Bài viết này trình bày về việc kết hợp cellulose vi khuẩn với vật liệu khác có khả năng diệt khuẩn như chitosan có thể tạo ra composite có tính ứng dụng trong việc diệt khuẩn. Composite kết hợp giữa cellulose vi khuẩn và chitosan trọng lượng phân tử thấp được tạo thành bằng phương pháp ex situ. Khả năng kháng khuẩn của composite được khảo sát trên các vi khuẩn Escherichiacoli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus và Corynebacterium diphtheriae. Đặc tính kháng khuẩn của chitosan đã được thể hiện ở composite đối với cả 4 loại vi khuẩn khảo sát. Mời các bạn cùng tham khảo!
Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Số 44, 2020 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN CỦA COMPOSITE CHITOSAN VÀ CELLULOSE VI KHUẨN NGUYỄN THỊ KIM ANH1, HỒNG THÙY DƢƠNG2 Viện Cơng Nghệ Sinh Học – Thực Phẩm, Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Phịng Cơng Nghệ Sinh Học, Trung Tâm R&D, Khu Cơng Nghệ Cao TP HCM nguyenthikimanh@iuh.edu.vn Tóm tắt Việc kết hợp cellulose vi khuẩn với vật liệu khác có khả diệt khuẩn nhƣ chitosan tạo composite có tính ứng dụng việc diệt khuẩn Composite kết hợp cellulose vi khuẩn chitosan trọng lƣợng phân tử thấp đƣợc tạo thành phƣơng pháp ex situ Khả kháng khuẩn composite đƣợc khảo sát vi khuẩn Escherichiacoli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus Corynebacterium diphtheriae Đặc tính kháng khuẩn chitosan đƣợc thể composite loại vi khuẩn khảo sát Tuy nhiên, vi khuẩn Gram âm bị tiêu diệt mạnh so với vi khuẩn Gram dƣơng nghiên cứu Trong dung dịch chitosan có hiệu suất diệt S.aureus yếu composite lại có khả diệt vi khuẩn tốt Composite kết hợp chitosan với cellulose vi khuẩn đƣợc sử dụng để ngăn ngừa tiêu diệt vi khuẩn Từ khóa.Chitosan trọng lƣợng phân tử thấp, composite, ex situ, hiệu suất diệt khuẩn ASSESSMENT OF ANTIBACTERIAL ACTIVITY OF COMPOSITE BETWEEN CHITOSAN AND BACTERIAL CELLULOSE ON SOME BACTERIA STRAINS Abstracts The integration of bacterial cellulose and other antibacterial material might produce a composite that can eliminate bacteria Composite of bacterial cellulose and low molecular weight chitosan produced using ex situ method Antibacterial activity of the composite was examined for Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, and Corynebacterium diphtheriae Antibacterial property of chitosan was presented in the composite for all bacterial strains However, Gram negative bacteria were eliminatedmore efficiently than Gram positive bacteria in this study While chitosan solution showed a weak bactericidal perfomance to S.aureus, it happened to be much stronger that the composite can kill this microorganism Composite between chitosan and bacterial cellulose can be used to prevent and eliminate bacteria Keywords Low molecular weight, composite, ex situ, bactericidal performance GIỚI THIỆU Vi khuẩn Acetobacter xylinum thực trình trao đổi chất mơi trƣờng lỏng thơng qua việc