Pejouhesh dar Pezeshki (Research in Medicine)

fa بررسی اثر ضدباکتریایی و سمیت سلولی نانوصفحه‌های گرافن اکساید: تحلیل تأثیر بر باکتری‌های گرم مثبت و گرم منفی و فیبروبلاست‌های پوستی Antibacterial and Cytotoxic Effects of Graphene Oxide Nanosheets: Evaluation on Gram- Positive and Gram- Negative Bacteria and Skin Fibroblasts نانو تکنولوژی - نانو بیو تکنولوژی - نانوشیمی Nanoscience (Nanotechnology - Nanobiotechnology - Nanochemistry) پژوهشی Original <div style="text-align: justify;">سابقه و هدف: نانوصفحه‌های گرافن اکساید (GO) به دلیل خواص ضدباکتریایی و زیستی برجسته، توجه بسیاری در حوزه پزشکی به خود جلب کرده‌اند. این مطالعه به ارزیابی اثربخشی ضدباکتریایی و سمیت سلولی نانوصفحه‌های GO بر باکتری‌های گرم مثبت و گرم منفی و سلول‌های فیبروبلاست پوستی انسان (AGO1522)  می‌پردازد. روش کار: در این مطالعه تجربی با استفاده از گروه شاهد، نانوصفحات GO به روش اصلاح‌شده هامر سنتز شدند و ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی آنها با تکنیک‌های FTIR، XRD، AFM و DLS ارزیابی و تأیید شد. آزمون‌های ضدباکتریایی برای تعیین حداقل غلظت بازدارنده (MIC) و تست سمیت سلولی با روش MTT برای محاسبه IC50 انجام شد. همچنین، القای آپوپتوز از طریق رنگ‌آمیزی Annexin V-FITC/PI و تحلیل فلوسایتومتری بررسی شد. نتایج با آزمون واریانس یک‌طرفه (ANOVA) تحلیل شدند، برای مقایسه گروه‌ها، از آزمون تکمیلی Bonferroni استفاده شد و اختلاف با مقدار 0/05 > P، معنادار در نظر گرفته شدند. یافته‌ها: نانوصفحه‌های GO با موفقیت سنتز و مشخصه‌یابی شدند. آنالیز XRD فاصله بین لایه‌ای 8/52 آنگستروم و طیف FTIR حضور گروه‌های عاملی هیدروفیل را تأیید کرد. AFM ضخامت لایه‌ها را 0/34 تا 1/2 نانومتر و DLS، پتانسیل زتا را 34/7- میلی‌ولت نشان داد. آزمون MIC نشان داد که نانوصفحات GO در مقایسه با باکتری‌های گرم منفی، فعالیت ضدباکتریایی بیشتری علیه باکتری‌های گرم مثبت دارند، اما این تفاوت از نظر آماری معنادار نبود (0/05 < P). در تست MTT، مقدار IC50  برابر با 0/21± 0/8605 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر محاسبه شد و در غلظت‌های کمتر از 0/3 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر، زنده‌مانی سلولی در حدود 7درصد حفظ ‌شد. بررسی آپوپتوز نشان داد که در این غلظت، حدود 5درصد از سلول‌ها دچار آپوپتوز اولیه و 7درصددچار آپوپتوز تأخیری شدند. نتیجه‌گیری: نانوصفحات گرافن اکساید اثر بازدارنده‌ای بر رشد باکتری‌ها نشان دادند، به‌ویژه بر باکتری‌های گرم مثبت. سمیت سلولی این نانوصفحه‌ها وابسته به دوز بوده و در غلظت‌های پایین، میزان زنده‌مانی سلولی بالای 70 درصد باقی ماند. به نظر می‌رسد که با تعیین دوز مناسب، می‌توان اثر ضدباکتریایی را بدون ایجاد سمیت شدید حفظ کرد. با این حال، بررسی‌های بیشتری برای ارزیابی دقیق‌تر اثرات در شرایط بیولوژیکی مورد نیاز است.</div> <div style="text-align: justify;">Background and Aim: Graphene oxide (GO) nanosheets have attracted considerable interest in biomedical applications due to their notable antibacterial and biological properties. This study aimed to evaluate the antibacterial efficacy and cytotoxicity of GO nanosheets against both Gram- positive and Gram-negative bacteria, as well as human skin fibroblast cells (AGO1522). Methods: GO nanosheets were synthesized via a modified Hummer’s method and