بخشی از مقاله
چکیده
در این مطالعه مکانیسم هسته زایی در تولید نانو ذرات نقره که کاربرد فراوانی در ظروف آنتی باکتریال جهت استفاده در بسته بندي مواد غذایی دارند، در حضور تري سدیم سیترات به عنوان پایدار کننده بررسی شده است. بدین منظور ابتدا نانوذرات نقره با احیاي نیترات نقره به کمک هیدرازین هیدرات در حضور پایدار کننده سدیم سیترات تولید شدند. روش ارائه شده آسان، ارزان و قابل انجام در دماي محیط می باشد. سپس غلظت پایدار کننده در سیستم در آزمایش هاي مختلف تغییر داده شد. مقایسه تغییرات زمان القا با میزان فوق اشباع پیشنهاد می کند که در این پدیده مکانیسم هاي هسته زایی نوع اول و دوم با هم رقابت می کنند. همچنین اثر غلظت تري سدیم سیترات بر زمان القا نشان می دهد که یک رفتار نوسانی در دامنه مورد مطالعه وجود دارد. سپس به بررسی اثر آنتی باکتریال این نانوذرات بر روي عوامل بیماري زاي اشرشیا کولی و استافیلوکوکوس اورئوس پرداختیم و مشاهده کردیم این نانوذرات اثر آنتی باکتریال خوبی روي این میکروارگانیسم ها دارند.
کلمات کلیدي: هسته زایی، نانوذرات نقره، ظروف آنتی باکتریال
-1 مقدمه
در این تحقیق نانوذرات نقره به کمک کاهش نیترات نقره با هیدرازین تولید و خواص ضد باکتریایی ظروف حاوي نانوذرات نقره با قرار گرفتن در معرض براث حاوي اشرشیا کولی و استافیلوکوکوس اورئوس بررسی شده است. از آنجایی که خواص آنتی باکتریال این ذرات در مقیاس نانو می باشد در تولید این ذرات باید از پایدار کننده استفاده شود، زیرادرغیراینصورت این نانوذرات با برخورد به یکدیگر به اندازه میکرونی می رسند. بنابراین براي جلوگیري از کلوخه شدن و بهم پیوستن ذرات قبل ازشروع واکنش باید از ماده اي که نقش پایدار کننده دارد و مانع از بهم پیوستن ذرات می شود استفاده کرد.
بنابراین داشتن اطلاعات کافی در رابطه با پایدار کننده ، زمان القا و مکانیسم هسته زایی براي ما از اهمیت ویژه اي بر خوردار است. از این رو در در این تحقیق ابتدا نانوذرات با احیاي نیترات نقره به کمک هیدرازین هیدرات که قدرت احیا کنندگی زیادي دارد تولید شدند. سپس با تغییر غلظت سدیم سیترات تغییرات زمان القا را مورد بررسی قرار دادیم. همچنین در ادامه به مطالعه مکانیسم هسته زایی نانو ذرات نقره پرداختیم و در آخر اثر نانوذرات را بر روي عوامل بیماري زاي اشرشیا کولی و استافیلوکوکوس اورئوس بررسی کردیم.
2 -تولید نانوذرات نقره
10 ml ازمحلول نیترات نقره 0/0001 M را با 0/5 ml از محلول سدیم سیترات 0/03 M با هم مخلوط کرده و هم می زنیم. سدیم سیترات براي پایدار کردن نانوذرات نقره به محلول اضافه می شود. سپس هیدرازین هیدرات 0/002 M را قطره قطره به محلول اضافه می کنیم تا یونهاي نقره احیا شوند. پس از تشکیل نانوذرات، تغییر رنگ بیانگر هسته زایی می باشد . - mullin, 2002 - که در این آزمایش محلول زرد رنگ می شود و بعد از مدتی به رنگ سبز در می آید، . - Manteghian et al. ,1386 - در ادامه آزمایش ها را با تغییر غلظت سدیم سیترات در سه حجم 1و1/5 و2 میلی
لیتر تکرار می کنیم وحجم هیدرازین مصرفی در هر آزمایش و زمان القا را یادداشت می کنیم.
-3بحث و نتیجه گیري
اثر سدیم سیترات درغلظت هاي مختلف بررسی شد .در طی این آزمایش ها طبق شکل 1 زمان القا بر حسب غلظت هاي مختلف سیترات رسم شده و مشاهده می شود که با افزایش غلظت سیترات، تغییرات سینوسی شکلی در زمان القا رخ می دهد. ما در افزودن ماده فعال سطحی به عنوان پایدار کننده، انتظار داریم با افزایش غلظت آن زمان القا هم افزایش یابد، زیرا پایدارکننده سطح ذره را می پوشاند و مانع بهم چسبیدن ذرات ورشد کلاسترها می شود. اما همان طور که در شکل1 مشخص است در اینجا تغییرات مطابق با انتظار ما نیست و این احتمالا به علت رسیدن به غلظت 1CMC می باشد. ماده فعال سطحی داراي دو سر آبدوست - هیدروفیل - و آبگریز - هیدروفوب - می باشد. سرهاي هیدروفوب غیر قطبی هستند. از این رو تمایل به سطح کریستال یا دیگر سطوح غیر قطبی دارند. بنابراین زمانی که به سیستم اضافه می شوند در اطراف ظرف یا اطراف نانوذره که غیر قطبی هستند جمع می شوند.
با افزایش غلظت ماده فعال سطحی، میزان جمع شدن این ماده در اطراف سطوح غیر قطبی تا جایی ادامه پیدا می کند که تمام سطوح غیر قطبی پر شده و مولکولهاي آبگریز جایی براي چسبیدن پیدا نمی کنند. به این غلظت CMC ، گفته می شود. در این حالت سرهاي آبگریز یکدیگر را پیدا کرده، دور هم جمع می شوند و تشکیل میسل می دهند. معمولا سطح انرژي مولکول ها در حالت میسل بسیار پایین تر از سطح انرژي آنها در حالت چسبیده به نانوذره یا دیگر سطوح می باشد. بعد از ایجاد چنین سطح انرژي پایینی، بسیاري از مولکول هاي چسبیده به سطوح غیر قطبی هم این سطوح را رها کرده و به میسل هاي موجود می پیوندند. از این رو ذرات بدون محافظ یا پایدار کننده می شوند و تحت این شرایط کلاسترها راحتتر رشد کرده و زمان القا کاهش می یابد. با افزایش غلظت مواد فعال سطحی مجددا تمامی مراحل فوق تکرار می شود و تشکیل میسل هاي متناوب را خواهیم داشت. از این رو همانطور که در شکل 1 مشاهده می شود تغییرات به شکل سینوسی می باشد.
براي تشخیص نوع هسته زایی نیاز به نمودارهایی مشابه نمودارهاي شکل 2 و 3 داریم - قادر، . - 1386 غلظت اشباع نقره mol/ l c*= 2 10-12 می باشد . - Linke,1958 - مقادیر فوق اشباع نقره که با استفاده از فرمول s= محاسبه شده اند. سپس نتایج آزمایش ها با نظریه کلاسیک هسته زایی مقایسه گردید. طبق نظریه کلاسیک هسته زایی یک رابطه خطی بین ln t∗ و وجود دارد. به همین جهت این نمودار بر حسب این دو کمیت در شکل 2رسم شده است. برازش یک خط با شیب مثبت در نمودار ln t برحسب نشان دهنده مناسب بودن مدل هسته زایی اولیه می باشد. ولی از آنجایی که شیب خط بدست آمده برابر با - -19429 - و ضریب همبستگی 0/283 - - می باشد ، بنابراین شاهد برازش خطی مناسب از این نقاط نمی باشیم و می توان نتیجه گرفت که تنها هسته زایی اولیه در این سیستم حکم فرما نیست. براي بررسی هسته زایی ثانویه نیاز به نموداري مشابه نمودار 3 داریم.
اگر در نظر بگیریم که سرعت هسته زایی به صورت - : - mullin, 2002در نتیجه از شیب خط راستی که بین ln t و ln S رسم می شود، توان - درجه - هسته زایی بدست می آید. همانطور که در رابطه 2 قابل مشاهده است برازش خطی با شیب منفی در این نمودار بیانگر هسته زایی ثانویه می باشد. ولی همانطور که در شکل3 مشخص است با وجود برازش خط از این نقاط، خط برازش شده داراي شیب - - 14/01 و ضریب همبستگی مناسب نمی باشد - . - R2= 0/ 514 از این گزارش ها می توان نتیجه گرفت، که در این پدیده احتمالا مکانیسم هاي هسته زایی اولیه و ثانویه براي تشکیل هسته نقره با هم رقابت دارند و هر دو مکانیسم در این هسته زایی موثرند.
در مرحله بعدي اثر ظرف حاوي نانوذرات نقره روي اشرشیاکولی و استافیلوکوکوس اورئوس مورد مطالعه قرار گرفته است. به این ترتیب یک محیط کشت مناسب با نام " آگار مولر هینتون " و" براث مولر هینتون" براي دو میکروارگانیسم اشرشیاکولی و استافیلوکوکوس اورئوس آماده شده است. رقت هاي 10-2و 10-6 از اشرشیاکولی و استافیلوکوکوس اورئوس توسط نمونه گیري در دوره هاي زمانی 4، 8 و 24 ساعته که کلنی ها به طور همزمان شمرده شدند، بدست آمد. نتایج در جدول 1 نشان داده شده است. همانطور که مشخص است تعداد شمارش کلنی هاي اشرشیا کلی و استافیلوکوکوس اورئوس در مقیاس با مقدار اولیه میکروارگانیسم ها - 1/5×108 cfuml‐ 1 - به طور قابل توجهی کاهش یافته است.
این امر خاصیت ضد باکتریایی این نانوذرات را به خوبی نشان می دهد. همچنین از مشاهدات صورت گرفته می توان استنباط کرد که نتایجی که بدست آمده نشان دهنده اثرات بیشتر نانوذرات نقره روي باکتري هاي گرم منفی - اشرشیاکلی - در مقایسه با باکتري هاي گرم مثبت - استافیلوکوکوس اورئوس - می باشد.این امر احتمالا به علت ضخامت بیشتر پپتیدوگلیکان موجود در باکتري هاي گرم مثبت در مقایسه با باکتري هاي گرم منفی می باشد.
