بررسي فعاليت كاتاليستي و ضدباكتريايي نانوذرات مگنتيت آهن در حذف سيپروفلوكساسين

سابقه و هدف: آنتي‌بيوتيك‌ها يكي از پرمصرف‌ترين تركيبات دارويي در علوم مختلف مانند پزشكي و دامپزشكي مي‌باشند. در ميان اين دسته دارويي، سيپروفلوكساسين آنتي‌بيوتيكي پرمصرف در درمان عفونت‌ها است كه تقريباً بخش عمده آن به‌صورت غيرمتابوليزه دفع مي‌شود و در نهايت از طريق تخليه فاضلاب‌ها و پساب‌ها به منابع آبي وارد مي‌شود. حضور حتي مقادير بسيار پايين سيپروفلوكساسين در فاضلاب و پساب‌ها مي تواند آسيب‌هاي اكولوژيكي در پي داشته و عامل تهديد جدي براي سلامت انسان باشد، از اين رو يافتن راهكارهاي عملي جهت حذف اين آنتي بيوتيك امري ضروري است. در بين روش‌هاي حذف آتي‌بيوتيك‌ها در محيط‌هاي آبي، فرايندهاي اكسيداسيون پيشرفته جايگاه ويژه‌اي دارد. در اين مطالعه خاصيت ضدباكتريايي و كاتاليستي نانوذرات مگنتيت (MNPs) (Fe3O4)  سنتز شده در حذف سيپروفلوكساسين مورد بررسي قرار گرفت. مواد و روش‌ها: در اين مطالعه تجربي نانوذرات مغناطيسي آهن Fe3O4 (MNPs) به روش هم ترسيبي سنتز شدند. سپس بعد از تهيه نانو ذرات، مشخصات فيزيكي و ساختاري اين نانوذرات با استفاده از روش‌هاي استاندارد ميكروسكوپ الكتروني رويشي (SEM:Scanning Electron Microscope)، پراش اشعه ايكس(X-ray powder diffraction: XRD)، ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM:Transmission Electron Microscopy) و اندازه‌گيري سطح ويژه (Brunauer, Emmett and Teller: BET) مشخص گرديد. در گام اول خاصيت كاتاليستي نانوذرات براي سيپروفلوكساسين طي فرايند سونو فنتون مورد بررسي قرار گرفت. در اين مطالعه پارامترهاي تجربي مانند دوز كاتاليست Fe3O4، pHاوليه محلول و غلظت پراكسيد هيدروژن، زمان واكنش و غلظت اوليه آنتي‌بيوتيك بررسي شدند. بررسي كارايي فرايندهاي مختلف جهت حذف سيپروفلوكساسين شامل اولتراسوند/پراكسيد هيدروژن/ نانوذرات مگنتيت در مقابل فرايندهاي اولتراسوند به تنهايي(US)، پراكسيد هيدروژن به تنهايي(hydrogen peroxide)، نانوذرات مگنتيت به تنهايي (MNPs)، اولتراسوند/پراكسيد هيدروژن (hydrogen peroxide/US)، پراكسيد هيدروژن/ نانوذرات مگنتيت (MNPs/hydrogen peroxide) و نانوذرات مگنتيت/ اولتراسوند(MNPs/US)در شرايط مشابه آزمايشات جداگانه انجام شد. در گام دوم خاصيت ضدباكتريايي نانوذره به روش ماكرو ديلوشن براث بر روي باكتري اشرشياكلي و استافيلوكوكوس اورئوس تعيين گرديد. در انتها نتايج حاصل از اين مطالعه با استفاده از آناليز واريانس يك طرفه(ANOVA) و نرم‌افزار SPSS نسخه 22تجزيه و تحليل شدند. يافته‌ها: يافته‌هاي مشخصات نانوذرات سنتز شده مشخص كرد كه ميانگين اندازه نانوذرات مگنتيت تقريبا30-20 نانومتر مي‌باشد. يافته‌هاي TEM ،يكنواخت بودن سايز و ساختار نانوذرات سنتز شده را تاييد كرد. بالاترين راندمان حذف، مربوط به فرايند تلفيقي MNPs/hydrogen peroxide/US با راندمان حذف36.88 درصد بوده است كه اين راندمان بالا ناشي از اثر مستقيم واكنش بين عوامل فنتون با امواج اولتراسونيك بوده كه منجر به توليد راديكال‌هاي هيدروكسيل بسيار زيادي مي‌شود. حداكثر حذف سيپروفلوكساسين در غلظت 5.0گرم در ليتر كاتاليست،3 pH=، غلظت 5 ميلي‌مولار پراكسيدهيدروژن، قدرت اولتراسونيك 550 وات و زمان واكنش 60 دقيقه به دست آمد. براي اشرشياكلي و استافيلوكوكوس اورئوس حداقل غلظت مهاركنندگي و كشندگي به ترتيب125.3 ، 25.6 و 56.1 ،125.3 ميكروگرم بر ميلي‌ليتر به‌دست آمد. استنتاج: براساس يافته‌هاي مطالعه حاضر نانوذرات آهن مگنتيت سنتز شده داراي خواص ضدباكتريايي بالايي عليه سويه‌هاي باكتريايي مي‌باشند و هم‌چنين داراي ويژگي كاتاليستي بسياري در فرايند سونوفنتون براي حذف سيپروفلوكساسين بودند، بنابراين اين فرايند مي‌تواند روشي موثر براي حذف فاضلاب بيمارستاني و دارويي باشد.