اثرات ضد قارچی نانو کریستال سلولز و نانوکیتوزان بر روی اسکناس‌های ایران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهرا

2 گروه میکروبیولوژی دانشکده علوم زیستی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال

3 استادیار دانشگاه تهران

چکیده

سابقه و هدف: اسکناس ها، یکی از راه های انتقال بسیاری از میکروب‌ها به انسان بوده و موجبات بیماری در آنها می‌شوند. این اسکناس ها که شامل الودگی های مختلفی از قبیل قارچ ها و باکتری ها، و میکروبها می باشند باعث ایجاد انواع مختلفی از الودگی ها و بیماریها برای انسان می شوند. از طرفی وجود این گونه الودگی ها می تواند باعث ایجاد مشکلات عدیده ای برای سلامتی و محیط زیست گردد. بنابر این استفاده از شیوه های مناسب جهت کاهش این الودگیها، بخصوص روش های سازگار با محیط زیست می تواند به عنوان راهکار مناسبی در نظر گرفته شود.در نتیجه هدف این تحقیق بررسی اثر ضد قارچی نانو ذرات کریستال سلولز با و بدون نانو الیاف کیتوزان بر روی کاهش آلودگی اسکناس‌ها‌ی رایج ایران بود.
مواد و روش‌ها: بدین منظور، نانو ذرات کریستال سلولز توسط فرآیند هیدرولیز اسیدی با واکنشگر H2So4 از لینتر پنبه تهیه شدند. به طور خلاصه، نانوکریستال سلولوز با استفاده از فرایند هیدرولیز اسیدی (سولفوریک اسید)، سانتریفیوژ با 16000 دور در دقیقه، استفاده از دیالیز (غشای سلولوز استات) و همچنین خنثی سازی با اب مقطر صورت گرفت. قطر نانو کریستالهای سلولز و نانو الیاف کیتوزان، توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM) مشخص شد. میزان آلودگی‌های قارچی اسکناس‌های 4 مرکز نانوایی، قصابی، پایانه مسافربری و بیمارستان ارزیابی شدند. جهت بررسی فعالیت ضد‌قارچی، نانو کریستال سلولزی با و بدون نانو الیاف کیتوزان با غلظت‌های1، 2، 4 و 6 درصد به صورت امولسیون پایدار ترکیب شده و به روش پوشش دهی غلطکی بر روی سطح کاغذ‌های اسکناس اعمال شدند.
یافته‌ها: تصاویر TEM نشان دادند، قطر نانوکریستالهای سلولز 5 تا 20 نانومتر و قطر نانو الیاف کیتوزان 45 نانومتر می باشد، که بیانگر این است، نانوکریستال سلولز با موفقیت از لینترپنبه تهیه شده است. نتایج نشان دادند عمده‌ترین قارچ‌های موجود در اسکناس‌های نانوایی و قصابی "آسپرژیلوس"، پایانه مسافربری "آسپرژیلوس نایژر" و بیمارستان " پنی سیلیوم" بود. بر طبق نتایج بدست آمده، اسکناس‌های پوشش داده شده توسط نانو ذرات کریستال سلولزی با غلظت 3 درصد، اثر ضد قارچی روی قارچ‌های پنی سیلیوم موجود در سطح اسکناس بیمارستان نداشت. افزودن نتایج نشان دادند، نانو الیاف کیتوزان با غلظت‌های 1، 2 و 4 درصد هیچ گونه اثر ضد قارچی روی قارچ‌های موجود در سطح اسکناس‌های نانوایی ، قصابی و پایانه مسافربری نداشته است. با افزودن 6 درصد نانو الیاف کیتوزان به نانو ذرات کریستال سلولزی فعالیت ضد قارچی قابل ملاحظه‌ای بر روی اسکناس‌های پوشش داده شده مشاهده گردید. نتایج نشان داد، گرچه نانو کریستال های سلولز به تنهایی اثر ضد قارچی نشان ندادند، ولی نانوکریستال ها توانایی بهبود پایداری و چسبندگی نانو الیاف کیتوزان بر سطح اسکناس ها را دارا می باشند.
نتیجه گیری: می توان نتیجه گیری کرد، که نانو مواد استفاده در این تحقیق، امکان دستیابی به راه حل جدیدی جهت کاهش آلودگی سطح اسکناس های موجود را فراهم می سازد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Antifungal properties of cellulose nanocrystals and chitosan nanofiber on the banknotes in Iran