hấp thụ đƣờng glucose, kết hợp với acid béo để tạo tiền chất màng tế bào Tiền chất đƣợc tiết nhờ hệ thống lỗ nằm màng tế bào với enzyme polymer hóa glucose thành cellulose [1] Cellulose vi khuẩn (bacterial cellulose – BC) có cấu trúc hóa học giống cellulose thực vật nhƣng cấu trúc đa phân thuộc tính có khác BC cellulose thực vật Cấu trúc BC chuỗi polymer không phân nhánh gồm gốc D-glucose nối với nhờ liên kết β-1,4-glucan [2] BC đƣợc ứng dụng nhiều lĩnh vực nhƣ thực phẩm, y tế Khi ứng dụng y tế, BC làm vật liệu phủ vết thƣơng có tác dụng ngăn vết thƣơng với mơi trƣờng bên ngồi, làm thơng thống, giúp vết thƣơng nhanh lành Các vết thƣơng sau phẫu thuật hay vết lt sử dụng BC q trình điều trị [3] BC thƣờng đƣợc kết hợp với vật liệu khác để tăng thêm đặc tính phù hợp với vật liệu hỗ trợ điều trị vết thƣơng, đặc tính diệt khuẩn đƣợc quan tâm nghiên cứu Việc kết hợp BC với vật liệu có khả kháng khuẩn nhƣ chitosan hứa hẹn tạo vật liệu composite sử dụng việc hỗ trợ điều trị vết thƣơng Chitosan có nhiều tính chất sinh học nhƣ có khả hút nƣớc, giữ ẩm, có tính kháng khuẩn với nhiều chủng loại khác nhau, khơng độc, có khả tƣơng thích sinh học cao đồng thời phân hủy sinh học nên khơng gây dị ứng không gây phản ứng phụ, không tác hại đến mơi trƣờng, ngồi cịn kích thích phát triển tăng sinh tế bào [4].Chitosan có © 2020 Trƣờng Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN CỦA COMPOSITE CHITOSAN VÀ CELLULOSE VI KHUẨN 75 khả hấp thụ dầu mỡ cao hấp thu đến gấp 6-8 lần trọng lƣợng Chitosan tích điện dƣơng có khả liên kết hóa học với chất tích điện âm nhƣ chất béo, lipid, cholesterol, protein đại phân tử Chitosan hợp chất cao phân tử nên trọng lƣợng phân tử chúng giảm dần theo thời gian phản ứng tự cắt mạch, nhƣng trọng lƣợng phân tử giảm hoạt tính kháng khuẩn kháng nấm khơng bị giảm Do chitosan polymer đƣợc hình thành từ monomer nối với liên kết α-(1-4) glycoside mà liên kết dễ đứt gãy acid, bazơ, tác nhân gây oxy hóa enzyme thủy phân [5].Chitosan bị thủy phân tạo nên chitosan phân tử lƣợng thấp Chitosan với mức polymer hóa (DPs) < 20 trọng lƣợng phân tử trung bình dƣới 3900 Da đƣợc gọi chitosan oligomer, chitooligomers chitooligosaccharides Oligochitosan (Chitooligosaccharides) có tính chất đặc trƣng chống lại đƣợc vi sinh vật có hại, chống ung thƣ làm vết thƣơng nhanh lành [6] Nghiên cứu có mục tiêu tạo vật liệu kết hợp chitosan có trọng lƣợng phân tử thấp dƣới dạng oligomer với BC tìm hiểu khả chống lại số vi khuẩn vật liệu composite VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP 2.1 Kết hợp BC chitosan phƣơng pháp ex situ Màng BC sau thu nhận đƣợc xử lý với NaOH 0,8% đun sôi 30 phút để loại bỏ vi khuẩn bám màng BC, rửa lại nƣớc để loại bỏ kiềm, sau ngâm với H2O2 1,5% miếng có màu trắng sáng Tiếp theo BC đƣợc ngâm dung dịch chitosan 24 Chitosan đƣợc sử dụng loại có trọng lƣợng phân tử thấp (LMC), hịa tan acid lỗng (Sigma, 448869) Các vi khuẩn khảo sát bao