Synthesizing and antimicrobial application of nanosilver for sanitization of quail hatchery plants /
/ تخليق النانو فضة و استخدامه كمضاد للميكروبات في تطهير مفرخات السمان
by Nagwa Hassan Abdel_Salam Hamouda ; Supervisors: Dr. Waleed Diaeddeen Saleh , Dr. Nasr Fawzy Nasr, Dr. Mohammed Ibrahim El Sabry.
- 70 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (M.Sc)-Cairo University, 2023.
Bibliography: pages 55-70.
This work aimed to compare the characteristics and antimicrobial activity of chemically- and green-synthesized silver nanoparticles (Ag-NPs). The Ag-NPs were characterized using UV-visible spectroscopy, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) analyses, Transmission electron microscopy (TEM), and Zeta Potential (ZP). Results revealed that chemically synthesized (C-Ag-NPs) were spherical with a particle size range of 4.86 to 13.6 nm, while the green-synthesized (G-Ag-NPs) were of multi-shapes and size- range of 38.9 to 103 nm. Zone-inhibition test was done to compare the antimicrobial activity of both versions against common microbes of hatchery machines such as: G+ bacteria (Bacillus cereus, Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus and Methicillin-resistant Staph. aureus (MRSA), G- bacteria (Escherichia coli O157; Pseudomonas aeruginosa, and Salmonella typhimurium), Mold (Aspergillus niger) and yeast (Candida albicans). Generally, both C-Ag-NPs and G-Ag-NPs had significant effects on the tested microbes. The antibacterial effect of G-Ag-NPs against Ps. aeruginosa, B. cereus, and MRSA was significantly stronger than that of C-Ag-NPs, while the antifungal effect of C-Ag-NPs against Aspergillus niger was superior over that of G-Ag-NPs. For application, G-Ag-NPs and TH4 (a commercial disinfectant of poultry facilities) were separately sprayed onto the wall of egg incubators to compare their effect on total aerobic counts, total spore counts and total fungi. Results showed that both G-Ag-NPs and TH4 had strong effects on total aerobic counts, total spore-counts, and total fungi. G-Ag-NPs indicated higher efficacy than TH4. It could be concluded that G-Ag-NPs may be a promising antimicrobial candidate for sanitizing poultry facilities. The second part, for comparing the antimicrobial activity of TH4, bacterial- and plant-synthesized silver nanoparticles (Ag-NPs) on the microbial load of eggshells, embryonic mortality, hatchability, and liver structure of quail. The Ag-NPs were sensitized by bacterial and plant methods, and then the Ag-NPs were characterized by UV-visible spectroscopy, Transmission electron microscopy, and Fourier Transform Infrared Spectroscopy analyses. Bacterially synthesized nanoparticle (B-Ag-NPs) were spherical, with a particle size range of 7.09 to 18.1 nm, while the plant-synthesized nanoparticle (P-Ag-NPs) were of multi-shapes spherical, triangular, and or irregular shape and size- range of 25.0 to 87.1 nm. A total number of 624 eggs (in three equal groups) of Japanese quail flock were sprayed with TH4 as control, B-Ag-NPs and P-Ag-NPs. Thereafter, three eggs were randomly sampled from each group for determining important microbial groups. The remaining eggs were incubated under the recommended incubation conditions. On the hatching day, embryonic mortality and hatchability percentages were determined. Besides, five chicks were sacrificed and their liver was used for ICP and histological tests. The results showed that all three treatments had similar effects on the eggshell microbial load. In addition, no negative effect on either embryonic mortality rate or hatchability percentage. The liver structure from both B-Ag-NPs and P-Ag-NPs treatments exhibited severe and moderate degeneration of hepatocytes, which may indicate possible hazardous effects of using nanoparticles. Using TH4 did not cause liver structure