1-s2.0-S0944501310000315-main

download 1-s2.0-S0944501310000315-main

of 5

Transcript of 1-s2.0-S0944501310000315-main

  • 8/19/2019 1-s2.0-S0944501310000315-main

    1/9

    Microbiological Research  166   (2011) 207—215

     Available online at www.sciencedirect.com

    www.elsevier.de/micres

    Antifungal activity of zinc oxide nanoparticles

    against Botrytis cinerea and Penicillium expansum

    Lili He 1, Yang Liu 1, Azlin Mustapha, Mengshi Lin ∗

    Food Science Program, Division of Food Systems & Bioengineering,

    University of Missouri, Columbia, MO 65211-5160, United States

    R e c e i v e d 2 8 O c t o b e r 2 0 0 9 ; r e c e i v e d i n r e v i s e d f o r m 1 0 M a r c h 2 0 1 0 ; a c c e p t e d 1 1 M a r c h 2 0 1 0

    KEYWORDS

    Z i n c o x i d enano par ticles;A n t i f un g a l a c t i vi t y ;Botrytis cinerea;Penicillium

    expansum;Raman spectr o sco py

    AbstractA n ti f un ga l a ct i vi ti e s o f z i nc o xi de n an op ar ti cl es ( Zn O N Ps ) a nd t he ir m od e o f  a c ti o n a g ai n st t w o p o st h ar v es t p a th o ge n ic f u n gi (Botrytis cinerea   and  Penicilliumexpansum) w er e i n ve st ig at ed i n t hi s s tu dy. Z nO N Ps w it h s iz e s o f 7 0± 1 5 n m a ndc on ce nt ra ti on s o f 0 , 3 , 6 a nd 1 2 m m ol l−1 w e r e u s e d . Tr a d i ti o n a l m i c r ob i o l o gi c a lp l a t i n g , s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p y ( S E M ) , a n d R a m a n s p e c t r o s c o p y w e r e u s e d t os t ud y a n ti f u ng a l a c ti v i ti e s o f Z n O N P s a n d t o c h ar a ct e ri z e t h e c h an g e s i n m o rp h ol -o g y a n d c e ll u la r c o mp o si t i on s o f f u ng a l h y ph a e t r ea t ed w i th Z n O N P s. R es u lt s s h ow

    t h at Z n O N P s a t c o nc e nt r at i on s g r ea t er t h an 3 m m ol l−1 c a n s i g n i fi c a n tl y i n h i b i t t h eg r o w t h o f   B. cinerea   and P. expansum. P. expansum   w a s m o r e s e n s i t i v e t o t h e t r e a t -m en t w it h Z nO N Ps t ha n  B. cinerea. S E M i m a g es a n d R a m a n s p e c tr a i n di c at e t w od i f f e re n t a n t i f u n g a l a c t i v i t i es o f Z n O N P s a g a i n s t B. cinerea   and  P. expansum. Z n ON P s i n h i b i t e d t h e g r o w t h o f   B. cinerea   b y a f f e c t i n g c e l l u l a r f u n c t i o n s , w h i c h c a u s e dd e f o rm a t i on i n f u n g a l h y p h a e . I n c o m pa r i s on , Z n O N P s p r e v en t e d t h e d e v e l op m e n to f c o ni d io p ho r es a n d c o ni d i a o f   P. expansum, w h ic h e v en t ua l ly l e d t o t h e d e a t h o f  f u ng al h yp ha e. T he se r es ul ts s ug ge st t ha t Z nO N Ps c ou ld b e u se d a s a n e ff ec ti vef u n g i c id e i n a g r i cu l t u r al a n d f o o d s a f e t y a p p l ic a t i on s .© 2 0 1 0 E l s e v i e r G m b H . A l l r i g h t s r e s e rv e d .

    1. Introduction

    G ro wt h o f f un ga l p at ho ge ns i s t he m ai n c au seo f c o ns i de r ab l e e c on o mi c l o ss d u ri n g p o st h ar v es t

    ∗C o r re s p on d i n g a u t h or. Te l . : + 1 5 7 3 8 8 4 6 7 1 8;f a x : + 1 5 7 3 8 8 4 7 9 6 4 .

    E-mail address:   [email protected]   ( M . L i n ) .1 B o t h a u t h o r s c o n t r i b ut e d e q u a ll y t o t h i s a r t i c l e .

    h an dl in g o f f ru it s (S pa da ro e t a l. 2 00 4).   Botrytiscinerea   and Penicillium expansum   c a n c a u s e s e v e r ep o st h ar v es t f r ui t d i se as e s i n cl u di n g g r ey a n d b l uem o ld e v en w he n t h e m o st a d va n ce d p o st h ar v es tt e c hn o l o gi e s a r e a p p l i ed (S p ad a ro e t a l . 2 0 0 4).  B.cinerea   i s c on si de re d a s o ne o f t he m os t i mp or -t a nt d i se a se s o f t a bl e g r ap e s (L a t o r r e e t a l . 1 9 9 4 ),while   P. expansum   p ri ma ri ly c au se s t he r ot o f  s t o r e d a p p l e s a n d p e a r s (C a b a n a s e t a l . 2 0 0 9). F u r -thermore,   P. expansum   i s r eg ar de d a s t he m aj or

    0 9 4 4- 5 0 1 3/ $ – s e e f r o n t m a t te r © 2 0 1 0 E l s e v i er G m b H. A l l r i g h t s r e s e r v e d.doi:10.1016/j.micres.2010.03.003

    http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/dx.doi.org/10.1016/j.micres.2010.03.003http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/dx.doi.org/10.1016/j.micres.2010.03.003http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/dx.doi.org/10.1016/j.micres.2010.03.003mailto:[email protected]://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/dx.doi.org/10.1016/j.micres.2010.03.003http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/dx.doi.org/10.1016/j.micres.2010.03.003mailto:[email protected]://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/dx.doi.org/10.1016/j.micres.2010.03.003

  • 8/19/2019 1-s2.0-S0944501310000315-main

    2/9

    208 L. He et al .

    p ro du ce r o f a m yc ot ox in , p at ul in , w hi ch i s c om -m o nl y f o un d i n r o tt i ng a p pl e s. U . S. F o od a n d D r u gA dm in is tr at io n ( FD A) l im it s p at ul in t o 5 0 m g / l i na p p l e j u i c e s ( M o a k e e t a l . 2 0 0 6 ).

    I t i s d i ffi c ul t t o c o nt r ol f u ng a l g r ow t h b e ca u sef un gi h av e d ev el op ed r es is ta nc e t o m an y c on -v e nt i on a l f u ng i ci d es s u ch a s b e nz i mi d az o le s a n d

    d i c a rb o x i mi d e s (El ad et a l. 1 99 2).   To o v e rc o m et hi s r es is ta nc e, i t i s i mp or ta nt t o e xp l or e n ov ela n t if u n g al a g e nt s , w h ic h m a y r e p la c e c u rr e n t c o n -t r ol s t ra t eg i es . I n r ec e nt y ea r s, n a no p ar t ic l e ( N P)m a te r ia l s h a ve r e ce i ve d i nc r ea s in g a t te n ti o n d u et o t h ei r u ni q ue p h ys i ca l a n d c he m ic a l p r op e rt i esw h i ch d i f f er s i g n ifi c a nt l y f r o m t h e ir c o n v en t i on a lcounte rparts (S t o i m e n o v e t a l . 2 0 0 2).   Re ce nt stud-i e s h a ve d e mo n st r at e d a n ti m ic r ob i al a c ti v it i es o f  v a ri o us N P m a te r ia l s, i n cl u di n g s i lv e r (Ki m e t a l.2 0 08 a ,b ; K um a r e t a l . 2 0 08),   c o pp e r (C io ffi e t a l.2005),   t i t a n i u m d i o x i d e ( K w a k e t a l . 2 0 0 1), a n d z i n co x i d e (L i u e t a l . 2 0 0 9).