gồm vi khuẩn Gram âm E coli (ATCC 25922) P aeruginosa (ATCC 10145( vi khuẩn Gram dương S aureus (ATCC 25923) C diphtheriae (ATCC 13812) Các vi khuẩn mua từ Mỹ lưu giữ giống phịng thí nghiệm Trung tâm Nghiên cứu Triển khai thuộc Khu Công nghệ cao Thành phố Hồ Chí Minh.2.2 Kiểm tra cấu trúc composite BC chitosan bằngkính hiển vi điện tử quét Mẫu màng BC composite BC-LMC chuẩn bị đƣợc xử lý đông khô điều kiện chân không nhiệt độ -50OC Sau đó, cấu trúc bề mặt mẫu vật liệu đƣợc chụp kính hiển vi điện tử quét HITACHI F4800 2.3 Khảo sát đặc tính kháng khuẩn dung dịch LMC composite BC-LMC phƣơng pháp đếm khuẩn lạc 2.3.1 Khảo sát thời gian diệt khuẩn LMC composite BC-LMC Khảo sát với mục đích nhằm xác định đƣợc khoảng thời gian mà dung dịch LMC composite BCLMCcó khả ức chế vi khuẩn để đạt đƣợc hiệu suất tối ƣu Mật độ vi khuẩn dịch khuẩn khảo sát 106 CFU/ml Sau cho chitosan nồng độ 1000ppm tiếp xúc với vi khuẩn khoảng thời gian 5, 15, 30, 60, 90, 120 phút, tiến hành cấy trải dịch khuẩn đĩa petri chứa môi trƣờng LB agar Tƣơng tự, composite BC-LMC đƣợc tạo từ trình ngâm BC với dung dịch LMC nồng độ 1000ppm, có kích thƣớc 10x10mm, đƣợc chotiếp xúc trực tiếp với dịch khuẩn có mật độ 106 CFUml Sử dụng màng BC làm đối chứng Sau khoảng tiếp xúc BC-LMC BC dịch khuẩn 0- 5- 15- 30- 60- 90- 120 phút, hút 100µL dịch khuẩn cho vào đĩa petri chứa mơi trƣờng LB agar cấy trải Ủ đĩa 37°C 24 – 48 Đọc kết cách đếm tất khuẩn lạc có đĩa so sánh với đĩa đối chứng, từ tính mật độ CFU/ml sau tính hiệu suất kháng khuẩn Số lƣợng tế bào vi khuẩn đƣợc xác định theo cơng thức sau đây: N (CFU/ml) Trong đó: N: số tế bào ( đơn vị hình thành khuẩn lạc) vi khuẩn 1ml mẫu C: tổng số khuẩn lạc đếm đƣợc đĩa © 2020 Trƣờng Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 76 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN CỦA COMPOSITE CHITOSAN VÀ CELLULOSE VI KHUẨN ni: số lƣợng đĩa cấy độ pha lỗng i V: thể tích dịch mẫu (ml) cấy vào đĩa di : độ pha loãng tƣơng ứng 2.3.2 Khảo sát hiệu suất diệt khuẩn LMC composite BC-LMC Dựa vào kết thời gian mà LMC composite BC-LMCcó thể diệt khuẩn hiệu quả, khả diệt khuẩn dãy nồng độ 0,5; 1,5; 2,5; 5; 7,5; 10; 50; 150; 250; 500; 750; 1000 ppm LMC dãy nồng độ 10, 50, 150, 250, 500, 750, 1000 ppm BC-LMC tiếp tục đƣợc khảo sát để xác định đƣợc nồng độ ức chế cho chitosan tiếp xúc trực tiếp với dịch khuẩn đạt đƣợc hiệu suất tối ƣu Hiệu suất diệt khuẩn đƣợc tính theo cơng thức sau: Hiệu suất diệt khuẩn (%) = (số lƣợng tế bào vi khuẩn đĩa đối chứng – số lƣợng tế bào vi khuẩn đĩa khảo sát) / số lƣợng tế bào vi khuẩn đĩa đối chứng x100 2.3.3 Phƣơng pháp xử lý số liệu Phần mềm thống kê Statgraphic đƣợc sử dụng để xử lý số liệu Độ lệch chuẩn ANOVA đơn yếu tố đƣợc sử dụng để thể kết trung bình lần lặp lại so sánh nhóm thí nghiệm KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Vật liệu composite oligochitosan với BC Màng composite BC-oligochitosan ( BC-LMC) có màu