酸化亜鉛ナノ粒子合成法の黄色ブドウ球菌に対するin vivoとin vitroの比較研究

Comparative study between zinc oxide nanoparticles synthesis by biogenic and wet chemical methods in vivo and in vitro against Staphylococcus aureus.

• Ragaa A Hamouda
• Wesam E Yousuf
• Abeer Mohamed
• Rasha Salah Mohammed
• Darwish B Dona
• Mean Abdeen

抄録

ZnOナノ粒子（ZnO-NPs）は、カタル性気管支炎、気管支周囲水腫、リンパ球性肉芽腫、気管支内水腫・出血、間質性肺炎などを引き起こし、肝臓、腎臓、肺組織に劇症的な影響を及ぼす黄色ブドウ球菌感染症のナノ医薬品として利用することができます。本研究では、緑藻Ulva fasciataを用いたバイオジェニック法によるZnOナノ粒子（ZnO-NPs）合成と湿式化学法によるZnO-NPs合成を行った。いずれも黄色ブドウ球菌に対してin vitroおよびin vivoで試験を行った。ZnO-NPの特性は、U.V分光法、フーリエ変換赤外分光法（FTIR）、エネルギー分散型X線分光法（EDX）、X線回折法（XRD）、走査型電子顕微鏡（SEM）および透過型電子顕微鏡（TEM）によって検出された。インビボ評価８群、各群は５匹のラットを含み、以下のように処理した（１）未感染対照群；（２）感染群；（３）、（４）、（５）群は、それぞれバルク群として、生物由来または化学的なＺｎＯ-ＮＰまたは酢酸亜鉛を注入し、（６）、（７）、（８）群は、感染した後、それぞれ（３）、（４）、（５）群と同様の方法で処理した。各ラットの血液型、生化学的パラメータ、貪食活性、肝臓、腎臓、肺組織の組織学的評価を２０日後に調べた。5 mg/1kgの天然ZnO-NPで処理したラットでは、肺特性の改善が見られ、化学由来および天然由来のZnO-NPで処理した感染群（G6およびG7）の血小板数は、対照群に近い値を示した。しかし、この傾向はリンパ球に関しては逆であり、合成ZnO-NPsで処理した非感染動物（G4）では合成ZnO-NPsで処理した感染ラット（G7）よりも高いレベルに留まっていた。さらに、全ての群において、対照群と比較して食細胞活性に有意な差が認められた。また、対照群のラット（G1）と比較して、天然ZnO-NPsのみを注射した未感染ラット（G3）では、貪食指数の有意な（P<0.05）改善が認められた。このように、天然由来のZnO-NPは、化学由来のZnO-NPよりも、アルビノラットのS. aureus感染症の治療に適したナノ医薬品であることが示唆されました。

ZnO nanoparticles (ZnO-NPs) can be used as nano medicine for Staphylococcus aureus infection, which causes deleterious effects on liver, kidney and lung tissue, as it causes catarrhal bronchitis, peri-bronchial oedema, lymphocytic granulomas, oedematous fluid and haemorrhage inside the bronchi, and interstitial pneumonia. In this research ZnO nanoparticle (ZnO-NPs) synthesis by biogenic method using green alga Ulva fasciata and by wet chemical method. Both of them tested in vitro and in vivo against Staphylococcus aureus. The characterization of ZnO-NPs was detected by U.V spectroscopy, Fourier-transform infrared (FTIR), Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), X-ray diffraction (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM) and Transmission Electron Microscope (TEM). In vivo assessment eight groups, each group contain of five rats and the treatment as follow (1) an uninfected control group; (2) an infected group; groups (3), (4), and (5) were injected with biogenic or chemical ZnO-NPs or zinc acetate, as the bulk group, respectively; and groups (6), (7) and (8) were infected and then treated in the same manner as groups (3), (4), and (5), respectively. The blood profile, biochemical parameters, phagocytic activity and histological assessment of liver, kidney and lung tissue of each rat was investigated after 20 days. The rats treated with 5 mg/1 kg natural ZnO-NPs showed improved lung characteristics, and the number of platelets in the infected groups treated with ZnO-NPs from chemical and natural sources (G6 and G7) was close to those in the control group. However, the trend was reversed for regarding lymphocytes, which remained at higher levels in uninfected animals treated with synthetic ZnO-NPs (G4) than in infected rats treated with synthetic ZnO-NPs (G7). Moreover, a significant difference in phagocytic activity was found among all groups compared to that of controls. Compared to control group rats (G1), uninfected rats injected with only natural ZnO-NPs (G3) showed a significant (P < 0.05) improvement in the phagocytic index. We propose that ZnO-NPs produced from natural sources are preferable to those produced from chemical sources for use as nano medicine for the treatment of S. aureus infection in albino rats.

Copyright © 2020. Published by Elsevier Ltd.