    H i gh l y i o ni c n an o pa r ti c ul a te m e ta l o x id e s s uc ha s z i nc o x id e n an o pa r ti c le s ( Z nO N P s) a r e u ni q uei n t ha t t he y c an b e p ro du ce d w it h h ig h s ur fa cea r e a s a n d w i t h u n u s u a l c r y s t a l s t r u c t u r e s ( Klabundeet al. 1996). C om pa re d t o o rg an ic m at er ia ls ,i n or g an i c m a te ri a ls s uc h a s Z n O p o ss e ss s u pe r io rd u r ab i l i ty, g r e at e r s e l ec t i vi t y, a n d h e a t r e s is t a nc e(P ad m a v at h y a n d V i ja y a ra g h av a n 2 0 0 8).   Moreover,z i n c i s a m i n e r a l e l e m e n t e s s e n t i a l t o h u m a n h e a l t ha nd Z nO is a f orm i n th e d ail y s up pl emen t f orz in c. Z nO N Ps a ls o h av e g oo d b io co mp at ib il it yt o hu ma n cel ls (P ad m a v at h y a n d V i ja y a ra g h av a n

    2008).   T h e a n t ib a c t er i a l a n d a n t i fu n g al a c t iv i t y o f  b u lk Z n O p o wd e rs h a s b e en d e mo n st r at e d a l re a dy(Ya m am o to 2 0 01 ; S a wa i a n d Yo s hi k aw a 2 0 04).   Ina gr ic ul tu re , z in c c om po un ds a re m ai nl y u se d a sf u ng i ci d es (Wa x m an 1 9 9 8).   T he 5 0% l et ha l d os e(L D50 ) o f o r a l t o x i c i t y f o r Z n O i s 2 4 0 m g / k g f o r r a t s(S o u t h 2 0 0 2).   R e c e n t i n t e r e s t l i e s i n t h e i r N P f o r m s .I t i s b e li ev e d t h a t t h e s m al l er t h e s i z e o f Z n O, t h es t ro n ge r a n ti m ic ro b ia l a c ti v it y i t h a s (Yamamoto2001).   P r el i mi n ar y s t ud i es s h ow t h at t h e a n ti b ac -t er ia l a ct iv it y o f Z nO N Ps m ig ht b e r el at ed t o t hef o r m a t i o n o f f r e e r a d i c a l s o n t h e s u r f a c e o f t h e N P s ,

    a n d t h e d a m a g e t o t h e l i p i d s i n b a c t e r i a l c e l l m e m -b r a ne b y f r e e r a d i c al s , w h i ch c o n se q u en t l y l e a d t ot h e l e ak a ge a n d b r ea k do w n o f b a ct e ri a l c el l m e m-b ra ne (B ra yn er e t a l. 2 00 6; Re dd y e t a l. 2 00 7).H o we v er, t o t h e b e st o f o u r k n ow l ed g e, t h e e f fe cta nd m od e o f a ct io n o f Z nO N Ps o n t he g ro wt h o f  f u ng i s u ch a s B. cinerea   and P. expansum   h a v e n o tb e e n s t u d ie d .

    I n t hi s s tu dy, w e i nv es ti ga te d t he a nt if un ga la c ti v it i es o f Z n O N P s a g ai ns t t w o i m po r ta n t p l an tpathoge nic fungi,  B. cinerea   and P. expansum. T h em od e o f a ct io n o f Z nO N Ps o n t he g ro wt h o f f un -

    g a l h yp h ae w a s a l so s t ud i ed b y s c an ni n g e l ec t ro nm i c ro s c op y ( S E M) a n d R a m an s p e ct r o s co p y.

    2. Materials and methods

    2.1. Nanoparticle materials

    Z n O N P s u s p e n s i o n s w i t h N P s i z e o f 7 0 ±1 5 n m w e r ep u r c h a s e d f r o m A l f a A e s a r ( W a r d H i l l , M A , U S A ) . A na li qu ot ( 10 m l) o f Z nO N P s us pe ns io n w as v ac uu mfi l te re d t h ro ug h a n a l um i nu m o x id e m e mb r an e fi l -t e r w i t h a 2 0 n m p o r e s i z e a n d 2 5 m m O D ( A n o d i s c ;W ha tm an I nc ., C li ft on , N J, U SA ), r es ul ti ng i n aN P -f r ee s o lu t io n . T h e c om p os i ti o n o f t h e N P -f r ees o l u t i o n w a s a n a l y z e d t o b e w a t e r a n d a d i s p e r s a n t ,a n d i t s e f fe ct o n b a ct e ri a l g r ow t h w as e x am i ne d .T he o ri gi na l Z nO N P s us pe ns io n ( 12 m ol l−1 ) andN P - f r e e s o l u t i o n w e r e t h e n d i l u t e d w i t h p o t a t o d e x -

    t r os e a g ar ( P DA , c o nt a in in g t h e e x tr a ct f r om 2 0 0 gb oi le d p ot at o, 2 0 g g lu co se a nd 2 0 g a ga r i n 1 l o f  d i st i ll e d w a te r) t o m a ke a s e ri e s o f m ed i a c o nt a in -i ng Z nO N Ps w it h c on ce nt ra ti on s o f 0 , 3 , 6 a nd1 2 m m o l l−1 a n d N P - f re e s o l ut i o n.

    2.2. Antifungal test

    Two pathoge nic fungi,  B. cinerea   and P. expansum,w er e o b ta i ne d f r om t h e c u lt u re c ol l ec t io n o f t h eF o od M i cr o bi o lo g y l a bo r at o ry a t t h e U n iv e rs i ty o f  Missouri, C olumbia, MO. B. cinerea   and P. expansum

    w er e c ul tu re d o n P DA a t 2 5◦

    C i n t he d ar k. A nt i-f u ng a l t e st s w er e p e rf o rm e d b y t h e a g ar d i lu t io nm e th o d (F r at e rn a le e t a l . 2 0 03)   w i th s o me m o di -fi c at i on . T h e a ut o cl a ve d P D A m e di a w it h Z nO N P sa t c on ce nt ra ti on s o f 0 , 3 , 6 a nd 1 2 m mo l l−1 a n d aN P - f re e s o l ut i o n w e r e p o u r ed i n t o t h e P et r i d i s he s( 9 c m d i am e te r ). T h e f u ng i w er e i n oc ul a te d a f te rt h e P D A m e d i a s o l i d i fi ed . A d i s c ( 1 . 4 c m ) o f m y c el i a lm a te ri a l t a ke n f r om t h e e d ge o f 7 - da y -o l d f u ng a lc u l t u r e s w a s p l a c e d i n t h e c e n t e r o f e a c h P e t r i d i s h .T he Pe tr i d is h w it h t he i no cu lu ms w as t he n i nc u-b at ed a t 2 5 ◦C . T he e ffi ca cy o f Z nO N P t re at me ntw as e va lu at ed a t t he t im e i nt er va ls o f 2 , 4 , 6 , 9 ,a nd 1 2 d ay s b y m ea su ri ng t he d ia me te r o f f un ga lc o l o n i e s . A l l t e s t s w e r e p e r f o r m e d i n t r i p l i c a t e a n dt h e v a l u e s w e r e e x p r e s s e d i n c e n t i m e t e r s .

