Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2025.

Bibliography: pages 107-112.

Multi-drug resistance bacteriaare a growing problem around the world. The widespread and uncontrolled use of antibiotics has led to resistance to conventional antimicrobial agents for many bacterial pathogens and posed a major health threat. MDR bacteria were associated with hospital-acquired infections. The spread of multidrug-resistant (MDR) bacteria in society has resulted in an increase in morbidity, mortality, healthcare expenditure, and antibiotic use. As a result, this increase in the spread of antibacterial resistance leads to posing a serious threat to society.
Nanoparticles exhibit several advantages to act as antimicrobial agent against drug resistant bacteria such as antimicrobial activity as they can easily penetrate the cell wall, inhibit DNA replication, in addition, can disrupt cell wall, electron transport way disruption, and protein denaturation.Photothermal treatment has emerged as a promising alternative to traditional antimicrobials to treat antibiotic resistant bacteriaas nanoparticles agent thermally activated by appreciation photon wavelength leading to lethal effect on bacteria.
Photodynamic therapy (PDT) employs a non-toxic dye (photosensitizer) and low intensity visible light which, in the presence of oxygen, combine to produce cytotoxic species and the photosensitizer can be targeted to its destination cell or tissue then the illumination can be spatially directed to the lesion.
Doxycycline (Doxy) and Gentamicin are antibiotics with a potent antibacterial activity against a broad range of bacteria. Using nanotechnology is one feasible way to increase the antibiotics' ability to penetrate the body and increase their antibacterial effectiveness. There is a growing interest in the investigation of novel and effective antibacterial agents. Consequently, attention has been especially devoted to new and emerging nanoparticle-based materials as drug delivery in antimicrobial treatment.
In this thesis silver (AgNPs) and gold nanoparticles (AuNPs) were prepared by two methods chemical and green synthesis and used as effective photothermal agent for efficient photothermal on MDR bacteria. In addition, green synthesized AgNPs was used as carrier for photosensitizer in photodynamic therapy as well as antibiotic drug carrier.
This thesis divided into two main parts:
Part 1:AgNPs and AuNPs were sensitized via chemical and green method in one step using chitosan as reducing and capping agent and used as photothermal agent in photothermal therapy.
Part2:the green synthesized silver nanoparticles by chitosan (AgNPs@Cs) were used as carrier for photosensitizer (TPO) and antibiotic drugs DOX and GEN.
Chitosan-stabilized AuNPs showed significant antimicrobial activity, with MIC values of 153.7 μg/mL against Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) and Klebsiella pneumoniae and 615 μg/mL against Pseudomonas aeruginosa. In addition, AgNPs were very stable with zeta potential -28.8 mv, and 47.7 mv by chemical and chitosan synthesis, respectively. Furthermore, AgNPs@Cs showed higher antibacterial activity toward the tested bacterial species than AgNPs by chemical method. Additionally, the bacterial viability using photothermal laser therapy was reduced compared to laser and AgNPs alone. The bactericidal activities were higher when laser diode was coupled with AgNPs@Cs than by chemical reduction.in addition, results showed thatthe combined use of TBO and AgNPs@Cs offers a highly effective strategy for combating Staphylococcus aureus. The synergy between these treatments provides a promising avenue for addressing bacterial resistance and enhancing the efficacy of antimicrobial therapies.In addition,the antibacterial effect of Doxy/AgNPs nanocomposite was found to be twice effect of free doxy, suggesting a synergistic interaction between the two components. In addition,the prepared GEN@CS-AgNPs exhibited high stability, with zeta potentials of 49.5mV. They also displayed small, spherical shape with uniform size distribution. Furthermore, CS-AgNPs significantly improved the antibacterial activity of gentamicin where GEN@CS-AgNPs, with GEN concentration reduced to half of its original amount, achieves nearly the same antibacterial effect as free gentamicin against all tested bacteria, The combination of CS-AgNPs with gentamicin produced a more pronounced effect than the use of either component or AgNPs alone, proving the synergistic advantages of both elements. These results suggest a promising avenue for the application of CS-AgNPs in the development of potent new antibacterial systems.

