Published April 20, 2021
| Version v1
Publication
Open
Chemical Synthesis and Antipseudomonal Activity of Al-Doped NiO Nanoparticles
Creators
- 1. National University of Sciences and Technology
- 2. International Islamic University, Islamabad
- 3. Pakistan Institute of Medical Sciences
- 4. University of Management and Technology
Description
Synthesis of efficient antibacterial agents has become extremely important due to the emergence of antibiotic resistant bacteria. This is especially true for Pseudomonas aeruginosa , an opportunistic pathogen having ability to rapidly develop resistance to multiple classes of antibiotics thus limiting the efficacy of antibiotics approved for clinical use. Aluminum (Al)-doped NiO nanoparticles are of special interest due to their enhanced antipseudomonal properties at certain Al-doping levels. The composite hydroxide mediated (CHM) approach was opted for the synthesis of pure nickel oxide (NiO) and Al-doped nickel oxide (Ni 1–x Al x O; x = 5, 10, 15, 20, 25, and 30 wt.%) nanoparticles. X-ray diffraction (XRD) technique was used for structural analysis of these nanoparticles. Morphology and elemental composition of these nanoparticles were investigated by scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray (EDX) spectroscopy, respectively. The optical properties were investigated by using UV-visible spectroscopy and Kubelka-Munk Theory and Tauc relation were employed for energy bandgap calculation of these nanoparticles. The antibacterial activity of representative Al-doped NiO nanoparticles was assessed on multidrug-resistant clinical P. aeruginosa strains. The agar well and disc-diffusion methods were used to assess the antibacterial efficacy of (Al)-doped NiO compared to pure NiO nanoparticles. Interestingly, a gradual increase in the antibacterial activity was observed with increasing Al-doping concentration and the highest antibacterial activity was observed at x = 15 wt.% Al-doping concentration. The antipseudomonal efficacy of Ni 1–x Al x O nanoparticles was comparable to aztreonam antibiotic, primarily used for Gram-negative bacterial infections. Hence, it is proposed that these nanoparticles can be used for coating surgical devices, bone prostheses, medical implants, antibacterial clothing and in pharmaceutical formulations as burn ointments to produce the antimicrobial effect.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
أصبح تركيب العوامل المضادة للبكتيريا الفعالة مهمًا للغاية بسبب ظهور البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية. وينطبق هذا بشكل خاص على الزائفة الزنجارية ، وهي ممرض انتهازي لديه القدرة على تطوير المقاومة بسرعة لفئات متعددة من المضادات الحيوية وبالتالي الحد من فعالية المضادات الحيوية المعتمدة للاستخدام السريري. تحظى الجسيمات النانوية من أكسيد النيتروز المشابة بالألومنيوم (Al) باهتمام خاص بسبب خصائصها المضادة للزائفة المحسنة عند مستويات معينة من المنشطات. تم اختيار نهج الهيدروكسيد المركب (CHM) لتخليق أكسيد النيكل النقي (NIO) وأكسيد النيكل Al - doped (Ni -1x Al x O; x = 5, 10, 15, 20, 25, and 30 wt.%) nanoparticles. تم استخدام تقنية حيود الأشعة السينية (XRD) للتحليل الهيكلي لهذه الجسيمات النانوية. تم التحقيق في المورفولوجيا والتركيب العنصري لهذه الجسيمات النانوية عن طريق المسح المجهري الإلكتروني (SEM) ومطيافية الأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDX)، على التوالي. تم التحقيق في الخصائص البصرية باستخدام التحليل الطيفي المرئي للأشعة فوق البنفسجية وتم استخدام نظرية كوبلكا- مونك وعلاقة تاوك لحساب فجوة نطاق الطاقة لهذه الجسيمات النانوية. تم تقييم النشاط المضاد للبكتيريا للجسيمات النانوية من أكسيد النيتروز Al - doped على سلالات P. aeruginosa السريرية المقاومة للأدوية المتعددة. تم استخدام طرق بئر الآجار وانتشار القرص لتقييم الفعالية المضادة للبكتيريا لـ (Al) - dopedNiO مقارنة بالجسيمات النانوية النقية لـ NiO. ومن المثير للاهتمام، لوحظت زيادة تدريجية في النشاط المضاد للبكتيريا مع زيادة تركيز Al - doping ولوحظ أعلى نشاط مضاد للبكتيريا عند x = 15 بالوزن.