1
ستاد ویژه توسعه فناوری نانو Iran Nanotechnology Initiative Council بستن
  • ستاد ویژه توسعه فناوری نانو

  • بانک اطلاعات شاخص های فناوری نانو

  • سایت جشنواره فناوری نانو

  • سیستم جامع آموزش فناوری نانو

  • شبکه آزمایشگاهی فناوری نانو

  • موسسه خدمات فناوری تا بازار

  • کمیته استانداردسازی فناوری نانو

  • پایگاه اشتغال فناوری نانو

  • کمیته نانو فناوری وزارت بهداشت

  • جشنواره برترین ها

  • مجمع بین المللی اقتصاد نانو

  • اکو نانو

  • پایگاه اطلاع رسانی محصولات فناوری نانو ایران

  • شبکه ایمنی نانو

  • همایش ایمنی در نانو

  • گالری چند رسانه ای نانو

  • تجهیزات فناوری نانو

  • صنعت و بازار

  • باشگاه نانو

نانوذرات نقره و نقش باکتری ها در سنتز آن

افراد مقاله : ‌ نویسنده اول - لیلا رضایی صومعه , نویسنده دوم - پریناز قدم

موضوع : علم و پژوهش کلمات کلیدی : نقره - باکتری - سنتز سبز تاریخ مقاله : 1396/03/30 تعداد بازدید : 997

نانوذرات از دسته نانومواد صفر بعدی هستند که در هر سه بعد اندازه ای کمتر از 100 نانومتر دارند. نسبت سطح به حجم در نانوذرات، در مقایسه با مواد توده ای افزایش یافته و در نتیجه خواص نوری، الکتریکی و شیمیایی متفاوتی را نسبت به مواد توده ای نشان می دهند. نانوذرات نقره به دلیل خواص ویژه مانند رسانایی بالا، مقاومت شیمیایی، فعالیت ضدباکتریایی، ضدویروسی، ضدقارچی، ضد رگزایی، ضد نفوذ پذیری و ضدالتهابی مورد توجه قرار گرفته اند. روش های فیزیکی و شیمیایی ساخت نانوذرات، به دلیل استفاده از انرژی و دمای بالا و مواد احیاکننده و پایدارکننده مضر برای محیط زیست مقرون به صرفه نیستند. روش های زیستی از بین روش های سبز تولید نانوذرات، جایگزین مناسبی برای ساخت نانوذرات هستند که مقرون به صرفه و دوستدار محیط زیست هستند. در این روش از عصاره حاصل از ارگانیسم های زیستی (شامل گیاهان، جلبک ها و میکروارگانیسم ها) به عنوان هر دو عامل پایدارکننده و احیاکننده برای ساخت نانوذرات استفاده می شود. در بین ارگانیسم های زیستی، باکتری ها به دلیل سهولت کار و امکان دست ورزی ژنتیکی بیشتر از سایر میکروارگانیسم ها مورد توجه قرار گرفته اند. در این مطالعه ساخت زیستی نانوذرات نقره با استفاده از باکتری ها و عوامل مؤثر احیاکننده آن‌ها برای ساخت نانوذرات نقره مورد بررسی قرار گرفت.

  

1-     مقدمه

نانومواد، موادی هستند که حداقل در یکی از ابعاد خود اندازه کوچکتر از nm 100 دارند. نانوساختارها به مواد صفربعدی که اندازه آن‌ها در هر سه بعد کمتر از nm 100 است (مانند نانوذره)، یک بعدی که در یک راستا دارای اندازه بزرگتر از nm 100 هستند (مانند نانولوله‌ها)، دوبعدی که در دو راستا اندازه بزرگتر از nm 100 هستند (مانند ذرات خاک رس) و سه بعدی که در هر سه راستا، ابعاد بزرگتر از nm 100 دارند (مانند نانوکامپوزیت‌ها) تقسیم می‌شوند (شکل 1) (1) .

