The efficacy of nanotechnological disinfectants on heterotrophic biofilms

INTRODUCTION: Silver sulfadiazine and benzalkonium chloride are biocidal agents known to be effective against microorganisms. Although planktonic cells are easily affected by these agents, bacteria in the biofilm are more resistant to the same chemicals. Agents fixed on nanoparticles are reported to have higher antimicrobial activity against biofilm bacteria. The effects of nanotechnological disinfectants on biofilm bacteria vary with dose and time. The type of surface on which these disinfectants are sprayed also changes their activity. The aim of this study was to investigate the ability of silver sulfadiazine and benzalkonium immobilized on nanoparticles to adhere to surfaces and their effect on biofilm.
METHODS: Stainless steel coupons were sprayed with nano benzalkonium chloride and nano silver sulfadiazine were air-dried to cure for 24 hours, then the coupons were placed into the biofilm reactor. Bacterial counts in the biofilm layer formed on these surfaces were compared at monthly intervals with control coupons. Bacterial biofilms allowed to form naturally were analyzed by microbiological culture methods and number of live and dead microorganisms were determined by DAPI - CTC staining on epifluorescence microscope.
RESULTS: After the test periods, microbial culture and DAPI - CTC (live / dead) results were found significantly lower on disinfectant covered coupons. Furthermore, nano benzalkonium chloride was found to be significantly more effective against biofilm bacteria than nano silver sulfadiazine.
DISCUSSION AND CONCLUSION: The results were examined in order to observe biofilm formation on the surfaces covered with nano benzalkonium chloride and nano silver sulfadiazine compounds, to evaluate their use in industrial and clinical fields as effective disinfectants. Because these disinfectants are frequently used in industrial or clinical environments, results have made an important contribution to the manufacturer to focus on final version of the product.

Nanoteknolojik dezenfektanların heterotrofik biyofilmler üzerine etkisi

GİRİŞ ve AMAÇ: Gümüş sülfadiazin ve benzalkonyum klorür mikroorganizmalara karşı etkin olduğu bilinen biyosidal ajanlardır. Planktonik hücreler bu ajanlardan kolay etkilenmelerine rağmen biyofilm içindeki bakteriler aynı kimyasallara karşı daha dayanıklı olmaktadırlar. Öte yandan, nano tanecikler üzerine fikse edilmiş ajanların ise biyofilm bakterilerine karşı antimikrobiyal etkinliğinin yüksek olduğu bildirilmektedir. Fakat nanoteknolojik dezenfektanların doz ve süresinin biyofilm bakterilerine etkileri değişiklik göstermektedir. Bu dezenfektanların püskürtüldüğü yüzeylerin tipi de etkinliklerini değiştirmektedir. Çalışma kapsamında piyasaya sürülecek olan, nano partiküllere immobilize edilmiş gümüş sülfadiazin ve benzalkonyum’un yüzeylere tutunma yeteneklerini ve biyofilm tabakası üzerine etkilerini incelemek amaçlanmıştır.
YÖNTEM ve GEREÇLER: Paslanmaz çelik kuponlar üzerine üretici firmadan temin edilen nano benzalkonyum klorür ve nano gümüş sülfadiazin püskürtülüp 24 saat kürleşmesi beklenmiş, ardından kuponlar biyofilm reaktörüne konmuşlardır. Birer aylık aralıklarla bu yüzeylerde oluşan biyofilm tabakasındaki bakteri sayıları, dezenfektan ile kaplanmamış kontrol kuponlarıyla kıyaslanarak incelenmiştir. Doğal şekilde oluşumuna imkân verilen biyofilm içinde çoğalan bakteriler mikrobiyolojik kültür yöntemleri ile sayılmış, ayrıca ölü ve canlı mikroorganizmaların DAPI – CTC boyama ile epifloresan mikroskopta sayıları tespit edilmiştir.
BULGULAR: Deney şartları altında mikrobiyal kültür ve DAPI – CTC (ölü-canlı) boyama sonuçlarına göre deney kuponlarında anlamlı ölçüde düşük oranda biyofilm tabakası oluştuğu tespit edilmiştir. Ayrıca nano benzalkonyum klorür, nano gümüş sülfadiazine kıyasla biyofilm bakterilerine karşı anlamlı düzeyde daha etkili bulunmuştur.
TARTIŞMA ve SONUÇ: Nano benzalkonyum klorür ve nano gümüş sülfadiazin bileşiklerinin tutunduğu yüzeylerde biyofilm oluşumunu gözlemek ve bu sayede dezenfektanların antimikrobiyal yüzey oluşturmak amacıyla endüstride ve klinik alanlarda yer alması için sonuçlar değerlendirilmiştir. Bu dezenfektanlar endüstriyel veya klinik ortamlarda sıkça kullanılmaktadır. Çalışma sonuçları üretici firmaya odaklanması gereken ürün hakkında önemli katkı sağlamıştır.