characterized using Fourier- transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM), and dynamic light scattering (DLS). Antibacterial activity was determined by measuring the minimum inhibitory concentration (MIC), while cytotoxicity was assessed using the MTT assay to calculate the half-maximal inhibitory concentration (IC₅₀). Apoptotic effects were evaluated using Annexin V-FITC/PI staining followed by flow cytometry. Statistical analysis was performed using one- way ANOVA with Bonferroni correction, and significance was set at p < 0.05. Results: Successful synthesis and characterization of GO nanosheets were confirmed. XRD revealed an interlayer spacing of 8.52 Å, while FTIR confirmed the presence of hydrophilic functional groups. AFM indicated nanosheet thickness ranging from 0.34 to 1.2 nm, and DLS measurements showed a zeta potential of -34.7 mV. Antibacterial testing showed greater efficacy of GO nanosheets against Gram- positive bacteria compared to Gram- negative strains, although the difference was not statistically significant (p > 0.05). The MTT assay determined an IC₅₀ of 0.8605 ± 0.21 mg/mL, with cell viability exceeding 70% at concentrations below 0.3 mg/mL. Apoptosis analysis at 0.3 mg/mL revealed 5% early apoptosis and 7% late apoptosis among fibroblast cells. Conclusion: GO nanosheets demonstrated promising antibacterial activity, particularly against Gram- positive bacteria, and exhibited dose- dependent cytotoxicity. At lower concentrations, they maintained effective antibacterial properties while preserving cell viability. These findings suggest potential applications of GO nanosheets in wound healing and biomedical devices; however, further in vivo and long- term studies are needed to validate their safety and efficacy under physiological conditions.</div> گرافن اکساید (GO)؛ نانوصفحه‌ها؛ خواص ضدباکتریایی؛ سمیت سلولی؛ زخم پوش؛ سلول‌های فیبروبلاست پوستی؛ IC50 Graphene oxide (GO), Nanosheets, Antibacterial properties, Cytotoxicity, Wound dressing, Skin fibroblast cells, IC₅₀ 24 39 http://pejouhesh.sbmu.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-4925-1&slc_lang=fa&sid=1 Mohammad Reza Nejadmoghaddam محمدرضا نژادمقدم mrnejadmoghaddam@gmail.com 100319475328460032999 100319475328460032999 Yes Nanobiotechnology Research Center, Avicenna Research Institute, ACECR, Tehran, Iran. گروه پژوهشی نانوفناوری، مرکز تحقیقات ‌ریز ‌زیست‌‌فناوری، پژوهشگاه فناوری‌های نوین علوم زیستی جهاد دانشگاهی- ابن‌سینا. Fatemeh Mozafari فاطمه مظفری 100319475328460033000 100319475328460033000 No Nanobiotechnology Research Center, Avicenna Research Institute, ACECR, Tehran, Iran. گروه پژوهشی نانوفناوری، مرکز تحقیقات ‌ریز ‌زیست‌‌فناوری، پژوهشگاه فناوری‌های نوین علوم زیستی جهاد دانشگاهی- ابن‌سینا. Ramin Ghahremanzadeh رامین قهرمان زاده 100319475328460033001 100319475328460033001 No Nanobiotechnology Research Center, Avicenna Research Institute, ACECR, Tehran, Iran. گروه پژوهشی نانوفناوری، مرکز تحقیقات ‌ریز ‌زیست‌‌فناوری، پژوهشگاه فناوری‌های نوین علوم زیستی جهاد دانشگاهی- ابن‌سینا.