تعتبر البكتيريا المقاومة للأدوية المتعددة مشكلة متنامية في جميع أنحاء العالم. أدى الاستخدام الواسع النطاق وغير المنضبط للمضادات الحيوية إلى مقاومة العوامل المضادة للميكروبات التقليدية للعديد من مسببات الأمراض البكتيرية وشكل تهديدًا صحيًا كبيرًا. وجد أن العديد من مقاومة المضادات الحيوية المرتبطة بالأمراض لا تتطلب علاجًا أطول وعلاجًا مكلفًا فحسب، بل تتطلب أيضًا جرعات عالية من المضادات الحيوية. ارتبطت البكتيريا المقاومة للأدوية المتعددة بالعدوى المكتسبة من المستشفيات. انتشرت البكتيريا المقاومة للأدوية المتعددة وهي الآن السبب الرئيسي للعدوى المكتسبة من المجتمع. أدى انتشار البكتيريا المقاومة للأدوية المتعددة (MDR) في المجتمع إلى زيادة معدلات الإصابة بالأمراض والوفيات ونفقات الرعاية الصحية واستخدام المضادات الحيوية. ونتيجة لذلك، فإن هذه الزيادة في انتشار مقاومة المضادات الحيوية تؤدي إلى تهديد خطير للمجتمع وكذلك للأدوية المتاحة وتتسبب أيضًا في تأثير سلبي على علاج السرطان وزرع الأعضاء والأحداث الجراحية. وقد افترض أن حدوث سلالات بكتيرية مقاومة للأدوية المتعددة معينة يرتبط ارتباطًا وثيقًا بتطبيق المضادات الحيوية واسعة النطاق التي تتكون من العلاج التجريبي جنبًا إلى جنب مع العلاج النهائي.
تظهر الجسيمات النانوية العديد من المزايا للعمل كعامل مضاد للميكروبات ضد البكتيريا المقاومة للأدوية مثل النشاط المضاد للميكروبات حيث يمكنها اختراق جدار الخلية بسهولة، وتمنع تكاثر الحمض النووي، بالإضافة إلى ذلك، يمكنها تعطيل جدار الخلية، وتعطيل طريقة نقل الإلكترون، وتحلل البروتين. ظهرت المعالجة الضوئية الحرارية كبديل واعد للمضادات الحيوية التقليدية لعلاج البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية حيث تستخدم في هذه التقنية عاملًا كيميائيًا خاصًا أو / جسيمات نانوية يتم تنشيطها حرارياً عن طريق تقدير طول موجة الفوتون مما يؤدي إلى تأثير مميت على البكتيريا. يستخدم العلاج الضوئي الديناميكي صبغة غير سامة (مسببة للحساسية الضوئية) وضوء مرئي منخفض الكثافة، والتي تتحد في وجود الأكسجين لإنتاج أنواع سامة للخلايا. يتميز العلاج الضوئي الديناميكي بميزة الانتقائية المزدوجة، حيث يمكن استهداف المادة المسببة للحساسية الضوئية إلى الخلية أو النسيج المستهدف، ثم يمكن توجيه الإضاءة مكانيًا إلى الآفة.
الدوكسيسيكلين (دوكسي) هو مضاد حيوي من مجموعة التتراسيكلين له نشاط مضاد للبكتيريا قوي ضد مجموعة واسعة من البكتيريا. يعد استخدام تقنية النانو إحدى الطرق الممكنة لزيادة قدرة المضادات الحيوية على اختراق الجسم وزيادة فعاليتها المضادة للبكتيريا. أظهر دواء مضاد حيوي آخر، جنتاميسين (GEN)، وهو مضاد حيوي أمينوغليكوزيد قوي واسع الطيف، فعاليته ضد مجموعة من البكتيريا المقاومة للأدوية المتعددة. ومع ذلك، فإن قدرته المحدودة على اختراق الخلايا، والآثار الجانبية المحتملة، وخطر تطوير مقاومة للمضادات الحيوية، كل ذلك استلزم استكشاف خيارات علاجية بديلة. هناك اهتمام متزايد بالتحقيق في عوامل مضادة للبكتيريا جديدة وفعالة. وبالتالي، تم تكريس الاهتمام بشكل خاص للمواد الجديدة والناشئة القائمة على الجسيمات النانوية كوسائل لتوصيل الأدوية في العلاج المضاد للميكروبات

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.