Journal of Mazandaran University of Medical Sciences

fa بررسی اثر نانوذرات آهن صفر ظرفیتی بر حذف ژن های مقاومت آنتی بیوتیکی باکتری های هتروتروف پساب فاضلاب شهری Effect of Zero Valent Iron Nanoparticles on Removal of Antibiotic Resistant Genes of Heterotrophic Bacteria in Urban Wastewater تکنولوژی کنترل محیط زیست Environmental Control Technology پژوهشي-کامل Research(Original) سابقه و هدف: استفاده از نانومواد برای از بین بردن آلاینده‌های مختلف، مواد دارویی و غیرفعال‌سازی باکتری‌های مختلف آب یا فاضلاب در حال پیشرفت است، اما توانایی تخریب و یا حذف اجزای ژنتیکی باکتری‌ها توسط نانوذرات و در پی آن امکان کنترل گسترش مقاومت آنتی بیوتیکی در تصفیه خانه ها به عنوان یک مبحث جدید نیاز به بررسی دارد. هدف اصلی این تحقیق حذف اجزای ژنتیکی (پلاسمیدها و کاسمیدهای حامل ژن‌های مقاومت دارویی) باکتری‌های هتروتروف از پساب، توسط نانوذارت آهن صفر ظرفیتی است. مواد و روش‌ها: سنجش توانایی نانوذرات آهن صفر ظرفیتی در حذف اجزای ژنتیکی باکتری به روش سلولی مولکولی و ژن های انتخابی TetW (تتراسایکلین) Ctx-m-32، (سفتازیدیم) و CmlA1 (کلرامفنیکل) بود. برای تشخیص ژن‌های مقاوم از واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR) و پرایمرهای اختصاصی استفاده شد. یافته‌ها: میانگین غلظت HPC و ARBs در پساب اولیه cfu/ml 105×68/1 و 104×58/2 بود. میانگین ARGs بعد از انجام آزمایشات ng/µl 66/10±71/33 =(TetW)، ng/µl 60/11±71/57= (CmlA1) و ng/µl 85/4±71/37= (Ctx-m-32) حاصل شد. مدل پیشنهادی نرم افزار برای HPC و ARBs شامل mg/l23-20=nZVI، l/min 8/7-7=QN2، min30-23=time و برای ARGs نیز mg/l30-28=nZVI، l/min 8/7-7=QN2 و min38-30=time بود. استنتاج: nZVI قادر است علاوه بر تخریب و حذف باکتری های هتروتروف، اجزای ژنتیکی باکتری ها و ژن های عامل مقاومت آنتی بیوتیکی را تخریب و تجزیه نماید و بر خلاف تاسیسات کلر زنی تصفیه خانه‌های فاضلاب که منجر به افزایش مقاومت آنتی بیوتیکی در بین باکتری های پساب خروجی می شوند، کاهش محسوسی در جمعیت میکروبی باکتری های مقاوم آنتی‌بیوتیکی به وجود آورد. ژن های Ctx-m-32 در برابر nZVI نسبت به TetW و CmlA1 مقاومت بالایی دارند.     Background and purpose: Application of nanomaterials is growing in removing various contaminants, pharmaceuticals, and in deactivation of water or sewage bacteria. However, the ability to degrade or eliminate the genetic components of bacteria by nanoparticles and preventing the increasing trend of antibiotic resistance from sewage treatment plants needs to be further investigated. This study aimed at eliminating the genetic components (antibiotic resistance genes) of heterotrophic bacteria from wastewater by Zero Valent Iron Nanoparticles. Materials and methods: To eliminate genetic components of bacteria, the ability of nZVI was measured by cellular and molecular methods to remove the genetic components of the bacteria. Selected genes included TetW (tetracycline) Ctx-m-32 (Ceftazidime), and CmlA1 (Chloramphenicol). Polymerase chain reaction (PCR) and specific primers were used to detect resistant genes. Results: The average concentrations of HPC and ARBs were 1.68 × 105 and 2.58 × 104 cfu/mL in primary effluent. The mean values for ARGs were (TetW)=33.71 ±10.66, (CmlA1)=57.71 ±11.60, and (Ctx-m-32)=37.71 ±4.85  ng/μl  after the experiments. The proposed software model for HPC and ARBs included nZVI= 20-23 mg/l, QN2=7-7.8l/min, and time=23-30 min and for ARGs it included nZVI=28-30 mg/l, QN2=7-7.8l/min, and time=30-38 min. Conclusion: Zero Valent Iron Nanoparticles can degrade and eliminate heterotrophic bacteria, and decompose and eliminate the genetic components of bacteria and antibiotic resistance genes. Unlike the chlorination units of sewage treatment plants that increase antibiotic resistance among effluent bacteria, iron significantly reduces the populations of antibiotic resistant bacteria. Compared to TetW and CmlA1, the Ctx-m-32 genes have high stability and durability against nZVI.     تصفیه فاضلاب, مقاومت آنتی بیوتیکی, باکتری های هتروتروف, نانو ذرات, PCR wastewater treatment, antibiotic resistance, heterotrophic bacteria, nanoparticles, PCR 28 44 http://jmums.mazums.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-8719-1&slc_lang=fa&sid=1 Jabber Yeganeh جابر یگانه jabber.yeganeh@ut.ac.ir 100319475328460090873 100319475328460090873 Yes PhD Student in Environmental Engineering, Faculty of Environmental Engineering University of Tehran Aras International Campus, Tehran, Iran دانشجوی دکتری مهندسی محیط زیست، پردیس بین الملل دانشگاه تهران، تهران، ایران Nasser Mehrdadi ناصر مهردادی 100319475328460090874 100319475328460090874 No Professor, Department of Environmental Engineering, Faculty of Environmental Engineering University of Tehran, Tehran, Iran استاد، گروه مهندسی مهندسی محیط زیست، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایران Gholamreza Nabi bidhendi غلامرضا نبی بیدهندی 100319475328460090875 100319475328460090875 No Professor, Department of Environmental Engineering, Faculty of Environmental Engineering University of Tehran, Tehran, Iran استاد، گروه مهندسی مهندسی محیط زیست، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایران Majid Baghdadi مجید بغدادی 100319475328460090876 100319475328460090876 No Associate Professor, Department of Environmental Engineering, Faculty of Environmental Engineering University of Tehran, Tehran, Iran دانشیار، گروه مهندسی محیط زیست، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایران Rahim Aali رحیم عالی 100319475328460090877 100319475328460090877 No Assistant Professor, Department of Environmental Health, Faculty of Medical Sciences Khoy, Urmia University of Medical Sciences, Urmia, Iran استادیار، گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده علوم پزشکی خوی، دانشگاه علوم پزشکی ارومیه، ارومیه، ایران