نویسندگان [English]

  • Payam Moradpour 1
  • Abbas Akhavan sepahi 2
  • Mehdi Jonoobi 3
1 استادیار دانشگاه تهران
2 Department of Microbiology, Faculty of Life Sciences, Islamic Azad University
3 University of Tehran
چکیده [English]

Background and objectives: The banknotes is one of the most important ways to transfer of the many of microbes to human and also human diseases. These banknotes have several contaminants such as fungi, bacteria, and microbes which can transfer different diseases to human and also make huge problems for health as we as environment. Therefore, the use of proper techniques especially if they were friendly environment and biobased can introduce as suitable suggestion for decreasing the environment contaminants and also healthy concern. So, in this study, the anti-fungal effect of cellulose nanocrystal alone and with chitosan nanofiber on the common paper banknotes has been examined.
Materials and Methods: Cellulose nanocrystals have been prepared using acid hydrolysis by H2SO4 from cotton linter. Shortly, the cellulose nanocrystal preparation was consist of acid hydrolysis (by using sulfuric acid), centrifuging technique at 16000 rpm, and dialysis process by using cellulose acetate membrane, and naturalizing with distilled water. The diameter of the prepared cellulose nanocrystals and chitosan nanofibers was characterized by transmission electron microscopy (TEM). Firstly, the fungal contamination of the banknotes from four centers (bakery, butchery, passenger terminal and hospital) was evaluated. Then, in order to consider the antifungal activity of cellulose nanocrystals and chitosan nanofiber compound, stable emulsions with 1%, 2%, 4% and 6% concentrations have been prepared and then coated to the surface of banknotes using rolling coating method.
Results: According to the TEM images, the diameter for cellulose nanocrystals and chitosan nanofiber was 5-20 nm and 45 nm, respectively. It can be concluded that the cellulose nanocrystals have been successfully prepared from cotton linter. The results showed most fungal spices found in banknotes from bakery, butchery, passenger terminal and hospital) are Aspergillus, Aspergillus niger and Penicillium respectively. Anti-fungal examination of paper banknotes covered with cellulose nanocrystals at concentration of 3% shows no significant anti-fungal activity on Penicillium fungi on paper banknotes from hospital. In addition, the results also show that adding chitosan nanofiber at 1%, 2% and 4% concentrations has no anti-fungal effect on the surface of banknotes from bakery, butchery, passenger terminal and hospital, but adding chitosan nanofibers at 6% concentration shows significant anti-fungal effect. The results show that cellulose nanocrystals had no antifungal effect alone effect alone on the banknote species, but in could improve the antifungal effect, adhesion, and stability of cellulose nanocrystals on the banknote surfaces.
Conclusions: This study suggested a new approach to decrease the infection spreads through banknotes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cellulose nanocrystals
  • Chitosan nanofiber
  • Antifungal
  • Banknote
1. Abrams, B.L., and Waterman, N.G. 1972. Dirty money. J Am Med Associ. 219: 1202-1203.
2. Ahmed, M., AlSalhi, M.S., and Siddiqui, M. 2010. Silver nanoparticle applications and
human health. Clinica chimica acta. 411: 23.1841-1848.
3. Aider, M. 2010. Chitosan application for active bio-based films production and potential in
the food industry: Review. LWT-Food Science and Technology. 43: 6.837-842.
4. Amini, E., Azadfallah, M., Layeghi, M., and Talaei-Hassanloui, R. 2016. Silvernanoparticle-
impregnated cellulose nanofiber coating for packaging paper. Cellulose. 23:
557–570.
5. Applerot, G., Lipovsky, A., Dror, R., Perkas, N., Nitzan, Y., and Lubart, R. 2009. Enhanced
antibacterial activity of nanocrystalline ZnO due to increased ROS mediated cell injury. Adv
Funct Mater. 19: 6.1-11.
