Published October 7, 2022
| Version v1
Publication
Open
Green synthesis of cellulose nanocrystal/ZnO bio-nanocomposites exerting antibacterial activity and downregulating virulence toxigenic genes of food-poisoning bacteria
- 1. Benha University
- 2. National Research Centre
Description
Recently, cellulose nanocrystals (CNs) have attracted wide attention owing to their superior properties compared to their bulk materials. For example, they represent an outstanding model for fabricating green metallic/metal oxide nanoparticles (NPs). In this study, two CNs (carboxylated CNs and sulfated CNs) extracted from agro-wastes of palm sheath fibers were used as templates for the facile and green synthesis of ZnO NPs by employing the sono-co-precipitation method. The obtained nanomaterials were characterized using TEM, EDX, UV-visible, DLS, FT-IR, and XRD analysis. As a result, the size and concentration of synthesized ZnO NPs were inversely proportional to one another and were affected by the CNs utilized and the reaction temperature used. Contagious diseases incited by multifarious toxigenic bacteria present severe threats to human health. The fabricated bio-nanocomposites were evaluated in terms of their antimicrobial efficacy by agar well diffusion method and broth microdilution assay, showing that CN-ZnO bio-nanocomposites were effective against the tested Gram-negative (Escherichia coli and Salmonella) and Gram-positive (Listeria monocytogenes and Staphylococcus aureus) bacteria. The influence of the subinhibitory concentrations of these suspensions on the expression of the most critical virulence toxin genes of the tested strains was effective. Significant downregulation levels were observed through toxigenic operons to both fabricated CN-ZnO bio-nanocomposites with a fold change ranging from 0.004 to 0.510, revealing a decline in the capacity and virulence of microorganisms to pose infections. Therefore, these newly fabricated CNS-ZnO bio-nanocomposites could be employed rationally in food systems as a novel preservative to inhibit microbial growth and repress the synthesis of exotoxins.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
في الآونة الأخيرة، جذبت البلورات النانوية السليلوزية (CNs) اهتمامًا واسعًا بسبب خصائصها الفائقة مقارنة بموادها السائبة. على سبيل المثال، تمثل نموذجًا متميزًا لتصنيع الجسيمات النانوية المعدنية/أكسيد المعادن الخضراء (NPs). في هذه الدراسة، تم استخدام اثنين من النفثالينات (النفثالينات الكربوكسيلية والنفثالينات الكبريتية) المستخرجة من النفايات الزراعية لألياف غمد النخيل كقوالب للتوليف السهل والأخضر لجسيمات الزنك النانوية باستخدام طريقة الترسيب المشترك. تم تمييز المواد النانوية التي تم الحصول عليها باستخدام تحليل TEM و EDX و UV - visible و DLS و FT - IR و XRD. ونتيجة لذلك، كان حجم وتركيز الجسيمات النانوية لأكسيد الزنك المخلقة متناسبين عكسيًا مع بعضهما البعض وتأثرتا بالنفثالينات المستخدمة ودرجة حرارة التفاعل المستخدمة. تشكل الأمراض المعدية التي تحرض عليها البكتيريا السامة المتنوعة تهديدات خطيرة لصحة الإنسان. تم تقييم المركبات النانوية الحيوية المصنعة من حيث فعاليتها المضادة للميكروبات من خلال طريقة نشر بئر الآجار ومقايسة التخفيف الدقيق للمرق، مما يدل على أن المركبات النانوية الحيوية CN - ZnO كانت فعالة ضد البكتيريا سلبية الجرام التي تم اختبارها (الإشريكية القولونية والسالمونيلا) وإيجابية الجرام (الليستريا المستوحدة والمكورات العنقودية الذهبية). كان تأثير التركيزات المثبطة لهذه المعلقات على التعبير عن الجينات السامة الأكثر أهمية للسلالات التي تم اختبارها فعالاً. لوحظت مستويات انخفاض كبيرة في التنظيم من خلال العوامل المسببة للسموم لكل من المركبات النانوية الحيوية CN - ZnO المصنعة مع تغيير طي يتراوح من 0.004 إلى 0.510، مما يكشف عن انخفاض في قدرة وفوعة الكائنات الحية الدقيقة على التسبب في العدوى. لذلك، يمكن استخدام هذه المركبات النانوية الحيوية CNS - ZnO المصنعة حديثًا بشكل عقلاني في النظم الغذائية كمادة حافظة جديدة لمنع نمو الميكروبات وقمع تخليق السموم الخارجية.Translated Description (French)
