چکیده:

مقدمه: نانوبیوتکنولوژي علمی نوین در عرصهي صنعت، پزشکی و بیولوژي است. نانوذرات، به ویژه نانوذرات طلا کاربرد وسیعی در تشخیص و درمان سرطان یافتهاند. روش شیمیایی سنتز نانوذرات از روشهاي مرسوم میباشد که منجـر بـه آلـودگیهـاي زیست محیطی میشود. بنابراین نیاز وافري به توسعهي پروسههاي غیر سمی، زیست سازگار و مناسب محیطـی جهـت سـنتز نانوذرات وجود دارد و این، نقش سنتز بیولوژیکی نانوذرات را پررنگتر میسازد.

هدف: هـدف از تحقیـق حاضـر، بررسـی بیوسـنتز و تـأثیر پارامترهـاي مختلـف بـر تولیـد نـانوذرات طـلا توسـط بـاکتري

Streptomyces sp. ERI-3 میباشد.

روش تحقیق: ایزولهي باکتریایی از معدن مس سونگون (شمال غرب ایران) جدا سازي شد و بیومس حاصل از آن با محلول ۱ میلی مولار تتراکلرید هیدروژن طلا (HAuCl4) در دماي ۲۸ درجه سانتیگراد با سرعت ۲۰۰rpm شیک-انکوبه شـد. سـپس واکنش تحت شرایط مختلف از نظر غلظت محلول ۱/۵) HAuCl4، ۲ و ۲/۵ میلی مـولار) و۳) pH، ۴، ۵، ۶، ۷، ۸ و(۹ انجـام شد واز نظر میزان سنتز نانوذرات طلا مقایسه شد. از اسپکتروسکوپی UV-vis جهت بررسی مقدار تولید نانوذرات استفاده شد. نانوذرات سنتز شده با استفاده از روش پراش اشعهي ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی TEM نیز بررسی شدند.

نتیجهگیـري: نـانوذرات حاصـل، ماکسـیمم جـذب را در طـول مـوج ۵۴۰ نـانومتر (طـول مـوج اختصاصـی نـانوذرات طـلا) اسپکتروسکوپی UV-vis نشان دادند. XRD نانوذرات اثبات کرد که ذرات سنتز شده به صورت نانوکریسـتالهـاي طـلا مـی باشند. تصاویر به دست آمده از میکروسکوپ الکترونی TEM سنتز خارج سلولی نانوذرات طلا با دیسپرسیتی مناسب و به ابعاد ۵۰-۱۰۰ نانومتر و اشکال کروي را نشان داد. نتایج اسپکتروسکوپی نشـان داد کـه غلظـت ۲/۵ میلـی مـولار و ۷ pH بهتـرین شرایط براي ماکسیمم سنتز نانوذرات طلا توسط این ایزوله میباشد.

کلمات کلیدي: نانوذرات طلا، سنتز بیولوژیکی، Streptomyces sp. ERI-3

مقدمه

نانوذرات طلا به دلیل دارا بودن خصوصیات فیزیکی و شیمیایی قابل تغییر از قبیل خواص الکتریکی، الکتروشـیمیایی، نـوري و مغناطیسی کاندیداي مناسبی براي جایگزینی با دیگر مولکولهاي رنگی رایج به عنوان نشانگر در تشخیص مولکولی هستند ۶) ،.(۴ نانوذرات طلا در انتقال دارو و ژن، درمان سرطان، به عنوان حسگر زیستی جهت تشـخیص بافـتهـاي سـرطانی و عوامـل بیماريزا و نیز در کنترل آلودگی کاربرد فراوانی یافتهاند ۱۱)، .(۸ در تولید نانوذرات طلا با استفاده از روشهاي شیمیایی علاوه بر هزینههاي بالا، آلودگیهاي زیست محیطی بسیاري نیز وجود دارد. از سوي دیگر با توجه به کاربرد رو به رشد نانوذرات طلا و نیاز روز افزون به ارائهي روشهایی براي ساخت نانوذرات که آلودگیهاي زیست محیطی در بر نداشته باشـند، ضـرورت تولیـد

