Antimicrobial Potential of Bioactive Metabolites and Silver Nanoparticles from Bacillus spp. and of Some Antibiotics Against Multidrug Resistant Salmonella spp.

Bacillus spp.’nin Biyoaktif Metabolitleri ile Gümüş Nanopartikülleri ve Çoklu İlaç Direncine Karşı Bazı Antibiyotiklerin Antimikrobiyal Potansiyelleri

Özet

bjectives: The synthesis of nanoparticles using microorganisms and their metabolites is of increasing interest because they are potential producers of biocompatible and environmental friendly nanoparticles. Their nanoparticles can serve as potent alternatives to antibiotics against multidrug resistant (MDR) bacteria. The antibacterial potential of Bacillus spp. metabolites, their silver nanoparticles (SNPs), and some antibiotics against MDR Salmonella spp. was evaluated. Materials and Methods: The antimicrobial potential of metabolites and SNPs biosynthesized from Bacillus spp. was characterized, the effect of physicochemical parameters on SNP biosynthesis, the antimicrobial activity of the SNPs, and combination of SNPs and antibiotics against MDR Salmonella strains were evaluated. Results: The bioactive metabolites of the Bacillus spp. exhibited varied antimicrobial potential against the tested MDR Salmonella spp. The metabolites were able to bioreduce silver nitrate (AgNO3) to Ag+ for SNP biosynthesis. Change in color from whitish to darkish brown and a surface plasma resonance peak of 600-800 nm were observed. The SNPs were aggregated, rods, and crystalline in shape and their sizes were 15 μm, 16 μm, and 13 μm. Carboxylic acid, amino acid, alcohol, esters, and aldehydes were the functional groups found in the biosynthesized SNPs. The antibacterial activity of BAC1-SNPs, BAC7-SNPs, and BAC20-SNPs against MDR Staphylococcus aureus 9 (MDRSA9) and MDRSA18 was 6.0-22 mm and 11-20 mm. SNPs biosynthesized at pH 7 and 10 mM AgNO3 had the highest antagonistic activity. Combination of SNPs and antibiotics exhibited the best antagonistic potential. Conclusion: The metabolites and SNPs from Bacillus spp. exhibited antagonistic effects against MDR Salmonella spp. The combined SNPs and antibiotics had better antimicrobial activity.

Abstract

Amaç: Biyouyumlu ve çevre dostu nanopartiküllerin potansiyel üreticileri olan mikroorganizmalar ve bunların metabolitleri kullanılarak hazırlanan nanopartiküllere olan ilgi son yıllarda artmıştır. Bu nanopartiküller, çoklu ilaç direnci (MDR) olan bakterilere karşı antibiyotiklere güçlü alternatifler olarak değerlendirilebilir. Bacillus spp. metabolitlerinin, bunların gümüş nanopartiküllerinin (SNP) ve MDR Salmonella spp’ye karşı bazı antibiyotiklerin antibakteriyel potansiyelleri değerlendirildi.Gereç ve Yöntemler:Bacillus spp.’den biyosentezlenen metabolitlerin ve SNP’lerin antimikrobiyal etki potansiyelleri, fizikokimyasal parametrelerin SNP biyosentezine etkileri, SNP’lerin antimikrobiyal aktivitesi ve SNP’ler ile kombine edilen antibiyotiklerin MDR Salmonella suşlarına karşı etkileri değerlendirildi.Bulgular:Bacillus türlerinin biyoaktif metabolitleri test edilen MDR Salmonella spp.’ye karşı değişken antimikrobiyal aktivite gösterdiler. Metabolitler, SNP biyosentezi için gümüş nitratı (AgNO3) Ag+‘ya biyolojik olarak indirgeyebilmiştir. Beyazımsıdan koyu kahverengiye renk değişimi ve yüzey plazmon rezonans spektroskopisinde 600-800 nm’de bir pik gözlendi. Agrege olan SNP’lerin, çubuk ve kristal şeklinde oldukları; boyutlarının 15 μm, 16 μm ve 13 μm olduğu tespit edilmiştir. Karboksilik asit, amino asit, alkol, ester ve aldehit, biyosentezlenmiş SNP’lerde bulunan fonksiyonel gruplardır. BAC1-SNP’lerin, BAC7-SNP’lerin ve BAC20-SNP’lerin MDRSA9 ve MDRSA18’e karşı gösterdikleri antibakteriyel aktivite sırasıyla 6,0-22 mm ve 11-20 mm aralığındaydı. pH 7 ve 10 mM AgNO3’te biyosentezlenen SNP’lerin en yüksek antagonistik aktiviteye sahip olduğu bulundu. En iyi antagonistik potansiyel SNP’lerin ve antibiyotiklerin kombinasyonu ile elde edildi. Sonuç:Bacillus spp.’den biyosentezlenen metabolitlerin ve SNP’lerin MDR Salmonella spp’ye karşı antagonistik etkileri olduğu bulundu. SNP’ler ile kombine antibiyotiklerin daha iyi antimikrobiyal aktiviteye sahip olduğu tespit edildi.