بخشی از مقاله
توليد زيستي نانوذرات طلا توسط قارچ هاي جدا سازي شده از خاک معدن طلاي تکاب
چکيده
نانوذرات طلا داراي کاربرد هاي فراوان در پزشکي از جمله تحويل دارو و ژن، سنسورهاي بيولوؤيکي و تشخيص DNA و پروتئين ها مي باشند. نانوذرات طلا به روش هاي مختلف فيزيکي ، شيميايي وزيستي سنتز مي شوند که از اين ميان توليد زيستي نانوذرات طلا به دليل توليد کنترل شده از نظر اندازه و شکل ، کاهش هزينه توليد و دوست دار محيط زيست بودن حائز اهميت بيشتري مي باشد.بسياري از ميکروارگانيسم ها از جمله باکتري ها، قارچ ها، اکتينوميست ها و مخمرها قادر به توليد نانوذرات فلزي هستند.
قارچ ها به دليل توانايي در ترشح مقدار زياد آنزيم ، کانديداي بسيار خوبي براي سنتز زيستي نانوذراتفلزي مي باشند. هدف از اين مطالعه سنتز زيستي نانوذرات طلا با استفاده از قارچ هاي جدا سازي شده از معدن طلاي تکاب مي باشد. در اين مطالعه نمونه برداري از خاک معدن طلاي تکاب انجام گرديد. پس از کشت قارچ از ميان ١٢ گونه ، تنها يک گونه از آن ها قادر به توليد نانوذرات طلا بود. اين قارچ پس از مطالعات مورفولوژيکي و بررسي پارامتر هاي مربوط به رشد، آسپرژيلوس فلاووس تشخيص داده شد.
توليد نانوذرات طلا با استفاده از اسپکتروفتومتري UV-vis، آزمايش پراش اشعه ايکس (XRD)و ميکروسکوپ الکتروني عبوري بررسي گرديد. نتايج نشان دادند که آسپرژيلوس فلاووس قادر به توليد نانوذرات طلا به صورت داخل و خارج سلولي است .
کلمات کليدي: نانوذرات طلا، سنتز بيولوژيکي ، آسپرژيلوس فلاووس .
مقدمه
نانوذرات طلا داراي خصوصيات فيزيکي و شيميايي منحصربه فردي مانند پايداري بسيار بالا، مقاوم بودن به گرما و توانايي بالا در جذب و انتشار نور هستند و به اندازههاي گوناگون و شکلهاي مختلف مانند کروي، ميلهاي، کريستالي ، مثلثي و مارپيچي سنتز ميشوند. نانوذرات طلا کاربرد گستردهاي در زمينه هاي پزشکي مانند تشخيص و درمان سرطان، دارو رساني ، استفاده در بيوسنسورها، تشخيص DNA و پروتئينها و حذف ميکروارگانيسم هاي بيماري زا از آب هاي آلوده دارند(٦). يکي ازجنبه هاي مهم درفناوري نانو، توسعه روش هاي آزمايشگاهي براي سنتز تکرار پذير نانوموادي است که ازنظر اندازه ،ترکيب شيميايي و شکل قابل کنترل باشند. به طور کلي سه روش براي سنتز نانوذرات طلا شامل روش هاي فيزيکي ، شيميايي و بيولوژيکي وجود دارد (١٢). در بين اين استراتژي ها، در درجه ي نخست روش هاي شيميايي وجود دارند که قادر به توليد مقادير بالايي از نانوذرات در زمان نسبتا کوتاه با يک کنترل اندازه ي تقريبا مناسب هستند (١). در مقابل ، روش هاي شيميايي متداول براي سنتز نانوذرات، بسيار انرژي بر بوده و به دليل استفاده از مواد شيميايي سمي ، باعث توليد پساب هاي خطرناک براي محيط زيست مي شوند. از سوي ديگر، اغلب روش هاي فيزيکي سنتز نانوذرات مانند راديوليزيز ( خردايش تشعشعي ) و ترموليزيز (خردايش گرمايي )، مسير ساخت مشکلي دارند. به علاوه، اين روش ها بسيار زمان بر بوده و نيازمند دما و فشار بالا هستند که شرايط را مشکل تر مي سازد(٥). سنتز
ميکروبي نانوذرات، اشاره به پديده اي دارد که به وسيله ي فرآيند هاي بيولوژيکي يا واکنش هاي آنزيمي اتفاق مي افتد. اين فرآيندهاي زيست سازگار به عنوان "تکنولوژي سبز" در نظر گرفته مي شوند. سابقاً از ميکروارگانيسم ها براي استخراج فلزات و حذف زيستي مواد سمي استفاده مي شد و امروزه از اين موجودات تک سلولي و پر سلولي مانند باکتري ها، قارچ ها، اکتينوميست ها، مخمرها وجلبک ها براي توليد نانوذرات فلزي استفاده مي شود (٨). در حقيقت اغلب ميکروارگانيسم ها در غلظت هاي بالاي يون هاي فلزي زنده مانده و رشد مي کنند که اين به دليل توانايي آنها درمبارزه با شرايط استرس است . قارچ ها به دليل کشت ساده و ارزان در مقياس هاي آزمايشگاهي و صنعتي ، ترشح آنزيم هاي فراوان، بي خطر بودن براي محيط زيست ، دست کاري آسان، توانايي شان در احياء يک يا چند يون فلزي، توليد حجم زيادي از نانوذرات و کاهش هزينه هاي مالي به باکتري ها ترجيح داده مي شوند (٤). قارچ هاي ساپروفيت ، گروه بزرگي از قارچ ها هستند که هم در خاک و هم بر روي مواد آلي يافت مي شوند. اين قارچها حاوي مقدار زيادي آنزيم مي باشند که با ترشح آنها به خارج از سلولها، ترکيبات پيچيده را به مواد ساده و کوچک تجزيه مي کنند. قارچ ها ارگانيسم هايي داراي هسته واقعي (يوکاريوتيک) و فاقد کلروفيل هستند وتمامي مواد غذايي خود را از محيط خصوصا از مواد ارگانيک در حال فساد جذب مي کنند(٣). در ايران زهرا رنجبر نوازي و همکارانش در سال ٢٠١٠ با استفاده از قارچ آسپرژيلوس فوميگاتوس، نانوذرات نقره را به صورت خارج سلولي توليد کردند(١٠).هدف از تحقيق حاضر توليد بيولوژيکي نانوذرات طلا به کمک قارچ هاي جدا شده از خاک معدن طلاي تکاب مي باشد تا علاوه بر ترويج روش هاي زيستي و دوست دار محيط زيست ، بازده توليد نانوذرات طلا را بالا برده و هزينه ي توليد را کاهش داد.
مواد و روش ها
نمونه برداري از خاک
در اين تحقيق از نقاط مختلف معدن طلاي تکاب نمونه برداري صورت گرفت . براي اين کار، از عمق ٣ الي ٥ سانتي متري خاک، به صورت مورب نمونه هاي مجزا گرفته شد. سپس خاک در ظروف پلاستيکي استريل ريخته شد و پس از انتقال به آزمايشگاه، نمونه ها در داخل يخچال در دماي ٤ درجه سانتيگراد نگهداري شدند .(7)
کشت خاک
١٠ گرم از خاک هاي نمونه برداري شده را در ٩٠ ميلي ليتر از آب مقطر استريل ريخته و پس از کشت درمحيط کشت سابرودکستروزآگار (SDA) در دماي ٢٨ درجه سانتيگراد گرما گذاري شد. پس از ٢٤ الي ٤٨ ساعت ، به محض مشاهده تک کلني قارچي ، توسط آنس سوزني از آن ها نمونه برداري کرده و در پليت هاي جديد کشت داده شدند. اين کار تا زماني که همه کلني ها رشد کنند، ادامه داده شد.
توليد نانو ذرات طلا
به منظور توليد نانو ذرات طلا، از قارچ هاي جداسازي شده، بيومس تهيه شد. براي اين منظور با استفاده از آنس سوزني ، کلني هر يک از قارچ ها داخل فلاسک هاي ٢٥٠ ميلي ليتري حاوي ١٠٠ ميلي ليتر محيط MGYPانتقال داده شد ودر داخل شيکرانکوباتور ٢٨ درجه سانتيگراد به مدت ٩٦ ساعت وبا دور ١٥٠ دور در دقيقه قرار گرفت . بعد از توليد و رشد بيومس ١٠ گرم ازبيومس با ١٠٠ ميلي ليتر محلول طلا(HAuCl٤) در فلاسک ٢٥٠ ميلي ليتري مخلوط شد و در شيکر انکوباتور ٢٨ درجه سانتيگراد به مدت ٧٢ ساعت قرار داده شد.
براي اين کار، بيومس از MGYP با استفاده از سانتريفيوژبا دور ٢٥٠٠ دور در دقيقه ودر دماي ١٠ درجه سانتيگراد به مدت ٣٠ دقيقه جدا شد. سپس بيومس را سه بار با آب مقطر استريل شستشو داده شد (١٣).
بررسي توليد نانو ذرات طلا
با مشاهده تغيير رنگ مخلوط بيومس و محلول HAuCl٤ از رنگ زرد به ارغواني و بدون نياز به ابزار خاصي مي توان به سنتز نانوذرات طلا.پي برد (١٣). براي اطمينان بيشتر از توليد نانوذرات طلا از اسپکتروفتومتري -UV vis استفاده شد. بدين منظور پس از ليز قارچ توليد کننده نانو ذرات طلا جذب آن در طول موج ٤٠٠ تا ٧٠٠ نانومتر خوانده شد. همچنين با استفاده از ميکروسکوپ الکتروني اسکنينگ مدلHitachi-S٤١٦٠ تصاوير ميکروسکوپ الکتروني به منظور پي بردن به محل توليد نانوذرات و شکل نانوذرات تهيه گرديد(٣،١٥).
تعيين جنس و گونه قارچ
به منظور شناسايي قارچ توليد کننده نانوذرات طلا، کشت بر روي لام صورت گرفت و با استفاده از روش هاي مورفولوژيکي و پارامترهاي مربوط به رشد تعيين گونه گرديد(١).
نتايج
جداسازي قارچ ها
از سه نمونه خاک ١٢سويه از قارچ ها جدا گرديد که طي بررسي هاي به عمل آمده مشخص گرديد که تنها يک سويه قادر به سنتز نانو ذرات طلا بود.
توليد نانوذرات طلا توسط قارچ ايزوله شده
بيومس اين قارچ که بعداز ٧٢ ساعت در محيط MGYP شکل گرفته بود با محلولHAuCl٤ مخلوط شد. شکل ١ نشان دهنده تغيير رنگ سوسپانسيون از رنگ زرد به ارغواني بعد از ١٢ ساعت مي باشد. اين تغيير رنگ به صورت ابتدايي نشانگر احياء يون هاي طلا به نانوذرات فلزي طلا مي باشد.
شکل ١. تغيير رنگ سوسپانسيون از زرد به ارغواني بعد از ١٢ ساعت واکنش در HAuCl٤ نشان دهنده توليد نانوذرات طلا است .
