Investigation the Effcacy of Nano Silver Sulfadiazine and Benzalkonium Chloride Disinfectants on Planktonic Bacteria and Bioflm Layer

Abstract

Rapid developing nanotechnology has provided creation of new products in nano size fnding usage
in science and technology applications. Nanoparticles provide benefts on different scientifc felds as well as using
them in production of industrial products. Especially, production of disinfectants using antimicrobial properties of
nanoparticles increases against microorganisms that are industrially and clinically important. Silver sulfadiazine
and the benzalkonium which are examples of the quaternary ammonium compounds, has been used for a long time
as a disinfectant, have been known that they show bacteriostatic and bacteriocidal effect on bacteria, some viruses,
fungus and protozoa according to the concentration. Some bacteria such as Staphylococcus aureus, Pseudomonas
aeruginosa, Eschericha coli and Klebsiella pneumoniae are clinically and industrially harmful. In addition, these
bacteria can cause economic problems with their bioflm structure. Indefensible planktonic cells are affected by this
circumstance very easily. The protected bioflm bacteria continue to resist against the disinfectant. The aim of the
recent study is to examine minimum bactericidal concentration (MBC) values of nano silver sulfadiazine and nano
benzalkonium chloride against planktonic and bioflm forms of these bacteria to determine time and concentration.
The minimal effective dose in bioflms were determined as 512 µl ml-1 for nano silver sulfadiazin and 128 µl ml-1
for nano benzalkonium chloride, respectively. Results of this study were evaluated by the producer to determine the
fnal concentration of nano silver sulfadiazin and nano benzalkonium chloride.

Keywords

• Bioflm,benzalkonium chloride,disinfections,nanotechnology,silver sulfadiazine

Nano Gümüş Sülfadiazin ve Nano Benzalkonyum Klorür Dezenfektanlarının Planktonik Bakterilere ve Biyoflm Tabakasına Etkinliğinin İncelenmesi

Abstract

Hızla gelişen nanoteknoloji alanı, bilim ve teknoloji uygulamalarının birlikte kullanılması ile nano
düzeyde yeni ürünler oluşturulmasına olanak sağlamıştır. Nanopartiküller farklı endüstriyel ürünlerin üretimlerinde
kullanılmalarının yanı sıra, bilimsel alanlarda da çeşitli faydalar sağlamaktadırlar. Özellikle antimikrobiyal özellikteki
nanopartiküller endüstriyel ve klinik önem taşıyan mikroorganizmalara karşı kullanılan dezenfektanlarda etkinliği
artırmaktadır. Uzun zamandır dezenfektan olarak kullanılan kuaterner amonyum bileşiklerinden olan benzalkonyum
klorür ve gümüş sülfadiazinin bakterilere, bazı virüslere, mantarlara ve protozoonlara karşı bakteriyostatik ve
bakterisidal etki gösterdiği bilinmektedir. Bu dezenfektanlar endüstri ve sağlık alanlarında mikroorganizma ile
kontamine olmuş tüm yüzeylerde kullanılmaktadır. Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia
coli ve Klebsiella pneumoniae gibi bakteriler klinik ve endüstriyel açıdan önemli olup ciddi kayıplara sebep
olmaktadırlar. Planktonik hücreler dezenfektanlardan kolay etkilenebilmelerine rağmen, biyoflm içindeki bakteriler
bu dezenfektanlara karşı dirençli olabilmektedirler. Mikroorganizmaya bağlı faktörler dezenfeksiyona etki ettiği
gibi, dezenfektan tipi, konsantrasyonu, temas süresi, pH değeri, sıcaklık, organik madde varlığı gibi faktörler de
etki etmektedir. Bu çalışmanın amacı nano gümüş sülfadiazin ve nano benzalkonyum klorür dezenfektanlarının
planktonik ve biyoflm halindeki bakterilere etki ettiği minimum bakterisidal konsantrasyon (MBK) değerlerini
tespit etmektir. Biyoflme etkili en düşük dozun nano gümüş sülfadiazin için 512 µl ml-1, nano benzalkonyum
klorür için 128 µl ml-1 olduğu tespit edilmiştir. Sonuçlar üretici frma tarafından nano gümüş sülfadiazin ve nano
benzalkonyum klorür dezenfektanlarının fnal konsantrasyonlarını belirlemek için değerlendirilmiştir.

Keywords

• Benzalkonyum klorür,biyoflm,dezenfeksiyon,gümüş nanoteknoloji,sülfadiazin

References

1. Al-Nasiry S, Geusens N, Hanssens M, Luyten C, Pijnenborg R, 2007. The use of Alamar Blue assay for quantitative analysis of viability, migration and invasion of choriocarcinoma cells. Human Reproduction, 22(5): 1304–1309.
2. Back SA, Khan R, Gan, X Rosenberg PA, Volpe JJ, 1999. A new alamar blue viability assay to rapidly quantify oligodendrocyte death. Journal of Neuroscience Methods, 91: 47–54.
3. Baker CN, Tenover FC, 1996. Evaluation of alamar colorimetric broth microdilution susceptibility testing method for staphylococci and enterococci. Journal of Clinical Microbiology, 34: 2654–2659.
4. Bayhün S, 2008. Klinik ve gıda kaynaklı örneklerden izole edilen Staphylococcus aureus’un antibiyotik dirençliliklerinin karşılaştırılması ve beta-laktamaz aktivitelerinin değerlendirilmesi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, (Basılmamış) Yüksek Lisans Tezi, 102 s.
5. Baştürk S, 2005. Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa ve Acinetobacter baumannii suşlarında çeşitli kinolon grubu antibiyotiklerin duyarlılıklarının araştırılması. Haseki Eğitim ve Araştırma Hastanesi, Uzmanlık Tezi, 88s.
6. Clinical Laboratory Standards Institute (CLSI), 2006. http://simpleshowoflove.weebly.com/ uploads/1/4/0/7/14073276/agar_dilution_assay.pdf (Erişim tarihi: 07 Aralık, 2016).
7. Collins LA, Franzblau S G, 1997. Microplate alamar blue assay versus BACTEC 460 system for high-throughput screening of compounds against Mycobacterium tuberculosis and Mycobacterium avium. Antimicrobial Agents Chemotherapy, 41: 1004–1009.
8. Çelik B, 2009. Doğadan ve klinik örneklerden izole edilen Pseudomonas bakterilerinin değişik fenotipik özelliklerinin farklı yöntemlerle araştırılması. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 79 s.

9. Erdem B, 1999. Temel ve Klinik Mikrobiyoloji, Güneş Kitabevi, Ankara, 551-558.
10. Gürler B, 2003. Dezenfektan seçimi ve dezenfektanların kullanımı konusunda güncel rehberler, 3. Sterilizasyon Dezenfeksiyon Kongre Kitabı, Simad Yayınları, Samsun, 159-168.
11. Koch CC, 2000. Nanostructured materials processing, properties and potential applications. Noyes Publications William Andrew Publishing, New York, USA. 569 p.
12. Kuba M, 2012. İçme suyu pompalarında Escherichia coli’nin oluşturduğu biyofilm yapısının incelenmesi ve oluşmasının önlenmesi. Dokuz Eylül Üniversitesi Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 114s.
13. Kuda T, Yano T, Kuda MT, 2008. Resistances to benzalkonium chloride of bacteria dried with food elements on stainless steel surface. Learning with Texts, 41: 988-993.
14. Marsik FJ, Denys GA, 1995. Sterilization, decontamination and disinfection procedures for the microbiology laboratory, ASM Press, Washington, 86-71.
15. Mataracı E, 2010. Pseudomonas aeruginosa'nın planktonik ve biyofilm kültürlerine karşı çeşitli dezenfektanların antimikrobik etkilerinin araştırılması. İstanbul Üniversitesi Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 88s.
16. Kimiran-Erdem A, Şanlı-Yürüdü NO, Çotuk A, 2007. Efficacy of a quaternary ammonium compound against planktonic and sessile populations of different Legionella pneumophila strains. Annals of Microbiology, 57 (1): 121-126.
17. Page B, Page M, Noel C, 1993. A new fluorometric assay for cytotoxicity measurements in vitro. International Journal of Oncology, 3: 473–476.
18. Pettit RK, Weber CA, Kean JM, Hoffmann H, Pettit GR, Tan R, Franks SK, Horton ML, 2005. Microplate alamar blue assay for Staphylococcus epidermidis biofilm susceptibility testing. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 49(7): 2612-2617.
19. Pfaller MA, Barry AL, 1994. Evaluation of a novel colorimetric broth microdilution method for antifungal susceptibility testing of yeast isolates. Journal of Clinical Microbiology, 32: 1992–1996.
20. Şanlı-Yürüdü NO, Kimiran-Erdem A, Çotuk A, 2007. Studies on the efficacy of chloramine t trihydrate (N-chloro-p-toluene sulfonamide) against planktonic and sessile populations of different Legionella pneumophila strains. International Journal of Hygiene and Environmental Health, 210: 147–153.
21. To W, Fothergill AW, Rinaldi MG, 1995. Comparative evaluation of macrodilution broth methods for antifungal susceptibility testing of yeast isolates. Journal of Clinical Microbiology, 33: 2660–2664.
22. Ünal D, 2011. Çeşitli klinik örneklerden izole edilen Pseudomonas, Klebsiella, Staphyloccuccus ve Candida cinsi mikroorganizmalarda biyofilm varlığının araştırılması. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 145s.