additionally, the levels of pyocyanin in the NPs-treatment groups decreased by 29-58% compared to the control group. This research confirms the significant antibacterial potential of Sm2O3NPs, implying their potential utilization as an effective antibacterial agent against P. aeruginosa strains isolated from various hospital wards, after further characterization.

    Keywords: Nanoparticles, Biofilm, Pseudomonas aeruginosa, Samarium, hospital environment
  • Elham Nikouie, Ashraf Kariminik * Pages 193-200

    The rise of various strains of antibiotic-resistant bacteria has become [E1] one of the primary concerns. Therefore, efforts to utilize plant-derived drugs against drug-resistant bacteria have gained particular importance. This study aimed to investigate the antibacterial effects of the methanol extract of Myristica fragrans against Klebsiella pneumoniae and Acinetobacter baumannii isolates that produce broad-spectrum beta-lactamases. The plant extract was prepared using the maceration method. Then, the extract was filtered through Whatman filter paper, Grade 1, and concentrated and dried using a rotary evaporator system. Concentrations of 80, 40, 20, 10, 5, 2.5, 1.25, and 0.625 mg/mL of the extract were prepared in a 1:1 v/v mixture of dimethyl sulfoxide and methanol as solvents. Beta-lactamase-producing isolates were identified using the phenotypic method with the antibiotic's cefotaxime and the combination of cefotaxime/clavulanic acid. The agar well diffusion method assessed the antibacterial activity against the isolates. Based on the results, 33% of the Klebsiella isolates and 50% of the Acinetobacter isolates were found to produce beta-lactamase. All of the isolates were sensitive to the methanol extract of Myristica fragrans, with an average minimum inhibitory concentration of 10 and 5 mg/mL, respectively. According to the findings, it can be inferred that the Myristica fragrans extract can inhibit Klebsiella and Acinetobacter isolates in vitro. Therefore, with further research and identification of active compounds, it may be possible to utilize this extract as a potential alternative to antibiotics for treatment in the future.

    Keywords: Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Antibacterial activity, Beta-lactamase, Myristica fragrans