Récemment, les nanocristaux de cellulose (CN) ont attiré une grande attention en raison de leurs propriétés supérieures par rapport à leurs matériaux en vrac. Par exemple, ils représentent un modèle exceptionnel pour la fabrication de nanoparticules d'oxyde métallique/métallique (NP) vertes. Dans cette étude, deux chloronaphtalènes (chloronaphtalènes carboxylés et sulfatés) extraits de déchets agricoles de fibres de gaine de palme ont été utilisés comme modèles pour la synthèse facile et verte des NP de ZnO en utilisant la méthode de sono-co-précipitation. Les nanomatériaux obtenus ont été caractérisés à l'aide d'une analyse met, EDX, UV-visible, DLS, FT-IR et DRX. En conséquence, la taille et la concentration des NP de ZnO synthétisés étaient inversement proportionnelles les unes aux autres et étaient affectées par les chloronaphtalènes utilisés et la température de réaction utilisée. Les maladies contagieuses provoquées par des bactéries toxigènes multiples présentent de graves menaces pour la santé humaine. Les bio-nanocomposites fabriqués ont été évalués en termes d'efficacité antimicrobienne par la méthode de diffusion de puits de gélose et le test de microdilution de bouillon, montrant que les bio-nanocomposites CN-ZnO étaient efficaces contre les bactéries à Gram négatif (Escherichia coli et Salmonella) et à Gram positif (Listeria monocytogenes et Staphylococcus aureus) testées. L'influence des concentrations subinhibitrices de ces suspensions sur l'expression des gènes de la toxine de virulence les plus critiques des souches testées a été efficace. Des niveaux significatifs de régulation négative ont été observés par le biais d'opérons toxigènes sur les deux bio-nanocomposites CN-ZnO fabriqués avec un changement de pli allant de 0,004 à 0,510, révélant une diminution de la capacité et de la virulence des micro-organismes à poser des infections. Par conséquent, ces bio-nanocomposites CNS-ZnO nouvellement fabriqués pourraient être utilisés rationnellement dans les systèmes alimentaires comme nouveau conservateur pour inhiber la croissance microbienne et réprimer la synthèse des exotoxines.Translated Description (Spanish)
Recientemente, los nanocristales de celulosa (CN) han atraído una gran atención debido a sus propiedades superiores en comparación con sus materiales a granel. Por ejemplo, representan un modelo sobresaliente para la fabricación de nanopartículas verdes de óxido metálico/metálico (NP). En este estudio, se utilizaron dos CN (CN carboxilados y CN sulfatados) extraídos de agrodesechos de fibras de vaina de palma como plantillas para la síntesis fácil y verde de NP de ZnO empleando el método de sono-co-precipitación. Los nanomateriales obtenidos se caracterizaron utilizando análisis TEM, edX, UV-visible, DLS, FT-IR y XRD. Como resultado, el tamaño y la concentración de las NP de ZnO sintetizadas fueron inversamente proporcionales entre sí y se vieron afectados por los CN utilizados y la temperatura de reacción utilizada. Las enfermedades contagiosas incitadas por múltiples bacterias toxigénicas presentan graves amenazas para la salud humana. Los bio-nanocompuestos fabricados se evaluaron en términos de su eficacia antimicrobiana mediante el método de difusión en pocillos de agar y el ensayo de microdilución en caldo, lo que demuestra que los bio-nanocompuestos CN-ZnO fueron eficaces contra las bacterias Gram-negativas (Escherichia coli y Salmonella) y Gram-positivas (Listeria monocytogenes y Staphylococcus aureus) analizadas. La influencia de las concentraciones subinhibitorias de estas suspensiones en la expresión de los genes de la toxina de virulencia más críticos de las cepas probadas fue efectiva. Se observaron niveles significativos de regulación negativa a través de operones toxigénicos a ambos bio-nanocompuestos CN-ZnO fabricados con un cambio en el número de veces que varía de 0.004 a 0.510, lo que revela una disminución en la capacidad y virulencia de los microorganismos para plantear infecciones. Por lo tanto, estos bio-nanocompuestos CNS-ZnO recién fabricados podrían emplearse racionalmente en sistemas alimentarios como un nuevo conservante para inhibir el crecimiento microbiano y reprimir la síntesis de exotoxinas.Files
