التأثير التثبيطي لمركب القرفة النانوي على بكتريا Pseudomonas aeruginosa

أ.م.د. قيصر عبد السجاد
انتصار محمد كشاش
كلية التربية للعلوم الصرفة -قسم علوم الحياة

تقنية النانو هي التطبيق العلمي لهندسة المنتجات المتناهية في الصغر لإنتاج الأشياء عبر إعادة ترتيب ذراتها لتصنيع جزيئات ذات مواصفات جديدة محددة، ومخطط لها أن ترتيبها بصورة معينة يعطي ذلك الجزيء صفات فيزيائية وكيميائية جديدة، وأن هذه الصفات تعتمد اعتمادا كليا على الترتيب الذي تتخذه الذرات لتشكيل ذلك الجزء ، و يعود مصطلح النانو (Nano ) الى الكلمة اليونانية (Nanos) والتي تعني” القزم” 1 ،والجسيمات النانوية Nanoparticles (NPs) تراكيب يقل قطرها عن 100 نانو متر وهذا الابعاد اعطتها خصائص مميزة بالاعتماد على الشكل المظهري والحجم والتركيب الكيميائي لها ، وتم تصنيع جسيمات النانو بالطرق الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية لكن الطرق الفيزيائية والكيميائية مكلفة وذات آثار سلبية بيئية وصحية فضلا عن كونها تحتاج الى توفر ظروف خاصة من ضغط عالي وطاقة حرارية ومواد كيميائية ، لذلك يتم اللجوء الى الطريقة البيولوجية التي تعد اسهل لكونها غير مكلفة وامنة وليس لها تأثير صحي أو بيئي 2 يتطور تصنيع المواد النانوية من خلال استغلال نشاط بعض الميكروبات والنباتات، الطرق البيولوجية هي مناهج صديقة للبيئة حيث أن هذه الأساليب تقضي على استخدام المواد الكيميائية باهظة الثمن وتستهلك طاقة أقل ، وتنتج منتجات غير ضارة بالبيئة والمنتجات تعتبر الطرق المعتمدة على النباتات والمستخلصات النباتية أكثر فائدة من تلك التي تستخدم الخلايا والكائنات الحية الدقيقة أن تحويل أيونات المعادن إلى جزيئات نانوية باستخدام المستخلصات النباتية كان معروفًا بالفعل في عام 1900 م 3، عادةً ما تُستخدم الإنزيمات والجزيئات الحيوية الأخرى (مثل الحمض النووي وخيوط الأكتين) كمحفزات نمو NPs ، بينما تعمل الكائنات الحية (مثل الفطريات والبكتيريا والخلايا) كوحدات نشطة لإنتاج NPs ، ان أفضل ميزة هي قدرة التخليق الحيوي على تحسين الخصائص البيولوجية NPs والتوافر البيولوجي والنشاط الحيوي ، والتوافق الحيوي وتقليل سميته ومع ذلك فإن العيب الرئيسي هو أن NPs الناتجة قد تفتقر إلى الاستقرار مقارنة بتلك التي تم الحصول عليها باستخدام الطرق الفيزيائية والكيميائية 4، يعد نبات القرفة عامل مهم جدا لدخوله الادوية والمستحضرات الصيدلانية لتأثيره الواسع ضد انواع عديدة من البكتريا والاعفان وتعد القرفة من النباتات الطبية المهمة كونها تحوي على بعض المواد ذات الفعالية المضادة للأحياء المجهرية اذ تظهر مكوناتها مثل الزيوت والمستخلصات نشاطًا مضادًا للميكروبات ضد العديد من البكتيريا والفطريات 5 ، أحد المكونات النشطة بيولوجيا في القرفة هو سينامالديهيد وقد ثبت أنها تحتوي على نشاط مضاد لبكتيريا موجبة الجرام وسالبة الجرام في التجارب المختبرية فيحين يمتلك ترانسسينامالديهيد transcinnamaldehyde اعلى مضادات للميكروبات مقارنة بالمكونات الأخرى للزيت تعمل هذه المكونات تعمل على تثبيط البكتيريا من خلال تأثيرها على استشعار النصاب QS و تثبيط انقسام الخلايا وعملية تشكيل الغشاء الحيوي Biofilm وتؤثر على الغشاء البكتيري عن طريق تشتت ايون البوتاسيوم (K+) مما يؤدي إلى تلف الغشاء وانهيار حاجز نفاذية الخلية وبالتالي يعمل غشاء الخلية لإنتاج كتل وتجمع تلقائي ومن ثم موت الخلية ,أن العديد من المستخلصات النباتية قد ثبت أنها تمتلك نشاطًا مضادًا للبكتيريا ضد مسببات الأمراض الميكروبية يمكن أن يكون النشاط المضاد للميكروبات الذي تم ملاحظته بسبب المواد الكيميائية النباتية المتنوعة مثل العفص والقلويدات بالنشاط المضاد للميكروبات 6 ، يتسبب الأوجينول Eugenol في حدوث تغييرات خلوية أعلى من خلال العمل على جدار الخلية والمصفوفة خارج الخلية نظرًا لأن الأوجينول عبارة عن محفزات محبة