trắng, bề mặt mịn có độ dai Sau đƣợc gắn kết với phân tử LMC, màng đƣợc kiểm tra cấu trúc dƣới kính hiển vi điện tử quét (SEM) Hình ảnh cho thấy cấu trúc 3D chặt chẽ đƣợc hình thành từ sợi cellulose có kích thƣớc nano, màng BC đƣợc tạo có độ xốp vi khuẩn A xylinum tạo cellulose cấu trúc bậc I (ribbon-like polymer) bậc II (thermodynamically stable polymer) [7], ribbon cellulose dạng sợi nano đƣợc tạo sau trình tổng hợp tiền sợi (protofibril) chuỗi glucose đƣợc vi khuẩn tiết qua vách tế bào, cấu trúc sợicủa màng BC đối chứng (hình 1) Hệ thống màng BC đƣợc tạo thành từ sợi nano xếp chặt chẽ khơng gian ba chiều, tạo thành hydrogel có độ bền độ xốp cao [8] Hình 1:Cấu trúc sợi màng BC đối chứng (a) BC-LMC (b) đƣợc chụp dƣới kính hiển vi điện tử quét Trên bề mặt lớp cắt màng composite BC-LMC quan sát thấyLMC che phủ dày đặc len lỏi mạng lƣới sợi cellulose BC.LMCcó cấu trúc mạch lớn có khả thâm nhập vào bên khoảng trống vi sợi (microfibrils) hình thành liên kết với phân tử màng BC [9] 3.2 Khả diệt khuẩn dung dịch oligochitosan (LMC) composite BC-LMC 3.2.1 Hiệu suất diệt khuẩn dung dịch LMC theo thời gian Hiệu diệt khuẩn dung dịch LMC đƣợc khảo sát theo thời gian 5, 15, 30, 60, 90, 120 phút nồng độ 1000ppm nhằm xác định đƣợc khoảng thời gian tối ƣu mà hai dung dịch có khả ức chế vi khuẩn E coli, P aeruginosa, S aureus, C diphtheriae (bảng 1) © 2020 Trƣờng Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN CỦA COMPOSITE CHITOSAN VÀ CELLULOSE VI KHUẨN 77 Bảng 1: Hiệu suất kháng khuẩn theo thời gian dung dịch LMC Hiệu suất kháng khuẩn (%) Thời gian (phút) E coli P aeruginosa a 99,51± 0,31 a S aureus 1,45 ± 1,16 C diptheriae a 73,73 ± 2,20a 96,00 ± 0,70 15 99,54± 0,21b 99,96 ± 0,02b 9,75 ± 2,13ab 78,61 ± 1,14b 30 99,88 ± 0,07b 100,00 ± 0,00b 6,55 ± 2,17ab 87,23 ± 0,84c 60 99,90 ± 0,05b 100,00 ± 0,00b 12,90 ± 4,98bc 91,97 ± 0,29d 90 120 99,94 ± 0,05b 99,98 ± 0,00b 100,00 ± 0,00b 100,00± 0,00b 18,51 ± 1,13cd 20,87 ± 3,30d 96,15 ± 1,22e 99,42 ± 0,62f Trong cột, giá trị trung bình mang chữ khác nhaubiểu thị khác biệt có ý nghĩa thống kê P< 0,05 LMC diệt khuẩn với hiệu suất thời giankhác vi khuẩn khác Hai vi khuẩn Gram âm gồm E.coli P.aeruginosa bị dung dịch LMC diệt 100% lần lƣợt sau thời gian tiếp xúc 15 phút 30 phút (Bảng 1) Khả diệt khuẩn dung dịch LMC S aureus có hiệu suất thấp Khuẩn lạc mọc dày đặc không khác biệt đáng kể sau vi khuẩn tiếp xúc với chitosan thời gian dài (Hình 2) Hiệu suất diệt khuẩn đạt 1,45% mốc thời gian phút đạt 20,87% sau 120 phút tiếp xúc Hiệu suất kháng khuẩn LMC C diphtheriae thấp E coli P aeruginosa nhƣng cao hẳn so với S aureus Trong phút đầu, hiệu suất diệt C diphtheriae đạt 73,73%, tăng dần tăng thời gian diệt khuẩn đạt 90% từ 60 phút trở (Bảng1) Hình 2: Khả kháng khuẩn dung dịch LMC 1000ppm theo thời gian Đối với E coli (1), P aeruginosa (2), S aureus (3), C diphtheriae (4) đĩa petri cấy mốc thời gian phút (a), phút (b), 15 phút (c), 30 phút (d), 60 phút (e), 90 phút (f), 120phút (g) Chitosan đƣợc nhiều nghiên cứu chứng minh có khả diệt vi khuẩn Gram âm Gram dƣơng nhiên hiệu suất diệt khuẩn đƣợc so sánh vi khuẩn Gram âm Gram dƣơng nhiều tranh cãi Một số nghiên cứu cho thấy chitosan có tác động mạnh tới vi khuẩn Gram âm so với Gram dƣơng [10], [11] phân tích từ nghiên cứu cho vi khuẩn Gram âm có lớp vách tế bào mỏng nên dễ bị tác động vi khuẩn Gram dƣơng Mặt khác, chitosan lại đƣợc chứng minh có tác động mạnh mẽ tới vi khuẩn Gram âm số nghiên cứu [12], [13] Kết nghiên © 2020 Trƣờng Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN CỦA COMPOSITE CHITOSAN VÀ CELLULOSE VI KHUẨN 78 cứu cho thấy rõ ràng vi khuẩn Gram âm gồm E.coli P.aeruginosa dễ bị chitosann tiêu diệt so với vi khuẩn Gram dƣơng gồm S.aureus C.diphtheria Các phân tử LMC bám vào bề mặt vi khuẩn tác động lên trình trao đổi chất qua màng tế bào vi khuẩn, làm tính tồn vẹn màng tế bào gây chết tế bào Sự tƣơng tác tĩnh điện nhóm mang điện tích dƣơng chitosan vị trí mang điện tích âm màng tế bào vi khuẩn chế diệt khuẩn chủ yếu chitosan [14] Bên cạnh đó, độ dày lớp peptidoglycan đóng vai trị quan trọng trình tƣơng tác chitosan tác động tới vi khuẩn [15] Điều giải thích cho việc chitosan bám tiêu diệt đƣợc vi khuẩn Khả diệt khuẩn chitosan khác loại vi khuẩn chúng có đặc điểm hình dạng cấu tạo màng tế bào khơng giống Vi khuẩn Gram âm có lớp peptidoglycan mỏng cản trở khả bám liên kết chitosan so với vi khuẩn Gram dƣơng có lớp peptidoglycan dày 3.2.2 Hiệu suất diệt khuẩn dãy nồng độ dung dịch LMC Hiệu suất diệt khuẩn đƣợc khảo sát dựa dãy nồng độ dung dịch LMC khoảng thời gian thích hợp, nhằm mục đích xác định nồng độ tối thiểu mà chúng có khả ức chế đƣợc tăng trƣởng phát triển vi khuẩn Dãy nồng độ khảo sát 0,5; 1,5; 2,5; 5; 7,5; 10; 50; 150; 250; 500; 750; 1000 ppm Khả kháng khuẩn dãy nồng độ dung dịch LMC 100 090 Hiệu suất (%) 080 070 060 050 040 030 020 010 000 1000 750 500 250 150 50 10 7.5 2.5 1.5 0.5 Nồng độ (ppm) E coli P aeruginosa S aureus C diphtheriae Hình 3: Khả diệt khuẩn dãy nồng độ dung dịch LMC sau thời gian tiếp xúc 15 phút E.coli, P.aeruginosa, S.aureus C.diphtheriae Dung dịch LMC có khả diệt khuẩn hiệu E coli P aeruginosa nồng độ 1,5ppm (hiệu suất đạt đƣợc 95% so với đối chứng) Kết cho thấy nồng độ ức chế tối thiểu LMC với hai loại vi khuẩn Gram âm 1,5ppm Tuy nhiên, hiệu suất diệt khuẩn P aeruginosa tƣơng đối ổn định so với E coli (Hình 3) Hiệu suất diêt khuẩn S aureus thấp, không ổn định dao động dƣới 45% Trong đó, hiệu suất LMC 1000ppm C diphtheriae tƣơng đối ổn định so với S aureus (nồng độ LMC 0,5-10ppm: hiệu suất dao động 22-88%, từ 50ppm trở lên hiệu suất diệt khuẩn đạt 90%), ghi nhận nồng độ ức chế tối thiểu 250ppm Khả diệt E coli dung dịch chitosan có hiệu suất cao đƣợc ghi nhận với nồng độ từ 100ppm trở lên [12], [16] Giá trị nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) nghiên cứu cao so với nghiên cứu trƣớc ghi nhận MIC chitosan E coli, P aeruginosa S aureus lần lƣợt 0,06%, 0,1% 0,06% tƣơng ứng với nồng độ 600, 1000, 600ppm [17] © 2020 Trƣờng Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN CỦA COMPOSITE CHITOSAN VÀ CELLULOSE VI KHUẨN 79 Dung dịch LMC có khả diệt khuẩn hiệu E coli P aeruginosa nồng độ 1,5ppm (hiệu suất 95%) Hiệu suất có xu hƣớng giảm rõ rệt nồng độ 0,5ppm E coli P aeruginosa với kết lần lƣợt 68,83% 70,72% (Hình 3) Kết cho thấy khả diệt khuẩn LMC hai chủng vi khuẩn Gram âm có hiệu suất cao gần tới 100% từ nồng độ 1,5-1000ppm Đối với S aureus, hiệu suất diệt khuẩn dƣờng nhƣ thấp, không ổn định dao động dƣới 45% Số lƣợng khuẩn lạc xuất nhiều đĩa, khả diệt khuẩn khơng hiệu so với hai vi khuẩn Gram âm 3.2.3 Hiệu suất diệt khuẩn composite BC-LMC theo thời gian Nhiễm khuẩn ảnh hƣởng nghiêm trọng đến việc chữa lành vết thƣơng Vì thế, kết hợp BC với LMC đƣợc trông đợi làm giảm phát triển vi khuẩn vết thƣơng Việc khảo sát đặc tính kháng khuẩn màng BC-LMC đƣợc đánh giá cách tiếp xúc trực tiếp với bốn chủng vi khuẩn E coli, P aeruginosa,S aureus, C diphtheriae.Kết khảo sát hiệu suất diệt khuẩn composite BCLMC nồng độ 1000ppm qua mốc thời gian đƣợc thể cụ thể bảng Bảng 2: Hiệu suất kháng khuẩn theo thời gian composite BC-LMC Thời gian (phút) Hiệu suất kháng khuẩn (%) E coli P aeruginosa a 79,68 ± 4,70 53,26 ± 3,50a 15 92,57 ± 3,76b 71,44 ± 1,92b c 30 98,28 ± 1,12 89,42 ± 2,77 c c 60 98,59 ± 1,36 90,58 ± 3,58c c 90 99,79 ± 0,10 95,52 ± 4,43cd 120 99,99 ± 0,01c 98,21 ± 2,25d S aureus 99,49 ± 0,21a 99,55 ± 0,56a 99,98 ± 0,01a 100,00 ± 0,01a 99,99 ± 0,01a 99,98 ± 0,02a C diptheriae 90,13 ± 0,16a 96,16 ± 0,45b 98,66 ± 0,55c 99,45 ± 0,63cd 99,86 ± 0,45d 100,00 ± 0,00d Trong cột, giá trị trung bình mang chữ khác có giá trị sai khác thống kê(P< 0,05) Hiệu suất diệt khuẩn vi khuẩn E coli P aeruginosa mốc thời gian tiếp xúc sau phút lần lƣợt 79,68% 53,46% Vi khuẩn gram dƣơng S aureus C diphtheriaebị composite tác động với hiệu suất diệt khuẩn lần lƣợt 99,49% 90,13% Sau mốc thời gian 30 phút, khả diệt khuẩn composite BC-LMC bốn chủng vi khuẩn E coli, P aeruginosa, S aureus, C diphtheriae đạt hiệu suất 95% (Bảng 2) Hình 4: Khả kháng khuẩn composite BC-LMC 1000ppm theo thời gian Đối với E coli (1), P aeruginosa (2), S aureus (3), C diphtheriae (4) đĩa petri cấy mốc thời gian phút (a), phút (b), 15 phút (c), 30 phút (d), 60 phút (e), 90 phút (f), 120 phút (g) © 2020 Trƣờng Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN CỦA COMPOSITE CHITOSAN VÀ CELLULOSE VI KHUẨN 80 Một điểm thú vị nghiên cứu khả diệt khuẩn composite BC-LMCđối với vi khuẩn S.aureushiệu hẳn so với dung dịch LMC.Composite BC-LMC tiêu diệt hầu hết vi khuẩn S.aureus biểu đĩa thạch hầu nhƣ có khơng có khuẩn lạc xuất (hình 4) 3.2.4 Hiệu suất kháng khuẩn dãy nồng độ composite BC-LMC Tƣơng tự nhƣ dung dịch LMC, composite BC-LMC đƣợc khảo sát hiệu suất diệt khuẩn dựa dãy nồng độ dung dịch LMC sử dụng để gắn kết với màng BC nhằm mục đích xác định nồng độ tối thiểu sử dụng tạo composite có khả ức chế đƣợc tăng trƣởng phát triển vi khuẩn Dãy nồng độ khảo sát 10, 50, 150, 250, 500, 750, 1000 (ppm) Composite BC-LMC sử dụng nồng độ chitosan 1000 ppm cho thấy khả diệt khuẩn tƣơng đối cao E coli, P aeruginosa, S aureus, C diphtheriaevới hiệu suấtlần lƣợt 93,57%,97,10%, 90,12% 90,77% Trong đó, màng BC đƣợc ngâm dung dịch LMC nồng độ từ 150 đến 1000ppm có khả diệt vi khuẩn E.coli đạt 90%, hiệu suất diệt khuẩn nồng độ 50ppm 10ppm có xu hƣớng giảm 56,10% 48,23% Tƣơng tự, khả diệt khuẩn hiệu composite BC-LMC P aeruginosalà từ nồng độ 250 đến 1000ppm, có xu hƣớng giảm dần từ nồng độ 150ppm trở với hiệu suất dao động từ 58,86-71,44% Đối với vi khuẩn S.aureus, khả diệt khuẩn nồng độ từ 250 đến 1000ppm có hiệu suất đạt 90%, hiệu suất diệt khuẩn nồng độ 10, 50, 150ppm có dấu hiệu giảm khơng đáng kể với hiệu suất dao động từ 76,65-78,65% Tƣơng tự nhƣ S aureus, khả diệt C diptheriae BC-LMC có hiệu suất cao (89,74-90,77%) nồng độ 250-1000ppm(Hình5) Khả kháng khuẩn composite BC-LMC theo dãy nồng độ LMC 100,00 90,00 80,00 Hiệu suất (%) 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 1000 750 500 250 150 50 10 Nồng độ (ppm) E coli P aeruginosa S aureus C diphtheriae Hình Khả kháng khuẩn dãy nồng độ composite BC-LMC sau 30 phút Composite có hiệu suất diệt khuẩn tƣơng đối cao (trên dƣới 90%) đồng vi khuẩn khảo sát sử dụng dung dịch chitosan có nồng độ từ 250ppm để ngâm màng BC KẾT LUẬN Composite BC-LMC đƣợc chế tạo phƣơng pháp ex situ mang đặc tính kháng khuẩn chitosan có tác động tới vi khuẩn khảo sát gồm E.coli, P.aeruginosa, S.aureus C.diphtheriae Vi khuẩn Gram âm bị tiêu diệt mạnh so với vi khuẩn Gram dƣơng Trong dung dịch LMC diệt S.aureus hiệu suất thấp composite BC-LMC lại có khả diệt vi khuẩn tốt Các nghiên cứu cần đƣợc tiếp tục thực để lý giải cho khác biệt LỜI CẢM ƠN Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn Trung tâm Nghiên cứu triển khai, Khu Công nghệ cao Thành phố Hồ Chí Minh hỗ trợ vật tƣ, nguyên liệu, thiết bị cho thí nghiệm nghiên cứu © 2020 Trƣờng Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN CỦA COMPOSITE CHITOSAN VÀ CELLULOSE VI KHUẨN 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ross P., Mayer R., Benziman M (1991) Cellulose biosynthesis and function in bacteria Microbiological Review, 55(1): 35-58 [2] Klemm D., Heublein B., Fin H.P., Bohn A (2005) Cellulose: Fascinating biopolmer and sustainable raw material Angewandte Chemie-International Edition, 44(22): 3358-3393.