٪ تركيز المنشطات. كانت الفعالية المضادة للنيليوم 1 - x Al x O nanoparticles مماثلة للمضاد الحيوي aztreonam، الذي يستخدم في المقام الأول للعدوى البكتيرية سالبة الجرام. وبالتالي، يُقترح استخدام هذه الجسيمات النانوية لطلاء الأجهزة الجراحية والأطراف الصناعية للعظام والغرسات الطبية والملابس المضادة للبكتيريا وفي التركيبات الصيدلانية كمراهم للحرق لإنتاج التأثير المضاد للميكروبات.Translated Description (French)
La synthèse d'agents antibactériens efficaces est devenue extrêmement importante en raison de l'émergence de bactéries résistantes aux antibiotiques. Cela est particulièrement vrai pour Pseudomonas aeruginosa , un agent pathogène opportuniste ayant la capacité de développer rapidement une résistance à plusieurs classes d'antibiotiques, limitant ainsi l'efficacité des antibiotiques approuvés pour un usage clinique. Les nanoparticules de NiO dopées à l'aluminium (Al) présentent un intérêt particulier en raison de leurs propriétés anti-pseudomonales améliorées à certains niveaux de dopage à l'aluminium. L'approche à médiation par hydroxyde composite (CHM) a été choisie pour la synthèse de nanoparticules d'oxyde de nickel pur (NiO) et d'oxyde de nickel dopé à l'Al (Ni 1–x Al x O ; x = 5, 10, 15, 20, 25 et 30 % en poids). La technique de diffraction des rayons X (DRX) a été utilisée pour l'analyse structurelle de ces nanoparticules. La morphologie et la composition élémentaire de ces nanoparticules ont été étudiées par microscopie électronique à balayage (MEB) et par spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie (EDX), respectivement. Les propriétés optiques ont été étudiées en utilisant la spectroscopie UV-visible et la théorie de Kubelka-Munk et la relation de Tauc ont été utilisées pour le calcul de la bande interdite énergétique de ces nanoparticules. L'activité antibactérienne de nanoparticules de NiO dopées à l'Al représentatives a été évaluée sur des souches cliniques de P. aeruginosa multirésistantes. Les méthodes de puits de gélose et de diffusion discale ont été utilisées pour évaluer l'efficacité antibactérienne du NiO dopé (Al) par rapport aux nanoparticules de NiO pures. Fait intéressant, une augmentation progressive de l'activité antibactérienne a été observée avec l'augmentation de la concentration de dopage à l'Al et l'activité antibactérienne la plus élevée a été observée à x = 15 en poids.% de concentration de dopage Al. L'efficacité anti-pseudomonale des nanoparticules de Ni 1–x Al x O était comparable à celle de l'antibiotique aztréonam, principalement utilisé pour les infections bactériennes à Gram négatif. Par conséquent, il est proposé que ces nanoparticules puissent être utilisées pour revêtir des dispositifs chirurgicaux, des prothèses osseuses, des implants médicaux, des vêtements antibactériens et dans des formulations pharmaceutiques comme onguents contre les brûlures pour produire l'effet antimicrobien.Translated Description (Spanish)
La síntesis de agentes antibacterianos eficientes se ha vuelto extremadamente importante debido a la aparición de bacterias resistentes a los antibióticos. Esto es especialmente cierto para Pseudomonas aeruginosa , un patógeno oportunista que tiene la capacidad de desarrollar rápidamente resistencia a múltiples clases de antibióticos, limitando así la eficacia de los antibióticos aprobados para uso clínico. Las nanopartículas de NiO dopadas con aluminio (Al) son de especial interés debido a sus propiedades antipseudomonales mejoradas a ciertos niveles de dopaje con Al. El enfoque mediado por