للدهون فيمكنه اختراق الطبقة الثنائية المكونة من phospholipid من غشاء الخلية biofilm ، وتغيير سيولة ونفاذية الغشاء التي يمكن أن تؤثر في النهاية على هذا النوع من البكتريا 7 وتمزق الغشاء في الخلايا المستهدفة وهو النتيجة النهائية لعمل بعض الفينولات النباتية وذلك بسبب تراكمها على سطح البكتريا ، أن مجموعات الفينول تميل إلى تكوين روابط هيدروجينية مع بروتين جدار الخلية وبالتالي تدمير أغشية الخلايا بسبب قدرتها على اتحاد مع البروتينات خارج الخلية والقابلة للذوبان وترسيب البروتينات على جدار الخلية البكتيرية وتشكيل معقد معها ،كما ان أن مجموعة الكاربونيل carbonyl group من سينمالدهيد cinnamaldehyde يرتبط بالبروتينات ويمنع عمل الأحماض الأمينية نزع الكربوكسيلاز decarboxylases في الخلايا وبالتالي موت الخلايا 8 ، ان القرفة قادرة على تثبيط نمو البكتيريا بقيم مختلفة تتراوح من (64 –1024) ميكروغرام / مل حسب السلالات ، يشمل نشاط القرفة تركيبها الكيميائية مثل Cinnamaldehyde وهو كهرسلبي electronegative هو الجزيء الذي يمكن أن يتداخل مع البيولوجية الخلوية للبكتريا وخاصة المواد المحتوية على النيتروجين مثل بروتينات وأحماض نووية 9.
المصادر :-
1. Sheeparamatti BG. Nanotechnology : Inspiration frSheeparamatti, B. G. (2015). Nanotechnology : Inspiration from Nature The Institution of Electronics and Telecommunication Engineers. Iete Technical Review, 24(July), 1–22.om Nature The Institution of Electronics and Telecom. Iete Tech Rev. 2015;24(July):1-22.
2. Tirumala MG, Anchi P, Raja S, Rachamalla M, Godugu C. Novel Methods and Approaches for Safety Evaluation of Nanoparticle Formulations: A Focus Towards In Vitro Models and Adverse Outcome Pathways. Front Pharmacol. 2021;12(September):1-30. doi:10.3389/fphar.2021.612659
3. Parsons JG, Peralta-Videa JR, Gardea-Torresdey JL. Chapter 21 Use of plants in biotechnology: Synthesis of metal nanoparticles by inactivated plant tissues, plant extracts, and living plants. Dev Environ Sci. 2007;5(07):463-485. doi:10.1016/S1474-8177(07)05021-8
4. Jeevanandam J, Chan YS, Danquah MK. Biosynthesis of metal and metal oxide nanoparticles. ChemBioEng Rev. 2016;3(2):55-67. doi:10.1002/cben.201500018
5. Sarkic A, Stappen I. Essential oils and their single compounds in cosmetics-a critical review. Cosmetics. 2018;5(1):1-21. doi:10.3390/cosmetics5010011
6. Seyed Ahmadi SG, Farahpour MR, Hamishehkar H. Topical application of Cinnamon verum essential oil accelerates infected wound healing process by increasing tissue antioxidant capacity and keratin biosynthesis. Kaohsiung J Med Sci. 2019;35(11):686-694. doi:10.1002/kjm2.12120
7. Wijesinghe GK, Feiria SB, Maia FC, et al. In-vitro antibacterial and antibiofilm activity of cinnamomum verum leaf oil against pseudomonas aeruginosa, staphylococcus aureus and klebsiella pneumoniae. An Acad Bras Cienc. 2021;93(1):1-11. doi:10.1590/0001-3765202120201507
8. Ofosu DO, Darfour B, Asare IK, Larbi D, Adu-gyamfi A. Microbiological quality and antimicrobial efficacy of fresh and dried Ceylon cinnamon ( Cinnamomum zeylanicum ) Microbiological quality and antimicrobial efficacy of fresh and dried Ceylon cinnamon ( Cinnamomum zeylanicum ). 2016;94(January):9-12.
9. Firmino DF, Cavalcante TTA, Gomes GA, et al. Antibacterial and Antibiofilm Activities of Cinnamomum Sp. Essential Oil and Cinnamaldehyde: Antimicrobial Activities. Sci World J. 2018;2018. doi:10.1155/2018/7405736