s41598-022-21087-6.pdf.pdf
Files
(3.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:099b7a0229a018628682d79687b2cb12
|
3.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التوليف الأخضر للبلورات النانوية السليلوزية/المركبات النانوية الحيوية ZnO التي تمارس نشاطًا مضادًا للبكتيريا وتقلل من تنظيم الجينات المسببة للفوعة لبكتيريا التسمم الغذائي
- Translated title (French)
- Synthèse verte de nanocristaux de cellulose/bio-nanocomposites de ZnO exerçant une activité antibactérienne et régulant à la baisse les gènes toxigènes de virulence des bactéries empoisonnant les aliments
- Translated title (Spanish)
- Síntesis verde de nanocristales de celulosa/bio-nanocompuestos de ZnO que ejercen actividad antibacteriana y regulan a la baja los genes toxigénicos de virulencia de bacterias envenenadoras de alimentos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4303423611
- DOI
- 10.1038/s41598-022-21087-6
References
- https://openalex.org/W1565961829
- https://openalex.org/W1594127063
- https://openalex.org/W1604692055
- https://openalex.org/W1857581090
- https://openalex.org/W1971748223
- https://openalex.org/W1977144460
- https://openalex.org/W1978210694
- https://openalex.org/W1987123923
- https://openalex.org/W1990266966
- https://openalex.org/W1994096002
- https://openalex.org/W1998552052
- https://openalex.org/W2007670879
- https://openalex.org/W2026646517
- https://openalex.org/W2028197959
- https://openalex.org/W2039121393
- https://openalex.org/W2042518301
- https://openalex.org/W2043758394
- https://openalex.org/W2047255446
- https://openalex.org/W2060429741
- https://openalex.org/W2063625027
- https://openalex.org/W2064599227
- https://openalex.org/W2069143337
- https://openalex.org/W2074530475
- https://openalex.org/W2083044106
- https://openalex.org/W2090811429
- https://openalex.org/W2090913604
- https://openalex.org/W2095228998
- https://openalex.org/W2096991082
- https://openalex.org/W2102383275
- https://openalex.org/W2110264050
- https://openalex.org/W2118910851
- https://openalex.org/W2122099031
- https://openalex.org/W2123204372
- https://openalex.org/W2133263073
- https://openalex.org/W2138150651
- https://openalex.org/W2139300386
- https://openalex.org/W2149415024
- https://openalex.org/W2150558166
- https://openalex.org/W2162733993
- https://openalex.org/W2165178639
- https://openalex.org/W2171251768
- https://openalex.org/W2215688101
- https://openalex.org/W2300165968
- https://openalex.org/W2321752291
- https://openalex.org/W2328525060
- https://openalex.org/W2465649886
- https://openalex.org/W2513903329
- https://openalex.org/W2571178857
- https://openalex.org/W2586808099
- https://openalex.org/W2589067428
- https://openalex.org/W2617955098
- https://openalex.org/W2747001756
- https://openalex.org/W2748300815
- https://openalex.org/W2791537591
- https://openalex.org/W2808171724
- https://openalex.org/W2887422026
- https://openalex.org/W2890663826
- https://openalex.org/W2895492359
- https://openalex.org/W2902179519
- https://openalex.org/W2921253269
- https://openalex.org/W2921851980
- https://openalex.org/W2946291652
- https://openalex.org/W2951974797
- https://openalex.org/W2961735392
- https://openalex.org/W2991641346
- https://openalex.org/W2993420782
- https://openalex.org/W2999432007
- https://openalex.org/W3004706568
- https://openalex.org/W3022651367
- https://openalex.org/W3025957053
- https://openalex.org/W3036280179
- https://openalex.org/W3046111361
- https://openalex.org/W3083737783
- https://openalex.org/W3084159093
- https://openalex.org/W3126524558
- https://openalex.org/W3130846155
- https://openalex.org/W3138590690
- https://openalex.org/W3149254605
- https://openalex.org/W3175107576
- https://openalex.org/W3182029895
- https://openalex.org/W3198428913
- https://openalex.org/W4221035844
- https://openalex.org/W4223442375
- https://openalex.org/W4226366054
- https://openalex.org/W4245072256
- https://openalex.org/W4254301014
- https://openalex.org/W4293068441