بخشی از مقاله
چکیده
بیوسرامیک هیدروکسیآپاتیت کاربردهاي فراوانی در پزشکی و دندانپزشکی دارد. از جمله این کاربردها میتوان به ترمیم ضایعات استخوانی و پوششدهی کاشتنیهاي بدن اشاره کرد. پژوهشها نشان دادهاند که هیدروکسیآپاتیت نانومتري زیست سازگاري و خواص مکانیکی مطلوبتري نسبت به نمونههاي میکرونی ارائه میدهد. رسوبدهی زیستی از جمله روشهاي نوین تولید هیدروکسیآپاتیت نانومتري است.
در این روش از باکتريها با قابلیت تولید آنزیم فسفاتاز بالا به منظور تولید هیدروکسیآپاتیت نانومتري استفاده میگردد. هدف از پژوهش حاضر تولید هیدروکسیآپاتیت نانومتري با استفاده از یک سویه بومی باکتري سراشیا بود. به این منظور فعالیت فسفاتاز سویههاي بومی باکتري سراشیا مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس سویه انتخاب شده - Serratia marcescens PTCC 1187 - مورد کشت قرار گرفت. پلت سراشیا جدا شد و در معرض یک مادة آلی فسفاته و نمک کلسیم قرار گرفت. پس از مدت زمان مشخص گرمخانه گذاري رسوب سفیدرنگ تولید شده خشک و تفجوشی شد.
مشخصهیابی مادة تولیدي به وسیله آزمونهاي پراش پرتو ایکس، طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه و میکروسکوپهاي الکترونی روبشی و عبوري انجام گرفت. نتایج نشان داد که یکی از سویههاي بومی باکتري سراشیا از فعالیت بالاي آنزیم فسفاتاز متصل به دیوارة سلولی برخوردار است. همچنین مشخص شد که پودر تولید شده هیدروکسیآپاتیت با اندازة ذره نانومتري و میزان کم آگلومره شدن ذرات میباشد.
مقدمه
کاربرد پزشکی بیوسرامیک هیدروکسیآپاتیت بخش وسیعی از پژوهشها پیرامون توسعه بیومواد سودمند جهت ساخت و/ یا تثبیت کاشتنیهاي استخوان را به خود اختصاص داده است. کاربرد هیدروکسیآپاتیت بیستر به دلیل شباهت ترکیب شیمیایی و ساختار بلوري آن به بخش معدنی استخوان و دندان است . - 1 - پژوهشها نشان دادهاند که استفاده از هیدروکسیآپاتیت نانومتري میتواند به زیست سازگاري و خواص مکانیکی مطلوبتر این بیوسرامیک منجر گردد. با این حال در طی فرایند تولید ممکن است آگلومره شدن ذرات رخ دهد که این امر منجر به ناهماهنگی ترکیب شیمیایی میشود. تفجوشی چنین بیوسرامیکی یکنواخت نبوده و سبب ایجاد عیوب در ساختار و کاهش استحکام کاشتنی نهایی میشود.
به منظور استفاده بهینه از اندازة نانومتري ذرات هیدروکسیآپاتیت در ساخت کاشتنی بایستی اندازه و شکل آنها یکنواخت بوده و آگلومره بودن ذرات در کمینه میزان خود قرار داشته باشد . - 2 - از جمله روشهاي تولید هیدروکسیآپاتیت نانومتري تولید زیستی این بیوسرامیک به وسیله باکتريهایی با قابلیت تولید میزان بالاي آنزیم فسفاتاز است. پیش از این از باکتري Serratia sp. N14 به منظور تولید پودر و پوشش هیدروکسیآپاتیت استفاده شده بود 2 - و . - 3 هدف از این پژوهش تولید هیدروکسیآپاتیت نانومتري با استفاده از سویه بومی باکتري سراشیا و ارزیابی خواص آن است.
مواد و روشها
سویههاي بومی باکتري سراشیا - تهیه شده از مرکز کلکسیون قارچها و باکتريهاي ایران - مورد ارزیابی میزان فعالیت آنزیم فسفاتاز قرار گرفتند. میزان فعالیت آنزیم فسفاتاز در دو حالت فعالیت آنزیم آزاد شده در محیط کشت و آنزیم متصل به دیوارة سلولی به کمک روش معرفی شده توسط Pompei و همکارانش - 4 - اندازهگیري شد. سویه داراي بالاترین میزان فعالیت آنزیم فسفاتاز متصل به دیوارة سلولی در محیط کشت آبگوشت مغذي کشت داده شد.
پس از یک شب گرمخانه گذاري پلت باکتري توسط دستگاه سانتریفیوژ جدا شد و با محلول حاوي گلیسرول -2 فسفات - G2P - و کلرید کلسیم مخلوط گشت. سوسپانسیون حاصل در دماي 37 درجه سانتیگراد به مدت 7 روز گرمخانه گذاري شد. رسوب حاصل جدا شده و پس از خشک شدن، در دماي 600 درجه سانتیگراد تفجوشی گردید. پودر حاصل توسط آزمونهاي پراش پرتو ایکس - XRD - ، طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه - FTIR - ، میکروسکوپ الکترونی روبشی - SEM - و میکروسکوپ الکترونی عبوري - TEM - مشخصه یابی شد.
نتایج و بحث
مشخص شد که سویه باکتریایی Serratia marcescens PTCC 1187 فعالیت آنزیم فسفاتاز بسیار بالاتري نسبت به سویههاي دیگر ارائه میدهد. به خصوص که در مورد این سویه فعالیت آنزیم آزاد شده در محیط کشت ناچیز و فعالیت آنزیم متصل به دیوارة سلولی به طور چشمگیري بالا بود. همانگونه که در الگوي پراش پرتو ایکس پودر تولید شده - شکل -1 الف - مشاهده میشود پیکهاي مربوط به فاز هیدروکسی- آپاتیت ظاهر شدهاند. با استفاده از روش ویلیامسون- هال و انجام محاسبات بر روي الگوي پراش اندازه دانه هیدروکسیآپاتیت به دست آمده 25 نانومتر تعیین شد. آنالیز FTIR بیانگر ظهور پیکهاي شاخص مربوط به هیدروکسیآپاتیت استاندارد بود.
ضمن اینکه در طیف FTIR پودر تولیدي پیکهاي مربوط به بنیانهاي آلی CO32- و HPO42- مشاهده شد که نمایانگر شباهت بیشتر ساختار پودر تولیدي به هیدروکسیآپاتیت زیستی است. تصاویر SEM و TEM - شکل -1 ب - نمایانگر آگلومره شدن بسیار ناچیز ذرات پودر تولیدي است. ضمن آنکه تصویر TEM از هیدروکسیآپاتیت تولیدي نشانگر اندازه نانومتري 25 -30 - نانومتر - و شکل و اندازه یکنواخت ذرات است. تصاویر ذرات در بزرگنماییهاي بیشتر بیانگر تک بلور بودن ذرات پودر حاصل است.