abnormality. In conclusion, using Ag-NPs in sanitizing hatching eggs effectively reduces the eggshell microbial load without affecting the hatchability percentage. Nevertheless, histological changes should be considered as a safety parameter in Ag-NPs applications. تهدف هذه الدراسة إلى مقارنة الخصائص والنشاط المضاد للميكروبات لجسيمات الفضة النانوية المخلقة كيميائيًا وحيويا (Ag-NPs). تم تحديد خصائص جسيمات الفضة النانويةAg-NPs باستخدام التحليل الطيفي المرئي للأشعة فوق البنفسجية ، وتحليلات Fourier Transform Spectroscopy (FTIR) ، والمجهر الإلكتروني النافذ (TEM) ، وZeta Potential (ZP). أوضحت النتائج أن جزيئات الفضة المخلقة كيميائيا (C-Ag-NPs) كانت كرويًة بحجم يتراوح من 4.86 إلى 13.6 نانومتر ، بينما كانت جزيئات الفضة النانوية (G-Ag-NPs) المخلقة حيويا باستخدام النبات متعددة الأشكال وحجمها - يتراوح ما بين 38.9 و 103 نانومتر. تم إجراء اختبار مدي تثبيط نمو الميكروبات لمقارنة النشاط المضاد للميكروبات لكلا النوعين المخلقين لجزيئات الفضة النانوية ضد الميكروبات المنتشرة والشائع تواجدها في المفرخات مثل: بكتيريا موجبة لجرام (Bacillus cereus وBacillus subtilis وStaphylococcus aureus و Methicillin-resistant Staph. aureus (MRSA) ، هذا بالاضافة الي بكتريا سالبة لجرام (Escherichia coli O157 و Pseudomonas aeruginosa و Salmonella typhimurium و كذلك الفطريات مثل (Aspergillus niger) والخميرة (Candida albicans) . بشكل عام ، كان لكل من C-Ag-NPs و G-Ag-NPs تأثير معنوي على الميكروبات المختبرة. التأثير المضاد للبكتريا بـG -Ag-NPs ضدPs. aeruginosa و B. cereus . و كان MRSA اكثر الميكروبات تأثرا بـ C-Ag-NPs ، بينما كان التأثير المضاد للفطريات لـ C-Ag-NPs ضد Aspergillus niger أفضل من تأثيرالمعاملة بـG-Ag-NPs . للتطبيق العملي، تم رش G-Ag-NPs و TH4 (مطهر تجاري لمنشآت الدواجن) بشكل منفصل على جدار حاضنات البيض لمقارنة تأثيرهما على العدد الكلي للبكتريا الهوائيه وإجمالي عدد الجراثيم و العدد الكلي للفطريات، وأظهرت النتائج أن كلا من G-Ag-NPs و TH4 يعطي تأثيرات قوية على إجمالي اعداد الميكروبات الهوائية ، وإجمالي عدد الجراثيم ، والفطريات الكلية. أشارت النتائج إلى ان فعالية G-Ag-NPs كانت أعلى من TH4. يمكن الاستنتاج أن G-Ag-NPs قد يكون مرشحًا واعدًا لمضادات الميكروبات لتعقيم اجهزة ووحدات المستخدمة للدواجن. في الجزء الثاني من الدراسة، تم مقارنة النشاط المضاد للميكروبات لـ TH4، وجسيمات الفضة النانوية المخلقه بكتيريا ونباتيا (Ag-NPs) على الحمل الميكروبي لقشر البيض ، وموت الأجنة ، وقابلية الفقس ، حاله الكبد للسمان. تم تخليق Ag-NPsبالطرق البكتيرية والنباتية ، ثم تم تحديد خصائص Ag-NPs من خلال التحليل الطيفي المرئي للأشعة فوق البنفسجية ، والمجهر الإلكتروني ، وتحليلات Fourier Transform Infrared Spectroscopy. و كانت اهم النتائج ان جزيئات الفضة النانوية المخلقة ميكروبيا (B-Ag-NPs) كروية الشكل، مع متوسط حجم الجزئيات من 7.09 إلى 18.1 نانومتر ، بينما كانت جزئيات الفضة النانوية المخلقة بواسطة مستخلص نبات النعناع (P-Ag-NPs) ذات اشكال مركبة متعددة الأشكال كروية ، مثلثة ، و أشكال وأحجام غير منتظمين - تتراوح من 25.0 إلى 87.1 نانومتر. تم رش إجمالي عدد 624 بيضة سمان ياباني (في ثلاث مجموعات متساوية) باستخدام TH4 كمعاملة قياسية و B-Ag-NPs و P-Ag-NPs. ، بعد ذلك تم أخذ عينات عشوائية مكونه من ثلاث بيضات من كل مجموعة لتقدير اعداد المجموعات الميكروبية المهمة. تم تحضين البيض المتبقي تحت ظروف الحضانة الموصى بها. في يوم الفقس ، تم تحديد نسبة موت الجنين ونسبة الفقس. إلى جانب ذلك ، تم ذبح خمس كتاكيت وتم استخدام أكبادها في تقدير تركيز ايون الفضة في الانسجة و كذلك الاختبارات النسيجية. أظهرت النتائج أن المعاملات الثلاثة كان لها نفس التأثير على الحمل الميكروبي لقشر البيض. بالإضافة إلى ذلك ، لا يوجد تأثير سلبي على معدل موت الجنين أو نسبة الفقس. أظهر شكل و تركيب الكبد مع كلا المعاملات B-Ag-NPsو P-Ag-NPs تدهوراً بين شديد ومتوسط لخلايا الكبد ، مما قد يشير إلى آثار سلبية محتملة لاستخدام الجسيمات النانوية. بينما لم يتسبب استخدام TH4 في حدوث خلل في بنية الكبد. في الختام ، فإن استخدام Ag-NPs في تعقيم بيض التفريخ يقلل بشكل فعال من الحمل الميكروبي لقشر البيض دون التأثير على نسبة الفقس. ومع ذلك ، يجب اعتبار التغييرات النسيجية كمعيار أمان في تطبيقات Ag-NPs.