A Novel Nanoantibiotic Formulation With Magnetic and Targeting Potential: Ampicillin-Conjugated L-glu-Fe3O4 NPs.

چکیده اصلی

Magnetic nanoparticles (NPs) are maintained in the body for a significantly longer duration than small molecule antibiotics, potentially facilitating prolonged therapeutic effects. In this study, a novel nanoantibiotic formulation (l-glu-Fe3O4-Amp NPs) was prepared, and its antibacterial efficacy was evaluated. For this purpose, l-glutamic acid (l-glu) was used for surface modification of iron oxide nanoparticles (Fe3O4 NPs), and ampicillin (Amp) was then conjugated l-glu-Fe3O4 NPs structure. Fourier transform infrared analyses revealed that the final nanoantibiotic formulation l-glu-Fe3O4-Amp NPs was successfully prepared. The size distribution of the formulation was determined to be 164 nm by ZETAsizer. It exhibited a controlled drug release profile over a certain period of time, with a slightly increased release and then exhibited a stable profile. Agar well diffusion assay and the LIVE/DEAD BacLight fluorescent assay showed that the formulation had an antibacterial effectiveness against both Bacillus cereus and Staphylococcus aureus. The formulation has a lower minimal inhibitory concentration value against S. aureus. It significantly increased the accumulation of reactive oxygen species in both bacteria when compared with the Amp group. Its cellular uptake and bacterial interaction were confirmed by confocal and transmission electron microscopy images. The in vitro assay revealed that this formulation is nontoxic to fibroblast cells. This study highlights the potential of l-glu-Fe3O4-Amp NPs conjugate as a potentially effective antibacterial agent. This is the first report on the use of l-glu as a surface modifier of Fe3O4 NPs and Amp. Use of l-glu increases the drug-carrying capacity of NPs and reduces the possible side effects of Amp.

ترجمه فارسی چکیده

ذرات مغناطیسی (NPs) در بدن به مدت طولانی‌تری نسبت به آنتی‌بیوتیک‌های کوچک مولکولی باقی می‌مانند که می‌تواند اثرات درمانی طولانی‌مدت را تسهیل کند. در این مطالعه، یک فرمولاسیون نانوآنتی‌بیوتیک جدید (l-glu-Fe3O4-Amp NPs) آماده شد و اثر آنتی‌بیوتیکی آن ارزیابی شد. برای این منظور، اسید L-گلوتامیک (l-glu) برای اصلاح سطح ذرات اکسید آهن (Fe3O4 NPs) و سپس آمپیکیلین (Amp) به ساختار l-glu-Fe3O4 NPs پیوند داده شد. آنالیزهای فوریه تبدیل مادون قرمز نشان داد که فرمولاسیون نانوآنتی‌بیوتیک نهایی l-glu-Fe3O4-Amp NPs با موفقیت آماده شده است. توزیع اندازه فرمولاسیون بر اساس ZETAsizer 164 نانومتر تعیین شد. این فرمولاسیون یک پروفایل رهاسازی کنترل‌شده دارو در طول یک دوره زمانی مشخص را نشان داد که با رهاسازی ملایم و سپس یک پروفایل پایدار همراه بود. آزمون انتشار در لوله آگار و آزمون فلورسنت LIVE/DEAD BacLight نشان داد که فرمولاسیون دارای اثر آنتی‌بیوتیکی علیه باسیلوس سرویس و استافیلوکوکوس آورئوس است. این فرمولاسیون مقدار غلظت مهارکننده حداقل (MIC) پایین‌تری علیه S. aureus دارد. این فرمولاسیون به طور قابل توجهی تجمع رادیکال‌های اکسیژن فعال را در هر دو باکتری نسبت به گروه Amp افزایش داد. تعامل سلولی و جذب سلولی آن با تصاویر میکروسکوپ نوری کنفوکال و میکروسکوپ الکترونی عبوری تأیید شد. آزمایش‌های in vitro نشان داد که این فرمولاسیون برای سلول‌های فیبروبلاست سمی نیست. این مطالعه پتانسیل اتصال l-glu-Fe3O4-Amp NPs را به عنوان یک عامل آنتی‌بیوتیکی بالقوه مؤثر برجسته می‌کند. این اولین گزارش در مورد استفاده از l-glu به عنوان اصلاح‌کننده سطحی Fe3O4 NPs و Amp است. استفاده از l-glu ظرفیت حمل دارو NPs را افزایش می‌دهد و عوارض جانبی احتمالی Amp را کاهش می‌دهد.

متن کامل اصلی