6. Chen, C.Y., and Chiang, C.L. 2008. Preparation of cotton fibers with antibacterial silver
nanoparticles. Mater Lett. 62: 21-22.3607-9.
7. Chung, Y.C., SU, Y.P., Chen, C.C., JIA, G., Wang, H.I., WU, J.C.G., and AND LIN, J.G.
2004. Relationship between antibacterial activity of chitosan and surface characteristics of
cell wall. Acta Pharmacologica Sinica Chinese Pharmacological Society Shanghai Institute
of Materia Medica Chinese Academy of Sciences. 25: 7. 932-936.
8. Dutta, P.K., Tripathi, S., Mehrotra, G.K., and Dutta, J. 2009. Perspectives for chitosan based
antimicrobial films in food applications. Food chemistry. 114: 4. 1173-1182.
9. Gadsby, P. 1998. Filthy lucre: bugs, drugs and grime hitch a ride on the back of every buck.
Discover. 19: 76-84.
10. Goktas, P., and Oktay, G. 1992. Bacteriological examination of paper money. Microbiol
Bull. 26: 344-348.
11. Haghighi-Poshtiri, A., Jonoobi, M., and Karimi, A.N. 2017. Preparation of cellulose
nanocrystals from α-cellulose and optimization of its isolation. Iranian Journal of Wood and
Paper Science Research, 32: 2.300-310.
12. Helander, I.M., Nurmiaho-Lassila, E.L., Ahvenainen, R., Rhoades, J., and Roller, S. 2001.
Chitosan disrupts the barrier properties of the outer membrane of Gram-negative bacteria.
International Journal of Food Microbiology. 71: 2–3. 235-244.
13. Hirano, S. 1999. Chitin and chitosan as novel biotechnological materials. Polymer
International. 48: 8.732–734.
14. Honua, M.H.M. 2017. The hygienic and microbial status of Sudanese banknote. Khartoum
state, Sudan. International Journal of Community Medicine and Public Health. 4: 4.923-927.
15. Jayakumar, R., New, N., Tokura, S., and Tamura, H. 2007. Sulfated chitin and chitosan as
novel biomaterials. International Journal of Biological Macromolecules. 4: 3.175–181.
16. Jonoobi, M., Rahamin, H., and Rahimian, F. 2015. Cellulose nanocrystal properties and their
applications. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 6: 1.167-192. (In Persian)
17. Khin, N.O., Phyu, P.W., and Aung, M.H. 1989. Contamination of currency notes with
enteric bacterial pathogens. J. Diarrh Dis Res., 7: 92-94.
18. Khwaldia, K., Arab-Tehrany, E., and Desobry, S. 2010. Biopolymer coatings on paper
packaging materials. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 9: 1.82-91.
19. Kong, M., Chen, X., and Park, H.J. 2010. Antimicrobial properties of chitosan and mode of
action: a state of the art review. International journal of food microbiology. 144: 1. 51-63.
20. Kumar, M.N.V.R., Muzarelli, R.A.A., Muzarelli, C., Sashiwa, H., and Domb, A.J. 2004.
Chitosan chemistry and pharmaceutical perspectives. Chemical Reviews., 10: 12.6017-6084.
21. Kumar, A., Negi, Y.S., Choudhary, V., and Bhardwaj, N.K. 2014.Characterization of
Cellulose Nanocrystals Produced by Acid-Hydrolysis from Sugarcane Bagasse as Agro-
Waste. Journal of Materials Physics and Chemistry. 2: 1. 1-8.
22. Kurita, K. 2006. Chitin and chitosan: functional biopolymers from marine crustaceans.
Marine Biotechnology., 8: 3.203–26.
23. Lee, C.H., An, D.S., Park, H.J., Nad Lee, D.S. 2003. Wide-spectrum antimicrobial
packaging materials incorporating nisin and chitosan in the coating. Packaging Technology
and Science, 2003. 16: 3. 99-106.
24. Pachter, B.R., Kozer, L., Pachter, S.A., and Weiner, M. 1997. Dirty money: A
bacteriological investigation of US currency. Infect Med. 14: 574.
25. Pope, T.M., Ender, P.T., Woelk, W.K., Koroscil, M.A., and Koroscil, T.M. 2002.
Bacteriological contamination of paper currency. South Med J. 95: 1408-1410.
26. Rinaudo, M. 2008. Main properties and current applications of some polysaccharides as
biomaterials. Polymer International. 57: 3.397-430.
27. Roselli, M., Finamore, A., Garaguso, I., Britti, M.S., and Mengheri, E. 2003. Zinc oxide
protects cultured enterocytes from the damage induced by Escherichia coli. J Nutr. 133:
1240.77-82.
28. Uneke, C.J., and Ogbu, O. 2007. Potential for parasite and bacterial transmission by paper
currency in Nigeria. J Environ Health. 69: 9.54-60.