Contribution à l'inhibition des bactéries multirésistantes par des nanoparticules métalliques biosynthétisé par une bactérie lactique isolée à partir d’un produit laitier dans la région de Ouargla

Abstract

This study aims to evaluate the frequency of multidrug-resistant bacteria (MDRB) and to explore the use of Streptococcus spp. isolated from camel semen for the extracellular biosynthesis of silver chloride nanoparticles (AgClNPs), while assessing their biological activities and toxicity. According to the results, in 2023, 43 MDRB were isolated and identified, emanating mostly from the intensive care unit service and pus samples at the Ouargla public hospital, with women being more affected than men. The AgClNPs exhibit an absorptio peak at 369 nm in the UV-Vis, a cubic structure, a crystallinity of 43.49%, and a crystallite size of 17.94 nm. Scanning electron microscopy coupled with X-ray energy dispersive spectroscopy (SEM-EDX) confirms a spherical structure and a particle size of 5.29 nm, thus validating the elemental composition of chlorine (Cl) and silver (Ag). The AgClNPs are effective against MDR, with MIC and MBC values ranging between 7.81 and 125 µg/mL. Additionally, molecular docking demonstrated that the optimal predicted binding energies were –2.12 kcal/mol for P. aeruginosa. Furthermore, they inhibit DPPH and ABTS radicals and possess significant antioxidant activity. In vitro viability tests showed an LC₅₀ of 0.520 mg/mL, while in vivo tests revealed moderate aquatic toxicity, and in silico, analysis highlighted a class III toxicity with an LD₅₀ of 276 mg/kg. The study reveals the prevalence of MDRB in hospitals, allowing for the optimization of antibiotic use and preventive measures. It also highlights the potential of Streptococcus spp. in the biosynthesis of AgClNPs, showcasing its innovative, economical, sustainable, and ecological alternative. Biological activities also demonstrate their potential as antibacterial agents against MDRB, thus promoting the rapid development of nanomaterials in nanomedicine and pharmaceuticals.

Cette étude vise à évaluer la fréquence des bactéries multirésistantes (BMR) et à explorer l'utilisation de Streptococcus sp. isolés à partir de smen camelin pour la biosynthèse extracellulaire de nanoparticules de chlorure d'argent (AgClNPs), tout en évaluant leurs activités biologiques et leur toxicité. D'après les résultats, En 2023, 43 BMR ont été isolées et identifiées, emanant le plus du service de l’unité de soins intensif et des echantillons de pus a l'hôpital public d'Ouargla, les femmes étant plus touchées que les hommes. Les AgClNPs présentent un pic d'absorption à 369 nm dans l'UV-Vis, une structure cubique, une cristallinité de 43,49 % et une taille de cristallite de 17,94 nm. La microscopie électronique à balayage couplée à la spectroscopie de dispersion d'énergie X (MEB-EDX) confirme une structure sphérique et une taille de particule de 5,29 nm, validant ainsi la composition élémentaire en chlore (Cl) et en argent (Ag). Les AgClNPs sont efficaces contre les BMR, avec des valeurs de CMI et de CMB comprises entre 7,81 et 125 µg/mL. Ainsi que, le docking moléculaire a démontré que les énergies de liaison optimales prévues étaient de –2,12 kcal/mol pour P. aeruginosa. En outre, Ils inhibent les radicaux DPPH et ABTS et possèdent une activité antioxydante significative. Les tests de viabilité in vitro ont montré une CL₅₀ de 0,520 mg/mL, tandis que les tests in vivo ont révélé une toxicité aquatique modérée et l’analyse in silico mis en évidence une toxicité de classe III avec une DL50 de 276 mg/kg. L'étude révèle la prévalence du BMR dans les hôpitaux, permettant d'optimiser l'utilisation des antibiotiques et les mesures de prévention. Elle met également en évidence le potentiel de Streptococcus sp. dans la biosynthèse des AgClNPs, mettant en avant son alternative innovante, économique, durable et écologique. Les activités biologiques démontrent également leur potentiel en tant qu'agents antibactériens contre le BMR, favorisant ainsi le développement rapide de nanomatériaux en nanomédecine et dans les produits pharmaceutiques.

تهدف هذه الدراسة إلى تقييم انتشار البكتيريا متعددة المقاومة للمضادات الحيوية (BMR)واستكشاف استخدام Streptococcus spp. المعزولة من سمن حليب الناقة في التخليق الحيوي الخارجي لجزيئات نانو كلوريد الفضة (AgClNPs)، مع تقييم أنشطتها البيولوجية وسميتها. وفقًا للنتائج، في عام 2023، تم عزل وتحديد 43 حالة من حالات العدوى البكتيرية، والتي نشأت في الغالب من وحدة العناية المركزة وعينات القيح في مستشفى ورقلة العام، وكانت النساء أكثر تأثراً من الرجال. تظهر AgClNPs ذروة امتصاص عند 369 نانومتر في الطيف فوق البنفسجي-المرئي، وهي ذات هيكل مكعب بحجم 17.94 نانومتر وبنسبة تبلور 43.49%. تؤكد نتائج المجهر الإلكتروني الماسح المقترن بالتحليل الطيفي لتشتت الطاقة بالأشعة السينية (MEB-EDX) وجود هيكل كروي بحجم 5.29 نانومتر، كما يثبت التركيب العنصري من للكلور (Cl) والفضة . (Ag) جزيئات AgClNPs فعالة ضد البكتيريا المقاومة للأدوية، حيث تتراوح قيم تركيز التثبط الأدنى (CMI) والتركيز القاتل الأدنى (CMB) بين 7.81 و125 ميكروغرام/مل. كما أن الالتحام الجزيئي ((moléculaire docking أظهر أن طاقات الربط المثلى المتوقعة كانت –2.12 كيلو كالوري/مول لبكتيريا. P. aeruginosa علاوة على ذلك، نانو كلوريد الفضة له القدرة على تثبط الجذور الحرة DPPH و ABTS كما تتمتع بنشاط مضاد للأكسدة كلي كبير. أظهرت اختبارات البقاء في المختبر CL₅₀ بمقدار 0.520 ملغ/مل، بينما كشفت الاختبارات في الجسم الحي عن سمية مائية متوسطة، وأظهرت التحليلات الحاسوبية سمية من الفئة الثالثة مع DL50 بمقدار 276 ملغ/كغ. تُظهر الدراسة انتشار BMR في المستشفيات، مما يسمح بتحسين استخدام المضادات الحيوية وتدابير الوقاية. كما تسلط الضوء على إمكانيات Streptococcus spp. في التخليق الحيوي لجزيئات AgClNPs، مما يبرز بديلاً مبتكرًا واقتصاديًا ومستدامًا وصديقًا للبيئة. كما تُظهر الأنشطة البيولوجية أيضًا إمكانات AgClNPs كعامل مضاد للبكتيريا ضد BMR، مما يعزز التطور السريع للمواد النانونية في المجال الطبي وفي المنتجات الصيدلانية