hidróxido compuesto (CHM) se optó por la síntesis de nanopartículas de óxido de níquel puro (NiO) y óxido de níquel dopado con Al (Ni 1–x Al x O; x = 5, 10, 15, 20, 25 y 30% en peso). Se utilizó la técnica de difracción de rayos X (XRD) para el análisis estructural de estas nanopartículas. La morfología y la composición elemental de estas nanopartículas se investigaron mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y espectroscopía de rayos X de dispersión de energía (edX), respectivamente. Las propiedades ópticas se investigaron mediante el uso de espectroscopía UV-visible y se emplearon la teoría de Kubelka-Munk y la relación Tauc para el cálculo de la brecha de banda de energía de estas nanopartículas. La actividad antibacteriana de las nanopartículas de NiO dopadas con Al representativas se evaluó en cepas clínicas de P. aeruginosa resistentes a múltiples fármacos. Los métodos de pozo de agar y difusión en disco se utilizaron para evaluar la eficacia antibacteriana del NiO dopado con (Al) en comparación con las nanopartículas de NiO puro. Curiosamente, se observó un aumento gradual en la actividad antibacteriana con el aumento de la concentración de dopaje de Al y la actividad antibacteriana más alta se observó a x = 15 en peso.% de concentración de dopaje de Al. La eficacia antipseudomonal de las nanopartículas de Ni 1–x Al x O fue comparable a la del antibiótico aztreonam, utilizado principalmente para infecciones bacterianas Gram-negativas. Por lo tanto, se propone que estas nanopartículas se puedan utilizar para recubrir dispositivos quirúrgicos, prótesis óseas, implantes médicos, ropa antibacteriana y en formulaciones farmacéuticas como ungüentos para quemaduras para producir el efecto antimicrobiano.Files
pdf.pdf
Files
(4.4 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:5bedac42f80524416119ebb97ac4384c
|
4.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التركيب الكيميائي والنشاط المضاد للجسيمات النانوية من نيو الدوبيد
- Translated title (French)
- Synthèse chimique et activité anti-pseudomonale des nanoparticules de NiO dopées à l'Al
- Translated title (Spanish)
- Síntesis química y actividad antipseudomonal de nanopartículas de nio dopadas con Al
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3153294733
- DOI
- 10.3389/fmats.2021.673458
References
- https://openalex.org/W1541249861
- https://openalex.org/W1898986416
- https://openalex.org/W1964793660
- https://openalex.org/W1980258803
- https://openalex.org/W1996197399
- https://openalex.org/W2012275739
- https://openalex.org/W2013431740
- https://openalex.org/W2024539289
- https://openalex.org/W2035491966
- https://openalex.org/W2037556407
- https://openalex.org/W2046066608
- https://openalex.org/W2052707674
- https://openalex.org/W2065959270
- https://openalex.org/W2075287054
- https://openalex.org/W2094374892
- https://openalex.org/W2132566477
- https://openalex.org/W2136271810
- https://openalex.org/W2168016190
- https://openalex.org/W2290835094
- https://openalex.org/W2294368613
- https://openalex.org/W2322587830
- https://openalex.org/W2436475709
- https://openalex.org/W2537620139
- https://openalex.org/W2547533972
- https://openalex.org/W2589067428
- https://openalex.org/W2742103549
- https://openalex.org/W2750775636
- https://openalex.org/W2779019546
- https://openalex.org/W2779852172
- https://openalex.org/W2790551405
- https://openalex.org/W2791945475
- https://openalex.org/W2794435146
- https://openalex.org/W2887534574
- https://openalex.org/W2914158783
- https://openalex.org/W2967555031
- https://openalex.org/W2997531550
- https://openalex.org/W3008151323
- https://openalex.org/W3020607290
- https://openalex.org/W3033726977
- https://openalex.org/W4233005203