1-1-       نانوذرات
نانو‌ذرات مجموعه‌ای از اتم‌ها هستند که صفر بعدی هستند. نانوذرات در اشکال متفاوتی از جمله کروی، مثلثی، مکعبی، پنج وجهی، میله‌ای و بیضی شکل وجود دارند (2) . در صورت کاهش اندازه تا مقیاس نانو، تغییرات چشم‌گیری در ویژگی‌های فیزیکی ترکیبات به وجود می‌آید. به گونه‌ای که نسبت سطح به حجم ذره افزایش یافته و در نتیجه خواص الکترونی، نوری، دمایی، مکانیکی و واکنش‌پذیری شیمیایی ترکیب هم تغییر می‌کند. به عبارت دیگر افزایش نسبت سطح به حجم در ذره سبب می‌شود تا اتم‌هایی که در سطح قرار دارند، نسبت به اتم‌های داخل فعالیت بیشتری داشته باشند؛ در نتیجه خواص نمونه دچار تغییر می‌شود (3) . همچنین اندازه ذرات در نانوذرات کوچکتر می‌شود و اتم‌هایی که در سطح هستند، در اطراف خود، اتم‌های همسایه کمتری نسبت به ترکیبات توده‌ای دارند. در نتیجه انرژی اتصال کمتری به ازای قطر هر اتم وجود دارد. نتیجه کاهش انرژی اتصال، به ازای هر اتم بر اساس معادله گیبس-تامسون کاهش نقطه ذوب و شعاع ذره است (4) .

نانوذرات به دو گروه اصلی آلی و غیر آلی تقسیم می‌شوند. نانوذرات آلی شامل نانوذرات کربن (مانند فولرین[1]) بوده و نانوذرات غیرآلی شامل نانوذرات مغناطیسی، نانوذرات فلزی (مانند طلا و مس) و نانوذرات نیمه‌رسانا (مانند تیتانیوم‌ دی‌اکسید و زینک‌ دی‌اکسید) هستند. نانوذرات غیرآلی، به دلیل گستردگی فعالیت مانند در دسترس بودن، سازگاری با محیط زیست، توانایی تحویل دارو به صورت هدفمند، آزادسازی کنترل شده دارو در درمان بیماری‌ها و انتقال دارو کاربرد ویژه‌ای دارند (3) . نانوذرات نقره و به دلیل خواص ویژه‌ مانند رسانایی بالا، مقاومت شیمیایی، فعالیت ضد‌باکتریایی، ضد‌ویروسی، ضد‌قارچی، ضد رگزایی، ضد نفو پذیری و ضد‌التهابی، یکی از محصولات عمده در فناوری نانو هستند. در محصولات پزشکی که از نقره جهت پیشگیری از ابتلا به عفونت‌های باکتریایی استفاده می‌کنند، مانند پمادهای موضعی و باندها برای ترمیم زخم‌ (5) .

1-2-       انواع نانوذرات نقره
نانوذرات نقره شامل نقره هالیدها (کلرید نقره، برومید نقره، یدید نقره) ، فسفات نقره، اکسید نقره، سولفید نقره و Ag0 است. نقره هالیدها کاربرد بسزایی در عکاسی دارند. این نانوذرات با جذب نور، الکترون را پخش کرده و می‌توانند یون نقره را احیا نمایند؛ در نتیجه عکس ظاهر می‌شود. نانوذراتی که کوچکتر هستند، سطح را بهتر پوشانده و وضوح تصویر ایجاد شده بیشتر می‌گردد. در جدول 1 ویژگی‌های انواع نانوذرات نقره مشخص شده‌است.

اساساً دو رویکرد برای ساخت نانو‌ذرات وجود دارد. رویکرد بالا به پایین (top-down) و رویکرد پایین به بالا (bottom-up). در رویکرد اول مواد توده‌ای با استفاده از روش‌های فیزیکی و شیمیایی تا مقیاس نانو شکسته شده و نانوذره ساخته می‌شود. بزرگترین مشکل این روش ناهمواری ایجاد شده در سطح ساختار نانوذره است که اثرات عمده‌ای بر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی سطح نانوذره می‌گذارد. در رویکرد دوم ساختارهای بزرگتر با تجمع ساختارهای کوچکتر (اتم به اتم یا مولکول به مولکول) در کنار هم ساخته می‌شوند و در نتیجه ساختار مولکولی با دقت بالایی حفظ می‌گردد (13) .

ساخت نانوذرات به دو روش سبز و غیر‌سبز انجام می‌شود. ساخت غیر سبز شامل روش‌های فیزیکی و شیمیایی و ساخت سبز شامل استفاده از عوامل زیستی برای تولید نانوذرات می‌شود. روش‌های شیمیایی ساخت نانوذرات، بازده بالایی داشته (14)  و نانوذرات تولیدی کاملاً خالص هستند که توزیع یکسانی از نظر اندازه دارند (15) . مواد شیمیایی احیاکننده و پایدار کننده‌ای که در این روش‌ها استفاده می‌شود، اغلب سمی و اشتعال‌پذیر بوده و به دلیل مشکلات زیست‌محیطی نمی‌توان آن‌ها را به راحتی دور ریخت (16) . روش‌های فیزیکی بسیار سریع بوده و از مواد خطرناک شیمیایی که در روش قبلی برای احیا و پایداری نانوذرات به کار می‌رفت، استفاده نمی‌گردد. استفاده از میزان بالای انرژی برای حفظ فشار و دمای مورد نیاز مراحل انجام واکنش از معایب روش‌های فیزیکی محسوب می‌گردد (15) . با توجه به معایب گفته شده در مورد سایر روش‌ها، یک روش تمیز، دوستدار محیط زیست و غیر‌سمی برای تولید نانوذرات مورد نیاز است. روش‌های زیستی از نوع روش‌های سبز ایمن، مقرون به صرفه و دوستدار محیط زیست هستند (17) . به علاوه‌بر خلاف روش‌های فیزیکی و شیمیایی که روش‌های دومرحله‌ای (two-step) در تولید نانوذرات هستند و نیاز به یک مرحله اکسیداسیون‌- احیا و مرحله افزودن پایدارکننده دارند، روش‌های زیستی تولید نانوذرات یک مرحله‌ای (one-step) بوده و مواد احیاکننده و پایدارکننده هردو در عصاره‌های زیستی حضور دارند و درنتیجه از نظر مصرف انرژی مقرون به صرفه خواهند بود (18) .

 

2-     ساخت زیستی نانوذرات با استفاده از باکتری
در تولید نانوذرات با استفاده از میکروارگانیسم‌ها، باکتری‌ها و قارچ‌ها به دلیل فناوری پیشرفته‌تر بیشتر از اکتینومیست و مخمر مورد توجه قرار گرفته‌اند (19) . در این میان، باکتری‌ها برای ساخت نانوذرات فلزی بسیار مورد توجه هستند. یکی از دلایل ترجیح استفاده از باکتری‌ها برای ساخت نانوذرات، سهولت نسبی کار با آن‌هاست. به علاوه با دست‌ورزی‌های ژنتیکی می‌توان تولید نانوذرات با استفاده از باکتری‌ها را افزایش داد (20) .

مقاومت باکتری‌ها در برابر فلزات سنگین، با استفاده از پدیده انتشار از داخل به خارج سلول انجام می‌شود. این انتشار و سم‌زدایی با استفاده از پروتئین‌های غشایی انجام می‌گیرد که مانند ناقل‌های معکوس کاتیون و پروتون یا ATPase عمل می‌نمایند. در نتیجه سیستم‌های میکروبی می‌توانند با احیا و رسوب دادن، یون‌های معدنی محلول سمی را به یون‌های غیر سمی و غیر محلول تبدیل نمایند (17) . باکتری‌ها در ساخت زیستی، یون هدف را از محلول واکنش گرفته و سپس آن را احیا می‌کنند. با توجه به محل تجمع فرم احیاشده یون فلزی، ساخت نانوذره به صورت درون‌سلولی یا خارج‌سلولی خواهد بود. در جدول 2-1 انواع باکتری‌های تولید‌کننده نانوذرات نقره به دو صورت درون‌سلولی و خارج‌سلولی مشخص شده‌است.

2-1- ساخت درون‌سلولی نانوذرات با استفاده از باکتری

آن دسته از ارگانیسم‌هایی که دارای سیستم مقاوم به نقره هستند، می‌توانند نانوذرات نقره را به صورت درون‌سلولی تولید کنند؛ مشروط بر آنکه غلظت یون نقره از محدوده تحمل آن‌ها بالاتر نباشد. سیستم مقاومت در برابر نقره در موجودات مختلف متفاوت است. به علاوه باکتری‌هایی که نانوذرات نقره را به صورت درون‌سلولی می‌سازند به غلظت‌های بالای یون نقره حساس هستند. به عبارت دیگر نقره یک ترکیب با دو عملکرد است، به گونه‌ای که در غلظت‌های پایین، باکتری را به سمت تولید نانوذره تحریک می‌نماید و در غلظت‌های بالاتر، مرگ سلولی را القا می‌دهد (5) . در ساخت داخل سلولی، سلول‌های باکتری در محیط کشت دارای نمک نقره تلقیح شده و در شرایط مناسب رشد گرماگذاری می‌گردد. یون‌ها به درون سلول باکتری انتقال یافته و با استفاده از آنزیم‌های درون‌سلولی و عوامل مؤثر موجود در سلول باکتری به نانوذرات نقره تبدیل می‌شوند (19) . نانوذراتی که به صورت درون‌سلولی ساخته شده‌اند، برای استخراج به مراحل اضافی مانند تیمار با امواج اولتراسونیک یا واکنش با دترجنت‌های مناسب نیاز دارند. در نتیجه این روش از نظر میزان مصرف انرژی مقرون به صرفه نخواهد بود (17) .

2-2- ساخت خارج‌سلولی نانوذرات با استفاده از باکتری‌

تولید خارج سلولی نانوذرات در خارج از سلول باکتری انجام می‌شود. نانوذرات با شکل‌های متفاوت (کروی، دیسک مانند، مکعبی، شش‌وجهی و مثلثی) با استفاده از زیست‌توده باکتری، مایع رویی کشت باکتری و عصاره آبی فاقد سلول باکتری ساخته می‌شوند (21) .

2-2-1- ساخت نانوذرات با استفاده از زیست‌توده[2] باکتری

در زمانی که سلول باکتری به صورت زیست‌توده در برابر محلول نمک نقره قرار می‌گیرد، قادر به تولید نانوذره به صورت خارج سلولی نیز هست. به عبارت دیگر همان‌طور که در قسمت 2-2 گفته‌ شد، سلول باکتری قابلیت ساخت نانوذره به صورت داخل‌سلولی را دارد که در برخی موارد قادر به ترشح آن به خارج از سلول است. علاوه‌بر آن، اگر نانوذره تولید شده به‌وسیله‌ی سلول باکتری در خارج از سلول باکتری قرار گیرد، ساخت نانوذره به صورت خارج‌سلولی خواهد بود. در حالت اول باکتری نانوذراتی را که به صورت داخل سلولی تولید کرده است، به خارج از سلول ترشح می‌کند. ممکن است برخی از نانوذرات به دیواره سلولی متصل باقی‌مانده باشد که با استفاده از امواج اولتراسونیک از آن جدا می‌گردد. در حالت دوم مولکول‌های زیستی که به خارج از سلول باکتری ترشح شده‌اند، می‌توانند با احیای یون نقره، نانوذره تولید نمایند (21) .

2-2-2- ساخت نانوذره با استفاده از مایع رویی کشت باکتری (Bacterial culture supernatant)

محیط کشت‌های میکروبی به دلیل حضور ترکیباتی مانند تریپتون و عصاره مخمر، قدرت احیا‌کنندگی داشته و به تنهایی می‌توانند برای تولید نانوذرات مورد استفاده قرار بگیرند (22) .

همچنین در روش ساخت نانوذره با استفاده از مایع رویی کشت باکتری، از ترکیبات تولید شده به‌وسیله‌ی باکتری که به خارج سلول و در محیط کشت ترشح شده‌اند، به عنوان عامل مؤثر در ساخت نانوذره استفاده می‌گردد و سلول باکتری مورد استفاده قرار نمی‌گیرد. بعد از کشت باکتری به مدت 24-48 ساعت در محیط کشت مایع، ترکیب دارای محیط کشت و باکتری سانتریفیوژ شده و مایع رویی آن جمع‌آوری می‌گردد. مایع رویی، در شرایط مناسب در معرض نمک نقره قرار گرفته و برای ساخت نانوذره مورد استفاده قرار می‌گیرد. مایع رویی تولید شده دارای ترکیبات محیط کشت و مواد آلی تولید شده به‌وسیله‌ی باکتری در طول رشد است که قادر به احیای یون نقره به نانوذره است. نانوذرات تولید شده با این روش، به‌وسیله‌ی ترکیبات آلی محیط کشت احاطه شده‌است. درنتیجه در پراکندگی، بازیابی و ویژگی‌های نانوذره اختلال ایجاد می‌کند که مانع استفاده از نانوذره در کاربردهای معمول آن می‌گردد (21) .

2-2-3- ساخت نانوذره با استفاده از عصاره فاقد سلول )(Cell Free Extract (CFE)

با توجه به مشکلاتی که در ساخت نانوذرات با استفاده از زیست‌توده و مایع رویی کشت باکتری وجود دارد، یک روش جایگزین برای تولید خارج سلولی نانوذرات با استفاده از عصاره فاقد سلول باکتری مطرح می‌شود. در این روش، زیست‌توده باکتری مجدداً با آب ترکیب شده و به مدت معین (بین 1-3 روز) در شرایط مساعد قرار می‌گیرد. سپس زیست‌توده باکتری و ترکیبات محیط کشت با شستشوهای متوالی حذف شده و تنها مولکول‌های زیستی تولید شده به‌وسیله‌ی باکتری که به دلیل لیز سلولی یا تحمل شرایط سخت در محیط آبی آزاد شده‌اند، می‌توانند نانوذرات را تولید نمایند (21) .

2-3- سازوکار ساخت زیستی نانو‌ذرات نقره به‌وسیله‌ی باکتری

ارگانیسم‌های زیستی تأمین‌کننده دو عامل احیاکننده و پایدارکننده در ساخت نانو‌ذرات نقره هستند.

2-3-1- نقش دیواره سلولی

در این شرایط تولید نانوذره به صورت خارج‌سلولی و در سطح سلول باکتری و در حضور سلول انجام می‌گیرد. دیواره سلولی به دلیل داشتن آنزیم‌ها و برخی ترکیبات در ساخت نانوذرات نقش مهمی دارند. مجموعه‌ای از یون‌های نقره که در حال تشکیل هسته اولیه نانوذره هستند، با میانکنش الکتروستاتیک به گروه‌های کربوکسیل دیواره سلولی متصل می‌شوند. یون‌های نقره‌ای که به سطح سلول باکتری متصل شده‌اند، با ردوکتازهای سلولی و سایر پروتئین‌های احیاکننده آزاد شده از باکتری به نانوذره تبدیل می‌گردند. یکی دیگر از سازوکار‌هایی که برای ساخت نانوذرات با نقش دیواره سلولی وجود دارد، شیب گرادیان پروتون است که به طور غیر مستقیم حرکت هم سوی (Symport) دو یون سدیم و نقره را فراهم نموده و نانوذره نقره تولید می‌گردد (21) .

2-3-2- نقش آنزیم‌ها و عوامل احیاکننده

NADH تولید شده در مسیر گلیکولیز و زنجیره انتقال الکترون با ایجاد هیدروژن یک فضای احیایی را ایجاد کرده و منجر به تولید نانوذرات نقره می‌شوند.

2-3-2-1- آنزیم نیترات ‌ردوکتاز به عنوان عامل مؤثر در ساخت نانوذرات

احیای نیترات یکی از مهمترین مراحل تبدیل نیتروژن در طبیعت است و دارای عملکردهای متفاوتی است:

الف) nitrate assimilation: استفاده از نیترات به عنوان منبع نیتروژن

ب) nitrate respiration: استفاده از نیترات به عنوان پذیرنده نهایی الکترون و تولید انرژی متابولیکی از آن

ج) nitrate dissmilation: احیای نیترات برای حفظ تعادل ظرفیت اکسیداسیون و احیا

نیترات رودکتاز آنزیمی است که در چرخه نیتروژن واکنش تبدیل نیترات به نیتریت را کاتالیز می‌کند (5) . چهار نوع آنزیم نیترات ردوکتاز وجود دارد. نمونه یوکاریوتی و سه نوع آنزیم نیترات ردوکتاز باکتریایی که شامل نوع سیتوپلاسمی (Nas) که با دو نوع کوفاکتور NADH و FADH است، نمونه متصل‌شونده به غشای تنفسی (Nar) و نمونه پری‌پلاسمیک (Nap) هستند (23,24) .

آنزیم‌های ردوکتاز وابسته به NADH (به ویژه آنزیم نیترات ردوکتاز) نقش مهمی در تولید نانوذرات نقره دارند. یون نیترات حاصل از نمک نیترات نقره، باعث القای تولید آنزیم نیترات ردوکتاز می‌گردد. آنزیم الکترون را از NADH گرفته و آن را به NAD+ تبدیل می‌کند؛ سپس اکسید شده و یون نقره را احیا می‌نماید و در نتیجه نانوذره نقره تولید می‌شود. نیترات موجود در محیط، به‌وسیله‌ی آنزیم نیتریت‌ ردوکتاز به گاز نیتروژن تبدیل می‌شود (21) .

آنزیم نیترات ردوکتاز به عنوان عامل مؤثر ساخت نانوذره اولین بار در باکتری Bacillus licheniformis بررسی شد. این باکتری کوفاکتور NADH و آنزیم‌های وابسته به آن (به ویژه نیترات ردوکتاز) را ترشح می‌کند. همان‌طور که در شکل 2 مشخص شده‌است، الکترون تولید شده به‌وسیله‌ی آنزیم نیترات ردوکتاز، Ag+ را به Ag‌‌0 تبدیل نموده و نانوذره ساخته می‌شود (5) .

همچنین Anil Kumar وهمکاران در سال 2007 آنزیم نیترات ردوکتاز را از Fusarium oxysporum تخلیص کردند و نانوذره نقره را با آنزیم خالص، در حضور NADPH و نیترات نقره در لوله آزمایش تولید نمودند (25) .

2-3-3- پپتیدها

پپتیدها اهمیت بسزایی در ساخت و پایداری نانوذرات دارند. پپتیدها با نانوترکیبات تشکیل شده، میانکنش داده و در اطراف آن‌ها یک محیط احیایی را تولید می‌نمایند که یون نقره را احیا نموده و نانوذرات با تنوع اندازه بالا را ایجاد می‌نمایند. پپتیدهایی که دارای آمینواسیدهای آرژینین، سیستئین، لیزین، متیونین، گلوتامیک اسید و آسپارتیک اسید هستند، در تولید نانوذرات نقره نقش دارند. شرایط فیزیولوژیکی تأثیر بالایی در ارتباط بین پپتیدها و یون فلزی دارند. به عنوان مثال در شرایط pH قلیایی، گروه فنول تیروزین به ترکیب سمی‌کوئینون تبدیل شده که می‌تواند یون نقره را احیا نماید. در این شرایط تریپتوفان به رادیکال تریپتوفیل تبدیل شده که یون نقره را احیا می‌کند. به علاوه پپتیدهایی که دارای باند دی‌سولفید هستند، برای نانوذرات پوشیده شده با پپتید مورد استفاده قرار می‌گیرند (21) .

سایر عوامل باکتریایی که در مطالعات پیشین انجام شده‌است، شامل اگزوپلی‌ساکاریدها در Lactobacillus، بیوسورفاکتانت‌ها در Brevibacterium و آنزیم‌های موجود در اسپور باکتری Bacillus athrophaeus مانند گلوکز اکسیداز، آلکالین فسفاتاز، لاککاز[3] (Laccase) و کاتالاز امکان دارد نقش مؤثری در تولید نانوذره نقره به‌وسیله‌ی باکتری داشته باشند. برخی از عوامل مؤثر در ساخت نانوذرات نقره به‌وسیله‌ی باکتری‌ها در جدول 2-2 آورده شده‌است.

2-4- اثر عوامل محیطی بر ساخت نانوذرات نقره به‌وسیله‌ی باکتری

پراکندگی متوازن اندازه و عدم تجمع نانوذرات، یکی از ویژگی‌های مهم نانوذرات است که شرایط متفاوت محیطی مانند نوع میکروارگانیسم (در بین چهار نوع میکروارگانیسم اکتینومیست و مخمر نانوذرات با اندازه کنترل‌شده بهتری را تولید می‌نمایند)، شرایط محیط کشت باکتری و ساخت نانوذره (مانند pH، دما) روی آن اثر می‌گذارد (19) .

2-4-1- اثر pH در تولید نانوذرات

یک عامل بسیار مهم در ساخت نانوذرات نقره با استفاده از باکتری‌ها، pH‌های بالا هستند. همان‌طور که در شکل 3 مشخص شده‌است، در pH بالا حلقه مونوساکاریدها باز شده و گروه‌های عملکردی پروتونه که در کنار آن قرار دارد، با افزایش pH پروتون خود را از دست داده و بار منفی می‌گیرند. یون Ag+ به این گروه (R) متصل شده و گروه‌های آلدهیدی مونوساکارید‌ها به کربوکسیلیک اسید اکسید می‌شود که همزمان یون نقره را احیا نموده و نانوذره را تولید می‌نمایند (26) ؛ به علاوه در این pH‌ها ردوکتازها فعال می‌گردند. سیستم گلوتاتیون و تیوردوکسین به صورت غیر مستقیم شرایط احیایی را حفظ کرده و فعالیت آنزیم ردوکتاز را کنترل می‌نمایند (27) .

2-4-2- اثر دما در تولید نانوذرات

دما یکی از عوامل محیطی است که در سرعت تولید و شکل نانوذرات اثر دارد (29) . با افزایش دما سرعت تشکیل نانوذرات افزایش یافته و اندازه آن کوچکتر می‌شود (30) .

 

3-     نتیجه‌گیری

نانوذرات نقره به دلیل کاربردهای گسترده در علوم زیستی و سایر علوم مورد توجه قرار گرفته‌اند. ساخت این نانوذرات در ابتدا با کمک روش‌های فیزیکی وشیمیایی انجام می‌شده است که از نظر انرژی مقرون به صرفه نبوده و ترکیبات شیمیایی به کار رفته در این روش‌ها برای محیط زیست مضر است. ارگانیسم‌های زیستی به ویژه میکروارگانیسم‌ها، ترکیبات احیاکننده‌ای در عصاره خود دارند که برای ساخت نانوذرات مورد استفاده قرار گرفته و مشکل روش‌های قبلی را ندارند. البته این‌ها دارای معایبی مانند وقت‌گیر بودن کشت میکروب‌ها، سخت بودن کنترل اندازه، شکل و بلورینگی نانوذره تولیدی هستند. به علاوه نانوذراتی که به صورت زیستی ساخته شده‌اند از نظر اندازه توزیع یکسانی نداشته و سرعت ساخت آن‌ها پایین است. با وجود معایب گفته‌شده بهینه‌سازی شرایطی مانند pH، دما و زمان گرماگذاری، انتخاب نوع میکروارگانیسم، میزان استفاده از غلظت یون فلزی و مواد زیستی، امکان استفاده از روش‌های زیستی را برای ساخت نانوذرات در مقیاس بزرگ و کاربردهای صنعتی فراهم نموده‌است. همچنین می‌توان با کشت میکروب‌هایی که از نظر ژنتیکی در جهت تولید یک عامل احیاکننده دستکاری شده‌اند میزان تولید، شکل و اندازه نانوذره را کنترل نمود.

 

منابع

1.   A. Alagarasi Chapter - Introduction To Nanomaterials, (http://www.nccr.iitm.ac.in).

2.   S. Behera, A. Debata, PL. Nayak, Imaging.1 (2011) 27–56.

3.   TC. Prathna, L. Mathew, N. Chandrasekaran, Biomim Learn from Nature, (2010) 1–21.

4.   C. Buzea, II. Pacheco, K. Robbie, Biointerphases, 2 (2007) MR17-MR71.

5.   V. Deepak, K. Kalishwaralal, Metal Nanoparticles in Microbiology (2011) 17–36.

6.   MRH. Siddiqui, SF. Adil, ME. Assal, R. Ali, A. Al-Warthan, Asian Journal of Chemistry 25 (2013) 3405–3409.

7.   M. Husein E. Rodil, JH. Vera, Journal of Colloid and Interface Science, 273 (2004) 426–434.

8.   AR. Abbasi, A. Morsali, Ultrasonic Sonochemistry, 17 (2010) 704–710.

9.   V. Krylova, N. Dukštienė, Journal of Chemistry, 2013 (2013) 1-7.

10.             S. Reddy, C-Y. Chen, C-C. Chen, J-S. Jean, H-R. Chen, M-J. Tseng, C-W. Fan, J-C. Wang, Journal of Nanoscience and Nanotechnology 10 (2010) 6567–6574.

11.             A. Khan, M. Qamar, M. Muneer, Chemical Physics Letters, 519–520 (2012) 54–58.

12.             P. Mulvaney, A. Henglein, the Journal of Physical Chemistry, 94 (1990) 4182–4188.

13.             P. Prema, Intech Open, 6 (2011) 152–166.

14.             G. Ingale, Journal of Nanomedicine and Nanotechnology, 4 (2013) 10–17.

15.             HR. Ghorbani, AA. Safekordi, H. Attar, SMR. Sorkhabadi, Chemical and Biochemical Engineering Quarterly Journal, 25 (2011) 317–326.

16.             K. Sahayaraj, S. Rajesh, Sciense against Microbial Pathogenes (2011) 228–244.

17.             KB. Narayanan, N. Sakthivel, Advances in Colloid and Interface Science, 156 (2010) 1–13.

18.             P. Srivastava, J. Braganc, Extremophiles (2013) 1-11.

19.             X. Zhang, S.Yan, RD. Tyagi, RY. Surampalli, Chemosphere, 82 (2011) 489–494.

20.             RY. Parikh, S. Singh, BLV. Prasad, MS. Patole, M. Sastry, YS. ChemBioChem. 9 (2008) 1415–1422.

21.             R. Singh, UU. Shedbalkar, SA. Wadhwani, BA. Chopade, Applied Microbiology and Biotechnology, 99 (2015) 4579–4593.

22.             J. Liu, G. Jiang, Silver Nanoparticles in the Environment. (2015) 1–152.

23.             C. Moreno-vivián, P. Cabello, R. Blasco, F. Castillo, N. Cabello, M. Marti, Journal of bacteriolkogy 181 (1999) 6573–6584.

24.             EV. Morozkina, RA. Zvyagilskaya, Biochemistry Biokhimii͡a. 72 (2007) 1151–1160.

25.             SA. Kumar, MK. Abyaneh, SW. Gosavi, SK. Kulkarni, R. Pasricha, A. Ahmad, Biotechnology Letters. 29 (2007) 439–445.

26.             L. Sintubin, W. De Windt, J. Dick, J. Mast, D. Van Der Ha, W. Verstraete, Applied Microbiology and Biotechnology, 84 (2009) 741–749.

27.             K. Prasad, AK. Jha, K. Prasad, R. Kulkarni, Indian Journal of Physics, 84 (2010) 1355–1360

28.             N. Durán, PD. Marcato, M. Durán, A. Yadav, A. Gade, M. Rai, Applied Microbiology and Biotechnology. 90 (2011) 1609–1624.

29.             SW. Lee, SH. Chang, YS. Lai, CC. Lin, CM. Tsai, YC. Lee, Materials, 7 (2014) 7781–7798.

30.             B. Khodashenas, G. Bahareh, Material Letters, 59 (2005) 1760–1763.

 

 

 

مقالات آموزشی مرتبط