[3] Jonas R., Farah L.H (1998) Production and application of microbial cellulose Poly Deg Stab., 59: 101-106 [4] Lin W.C., Lien C.C., Yeh H.J., Yu C.M., Hsu S.H (2013) Bacterial cellulose and bacterial cellulose chitosan membranes for wound dressing applications Carbohydr Polym., 94(1): 603-611 [5] Rinaudo M (2006) Chitin and chitosan: Properties and applications Prog Plym Sci., 31(7): 603-632 [6] Mourya V.K., Inamdar N.N., Choudhari Y.M (2011) Chitooligosaccharides: Synthesis characterization and applications Poly Sci., 53: 583-612 [7] Chawla P.R., Bajaj I.B., Survase S.A., Singhal R.S (2009) Microbial cellulose: Fermentative production and applications Food Technol Biotechnol., 47(2): 107-124 [8] Nguyễn Thị Kim Anh, Hoàng Thùy Dƣơng, Trần Thị Khánh Hòa, Nguyễn Thị Thanh Kiều (2016) Đánh giá khả sử dụng màng cellulose Acetobacter xylinum tạo làm giám đỡ (scaffold) nuôi cấy tế bào fibroblast chuột nhắt trắng Tạp chí Cơng nghệ sinh học, 14(3): 427-433 [9] Yamada Y., Hoshino K., Ishikawa T (1997) The phylogeny of acetic acid bacteria based on the partial sequences of 16S ribosomal RNA: the elevation of the subgenus Glyconoacetobacter to the generic level Biosci Biotechnol Biochem, 61(8): 1244-1251 [10] No H.K., Park N.Y., Lee S.H., Meyers S.P (2002) Antibacterial activity of chitosan and chitosan oligomers with different molecular weights Int J Food Microbiol., 74: 65-72 [11] Silva L.P., Britto D., Seleghim M.H.R., Assis O.B.G (2010) In vitro activity of water-solube quaternary chitosan chloride salt against E.coli World J Microbiol Biotechnol., 26: 2089-2092 [12] Sudarshan N.R., Hoover D.G., Knorr D (1992) Antibacterial action of chitosan Food Biotechnol., 6: 257-272 [13] Eaton P., Fernandes J.C., Pereira E., Pintado M.E (2008) Atomic force microscopy study of the antibacterial effects of chitosan on Escherichia coli and Staphylococcus aureus Ultramicroscopy, 108: 1128-1134 [14] Rabea E.I., Badawy M.E T., Stevens C.V., Smagghe G., Steurbaut W (2003) Chitosan as antimicrobial agent: applications and mode of action Biomacromolecules, 4: 1457-1465 [15] Zheng L Y., Zhu J F (2003) Study on antimicrobial activity of chitosan with different molecular weights Carbohydr Polym., 54: 527-630 [16] Liu H., Du Y., Wang X., Sun L (2004) Chitosan kills bacteria through cell membrane damage Int J Food Microbiol., 95(2): 147-155 [17] Jeon Y., Park P., Kim S (2001) Antimicrobial effect of chitooligosaccharides produced by bioreactor, 44: 71 76 Ngày nhận bài: 02/01/2020 Ngày chấp nhận đăng: 20/03/2020 © 2020 Trƣờng Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh ... phố Hồ Chí Minh ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN CỦA COMPOSITE CHITOSAN VÀ CELLULOSE VI KHUẨN 80 Một điểm thú vị nghiên cứu khả diệt khuẩn composite BC-LMCđối với vi khuẩn S.aureushiệu...ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN CỦA COMPOSITE CHITOSAN VÀ CELLULOSE VI KHUẨN 75 khả hấp thụ dầu mỡ cao hấp thu đến gấp 6-8 lần trọng lƣợng Chitosan tích điện dƣơng có khả liên... phố Hồ Chí Minh 76 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHÁNG MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN CỦA COMPOSITE CHITOSAN VÀ CELLULOSE VI KHUẨN ni: số lƣợng đĩa cấy độ pha lỗng i V: thể tích dịch mẫu (ml) cấy vào đĩa di : độ pha