انبوه این نانوذرات با استفاده از سیستمهاي بیولوژیکی احساس میشود ۱۰) ،.(۹ سیستمهاي بیولوژیکی از قبیل گیاهان، قارچ ها، جلبکها و باکتريها قادر به تولید نانوذرات طلا میباشند. در زمینهي تولید زیستی نانوذرات، باکتريها بیشترین اهمیت را به خود اختصاص دادهاند. از مزایاي استفاده از باکتريها جهت تولید نانوذرات، سهولت کار با آنها و دستکاري ژنتیکی آسان بـه دلیل فقدان هستهي مشخص میباشد. باکتري استرپتومایسس متعلق به راستهي اکتینومیستالز بوده و به طـور گسـتردهاي در خاك یافت میشود. این جنس منبع بالقوهاي براي تولید انواع آنتیبیوتیکها و سایر متابولیتهـاي ثانویـهي بیواکتیـو در نظـر گرفته میشود که ناشی از توانایی در ترشح مقادیر زیـادي از آنـزیمهـاي خـارج سـلولی مـیباشـد .(۱۲) بنـابراین اسـتفاده از استرپتومایسس جهت سنتز نانوذرات بسیار جالب توجه خواهد بود . احمد و همکارانش در سال ۲۰۰۳ براي اولـین بـار توانـایی تولید نانوذرات طلا توسط اکتینومایست گرمادوست ترمومونوسپورا و اکتینومایسـت قلیادوسـت ردوکوکـوس را بـه ترتیـب بـه صورت خارج سلولی و داخل سلولی نشان دادند ۲) ،.(۱ تحقیق حاضـر جهـت بررسـی بیوسـنتز نـانوذرات طـلا بـا اسـتفاده از Streptomyces sp. ERI-3 و بهینهسازي پارامترهاي غلظت محلول HAuCl4 و pH جهت افزایش تولید نانوذرات بـراي نخستین بار انجام گردید.

مواد و روشها:

جداسازي باکتري استرپتومایسس:

نمونهبرداري از معدن مس سونگون اهر- شمال غرب ایران- صورت پذیرفت. جهت جداسازي جنس استرپتومایسس از نمونـه هاي خاك، رقتهاي اولیه و ثانویه تهیه شد. سپس ۵۰ میکرولیتر از رقت ثانویـه در محـیط کشـت افتراقـی استرپتومایسـس، استارچ کازئین آگار( محتوي ۱۰ گرم نشاسته، ۰/۳ گرم کازئین، ۰/۰۲ گرم کربنات کلیسیم، ۰/۰۱ گرم سولفات آهن، ۲ گـرم دي پتاسیم هیدروژن فسفات، ۲ گرم نیترات پتاسیم، ۰/۰۵ گرم سولفات منیزیم، ۲ گرم کلرید سدیم و ۱۵ گرم آگـار در یـک لیتــر آب مقطــر اســتریل و (۷ pH کشــت گردیــد. بعــد از ۵-۷ روز انکوباســیون در دمــاي ۲۸ درجــه ســانتیگــراد، بــاکتري استرپتومایسس بر اساس ویژگیهاي مورفولوژیکی و بیوشیمیایی و مولکولی جداسازي شد ۵) ،.(۳

بیوسنتز نانوذرات طلا:

بیومس باکتري طی رشد ایزوله در ارلنمایرهاي ۵۰۰ میلیلیتري محتوي محیط MGYP براث ۳) گرم عصـارهي مالـت، ۱۰ گرم گلوکز، ۳ گرم عصارهي مخمر و ۵ گرم پپتون در یک لیتر آب مقطـر اسـتریل و (۷ pH تهیـه شـد .(۷) نمونـههـا داخـل انکوباتور شیکردار در دماي ۲۸ درجه سانتیگراد با سرعت ۲۰۰ rpm به مدت ۴۸ سـاعت قـرار داده شـدند. سـپس، بیـومس حاصل از رشد باکتري با استفاده از سانتریفیوژ (۶۰۰۰ ×g) در دماي ۲۰ درجه سانتیگراد به مدت ۲۰ دقیقه از محـیط بـراث جداسازي شد. بیومس حاصل سه بار با آب مقطر استریل شستشو داده شد تا هرگونه اجزاي محـیط کشـت از آن جـدا شـود. محلول ۱ میلی مولار HAuCl4 (خریداري شده از شرکت سیگما) با استفاده از آب مقطر دیونیزه تهیـه و pH آن بـا محلـول ۰/۱ NaOH مولار تا ۷ تنظیم شد. حدود ۲ گرم از بیومس خیس در ارلنمایر ۵۰۰ میلیلیتري جمعآوري و ۱۰۰ میلیلیتر از محلول HAuCl4 به آن اضافه شد. سپس نمونهها در انکوباتور شیکردار در دماي ۲۸ درجه سانتیگراد و با سرعت ۲۰۰ rpm به مدت ۴۸ ساعت انکوبه شد.

شناسایی نانوذرات طلا:

تولید نانوذرات طلا به طور اولیه با ایجاد تغییر رنگ مخلوط سوسپانسیون سلولی و محلول HAuCl4 مشخص شد. سانتریفیوژ نمونهها با سرعت ۱۵۰۰۰ ×g به مدت ۱۵ دقیقه در دماي ۴ درجه سانتیگراد صـورت پـذیرفت و طیـف جـذبی سـوپرناتانت حاصل از سانتریفیوژ با استفاده از اسپکتروفتومتر (Shimadzu, UV Pharma spec 1700) UV-vis قرائت شد. آنـالیز XRD نمونهها نیز با اسـتفاده از دسـتگاه پـراش اشـعهي ایکـس (Phillips 1800) انجـام شـد. نـانوذرات سـنتز شـده بـا میکروسکوپ الکترونی عبوري (Phillips EM 208S) نیز شناسایی شدند.