    2.3. Morphological test of fungal hyphae

    S E M w as u s ed t o e x am i ne m o rp h ol o gi c al c ha n ge sof   B. cinerea   and  P. expansum   h yp h a e b e f o re a n da f te r t r ea t me nt w it h Z n O N P s. Pi e ce s o f m yc e li a lm a te ri a l c ut f r om 7 - da y- o ld c ul t ur es w er e i n oc u -l a te d o n t o t h e P D A c o n ta i ni ng 1 2 m m ol l−1 Z n O N P s

  • 8/19/2019 1-s2.0-S0944501310000315-main

    3/9

    A n t if u n ga l a c t iv i t y o f z i n c o x i d e n a n op a r ti c l e s a g a i n s t Botrytis cinerea   and Penicillium expansum   209

    a n d t h e c o nt r ol ( t he P D A c o nt a in in g n o Z n O N P s ) ,f o l l o w e d b y i n c u b a t i o n f o r 1 2 d a y s . T h e n , p i e c e s o f  m y c e l i a l m a t e r i a l w a s c u t f r o m t h e e d g e o f t h e f u n -g a l c u l t u r e s , a n d d i r e c t l y s u b j e c t e d t o S E M a n a l y s i su nd e r t h e e nv i ro n me n ta l m o de . S E M i m ag e s w er et a ke n b y F E I Q u an t a 6 0 0F E nv i ro n me nt a l S E M ( F EIC om pa ny, H il ls bo ro , O R, U SA ) a t a v ol ta ge o f 7 o r

    1 0 k V a n d a p re ss ur e f r om 5 25 t o 6 1 9 Pa .

    2.4. Raman instrumentation and dataanalysis

    A R en i sh a w R M 10 0 0 R a ma n s p ec t ro m et e r s y st e m( G l o uc e s te r s hi r e , U K ) e q u ip p e d w i t h a L e i ca D M L Bm i c ro s c op e ( We t z l ar, G e r ma n y ) a n d a 7 8 5 n m n e a r-i n fr ar e d d i od e l a se r s o ur c e ( m ax i mu m a t 3 0 0 m W )w as u se d i n t hi s s tu dy. R am an s ca tt er in g s ig -na ls w ere d et ec ted b y a 5 78×3 85 p ix el s C CDa r r ay d e t ec t o r. R a m a n s p e c t r a w e r e a c q u i r ed f r o m

    m y c el i a l m a t er i a l s i s o l at e d f r o m B. cinerea   and  P.expansum   c u l t u r e s w i t h o r w i t h o u t t h e e x p o s u r e t o1 2 m m o l l−1 Z n O N P s a f t e r 1 2 - d a y i n c u b a t i o n . A 5 0×o b je c ti v e w as u s ed w it h a R a ma n d e te c ti o n r a ng ef ro m 6 0 0 t o 1 8 00 c m−1 i n t h e e x t e n d e d m o d e . T h em e as u re m en t w a s c o nd u ct e d w i th a 1 0 s e x po s ur et i m e a n d ∼1 0 m W l a s er p o w er.

    D a ta a n al y si s w as p e rf o rm e d u s in g D e li g ht v e r-sion 3.2.1 (D-Square d De ve lopme nt Inc., L aGrande ,O R, U SA ) s of tw ar e. Pr e- pr oc es si ng a lg or it hm ss u ch a s s m oo t hi n g a n d p o ly no m ia l s u bt r ac t w er ee mp lo ye d t o e li mi na te i ns tr um en ta l n oi se s a nd

    r e m o v e b a s e l i n e o f f s e t s . P r i n c i p a l c o m p o n e n t a n a l -y si s ( PC A) w as u se d t o a na ly ze t he s pe ct ra l d at a.P CA i s a m ul ti va ri at e a na ly si s m et ho d u se d t oe x t r a c t p a t t e r n s o r t o e s t a b l i s h r e l a t i o n s h i p s i n t h ed a t a s e t s (G o o d a c r e e t a l . 1 9 9 8).

    3. Results

    3.1. Antifungal effect of ZnO NPs

    Z n O N P s us p en s io n s w er e e x am i ne d b y t r an sm i s-

    s i o n e l e c t r o n m i c r o s c o p y ( T E M ) ( F i g . 1).   T h e s h a p e so f Z nO N Ps w er e m os tl y r od -l ik e s tr uc tu re . T hes i ze i s i n a g re em e nt w i th t h e p r od u ct d e sc ri p ti o n,t h a t i s 7 0±1 5 n m i n l e ng t h. T h e Z n O N P -f r ee s o lu -t i on w as o b ta i ne d b y fi l tr a ti o n a n d i t s c o mp o si t io ni n cl u de d w a te r a n d a d i sp e rs a nt (L iu e t a l. 2 00 9).T h e Z n O N P -f r ee s o lu t io n h a d n o e f fe ct o n f u ng a lg r o wt h a n d n o r ma l c o l on y f o r m at i o n w a s o b s er v e d( d at a n o t s h ow n) .   Fig s. 2 a nd 3   s ho w t h e e f fe c tof ZnO NP s o n t he g row th of     B. cinerea   and   P.expansum   t ha t w er e c ul t iv at ed o n P DA c on ta in -i ng d if fe re nt c on ce nt ra ti on s o f Z nO N Ps ( 0, 3 , 6 ,

    Fig. 1.   T E M i m ag e o f z i nc o x id e n a n o pa r ti c le ( Z n O N P )s u s p en s i o n (L i u e t a l . 2 0 0 9).

    Fig. 2.   A n t i f u ng a l a c t iv i t i e s o f Zn O N P s a g ai n s t Botrytiscinerea   o n P D A i n t h e p r es e nc e o f d i ff e re n t c o nc e nt r a-t i on s o f Z n O N P s. D a ta a r e s h o wn w i th m e an v a lu e s a n ds t an d ar d e r ro r s o f b a ct e ri a l c o un t s. E a ch p o in t r e pr e se n tsa n a v e r ag e o f t r i p l ic a t e m e a s ur e m e nt s .

    Fig. 3.   A n ti f u ng a l a c t i vi t ie s o f Z n O N P s a g ai n st   Peni-cillium expansum   o n P DA i n t he p re se nc e o f d if fe re ntc o nc e nt r at i on s o f Z n O N P s. D a ta a r e s h o w n w i th m e anv a l u e s a n d s t a n d a r d e r r o r s o f b a c t e r i a l c o u n t s . E a c h p o i n tr e p re s e n t s a n a v e r ag e o f t r i p li c a t e m e a s u r e m en t s .

  • 8/19/2019 1-s2.0-S0944501310000315-main

    4/9

    210 L. He et al .

    Fig. 4.   S E M i m a g e s o f   Botrytis cinerea   w i t h o u t ( A a n d B ) o r w i t h ( C a n d D ) t h e t r e a t m e n t o f Z n O N P s u s p e n s i o n .

    1 2 m m o l l−1 ) a nd i nc ub at ed a t 2 5◦C f or 1 2 d ay s.G e n e r a l l y , t h e u s e o f Z n O N P s u s p e n s i o n w a s e f f e c -t i ve i n i n hi b it i ng f u ng a l g r ow t h f o r b o th  B. cinereaand P. expansum. T h e a v e r a g e g r o w t h o f   B. cinereaw a s i n h i b i t e d b y f r o m 6 3 % t o 8 0 % i n t e r m s o f c o l o n y

    g ro wt h d ia me te rs a ft er 1 2 d ay s o f i nc ub at io n a st h e c o n ce n tr a ti o n o f Z n O N P s i n cr ea s ed f r om 3 t o1 2 m m o l l−1 (F ig . 2). Fo r  P. expansum, t he r ed uc -t io n r at e o f f un ga l g ro wt h v ar ie d f ro m 6 1% t o 9 1%a s t he c on ce nt ra ti on o f Z nO N Ps i nc re as ed f ro m3 to 12 mmol l−1 w it h a n e ar c o mp l et e i n hi b it i onat 6 mmol l−1 (F ig . 3). S i gn ifi c an t d i ff e re nc e w asf o u n d f o r d i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n s o f Z n O N P t r e a t -m en t (P < 0 .0 5) . T he se r es ul ts i nd ic at e t ha t Z nON Ps a t c on ce nt ra ti on g re at er t ha n 3 m mo l l−1 cans i gn i fic a nt l y i n hi b it t h e g r ow t h o f     B. cinerea   andP. expansum; a nd Z nO N Ps w er e m or e e ff ec ti veagainst P. expansum   than B. cinerea.

    3.2. Morphological analysis of fungal growth

    To i nv es ti ga te t he m ec ha ni sm b y w hi ch Z nO N Psa ff ec t t he g ro wt h o f     B. cinerea   and   P. expan-sum, S EM a na ly si s w as e mp l oy ed t o e xa mi ne t hes t ru ct u ra l c ha n ge s o f f u ng a l s a mp l es a f te r Z n O N Pt r ea t me nt . P D A m e di a c o nt a in i ng 1 2 m m ol l−1 ZnON P s w er e p r ep a re d , a n d f u ng a l s a mp l es w er e t h eni no cu la te d o nt o t he P DA p la te a nd i nc ub at ed a t25 ◦C f or 1 2 d ay s.   F ig . 4A   a nd B s ho ws t he i ma ge s

    o f m yc el ia o bt ai ne d f ro m t he e dg e o f    B. cinereac u l t u r e i n t h e c o n t r o l ( u n t r e a t e d s a m p l e s ) , d e m o n -s t ra t in g h yp h ae w i th t y pi c al n et s t ru ct u re a n ds m oo t h s u rf a ce . A f te r t r ea t me nt w i th 1 2 m m ol l−1

    Z nO N Ps , t he h yp ha e l os t t he ir s mo ot hn es s a nd

    f or me d u nu su al b ul g es o n t he s ur fa ce o f f un ga lh yp h ae (F ig . 4C   a nd D ), i nd ic at in g t ha t Z nO N Psi n hi b it e d t h e g r ow t h o f     B. cinerea   b y d e fo rm i ngt h e s t r u c t u r e o f f u n g a l h y p h a e . S E M o b s e r v a t i o n s o f  e xte rnal my ce lia from P. expansum   colonie s de mon-s t r at e b r a nc h e d c o n i d i a w i t h r o u n d - a n d c h a in - l ik es t r uc t u re s (F ig . 5A   a n d B ). A ft er t re at me nt w it h1 2 m m o l l−1 Z nO N Ps f or 1 2 d ay s, g er mi na ti on o f  P. expansum   c o ni d i a w a s c o m p le t e l y i n h i b i te d a n dc o ni d ia l d e ve l op m en t o f     P. expansum   w as s up -p r e s s e d (F i g . 5C   a n d D ) . T h es e r es u lt s s u gg e st t h atZ nO N Ps d is to rt ed a nd d am ag ed t he c on id ia o f    P.expansum. C o ns e qu en t ly, t h e f u ng a l g r ow t h w a sgre atly inhibite d.

    3.3. Study of mode of action of ZnO NPs byRaman spectroscopy

    R a ma n s p ec t ro s co p y w a s u s ed t o f u rt h er i n ve s ti g at et he m od e o f a ct io n o f Z nO N Ps a nd t he ir a nt if un -gal me chanisms.  B. cinerea   and P. expansum   werei n c u b a t e d o n P D A w i t h o r w i t h o u t Z n O N P s a t 2 5 ◦Cf o r 1 2 d a ys . T h en f u ng a l c o lo n ie s w e re e xa m in e db y R a m a n s p e c t r o sc o p y. T h e s p e ct r a o f   B. cinerea

  • 8/19/2019 1-s2.0-S0944501310000315-main

    5/9

    A n t if u n ga l a c t iv i t y o f z i n c o x i d e n a n op a r ti c l e s a g a i n s t Botrytis cinerea   and Penicillium expansum   211

    Fig. 5.   S E M i m a g e s o f   Penicillium expansum   w i t h o u t ( A a n d B ) o r w i t h ( C a n d D ) t h e t r e a t m e n t o f Z n O N P s u s p e n s i o n .

    and   P. expansum   e x h i b it e d d i s t in c t iv e a b s o rp t i o nb an ds i n t he r an ge b et we en 6 00 a nd 1 80 0 c m−1 ,r e v ea l i n g v i b r at i o n al i n f o rm a t i on o n c a r bo h y dr a t es ,p ro te in s, l ip id s a nd n uc le ic a ci ds . M aj or R am anp e ak s a c qu i re d f r om t h e f u ng a l h y ph a e a n d t h ei r

    b a n d a s s i g n m e n t s a r e s h o w n i n   Table 1   (Schuste r e ta l. 2 00 0; M aq ue li n e t a l. 2 00 2; C ha n e t a l. 2 00 7).Fi g. 6   s ho ws t he a ve ra ge s pe ct ra o f     B. cinereac ul t iv at ed o n P DA w it h o r w it ho ut 1 2 m ol l−1 ZnON P s . F o r e x a m p l e , b a n d s a r o u n d 7 4 3 , 7 7 2 , 9 3 8 a n d1 0 82 c m−1 w er e a s si g ne d t o n uc l ei c a c id s ; b a nd sa ro un d 8 48 , 8 68 , 8 95 , 9 65 a nd 1 04 8 c m−1 werea ss ig ne d t o c ar bo hy dr at es ; b an ds a ro un d 1 00 5,1 2 54 a n d 1 6 6 8 c m−1 w e r e a s s i g n e d t o p r o t e i n s ; a n db a nd s a r ou nd 1 4 16 a n d 1 4 6 0 c m−1 w e r e a s s i g n e d t o

    Fig. 6.   R a ma n s p e ct r a o f   Botrytis cinerea   w it h ( A) o rw i th o ut ( B ) t h e t r ea t me n t o f Z n O N P s u sp e ns i on . M e a-s u re m en t s w e r e t a ke n f r om 6 0 0 t o 1 8 00 c m−1 u n d e r 1 0 sand ∼1 0 m W l a s e r p o w e r.

    l i pi d s. I t i s o b se rv e d t h at t h e i nt e ns i ty o f n u cl e icacid and carbohy drate bands incre ase d significantlyi n f un ga l h yp ha e t re at ed w it h Z nO N Ps ; w hi le n oo bv io us c ha ng e o f R am an s ig na ls o f p ro te in s a nd

    Table 1.   B a nd a s si g n me n t o f R a m a n p e ak s i n t h e r a ng eo f 6 0 0— 1 80 0 c m−1 (S c hu s te r e t a l . 2 0 0 0 ; M a q u el i n e t a l .2 0 0 2 ; C h a n e t a l . 2 0 0 7 ).

    R a m an s h i f t(cm−1 )

    Assignment

    ∼743 Nuclei c acids (A)∼772 Nuclei c acids (C, T)∼848 Car bohydr ate (C—C stretching,

    C — O — C 1 , 4 g l y c os i d i c l i n k )∼868 Car bohydr ate∼895 Car bohydr ate (C—O—C str etch ing)∼938 DNA backbone

    ∼965 Car bohydr ate (C—C)∼1005 Phenylalanine∼1048 Car bohydr ates (C—C defor matio n)∼1082 DNA (O—P—O− str etching)∼1198 Car bohydr ate (—C—C—, C—O, C—O—H)∼1254 Ami de III∼1368 Li pid (C—H2   defo r matio n)∼1416 Li pid (C—H2 , C — H 3   defo r matio n)∼1454 Li pid (C—H2 , C — H 3   defo r matio n)∼1603 Ami de II∼1668 Ami de I, u nsaturated lipi d (C C

    str etching)

  • 8/19/2019 1-s2.0-S0944501310000315-main

    6/9

    212 L. He et al .

    Fig. 7.   R a ma n s p e ct r a o f     Penicillium expansum   with( A ) o r w i th o ut ( B ) t h e t r ea t me n t o f Z n O N P s u sp e ns i on .M e as u re m en t s w e re t a ke n f r om 6 0 0 t o 1 8 00 c m−1 under1 0 s a n d ∼1 0 m W l a s e r p o w e r.

    Fig. 8.   P CA p lo t b as ed o n R am an s pe ct ra o f f un ga lsamples:   Botrytis cinerea   w it h t re at me nt o f Z nO N Ps us pe ns io n ( B Z ) a nd t he c on tr ol ( B C ); Penicillium expan-sum   w i th t h e t r e a tm e nt o f Z n O N P s u s p en s io n ( P Z ) a n dt h e c o n t ro l ( P C ) .

    l i p i d s w a s o b s e r v e d .   F i g . 7   sh o w s t h e a v e r a g e s p e c -t r a o f   P. expansum   g r o w i n g o n P D A w i t h o r w i t h o u t1 2 m m o l l−1 Z n O N P s . F o r i n s t an ce , a b a nd a r ou n d1 1 98 c m−1 w a s a s si g ne d t o c a rb o hy d ra t es ; b a nd sa r ou nd 1 3 68 a n d 1 4 5 4 c m−1 w e r e a s s i g n e d t o l i p i d s ;a n d a b a nd a r ou nd 1 6 03 w as a s si g ne d t o p r ot e in s .N o o b v i o u s R a m a n p e a k s w e r e o b s e r v e d f r o m f u n g a lh yp h ae o f    P. expansum   a f t er Z n O t r ea t me nt . P C Aw a s p e r f o r m e d o n t h e R a m a n s p e c t r a o f    B. cinereaand   P. expansum   i nc ub at ed o n P DA w it h o r w it h-o ut 1 2 m m ol l−1 Z n O N P s. A t w o- d im e ns i on a l ( 2 D)P CA p lo t w it h t he fi rs t t wo P C s co re s i s s ho wn i nF i g . 8.   C l e a r s e g r e g a t i o n s w e r e o b s e r v e d a m o n g t h ed a t a c l u s t e r o f   B. cinerea   c o nt r ol ( B C ) , B. cinereat re at ed w it h Z nO N Ps ( B Z ) ,   P. expansum   control( P C ) , a n d P. expansum   t r ea t ed w i th Z nO N P s ( P Z ) .

    4. Discussion

    Z n O N P s a r e u s u a l l y p r e s e n t i n a f o r m o f a g g l o m e r -a t e s d u r i n g i t s m a n u f a c t u r i n g p r o c e s s (Z h a n g e t a l .2007).   Tw o m e t ho d s , u l t r as o n ic a t io n a n d a d d i ti o no f d is pe rs an ts , a re o ft en u se d t o b re ak d ow n N P

    a g g l om e r at e s . C o m m on l y u s e d d i s p er s a nt s i n c lu d epoly viny lpy rolidone , poly e thy le ne gly col, and othe rc h em i c a ls (B r ay n er e t a l . 2 0 06).   F ig . 1   s h o ws t h a tZnO NPs used in this study (Liu et al. 2009).I n fo r ma t io n r e ga r di ng t h e d i sp e rs a nt u se d i n t h isp r op r ie t ar y c o mm e rc i al N P p r ep a ra t io n w as n o ta v ai l ab l e f r om t h e m a nu f ac t ur er. Z nO N P s w er e

    u ni f or m ly d i sp e rs ed i n P D A, w h ic h w a s p r ov e n b yc o n si s t e nt i n h ib i t i on r e s ul t s o b t a in e d i n t h i s s t u d y.

    T h e s i g ni fi c an t l y a n t if u n g al a c t iv i t y a g a in s t   B.cinerea   and  P. expansum   w as f o un d u s in g t h e Z n ON P s a s l o w a s 3 m m o l l−1 . A s t h e c o n c en t ra t io n o f  Z n O N P s i n c r e a s e d f r o m 3 t o 1 2 m m o l l−1 , t h e e f fi -c a c y o f Z nO N P t r e at m e nt w a s e n ha n c ed . C o m p ar e dto B. cinerea, P. expansum   i s m o r e s e n s i t i v e t o Z n ON P t r ea t me nt . H o we v er, t h e d i ff e re nt a n ti f un g ale f f e c t s m a y r e s u l t f r o m d i f f e r e n t g r o w t h m o r p h o l o -g i e s o f t h e s e t w o f u n g i .  P. expansum   t e n d s t o g r o wm o re d e ns e ly o n t h e s u r fa c e o f a g ar p l at e t h an  B.cinerea,   s o t ha t i t h as m or e e xp os ur e t o Z nO N Psc o m pa r e d w i t h   B. cinerea. A n ot h er p o ss i bl e r ea -s o n f o r t h e d i ff e re nc e c o ul d b e i nn a te t o le ra n ceo f e ac h f un gu s t o Z nO N Ps .   S a w ai a n d Yo s h ik a w a(2004)   r e p or t ed t h e m i ni m um i n hi b it o ry c o nc e n-t r at i on o f b u lk Z n O p o wd e r a g ai n st  Saccharomycescerevisiae, Candida albicans, Aspergillus niger,   andRhizopus stolonifer w as o ve r 1 0 0 m g m l−1 (∼1 . 2 m o ll−1 ) b y a n i n d i r e c t c o n d u c t i m e t r i c a s s a y (S a w a i a n dYoshikawa 2004). Z n O N P s i n o u r s t u d y s h o w g r e a te nh a nc e me n t i n t h e a nt i mi cr o bi a l a c ti v it y d u e t ot h e ir u n i qu e p r o p er t i es s u c h a s l a r g e s u r f a ce a r e a.However,   K as e me t s e t a l . ( 2 00 9 )   f o un d n an o a nd

    b u lk Z n O w er e o f c o mp a ra b le t o xi c it y a g ai ns t   S.cerevisiae.

    S EM h as b ee n s uc ce ss fu ll y u se d t o a ss es s m or -p h ol o gi c al c h an g es o f m i cr o bi a l c e ll s i n du ce d b yZnO NP s (B ra yn er e t a l. 2 00 6; Z ha ng e t a l. 2 00 7)a n d f u ng a l h yp h ae t r ea t ed w i th o t he r c h em i ca l s(S h ar m a a n d S ha r ma 2 0 08 ; Ye n e t a l . 2 0 08). S o m es tu di es p ro po se d t ha t Z nO N Ps m ay c au se s tr uc -t u r al c h a ng e s o f m i c ro b i al c e l l m e m b r a ne , c a u si n gc y t o p l a s m l e a k a g e a n d e v e n t u a l l y t h e d e a t h o f b a c -t er ia l c el l s (S a wa i a n d Yo s hi k aw a 2 0 04 ; B r ay ne re t a l. 2 00 6).   I n t h is s t ud y,   P. expansum   produce d

    c o n id i a w h i le  B. cinerea   b i o ma s s w a s m a in l y c o m-p o se d o f h yp h ae . Z nO N P t r ea t me nt i n hi b it e d t h ec o ni d ia l d e ve l op m en t a nd d i st o rt e d t h e c o ni d io -p h o re s o f   P. expansum. C o mp a re d t o P. expansum,B. cinerea   a p pe ar ed t o b e m or e r es is ta nt t o Z nON P s. T h e fi n e s t ru c tu re o f   B. cinerea   m y c el i a w a sp r es e rv e d, a l th o ug h t h e s u rf a ce o f f u ng a l h y ph a ew a s d e f o r m e d . T h e r e f o r e , Z n O N P s m a y e x h i b i t d i f -fe re nt antifungal activitie s against  P. expansum   andB. cinerea.

    V ib r at i on a l s p ec t ro s co p ic t e ch ni q ue s , s uc h a sR a m a n s p e c t r o s c o p y , a r e u s e f u l f o r m o n i t o r i n g s u b -

  • 8/19/2019 1-s2.0-S0944501310000315-main

    7/9

    A n t if u n ga l a c t iv i t y o f z i n c o x i d e n a n op a r ti c l e s a g a i n s t Botrytis cinerea   and Penicillium expansum   213

    t l e c h a n g e s i n m i c r o b i a l c e l l s a s t h e t e c h n i q u e s a r er a pi d , n o n- d es t ru c ti v e a n d r eq u ir e m i ni m al s a m-p l e p r ep a ra t io n (D e G us se m e t a l. 2 00 6).   Ramans p e c t r o s c o p y h a s b e e n a p p l i e d e x t e n s i v e l y f o r m o n -i t or i ng a n d c h ar a ct e ri z in g b a ct e ri a a n d f u ng i (DeG us se m e t a l. 2 00 5; S en gu pt a e t a l. 2 00 6; C ha net al. 2007; Szeghalmi et al. 2007), and for

    i n ve st i ga t in g t h e m o de o f a c ti o n o f a nt i mi cr o bi a la ge nt s (L op ez -D ie z e t a l. 2 00 5; N eu ge ba ue r e ta l. 2 00 6; S id er ou di e t a l. 2 00 6). R a ma n s c at t er -i n g s h if t s i n a m a nn er o f c h ar a ct e ri s ti c s m o le cu l arv i br a ti o ns (Kn ei pp e t a l. 1 99 9).   T h er e f or e , t h e  fi n ge r pr i nt - li k e s p ec t ra c a rr y t h e o v er a ll a n ds p ec ifi c i nf o rm a ti o n o n v a ri o us c h em i ca l a n d b i o-c h e m i c a l c o m p o u n d s i n c o m p l e x s y s t e m s ( Naumann2000). R a ma n s p ec t ro s co p y h a s b e en s u cc e ss f ul l yu s ed i n s t ud y in g t h e m e ch a ni s m o f a nt i mi cr o bi a le f fe ct o f a n ti b io t ic s .   N eu ge ba ue r e t a l. ( 20 06 )r e p or t e d t h a t c i p ro fl o xa c i n, a fl u o ro q u in o l o ne d r u g,i n fl u e n c e d t h e g r o w t h o f   Bacillus pumilus   b y i n t e r -a c ti ng w it h t h e g y ra s e— DN A c o mp l ex . T h is r e su l tw as i nf er re d f ro m t he c ha ng es o f R am an b an dsof t he nu cl ei c a cid s an d th e p rot ein b ui ld ingb lo ck s. S im il ar m ec ha ni sm o f a mi ka ci n a ga in stPseudomonas aeruginosa   w as a ls o r ep or ted b yL o p e z - D i e z e t a l . ( 2 0 0 5 )   using Raman spe ctroscopy .

    T h e m e ch a ni s m o f t h e i n hi b it o ry e f fe c t o f Z n ON Ps o n m ic ro or ga ni sm s i s n ot f ul l y u nd er st oo d.S ev e ra l s t ud i es r ep o rt e d t h at i n te g ra t io n o f Z n ON Ps i nt o b ac te ri al c el ls m ay i nd uc e c on ti nu ou sr el ea se o f m em br an e l ip id s a nd p ro te in s, w hi chc ha n ge s t h e m e mb r an e p e rm e ab i li t y o f b a ct e ri a l

    c el l s (A mr o e t a l. 2 00 0; B ra yn er e t a l. 2 00 6).   Ass ho wn i n t he R am an s pe ct ra o f     B. cinerea, thei n te n si t y o f n uc l ei c a c id a n d c a rb o hy d ra t e b a nd si nc re as ed s ig ni fic an tl y d ue t o t he Z nO N P t re at -m en t w hi le n o o bv io us c ha ng es i n R am an s ig na lso f p r ot e in s a n d l i pi d s w er e o b se rv e d. T h e d i ff e r-e n c es b e t we e n B. cinerea   s i gn a ls w i th o r w i th o utZ n O N P t r e a t m e n t w e r e f u r t h e r p r o v e n b y P C A t o b es t a t is t i c al l y s i g ni fi c an t . T h e se r e s ul t s s u g g es t t h a tZ n O N P s m a y a f f e c t c e l l f u n c t i o n s a n d fi n a l l y c a u s et h e i n c r e a s e o f n u c l e i c a c i d c o n t e n t s . T h e i n c r e a s eo f n uc l ei c a c id m a y d u e t o s t re s s r e s po n se o f f u n-

    g a l h y ph ae . T h e i nc r ea s e o f c a rb o hy d ra t es m a y b ed u e t o t h e s e lf - pr o te ct i ng m e ch a ni s m a g ai n st t h eZ n O N P s (A l v a r e z - P e r a l e t a l . 2 0 0 2). O b s e r v a t i o n o f  i n cr ea s ed c a rb o hy d ra t es i n f u ng i t r ea t ed w it h N Pw as a ls o r ep or te d b y o th er s (K im e t a l . 2 0 08 a ,b).T he d ef or me d s tr uc tu re s o f t he h yp ha l c el ls i nF i g . 4C   a n d D m a y b e d u e t o e x c e s s i v e a c c u m u l a t i o no f n u c l e i c a c i d a n d c a r b o h y d r a t e s . T h e s e d a t a s u g -g e s t a d i f f e r e n t m e c h a n i s m f o r t h e i n h i b i t o r y e f f e c to f Z nO N Ps o n f un gi c om pa re d t o t ho se r ep or te dp r ev i ou s ly f o r b a ct e ri a (L iu e t a l. 2 00 9).   O n t heo t h e r h a n d , n o o b v i o u s R a m a n p e a k s w e r e o b s e r v e d

    f r o m f u n g a l h y p h a e o f   P. expansum   a f t e r Z n O t r e a t -m e n t. T h e b a n d s a s s i g n ed t o c a r b oh y d ra t e s, l i p i dsa n d p r o t ei n s f r o m P. expansum   de crease d dramat-i ca l l y d u e t o t h e t r e a tm e nt o f Z n O N P s, i nd i ca t in gt ha t t he g ro wt h o f    P. expansum   w a s c o m p le t e lyi nh i bi t ed . T h e i nh i bi t ed f u ng i d i d n o t h a ve s u ffi c ie n ts ub st an ce t o g en er at e R am an s ig na ls s o t ha t n o

    o b vi o us R a ma n s i gn a ls w er e d e te c te d . T h es e r e su l tsa g r ee w i t h m i c r o b i ol o g i ca l p l a t in g a n d S E M r e s u l t s(F i g . 5C   a n d D ) t h a t t h e g r o w t h o f   P. expansum   weregre atly suppre sse d.

    5. Conclusion

    I n c o n c l u s i o n , Z n O N P s w i t h s i z e s o f   ∼7 0 n m p o ss es ss i g ni fi c an t a n t if u n ga l p r o p er t i es a g a in s t B. cinereaand P. expansum, a n d t h e i n hi b it o ry e f fe c ts i nc r ea s ea s t h e c o n c e n t r a t i o n s o f Z n O N P s i n c r e a s e . Z n O N P s

    a t c o nc en t ra t io n g r ea t er t h an 3 m m ol l−

    1 c a n s i g-n ifi c an t ly i n hi b it t h e g r ow t h o f     B. cinerea   and   P.expansum.   Z nO N P s a r e m o re e f fe ct i ve a g ai n st   P.expansum   than B. cinerea. T h e d a t a a c q u i r e d f r o mS EM a n d R a ma n s p ec t ro s co p y i nd i ca t e t h at t h er em a y e x i s t d i f f e r e n t m e c h a n i s m s o f Z n O N P s a g a i n s tt w o d i ff e re nt f u ng a l s p ec i es . Z nO N P s i n hi b it t h eg r ow t h o f     B. cinerea   b y i n te rf e ri n g c el l f u nc t io na n d c a u s i n g d e f o r ma t i on i n f u n ga l h y p ha e . I n c o m -p a ri s on , Z n O N P s w i th c o nc e nt r at i on s h i gh er t h an6 m m o l l−1 l ea d t o a c om pl et e i nh ib it io n o f t heg r o wt h o f   P. expansum   b y p r e ve n t in g t h e d e v el o p -m en t o f c on i di o ph o re s a n d c on i di a . T h es e r e su l tss u g g e s t t h a t Z n O N P s c o u l d b e u s e d a s a n e f f e c t i v ef u ng i ci d e i n a g ri c ul t ur a l a n d f o od s a fe t y a p pl i ca -t i o n s . F u r t h e r s t u d i e s a r e n e e d e d t o i n v e s t i g a t e t h ef e as i bi l it y o f i n co r po r at i ng Z n O N P s i n to fi l ms a ndo t h e r p a c k a g i n g m a t e r i a l s , a n d t h e u s e o f Z n O N P sf o r s o l v in g f o od s a fe t y i s s ue s i n a s a fe a n d r e s p on -sible fashion.

    Acknowledgements

    T h is r es e ar c h w a s s up p or t ed b y t h e U n iv e rs i ty o f  M i ss o ur i R es e ar ch B o ar d p r oj e ct # R B 0 8 -0 3 6. S p e-c ia l t ha nk s a re g iv en t o t he E le ct ro n M ic ro sc op yC o r e F a c i l i t y a t t h e U n i v e r s i t y o f M i s s o u r i f o r a s s i s -t a n c e i n t h i s s t u d y .

    References

    A l va r ez - Pe r al F J , Z a ra g oz a O , Pe d re n o Y, A r gu e ll e s J C .P ro t ec t iv e r o le o f t r eh a lo s e d u ri n g s e ve r e o x id a ti v es t re s s c a us e d b y h y dr o ge n p e ro x id e a n d t h e a d ap t iv e

  • 8/19/2019 1-s2.0-S0944501310000315-main

    8/9

    214 L. He et al .

    o x i d at i v e s t r e ss r e s p on s e i n  Candida albicans. M i cr o -bio lo gy 2002;148(8):2599—606.

    A mr o N A, K ot ra L P, Wa du -M es th ri g e K , B ul yc he v A ,M ob as he ry S , L iu G . H ig h- re so lu ti on a to mi c f or cem i c r o s c o p y s t u d i e s o f t h e Escherichia coli   o u t e r m e m -b r an e : s t ru c tu r al b a si s f o r p e rm e ab i li t y. L a ng m ui r2000;16:2789—96.

    Br ayn er R , Fe rra ri -I li ou R, Br iv oi s N, Dj ed ia t S ,

    B e n e de t t i M F, F i e v e t F. To x i c ol o g i ca l i m p a ct s t u d ie sb as ed o n   Escherichia coli   b ac t er i a i n u l tr a fin e Z n On a n o p a r t i c l e s c o l l o i d a l m e d i u m . N a n o L e t t 2 0 0 6 ; 6 ( 4 ) :866—70.

    C ab an as R , A ba rc a M L, B ra gu la t M R, C ab an es F J. I nv i tr o a c ti v i ty o f i m az a li l a g ai n st   Penicillium expan-sum: c o mp a ri s on o f t h e C L SI M 3 8- A b r ot h m i cr o di l ut i onm e t h od w i t h t r a d i t i on a l t e c h n i q u e s. I n t J F o o d M i c r o -bio l 2009;129(1):26—9.

    C ha n J W, W in ho ld H , C or ze tt M H, U ll oa J M, C os ma nM , B al ho rn R , e t a l. M on it or in g d yn am ic p ro te ine x pr e ss i on i n l i v in g   E coli. B ac te ri al C el ts b y l as ert we ez er s R am an s pe ct ro sc op y. C yt om et ry Pa rt A

    2007;71A(7):468—74.C i of fi N , To r si L , D i ta r an t o N , Ta n ti l lo G , G h ib e ll i L , S a bb a -t i n i L , e t a l . C o p p e r n a n o p a r t i c l e / p o l y m e r c o m p o s i t e sw i t h a n t i f un g a l a n d b a c t er i o st a t i c p r o p e r t i es . C h e mMater 2005;17(21):5255—62.

    D e G us se m K , Va nd en ab ee le P, Ve rb ek en A , M oe ns L .R a m a n s p e c t r o s c o p i c s t u d y o f   Lactarius   spo r es (Russu-l a le s , F u ng i ) . S p ec t ro c hi m A c ta A M o l B i om o l S p ec t ro s c2005;61(13—14):2896—908.

    D e G u s s em K , V er b e k en A , Va n d e n ab e e l e P, D e G e l d e r J ,M o e n s L . R a m a n s p e c t r o s c o p i c m o n i t o r i n g o f    Lactariuslatex . Phyto chemistry 2006;67(23):2580—9.

    E l a d Y, Yu n i s H , K a t a n T. M u l t i pl e f u n g i ci d e r e s i st a n c e t ob e n z i mi d a z ol e s , d i c a rb o x i mi d e s a n d d i e t h of e n c a rb i n

    fi e l d i s o l a t e s o f   Botrytis cinerea   i n I s r a e l . P l a n t P a t h o l1992;41:41—6.

    F r a t e r n a l e D , G i a m p e r i L , R i c c i D . C h e m i c a l c o m p o s i t i o na n d a n ti f u ng a l a c iv i ty o f e s se n ti a l i o l o b ta i ne d f r omi n v i rt o p l an t s o f    Thymus mastichina   L . J E s s O i l R e s2003;15:278—81.

    G o od a cr e R , T im m in s E M , B u rt o n R , K a de r bh a i N , W oo d -w a r d A M , K e l l D B , e t a l . R a p i d i d e n t i fi c a t i o n o f u r i n a r yt r ac t i n fe c ti o n b a ct e ri a u s in g h y pe r sp e ct r al w h ol e -o r g a n i s m fi n g e r p r i n t i n g a n d a r t i fi c i a l n e u r a l n e t w o r k s .Micr o bio lo gy 1998;144(5):1157—70.

    K as em et s K , I va sk A , D ub ou rg ui e r H C, K ah ru A . To x-i ci ty o f n an op art ic le s of Z nO, C uO an d Ti O2   to

    yeast   Saccharomyces cerevisiae. Tox ico l I n Vi tro2009;23(6):1116—22.Ki m K J, S un g W S, M oo n S K, C ho i J S, Ki m J G, L ee D G.

    A n t i f un g a l e f f e c t o f s i l v e r n a n o p a rt i c l e s o n d e r m at o -p h y t es . J M i c r ob i o l B i o t ec h n o l 2 0 0 8a ; 1 8 (8 ) : 1 48 2 — 4.

    Ki m K J, S un g W S, S uh B K, M oo n S K, C ho i J S, Ki m J G,e t a l. A n ti f un ga l a ct i vi ty a nd m od e o f a ct i on o f s il -v e r n a no - pa r ti c le s o n   Candida albicans. B i om e ta l s2008b;22(2):235—42.

    Klabunde KJ , Star k J , Ko per O, Mo hs C, Par k D,D ec ke r S , e t a l. N an oc ry st al s a s s to ic hi om et ri cr e a g en t s w i t h u n i q u e s u r f ac e c h e m i st r y. J P h ys C h e m1996;100:12142—53.

    K ne ip p K , K ne i pp H , I tz k an I , D as ar i R R, F el d M S. U lt ra se n-s i t i v e c h e m i c a l a n a l y s i s b y R a m a n s p e c t r o s c o p y . C h e mRev 1999;99(10):2957—76.

    Ku ma r A , Ve mu la P K, A ja ya n P M, J oh n G . S il ve r-n an op ar ti cl e- em be dd ed a nt im ic ro bi al p ai nt sb ase d on v eg et ab le oi l. Na t M at er 2 008 ;7( 3) :236—41.

    K wa k S Y, K im S H, K im S S. H yb ri d o rg an ic /i n or ga ni c

    r e v e r se o s m os i s ( R O ) m e m b ra n e f o r b a c t er i c i d al a n t i -f o ul i n g. 1 . P re p ar a ti o n a n d c h ar a ct e ri z a ti o n o f T iO2nano par ticle self-assembled ar o matic po lyamide thin-fi l m - co m p os i t e ( T F C) m e m b ra n e . E n v i ro n S c i Te c h n o l2001;35(11):2388—94.

    L at or re B , F lo re s V, S ar a A M, Ro co A . D ic ar bo xi mi d er e s i s t a n t s t r a i n s o f   Botrytis cinerea   f r o m t a b l e g r a p e si n C hi le : s ur ve y a nd c ha ra ct er iz at io n. P la nt D is1994;7:990—4.

    L i u Y , H e L , M u s t a p h a A , L i H , L i n M . A n t i b a c t e r i a l a c t i v -i t i es o f z i n c o x id e n a no p ar t ic l es a g ai n st  Escherichiacoli   O 15 7: H7 . J A pp l M icr ob io l 2 00 9;1 07( 4) :1193—201.

    L o pe z - Di e z E C , W i nd e r C L , A s ht o n L , C u rr i e F, G o od a cr eR . M on it or in g t he m od e o f a ct io n o f a nt ib io ti csu s i n g R a m a n s p e c t r o s c o p y : i n v e s t i g a t i n g s u b i n h i b i t o r ye f f e c t s o f a m i k a c i n o n Pseudomonas aeruginosa. A n a lChem 2005;77(9):2901—6.

    M a q u e li n K , K i r s c h n er C , C h o o - S m i th L P, v a n d e n B r a a k N ,E n dt z H P, N a um a nn D , e t a l . I d en t ifi c at i on o f m e di c al l yr e l e v an t m i c r oo r g a ni s m s b y v i b r at i o n a l s p e c tr o s co p y.J M i c r ob i o l M e t 2 0 0 2; 5 1 ( 3) : 2 5 5— 7 1 .

    M o a k e M M , P a di l l a - Za k o u r O I , W or o b o RW. C o m pr e h e ns i v er e vi e w o f p a tu l i n c o n t ro l m e th o ds i n f o od s . F o o d S c iTechno l 2006;4(1):8—21.

    N a um a nn D . I n fr a re d s p ec t ro s co p y i n m i cr o bi o lo g y. I n :M e r y er s R A , e d i t or. E n c y cl o p e di a o f a n a l yt i c a l c h e m -

    i s t r y. C h i c h es t e r, U . K . : J o h n W i l e y & S o n s L t d . ; 2 0 0 0 .p . 1 0 2 —3 1 .

    N eu ge ba ue r U , S ch mi d U , B au ma nn K , H ol zg ra be U ,Z i eb u hr W, K oz i t sk a ya S , e t a l . C h ar a ct e ri z at i on o f  b a ct e ri a l g r ow t h a n d t h e i n flu e nc e o f a n ti b i ot i cs b ym e a n s o f U V r e s on a n c e R a m an s p e c tr o s co p y. B i o p ol y -mer s 2006;82(4):306—11.

    P ad m a v at h y N , V i j a ya r a gh a v a n R . E n h a n ce d b i o a ct i v i t y o f  Z n O n a n o pa r t i cl e s — a n a n t i mi c r o bi a l s t u d y. S c i Te c h -n o l A d v M a t e r 2 0 0 8 ; 9 : 1 — 7 .

    Re dd y K M, F er is K , B el l J , W in ge tt D G, H an le y C , P un -n o o s e A . S e l e c t i v e t o x i c i t y o f z i n c o x i d e n a n o p a r t i c l e st o p r o k ar y o ti c a n d e u k a ry o t i c s y s t e m s. A p p l P h y s L e t t

    2007;90(21):213902—5.S a wa i J , Yo s hi k aw a T. Q u an t it a ti v e e v al u at i on o f a n ti -f u n ga l a c ti v i ty o f m e ta l li c o x id e p o wd e rs ( M g O, C a Oa n d Z n O) b y a n i n d ir e ct c o nd u ct i me t ri c a s sa y. J A p plMicr o bio l 2004;96(4):803—9.

    S ch us te r K C, U rl au b E , G ap es J R. S in gl e- ce ll a na ly si so f b ac te ri a b y R am an m ic ro sc op y: s pe ct ra l i n fo r-m at io n o n t he c he mi ca l c om po si ti on o f c el ls a ndo n t he h et er og en ei ty i n a c ul tu re . J M ic ro bi ol M et2000;42(1):29—38.

    S e n g u p t a A , M u j a c i c M , D a v i s E J . D e t e c t i o n o f b a c t e r i a b ys u r f ac e - e n ha n c e d R a m an s p e c tr o s co p y. A n a l B i o a na lChem 2006;386(5):1379—86.

  • 8/19/2019 1-s2.0-S0944501310000315-main

    9/9

    A n t if u n ga l a c t iv i t y o f z i n c o x i d e n a n op a r ti c l e s a g a i n s t Botrytis cinerea   and Penicillium expansum   215

    S h ar m a N , S h ar m a S . C o nt r ol o f f o li a r d i s e a se s o f m u s-t ar d b y   Bacillus   f r om r e cl a im e d s o il . M i cr o bi o l R es2008;163(4):408—13.

    S id er ou di T I, Ph ar ma ka ki s N M, Pa pa th eo do ro u G N,Vo yi at zi s G A. N on -i nv as iv e d et ec ti on o f a nt ib i-o ti cs a nd p hy si ol og ic al s ub st an ce s i n t he a qu eo ush um or b y R am an s pe ct ro sc op y. L as er s S ur g M ed2006;38(7):695—703.

    S o ut h D B . I n or g an i c p e st i ci d es . I n : P im e nt e l D , e d it o r.E n c y cl o p e di a o f p e s t m a n a ge m e n t. N e w Yo r k : M a r c e lD e k k e r, I n c . ; 2 0 0 2 . p . 3 9 5 .

    S p ad a ro D , G a ri b al d i A , M a rt i ne s G F. C o nt r ol o f     Peni-cillium expansum   and   Botrytis cinerea   o n a pp lec o mb i ni n g a b i oc o nt r ol a g en t w i th h o t w a te r d i pp i n ga n d a c ib e nz o la r -S - me t hy l , b a ki n g s o da , o r e t ha n ola p p l i ca t i o n. P os t h a rv e s t B i o l Te c h n ol 2 0 0 4; 3 3 : 14 1 — 51 .

    S t oi m en o v P K , K l in g e r R L, M a rc h in G L , K l ab u nd e J S . M e ta lo x i d e n a n o pa r t i cl e s a s b a c t er i c i da l a g e n t s. L a n g mu i r2002;18:6679—86.

    S z eg h al m i A , K a mi n sk y j S , R os c h P, P op p J , G o ug h K M .T im e fl u ct u at i on s a n d i m a g i ng i n t h e S E RS s p ec t ra o f  f u ng a l h y ph a g r ow n o n n a no s tr u ct u re d s u bs t ra t es . JP h ys C h e m B 2 0 0 7; 1 1 1 (4 4 ) : 12 9 1 6— 2 4 .

    Wa x ma n M F. A g ro c he m ic a l a n d p e st i ci d e s a fe t y h a nd -b o o k . F l o r i d a: L e w i s P u b l i s h e rs ; 1 9 9 8. p . 6 1 6 .

    Ya m am o to O . I n flu e nc e o f p a rt i cl e s i ze o n t h e a n ti b ac -t er ia l a ct iv it y o f z in c o xi de . I nt J I nor g M at er

    2001;3(7):643—6.Ye n T B, C ha ng H T, H si eh C C, C ha ng S T. A nt if un ga l

    p r op e rt i es o f e t ha n ol i c e x tr a ct a n d i t s a c ti v e c o m-p o un d s f r om   Calocedrus macrolepis   var. fo r mo sana( F l o ri n ) h e a r tw o o d. B i o r es o u r Te c h n ol 2 0 0 8; 9 9 ( 11 ) :4871—7.

    Z ha ng L L, J ia ng Y H, D in g Y L, Po ve y M , Yo rk D . I nv e st i -g a t i o n i n t o t h e a n t i b ac t e r i al b e h a v i ou r o f s u s p en s i o n so f Z n O n a n o p a r t i c l e s ( Z n O n a n o fl u i d s ) . J N a n o p a r t i c l eRes 2007;9(3):479—89.