Journal of Rafsanjan University of Medical Sciences

fa خصوصیات ضد باکتریایی و ضدبیوفیلمی نیوزوم‌های بارگذاری شده آنتی‌بیوتیک تتراسایکلین در برابر ایزوله‌های کلبسیلا پنومونیه: یک مطالعه آزمایشگاهی Antibacteria and Antibiofilm Properties of Tetracycline Loaded Niosomes against Klebsiella Pneumoniae Isolates: A Laboratory Study ميكروبيولوژي Microbiology پژوهشي Research زمینه و هدف: تولید بیوفیلم از دلایل مقاومت دارویی باکتریها است. هدف مطالعه حاضر سنتز ساختارهای نیوزومی حاوی آنتیبیوتیک تتراسایکلین و تعیین تأثیر آن بر جدایههای مقاوم به داروی کلبسیلا پنومونیه در یک سیستم درمانی مؤثر بود. مواد و روشها: در این مطالعه آزمایشگاهی، نانونیوزوم حاوی تتراسایکلین (Tet-Nio) با استفاده از روش هیدراتاسیون لایه نازک سنتز شد و خصوصیات مورفولوژیکی، آزادسازی دارو بررسی شد. از تست MIC (Minimum inhibitory concentration)، کریستال ویوله، MBEC (Minimum biofilm eradication concentration) برای بررسی اثرات ضد باکتریایی و ضدبیوفیلمی علیه سویه‌های کلبسیلا پنومونیه مورد مطالعه در معرض تتراسایکلین آزاد و Tet-Nio استفاده شد و بیان ژن mrkA در 10 جدایه با استفاده از تست Real-Time PCR ارزیابی شد. برای آنالیز داده‌ها از تحلیل واریانس یک‌طرفه استفاده شده است. یافتهها: فرمولاسیون شماره ۲ با اندازه ذرات 55/9±45/169 نانومتر، Polydispersity index برابر 010/0±168/0، میزان زتاپتانسیل برابر 63/1±55/24-، درصد بهدام اندازی دارو برابر 48/1±31/75 و درصد آزادسازی داروی تتراسایکلین در بازه 48 ساعت به میزان 15/1±34/45 درصد به عنوان فرمولاسیون بهینه انتخاب شد. نتایج تست میکروبی نشان داد که ساختار Tet-Nio دارای اثرات ضد باکتریایی بیشتری نسبت به داروی آزاد است. همچنین، بیان شد که فرمولاسیون بهینه Tet-Nio میتواند به طور معنی‌داری با کاهش بیان ژن mrkA تشکیل بیوفیلم را در باکتریهای پاتوژن کلبسیلا پنومونیه نسبت به گروه دارویی کاهش دهد (001/0>P). نتیجهگیری: نیوزمهای حاوی تتراسایکلین توانستند تشکیل بیوفیلم را در ایزوله مقاوم به دارو کلبسیلا پنومونیه مهار نمایند. بنابراین، می‌توان در مطالعات بالینی از آن‌ها برای مقابله با عفونت‌های بیمارستانی ناشی از کلبسیلا پنومونیه استفاده کرد. واژههای کلیدی: نیوزوم، تتراسایکلین، کلبسیلا پنومونیه، بیوفیلم، مقاومت آنتیبیوتیکی Antibacteria and Antibiofilm Properties of Tetracycline Loaded Niosomes against Klebsiella Pneumoniae Isolates: A Laboratory Study Elham Bazargan<a href="#_ftn1" name="_ftnref1" title="">[1]</a>, Fatemeh Ashrafi<a href="#_ftn2" name="_ftnref2" title="">[2]</a>, Elham Siasi Torbati<a href="#_ftn3" name="_ftnref3" title="">[3]</a> Received: 05/11/23       Sent for Revision: 13/03/24       Received Revised Manuscript: 22/06/24   Accepted: 24/06/24 <v:roundrect arcsize="0" id="Rounded_x0020_Rectangle_x0020_7" o:gfxdata="UEsDBBQABgAIAAAAIQC75UiUBQEAAB4CAAATAAAAW0NvbnRlbnRfVHlwZXNdLnhtbKSRvU7DMBSF dyTewfKKEqcMCKEmHfgZgaE8wMW+SSwc27JvS/v23KTJgkoXFsu+P+c7Ol5vDoMTe0zZBl/LVVlJ gV4HY31Xy4/tS3EvRSbwBlzwWMsjZrlprq/W22PELHjb51r2RPFBqax7HCCXIaLnThvSAMTP1KkI +gs6VLdVdad08ISeCho1ZLN+whZ2jsTzgcsnJwldluLxNDiyagkxOquB2Knae/OLUsyEkjenmdzb mG/YhlRnCWPnb8C898bRJGtQvEOiVxjYhtLOxs8AySiT4JuDystlVV4WPeM6tK3VaILeDZxIOSsu ti/jidNGNZ3/J08yC1dNv9v8AAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEArTA/8cEAAAAyAQAACwAAAF9y ZWxzLy5yZWxzhI/NCsIwEITvgu8Q9m7TehCRpr2I4FX0AdZk2wbbJGTj39ubi6AgeJtl2G9m6vYx jeJGka13CqqiBEFOe2Ndr+B03C3WIDihMzh6RwqexNA281l9oBFTfuLBBhaZ4ljBkFLYSMl6oAm5 8IFcdjofJ0z5jL0MqC/Yk1yW5UrGTwY0X0yxNwri3lQgjs+Qk/+zfddZTVuvrxO59CNCmoj3vCwj MfaUFOjRhrPHaN4Wv0VV5OYgm1p+LW1eAAAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEAwwXARmcCAABLBQAA HwAAAGNsaXBib2FyZC9kcmF3aW5ncy9kcmF3aW5nMS54bWysVNtuEzEQfUfiHyy/t7u5bEKiOlUJ bVWpQJTAB0zW3gt47cV2Nglfz9i7abYFgQTsS2biM8dnzox8dX2oJGmEsaVWjA4uY0qESjUvVc7o 5093F28osQ4UB6mVYPQoLL1evH51BfPcQF2UKUEGZefAaOFcPY8imxaiAnupa6HwLNOmAoepySNu YI/MlYyGcTyJKigVXZyp3oEDsjPlX1BJnX4VfAmqAYuUMp33/+k0yvTfmWGumntTb+qV8crTD83K kJIzis4pqNAiGnUHHQzT6EVVfiY4ZKbyeJ1l5MDodDgaThJKjowOR4NZPIxbOnFwJMXzySgezwYI SBGRDCbjcZJ0FxYff0+RFrd/IEGZrRwMehJt7QWq5ueep6ee13qnuOBkLVJcllwKMn2y4VRm60cc kiVKLwvEiBtj9L4QwC0unkfjrWhnCw+OnSvR4+3+veZoL+ycDkvzn5x7ahrmtbHuXuiK+IBR45vy HYXroHm0zhuR827QwL9QklUSV78BScKkkK0DYnTi81VWy5LflVKGxOTbpTQEyxi9C19nwDOYVGTP 6CwZJkHBszPbp4jD9yuK0ENYSO/0reIhdlDKNkaVUgXrbbfR7rAJ83aHt5ofvdot/uIAjEZPcMvx tcCg0OY7JXt8Axi133ZgBCXyQeEsZ4PxGGEuJONkiitMTP9k2z8BlSIVo46SNlw6zLBkV5syL/Cm QWhe6RscfFa6dlFaTV6dtG7jjlKExoJyofgKDKxRs8RFYzSDi4d15w4isOdzczsrNrUfcsvbdo8I v/TRi2cklHbPnn+r+vniBwAAAP//AwBQSwMEFAAGAAgAAAAhALY7BCJUBgAACxoAABoAAABjbGlw Ym9hcmQvdGhlbWUvdGhlbWUxLnhtbOxZS28bNxC+F+h/WOy9sd6KjciBrUfcxk6CSEmRI6Wldhlz lwuSsqNbkRwLFCiaFj00QG89FG0DJEAv6a9xm6JNgfyFDrkPkRJVO0YKGEEswNid/WY4nJn9huRe ufogpt4R5oKwpONXL1V8DycTFpAk7Ph3RoOPLvuekCgJEGUJ7vhzLPyr2x9+cAVtTShJxwzxYBTh GHtgKBFbqONHUqZbGxtiAmIkLrEUJ/BsyniMJNzycCPg6BgGiOlGrVJpbcSIJP42WJTKUJ/Cv0QK JZhQPlRmsJegGEa/OZ2SCdbY4LCqEGIuupR7R4h2fLAZsOMRfiB9jyIh4UHHr+g/f2P7ygbaypWo XKNr6A30X66XKwSHNT0mD8floI1Gs9HaKe1rAJWruH673+q3SnsagCYTmGnmi2mzubu522vmWAOU XTps99q9etXCG/brKz7vNNXPwmtQZr+xgh8MuhBFC69BGb65gm802rVuw8JrUIZvreDblZ1eo23h NSiiJDlcQVearXq3mG0JmTK654RvNhuDdi03vkBBNZTVpYaYskSuq7UY3Wd8AAAFpEiSxJPzFE/R BGqyiygZc+LtkzCCwktRwgSIK7XKoFKH/+rX0Fc6ImgLI0Nb+QWeiBWR8scTE05S2fE/Aau+AXn9 4qfXL555Jw+fnzz89eTRo5OHv2SGLK09lISm1qsfvvznyWfe38++f/X4azdemPg/fv7899++cgNh posQvPzm6Z/Pn7789ou/fnzsgO9wNDbhIxJj4d3Ax95tFsPEdAhsz/GYv5nGKELE1NhJQoESpEZx 2O/LyELfmCOKHLhdbEfwLgeKcQGvze5bDg8jPpPEYfF6FFvAA8boLuPOKFxXYxlhHs2S0D04n5m4 2wgducbuosTKb3+WArcSl8luhC03b1GUSBTiBEtPPWOHGDtmd48QK64HZMKZYFPp3SPeLiLOkIzI 2KqmhdIeiSEvc5eDkG8rNgd3vV1GXbPu4SMbCW8Fog7nR5haYbyGZhLFLpMjFFMz4PtIRi4nh3M+ MXF9ISHTIabM6wdYCJfOTQ7zNZJ+HejFnfYDOo9tJJfk0GVzHzFmInvssBuhOHVhhySJTOzH4hBK FHm3mHTBD5j9hqh7yANK1qb7LsFWuk9ngzvArKZLiwJRT2bckctrmFn1O5zTKcKaaoD4LT6PSXIq uS/RevP/pXUg0pffPXHM6qIS+g4nzjdqb4nG1+GWybvLeEAuPnf30Cy5heF1WW1g76n7PXX77zx1 r3uf3z5hLzga6FstFbOlul64x2vX7VNC6VDOKd4XeukuoDMFAxAqPb0/xeU+Lo3gUr3JMICFCznS Oh5n8lMio2GEUljfV31lJBS56VB4KROw7Ndip22Fp7P4gAXZdrVaVVvTjDwEkgt5pVnKYashM3Sr vdiClea1t6HeKhcOKN03ccIYzHai7nCiXQhVkPTGHILmcELP7K14senw4rIyX6RqxQtwrcwKLJ08 WHB1/GYDVEAJdlSI4kDlKUt1kV2dzLeZ6XXBtCoA1hFFBSwyval8XTs9Nbus1M6QacsJo9xsJ3Rk dA8TEQpwXp1KehY33jTXm4uUWu6pUOjxoLQWbrQv/5cX58016C1zA01MpqCJd9zxW/UmlMwEpR1/ Ctt+uIxTqB2hlryIhnBgNpE8e+HPwywpF7KHRJQFXJNOxgYxkZh7lMQdX02/TANNNIdo36o1IIQL 69wm0MpFcw6SbicZT6d4Is20GxIV6ewWGD7jCudTrX5+sNJkM0j3MAqOvTGd8dsISqzZrqoABkTA 6U81i2ZA4DizJLJF/S01ppx2zfNEXUOZHNE0QnlHMck8g2sqL93Rd2UMjLt8zhBQIyR5IxyHqsGa QbW6adk1Mh/Wdt3TlVTkDNJc9EyLVVTXdLOYNULRBpZieb4mb3hVhBg4zezwGXUvU+5mwXVL64Sy S0DAy/g5uu4ZGoLh2mIwyzXl8SoNK87OpXbvKCZ4imtnaRIG67cKs0txK3uEczgQnqvzg95y1YJo WqwrdaRdnyYOUOqNw2rHh88DcD7xAK7gA4MPspqS1ZQMruCrAbSL7Ki/4+cXhQSeZ5ISUy8k9QLT KCSNQtIsJM1C0iokLd/TZ+LwHUYdh/teceQNPSw/Is/XFvb3m+1/AQAA//8DAFBLAwQUAAYACAAA ACEAnGZGQbsAAAAkAQAAKgAAAGNsaXBib2FyZC9kcmF3aW5ncy9fcmVscy9kcmF3aW5nMS54bWwu cmVsc4SPzQrCMBCE74LvEPZu0noQkSa9iNCr1AcIyTYtNj8kUezbG+hFQfCyMLPsN7NN+7IzeWJM k3ccaloBQae8npzhcOsvuyOQlKXTcvYOOSyYoBXbTXPFWeZylMYpJFIoLnEYcw4nxpIa0cpEfUBX NoOPVuYio2FBqrs0yPZVdWDxkwHii0k6zSF2ugbSL6Ek/2f7YZgUnr16WHT5RwTLpRcWoIwGMwdK V2edNS1dgYmGff0m3gAAAP//AwBQSwECLQAUAAYACAAAACEAu+VIlAUBAAAeAgAAEwAAAAAAAAAA AAAAAAAAAAAAW0NvbnRlbnRfVHlwZXNdLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQCtMD/xwQAAADIBAAAL AAAAAAAAAAAAAAAAADYBAABfcmVscy8ucmVsc1BLAQItABQABgAIAAAAIQDDBcBGZwIAAEsFAAAf AAAAAAAAAAAAAAAAACACAABjbGlwYm9hcmQvZHJhd2luZ3MvZHJhd2luZzEueG1sUEsBAi0AFAAG AAgAAAAhALY7BCJUBgAACxoAABoAAAAAAAAAAAAAAAAAxAQAAGNsaXBib2FyZC90aGVtZS90aGVt ZTEueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAJxmRkG7AAAAJAEAACoAAAAAAAAAAAAAAAAAUAsAAGNsaXBi b2FyZC9kcmF3aW5ncy9fcmVscy9kcmF3aW5nMS54bWwucmVsc1BLBQYAAAAABQAFAGcBAABTDAAA AAA= " style="position:absolute; left:0; text-align:left; margin-top:3px; width:496.5pt; height:406.7pt; z-index:-251654656; v-text-anchor:top"> <w:wrap anchorx="margin"> </w:wrap></v:roundrect> Background and Objectives: Biofilm production is one of the reasons for drug resistance in bacteria. The aim of the present study was to synthesize niosomal structures containing tetracycline antibiotic and determine its effect on Klebsiella pneumoniae drug-resistant isolates in an effective treatment system. Materials and Methods: In this laboratory study, nanoniosomes containing tetracycline (Tet-Nio) were synthesized using the thin layer hydration method, and the morphological characteristics of drug release was investigated. MIC (Minimum inhibitory concentration), crystal violet, MBEC (Minimum biofilm eradication concentration) tests were used to investigate the antibacterial and anti-biofilm effects against Klebsiella pneumoniae strains under study exposed to free tetracycline and Tet-Nio, and the expression of mrkA gene in 10 isolates using was evaluated by real-time PCR test. One-way analysis of variance was used to analyze the data. Results: Formulation No.2 with the particle size of 169.45±9.55 nm, polydispersity index (PDI) equal to 0.168±0.010, Zeta-potential equal to -24.55±1.63, entrapment efficacy equal to 75.31%±1.48%, and tetracycline drug release percentage in 48 hours equal to 45.34%±1.15% was chosen as the optimal formulation. The microbial test results showed that the Tet-Nio structure has more antibacterial effects than the free drug. Also, it was stated that the optimal formulation of Tet-Nio can significantly reduce the formation of biofilm in Klebsiella pneumoniae pathogenic bacteria by reducing the expression of the mrkA gene compared to the drug-treated group (p<0.001). Conclusion: Niosomes containing tetracycline were able to inhibit biofilm formation in drug-resistant isolates of Klebsiella pneumoniae. Therefore, they can be used in clinical studies to deal with nosocomial infections caused by Klebsiella pneumoniae isolate. Keywords: Niosome, Tetracycline, Klebsiella pneumoniae, Biofilm, Antibiotic resistance Funding: This study did not received any funds. Conflict of interest: None declared. Ethical Considerations: The Ethics Committee of the Islamic Azad University, Tehran North Branch, approved the study (IR.IAU.TNB.REC.1402.086). Authors’ Contributions: - Conceptualization: Fatemeh Ashrafi  - Methodology: Fatemeh Ashrafi  - Data collection: Elham bazargan  Formal analysis: Elham siasi  <div>  <hr align="left" size="1" width="33%" > <div id="ftn1"> <div style="border-bottom:solid windowtext 1.0pt; padding:0cm 0cm 1.0pt 0cm; margin-right:476px"></div> [1]- PhD Student in Microbiology, Dept. of Microbiology, Faculty of Biological Sciences, Tehran North Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran </div> <div id="ftn2"><a href="#_ftnref2" name="_ftn2" title="">[2]</a>- Associate Prof., Dept. of Microbiology, Faculty of Biological Sciences, Tehran North Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran (Corresponding Author) Tel: (021) 77319327, E-mail: mnfa.ashrafi@yahoo.com</div> <div id="ftn3"><a href="#_ftnref3" name="_ftn3" title="">[3]</a>- Associate Prof., Dept. of Genetics, Faculty of Biological Sciences, Tehran North Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran</div> </div> نیوزوم, تتراسایکلین, کلبسیلا پنومونیه, بیوفیلم, مقاومت آنتی‌بیوتیکی Niosome, Tetracycline, Klebsiella pneumoniae, Biofilm, Antibiotic resistance 307 321 http://journal.rums.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-6564-1&slc_lang=fa&sid=1 Elham Bazargan الهام بازرگان Bazargan.elham66@gmail.com 6900319475328460058364 6900319475328460058364 No North Tehran Branch, Islamic Azad University دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال Fatemeh Ashrafi فاطمه اشرفی mnfa.ashrafi@yahoo.com 6900319475328460058365 6900319475328460058365 Yes North Tehran Branch, Islamic Azad University دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال Siasi Torbati Elham الهام سیاسی تربتی emi_biotech2006@yahoo.com 6900319475328460058366 6900319475328460058366 No North Tehran Branch, Islamic Azad University دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال