نانوذرات طلا
ساعت ٥:۱٠ ‎ب.ظ روز ۱۳۸٧/٢/۸ 
 طرحهای پژوهشی OFIS - دانشگاه علوم پزشکی اصفهان - دکتر حسن کربکندی 
  
 
     
 
   
 
تهیه نانو ذرات طلا با استفاده از تغییر و تبدیلات زیستی به وسیله لاکتوباسیلوس کازئی  ل
اخیراً نیاز وتوجه درحال رشدی برای گسترش روشهایی برای تهیه نانوذرات ( nanoparticles)  که با محیط زیست سازگار باشند و در آنها از مواد شیمیایی سمی و روشهای آلاینده استفاده نشده باشد ، وجود دارد . بهمین خاطر دانشمندان به سراغ موجودات زنده رفته اند . میکروارگانیسم ها بخصوص توانایی زیادی در این زمینه از خود نشان داده- اند.  با مطالعه پژوهش های انجام گرفته و اطلاع از بهترین روش های موجود و خلأهای موجود می توان مطالعه ای را سامان داد که ضمن برخورداری از نوآوری ( novelty) برای استفاده در صنایع کشور نیز جزئیات لازم را آشکار نماید و آنها را برای مطالعات افزایش مقیاس (scale up  ) آماده کند . لذا بر آن شدیم که مطالعه ای برای بررسی تولید نانوذرات طلا در گونه لاکتوباسیلوس کازئی انجام دهیم.  C,°پس از 9 ساعت رشد (37   pH= 7, rpm = 150) سلولها Harvest  می گردند 5000 rpm, 15 min  و با بافر فسفات (pH=7, 100 mM ) شستشو داده می شوند. توده مرطوب حاصل بلافاصله به 10 میلی لیتر محلول HAuCl4 (1 mM) در بافر فسفات pH=7)  ,  (100 mM  اضافه می شود و پس از 24 ساعت biomass حاصل به وسیله سانتریفوژ   30 min) و5000 rpm )  جدا می گردد . بصورت قطره ای (drop coating) روی یک صفحه شیشه ای پخش می شود و درون آون ( 200 c) بمدت 5 ساعت حرارت داده می شود . فیلم ایجاد شده به وسیله اتانول 3 بار شستشو داده می شود و پس از خشک شدن نانوذرات ایجاد شده بوسیله SEM و TEM آنالیز می شوند.
 
   
 
   
 
تولید اینترفرونهای نوترکیب انسانی با استفاده از میزبان P. pastoris : افزایش کیفیت محصول و راندمان تولید  
اینترفرونهای نوترکیب انسانی قبلا با استفاده از میزبان E. coli تولید شده اند و یک patent قدیمی (1989) برای تولید ان وجود دارد. یک شرکت ایرانی نیز بر اساس همین patent و میزبان، محصولی به بازار عرضه کرده است. اما اینترفرون تولید شده در مقادیر زیاد با استفاده از این میزبان، اغلب بصورت inclusion bodies با تاخوردگی نامطلوب رسوب می نماید که لازم است آنرا حل نمود و تاخوردگی مناسب (refolding) را در آن ایجاد کرد. این کار بر روی وضعیت کلی پروتئین تاثیر منفی دارد. برای غلبه بر این عیب، اخیرا 3 مطالعه برای تولید این پروتئین با استفاده از Pichia pastoris انجام گرفته است. P. pastoris  میکروارگانیسم بسیار مناسبی برای تولید پروتئینها است زیرا می توان مقدار بسیار زیادی از آن را تولید نمود، پروتئینهای خود را نسبت به پروتئین غیر خودی بسیار کمتر تولید می نماید (که فراوری پایین دستی را کاهش می دهد)، تغییرات پس از ترجمه آن به سلولهای پستانداران نزدیک است  و دارای یک پروموتور قوی و قابل تحریک می باشد.  پژوهشگران این طرح بر این باور هستند که با استفاده از بهترین نتایج تحقیقات قبلی، استفاده از میزبان جدید و استفاده از تجربیات مفید دکتر فرید درکوش بعنوان رئیس قسمت تحقیق و توسعه یک شرکت مهم اروپایی می توانند کیفیت و کمیت تولید اینترفرونهای نوترکیب انسانی را افزایش دهند، برای این موضوع یک patent  اروپایی تهیه نمایند و این محصول را با کیفیت بالاتر و قیمت پایینتری در کشور تولید کنند.
 
   
 
   
 
تولید ماست پروبیوتیک از Lactobacillus rhamnosus GG و Lactobacillus casei shirota، بهینه سازی فرمولاسیون ، ماندگاری و خواص ارگانولپتیک آن  
فرآورده های پروبیوتیکی بنا بر تعریف مولر " مکملهای غذایی میکروبی زنده ای هستند که با تنظیم فلور میکروبی روده و جایگزین  شدن در آنجا باعث ایجاد اثرات مفید سودمند و سلامت بخشی برای مصرف کننده می باشند." لذا این فرآورده های غذایی جزء غذاهای فراویژه طبقه بندی می شوند. زیرا علاوه بر ارزش تغذیه ای ، اثرات درمانی و سلامت بخشی چون مهار عفونت های دستگاه گوارش از جمله (Helicobacter, Sallmonella, shigella)، کاهش سطح کلسترل خون، تقویت سیستم ایمنی، افزایش سطح تحمل لاکتوز و فعالیت ضد سرطانی برخوردار می باشد. مهمترین مکانیسم هایی که این میکروارگانیسم های بوسیله آن می توانند موجب ارتقاء سلامت مصرف کننده شوند شامل تولید اسیدهای آلی، پراکسیدها، باکتریوسین ها و رقابت با پاتوژن های روده ای برای تصاحب جایگاه های اتصال روی موکوس و رقابت برای جذب سوبسترا های رشد می باشد.این فرآورده ها به دلیل خاصیت درمانی و سلامت بخشی از جایگاه ویژه ای در دنیا برخوردار می باشند و تولید آن در دنیا به صور مختلف به شدت مورد استقبال واقع شده است. استفاده از کشت های پروبیوتیکی در صنایع لبنی وسیله ای جهت توسعه محصولاتی جدید گشته است به طوریکه تخمین زده می شود که 80 نوع محصول جدید لبنی حاوی این میکروارگانیسم در دنیا وجود داشته باشد. فروش و محبوبیت این محصولات در دنیا رو به افزایش است، به طوریکه در سال 1997 ماست پروبیوتیک بین 5-20 درصد کل ماست تولیدی اروپا را تشکیل می داده است ولی در حال حاضر 25 درصد از کل ماست تولیدی فرانسه، آلمان و سوئد  را به خود اختصاص داده است. امروزه در آمریکا 60 درصد ماستهای نگهداری شده در یخچال آن کشور، حاوی کشت های پروبیوتیکی می باشد. با این وجود تولید این محصول در ایران رویکرد مناسبی نداشته است و تقریبا هنوز هیچ یک از کارخانجات لبنی ایران فرآورده هایی از این نوع را تولید نمی نمایند. استفاده از شیر و فرآورده های آن جهت تولید محصولات پروبیوتیکی از مطلوبیت ویژه ای برخوردار گشته است زیرا در کنار ارزش تغذیه ای فوق العاده آن ، خود ماتریکس مناسبی جهت رشد این میکروارگانیسم ایجاد می کند در این میان ظرفیت بافری بالای محولات لبنی کمک شایانی به نگهداری سلولهای پروبیوتیکی در مقابل شرایط اسیدی معده از خود نشان می دهد.ماست به عنوان فرآورده ای لبنی که در اکثر دنیا از آن استفاده می نمایند می تواند باعث وارد نمودن تعداد زیادی از میکروارگانیسم های پروبیوتیکی به بدن مصرف کننده شود. Lactobacillus rhamnosus ssp GG  Òو lactobacillus casei ssp shirota از نظر مطالعات بالینی انجام شده و اثربخشی ، محبوبترین و متداولترین پروبیوتیکها هستند و فراورده های تجاری آنهاLGG Summatim   و  ÒYakult      به صورت شیرهای تخمیر شده مصرف می شوند که با ذائقه مردم ما سازگار نیست. این سویه ها در دنیا بصورت ماست پروبیوتیک عرضه نشده اند و برای تولید این ماستها از گونه های با اثرات ارگانولپتیک بهتر استفاده شده است که اثرات بالینی آنها کمتر بررسی شده است. لذا این تحقیق با هدف تولید ماست پروبیوتیک با استفاده از سویه های Lactobacillus rhamnosus ssp GG و lactobacillus casei ssp shirota به صورت الحاقی (Adjunct) به استارترهای ماست طراحی گشته است. در این مطالعه همچنین سعی گردیده است که بهینه سازی جامع و شاملی در تولید ماست پروبیوتیک که تاکنون صورت نگرفته است، انجام شود.
 
   
 
   
 
بررسی تولید ماست پروبیوتیک با استفاده از L. casei subsp. casei DSM 20011  
فرآورده های پروبیوتیکی بنا بر تعریف مولر " مکملهای غذایی میکروبی زنده ای هستند که با تنظیم فلور میکروبی روده و جایگزین  شدن در آنجا باعث ایجاد اثرات مفید سودمند و سلامت بخشی برای مصرف کننده می باشند." لذا این فرآورده های غذایی جزء غذاهای فراویژه طبقه بندی می شوند. زیرا علاوه بر ارزش تغذیه ای ، اثرات درمانی و سلامت بخشی چون مهار عفونت های دستگاه گوارش از جمله (Helicobacter, Sallmonella, shigella) کاهش سطح کلسترل خون، تقویت سیستم ایمنی، افزایش سطح تحمل لاکتوز و فعالیت ضد سرطانی برخوردار می باشد. مهمترین مکانیسم هایی که این میکروارگانیسم هایی بوسیله آن می توانند موجب ارتقاء سلامت مصرف کننده شوند شامل تولید اسیدهای آلی، پراکسیدها و باکتریوسین ها و رقابت با پاتوژن های روده ای برای تصاحب جایگاه های اتصال روی موکوس و رقابت برای جذب سوبسترا می باشد.این فرآورده ها به دلیل خاصیت درمانی و سلامت بخشی از جایگاه ویژه ای در دنیا برخوردار می باشد و تولید آن در دنیا به صور مختلف به شدت مورد استقبال واقع شده است. استفاده از کشت های پروبیوتیکی در صنایع لبنی وسیله ای جهت توسعه محصولاتی جدید گشته است به طوریکه تخمین زده می شود که 80 نوع محصول جدید لبنی حاوی این میکروارگانیسم در دنیا وجود دارد. فروش و محبوبیت این محصولات در دنیا رو به افزایش می باشد، به طوریکه در سال 1997 ماست پروبیوتیکی بین 5-20 درصد کل ماست تولیدی اروپا را تشکیل می داده است ولی در حال حاضر 25 درصد از کل ماست تولیدی فرانسه، آلمان و سوئد  را ماست پروبیوتیکی به خود اختصاص داده است. امروزه در آمریکا 60 درصد ماستهای نگهداری شده در یخچال آن کشور، حاوی کشت های پروبیوتیکی می باشد. با این وجود تولید این محصول در ایران رویکرد مناسبی نداشته است و تقریبا هنوز هیچ یک از کارخانجات لبنی ایران فرآورده هایی از این نوع را تولید نمی نمایند. استفاده از شیر و فرآورده های آن جهت تولید محصولات پروبیوتیکی از مطلوبیت ویژه ای برخوردار گشته است زیرا در کنار ارزش تغذیه ای فوق العاده آن ، خود ماتریکس مناسبی جهت رشد این میکروارگانیسم ایجاد می کند در این میان ظرفیت بافری بالای محولات لبنی کمک شایانی به نگهداری سلولهای پروبیوتیکی در مقابل شرایط اسیدی معده از خود نشان می دهد..ماست به عنوان فرآورده لبنی که در اکثر دنیا از آن استفاده می نمایند می تواند باعث وارد نمودن تعداد زیادی از میکروارگانیسم های پروبیوتیکی به بدن مصرف کننده شود. لذا این تحقیق با هدف تولید ماست پروبیوتیک با استفاده از تک سویه های تجاری L. casei subsp. casei DSM 20011 طراحی گشته است. کلمات کلیدی: ماست ، پروبیوتیک ، ماندگاری، خواص ارگانولپتیکی. 2 – اهداف کلی و اختصاصی: تولید ماست پروبیوتیک با استفاده از سوش میکروبی L. casei subsp. casei DSM 20011 در حضور دو باکتری Lactobacillus delbrueckii subssp. bulgaricus، Streptococcus thermophilus بررسی آنالیز میکروبی و خواص حسی آن مقایسه موارد فوق با ماست 3 – سؤالات پژوهشی یا فرضیات:تولید ماست پروبیوتیک از lactobacillus case امکان پذیر است.مقایسه آنالیز میکروبی نشانگر پروبیوتیک باقی ماندن ماست تولید شده می باشد.مقایسه خواص حسی، بیانگر طعم و مزه مناسب این محصول از نظر مصرف کننده می باشد. 4 – روش اجرا به صورت خلاصه: شیربدون چربی  باز ساخته با درصد ماده جامد (14% )  را به مدت 30 دقیقه در درجه حرارت 85 درجه سانتیگراد حرارت داده این فرایند حرارت علاوه بر نابودی کلیه میکروارگانیسم ها و تغلیظ شیر موجب دناتوره شدن پروتئین های محلول در شیر و افزایش خصوصیت جذب آب و خصوصیات رئولوژیکی محصول می شود پس از سرد نمودن شیر تلقیح استارتر ماست در سطح 2درصد استارتر ماست و 4 درصد استارتر پروبیوتیک انجام می پذیرد. سپس شیر حاصل در دما 40 درجه سانتیگراد تا رسیدن به pH 6/4 گرمخانه گزاری می شود.محصول فوق بعد از رسیدن به pH  4.6 تا دما 5 درجه سانتیگراد سرد شده شمار میکروبهای پروبیوتیکی استارتر ماست و اسیدیته و pH فرآورده به عنوان مشخصات محصول در روز صفر  مورد آنالیز قرار خواهد گرفت. سپس محصول مورد نظر از لحاظ pH شمار میکروارگانیسم های ماست و شمار میکروارگانیسم پروبیوتیکی به مدت 21 روز (روزهای 1، 7، 14، 21)مورد بررسی و مقایسه با نمونه شاهد قرار می گیرد.در روز 21 نمونه ماست و نمونه ماست پروبیوتیکی از نظر30  ارزیاب حسی مورد سنجش قرار خواهد گرفت تا میزان مقبولیت این محصول نسبت به ماست از نظر مصرف کننده سنجیده شود. 5 – شیوه‌های تجزیه و تحلیل یافته‌ها:روش تولید فرمولاسیون با 2 تکرار و کلیه آزمایشات در سه تکرار انجام می گیرد.مقایسه پایه های ساخته شده و ارزیابی آن با نمونه شاهد با استفاده از آزمون taste panel  و با استفاده از مقایسه میانگین t-test  صورت می گیرد. 6- کلید واژه‌ماست ، پروبیوتیک، خواص ارگانولپتیکی.ماندگاری.گرمخانه گذاری.
 
   
 
 
تهیه نانوذرات فلزی با استفاده از تغییر وتبدیلات زیستی بوسیله میکروارگانیسمها  ل
تعریف موضوع، بیان مسئله و ضرورت اجرای طرح : یکی از مهمترین زمینه های تحقیق در نانوتکنولوژی ساخت نانو ذرات از ترکیبات شیمیایی مختلف است که در اندازه های مختلف ویکنواختی کنترل شده می باشند.در حال حاضر یک نیاز رو به گسترش برای تولید نانوذرات از طریق فرایندهای سازگار با طبیعت وجود دارد.بنابراین محققان برای ساخت نانوذرات به سیستم های زنده روی آورده اندو کاملا مشخص است که موجودات زنده،اعم از تک سلولی و پرسلولی توانایی تولید موادمواد غیرآلی را چه به صورت داخل سلولی و یا خارج سلولی دارا هستند . برخی از نمونه های مشهور موجودات زنده که در ساخت مواد غیرآلی کاربرد دارند عبارتنداز باکتریهای magnetotactic که نانوذرات  magneticراتولید میکنند ، دیاتومه ها که ذرات سیلیس را تولید میکنند و باکتریهای  s-layerکه لایه های مس و کربنات کلسیم را تولید میکنند .ثابت شده است که اگر سلولهای باکتری به همراه املاح طلا (Au3+) انکوبه شوند، نانوذرات طلا می توانند رسوب کنند . همچنین ثابت شده است که باکتریهای  Pseudomonas stutzeri که از معادن نقره استخراج شده اند، هنگامی که در محلول غلیظ شده نیترات نقره(AgNO3) قرار می گیرند، نقش مهمی را در احیای یون نقره (Ag+) و تشکیل نانوذرات نقره بازی می کنند.با توجه به کاربردهای فراوان نانوذرات(nanoparticles)، بخصوص در پزشکی و داروسازی، به خصوص نانو ذرات نقره که خواص ضدمیکروبی آنها ثابت شده است و کاربردهای صنعتی در یخچالها و دستگاههای تهویه دارند، اخیرا" نیاز و توجه در حال رشدی برای گسترش روشهایی برای تهیه نانوذرات بوجودآمده است. بخصوص برای روشهایی که زیست-سازگار(biocompatible) باشند.در این روشهای زیست-سازگار، ازمواد شیمیایی سمی وروشهای آلاینده محیط زیست استفاده نمی شودبه همین دلیل دانشمندان برای تهیه نانوذرات به سراغ موجودات زنده رفته اند. میکروارگانیسمهابه علت دارا بودن آنزیمهای فراوان توانایی زیادی در این زمینه ازخود نشان داده اند.هدف این تحقیق تهیه نانوذرات فلزی با استفاده از تغیر و تبدیلات زیستی(biotransformation) بوسیله  میکروارگانیسمها می باشد. مطالعاتی در دنیا در این زمینه آغاز شده است اما این مطالعات مانند خودنانوبیوتکنولوژی ونانوتکنولوژی، درمراحل اولیه و در حال توسعه هستندومانند سایر جنبه های نانوتکنولوژی،اگر بررسی هایی در این زمینه در کشور ما شروع شودمیتوان امید داشت که سطح دانش در این زمینه در کشورمان در مقایسه با دنیا و نسبت به سایر علوم،تفاوت کمتری داشته باشد.در مقالات منتشره نیز جزییات لازم بصورت طبیعی بیان نمیگردند.با مطالعه پژوهشهای انجام گرفته و اطلاع از بهترین روشهای موجودوخلاهای موجود،میتوان مطالعه ای را سامان داد که ضمن برخورداری از نوآوری( novelty)،برای استفاده در صنایع کشور نیز،جزییات لازم را آشکار نماید و آنها را برای مطالعات افزایش مقیاس (scale-up) آماده کند. در مورد تولید نانوذرات فلزی از میکروارگانیسمها در دنیا مطالعاتژمحدودی صورت گرفته است که کمبودهایی در آن به چشم می خورد.از جمله آنکه روش برداشت (   (harvestنمودن توده زیستی (biomass) شرح داده نشده است و ذکری از شستشو دادن آن برای عاری شدن از مواد موجود در محیط کشت بعمل نیامده است و شرایط کشت برای تولید حداکثر توده زیستی و حداکثر فعالیت آنزیمی بهینه سازی نشده است و کاری برای القای آنزیم(enzyme induction) صورت نگرفته است. اجزای محیط واکنش(reaction mixture) نیز بهینه نشده است و روش مذکور فاقد جزییات لازم برای تولید در کشور می باشد.بدین ترتیب در این مطالعه تلاش بر آن است که فرایند احیای زیستی (bioreduction)بهینه سازی گرددو جزییات مورد نیاز تولید نانوذرات فلزی در ایران فراهم گردد.بطور خلاصه مطالعه جاری از معدود مطالعات در دنیا در این مورد خاص می باشد و تغیرات لازم برای novel بودن داده شده است. 2- اهداف پژوهش : هدف اصلی: تهیه نانوذرات فلزی با استفاده از تغیر و تبدیلات زیستی بوسیله میکروارگانیسمهااهداف فرعی:1-            خریداری و کشت میکروارگانیسمها2-            بهینه سازی محیط و شرایط کشت آن3-            Harvest توده زیستی 4-            انجام واکنش احیای زیستی بر روی املاح فلزی5-            ریختن مخلوط حاصل بر روی شیشه و استات سلولز به صورت قطره قطره6-            آنالیز نانو ذرات بوسیله FTIR و XRD فرضیات یا سؤالات:کشت میکروارگانیسمهای مربوطه امکانپذیر است.  بهینه سازی محیط و شرایط کشت آن امکانپذیر است. Harvest توده زیستی امکانپذیر است. انجام واکنش احیای زیستی بر روی ملح فلزی امکانپذیر است.ریختن مخلوط حاصل بر روی شیشه و استات سلولز به صورت مناسب و  قطره قطر امکانپذیر است.آنالیز نانو ذرات بوسیله FTIR, XRD, SEM, TEM, Partic Size Analyzer امکانپذیر است. روش اجرا: میکروارگانیسمها درون یک shaking flask کشت داده می شود و با تغیر منابع کربن،نیتروژن و عوامل دیگر ، رشد آنها بهینه سازی می گردد. ده گرم از توده زیستی به درون یک ارلن مایرکه حاوی 100 میلی لیتر آب مقطر اضافه می گردد.مقدار مشخصی ملح فلز مورد نظر مانند AgNO3    با دقت به این ارلن اضافه می گردد تا اینکه غلظت یون فلزی دقیقاً به یک هزارم مولار برسد وپس از آن واکنش احیا در تاریکی انجام می گیرد.در زمانهای مشخصی به صورت دوره ایی،نمونه هایی از این ظرف برداشته می شود و به وسیله اسپکتروسکوپی uv-vis وبا وضوح (resolution) 1 نانومتر  و همچنین اسپکتروسکوپی فلورسانس در طول موج 260 نانومتر (که حد اکثر عبور نور برای رسوبات تیروزین و تریپتوفان است که در پروتئین هایی که میکروارگانیسم در محلول تراوش می کند یافت می شوند .)،واکنش ردیابی می شود.پس از اتمام واکنش مخلوط حاصل به صورت قطره قطره بر روی شیشه (سوبسترای سیلیسی) و فیلمهای استات سلولز ریخته می شوند تا فیلمی از نانو ذرات فلزی بر روی آنها تشکیل شود. .ذرات تشکیل شده به وسیله FTIR (Fourier transform infra red spectroscopic) ،XRD (X-ray diffraction) ،      Scanning Electron Microscopy (SEM) ، (Transmission Electron Microscopy) TEM    و Particle size  analyser آنالیز می شوند و نتایج حاصل به صورت داده های آماری عرضه می شوند.
 
 

 

 
کلمات کلیدی: