بخشی از مقاله
مقدمه
گذر از میکروذرات به نانوذرات با تغییر برخی از خواص فیزیکی همراه است که دو مورد مهم آن عبارتند از: افزایش نسبت مساحت سطحی به حجم و ورود اندازه ذره به قلمرو اثرات و DNA در برابر آسیبهای اکسیداتیو محافظت میکند. اگرچه میزان و فرم شیمیایی آن نقش مهمی را در فعالیتهای زیستی ایفا میکند .[2]
چکیده: منظور از یک مادهی نانو، ساختار جامدی است که در سراسر بدنه آن انتظام اتمی، کریستالهای تشکیل دهنده و ترکیب شیمیایی در مقیاس چند نانومتری گسترده شده باشند. افزایش نسبت مساحت سطحی به حجم واکنش پذیری نانو مواد را به شدت افزایش میدهد. پیشرفت روز افزون نانو فن آوری در سالهای اخیر منجر به افزایش نگرانی ها در مورد آزادسازی نانوذرات - NPs - به محیط زیست و اثرات مضر آن بر روی موجودات زنده شده است.
در این تحقیق نانو سلنیوم با پوشش تانیک اسید به روش سولوترمال سنتز و سپس ارزیابی این نانوذرات با آنالیزهای XRD، SEM و FT-IR انجام شد. با بررسی اثر سیتوتوکسیک شامل اندازه گیری آنزیم های آنتی اکسیدانی به عنوان نشانگرهای زیستی استرس اکسیداتیو در گیاه عدسک آبی Lemna minor، اثر نانوذرات سنتز شده در غلظتها و در زمانهای مختلف مورد مطالعه قرارگرفتند. کوانتومی و افزایش نسبت مساحت سطحی به حجم که به تدریج با کاهش اندازه رخ میدهد.
در حال حاضر نانوذرات از طیف وسیعی از مواد ساخته میشوند. نانوذرات فلزی از جمله نانوذرات مگنتیک Fe3O4، نقره و طلا به طور وسیعی در زمینههای مختلف مانند شیمی، فیزیک، زیست پزشکی و علوم مواد استفاده شدهاند. در این پژوهش از سلنیوم به دلیل برخی از خصوصیات منحصر به فرد آن استفاده شده است .[1] سلنیوم یکی از مهمترین عناصر نیمه هادی میباشد که کاربردهایی در فتوالکتریک و پزشکی دارد.
سلنیوم در ساختارهای زیستی هم وجود دارد که از لیپیدها، لیپوپروتئین ها اسید تانیک، از ترکیبات پیچیده طبیعی است که از مواد شیمیایی پلی فنلی تشکیل شده است و در پوست، برگ و ریشه اکثر گیاهان از جمله چای، سیب، هلو، غلاتو خصوصاً سورگوم به وفور یافت میشود. این ترکیب دارای تعداد قابل ملاحظهای گروه هیدروکسیل است که امکان تشکیل ارتباطات تقاطعی بین پروتئین و سایر ماکرومولکولها را میسر میسازد. اسید تانیک همچنین شامل گروهی از فنلهای غیر پروتئینی سمی است که گاهی خاصیت قابض بودن دارند. به علاوه تاننها مسئول رنگ پوسته بذور و در بعضی از لگومها میباشند .[3]
گیاهان آبزی یک جمعیت کلیدی را در سیستمهای آبی تشکیل دادهاند. آنها میتوانند ساختار شبکه غذایی و نیز اکوسیستم را با کنترل اندازه دیگر جمعیتها کنترل کنند. تنوع و میزان گیاهان آبزی به دلیل آلودگیهای محیطی رو به کاهش است. وجود میزان بالای نانوذرات آزاد شده از مصارف مختلف در محیط، یکی از این آلودگیها به شمار میرود. بر طبق مطالعات قبلی نانومواد میتوانند گونههای فعال اکسیژن تولید کنند که منجر به استرس اکسیداتیو میشود. بنابراین تغییر در فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانی مانند پراکسیداز و کاتالاز می-تواند به عنوان شناساگرهای زیستی استرس اکسیداتیو محسوب شود. در این تحقیق، اثر سیتوتوکسیک نانوذرات سلنیوم پوشش-دار شده با تانیک اسید - به منظور بهبود سطح و پراکنده ماندن در محیط آبی - بر روی گیاه آبزی عدسک آبی - Lemna minor - مورد مطالعه قرار گرفت .[4]
بخش تجربی
نمونههای گیاهی به آزمایشگاه منتقل و به محیط کشت Steinberg منتقل شدند. نانو سلنیوم پوشش دار شده با تانیک اسید به روش سولو ترمال و با استفاده از Na2SeO3 و تانیک اسید سنتز شد. محلول کلوئیدی حاصل در اتوکلاو قرار داده شد. برای تعیین ویژگیهای نانوذرات، آنالیزهای XRD - تفرق اشعه - X، SEM - میکروسکوپ الکترونی روبشی - و FT-IR - طیف سنجی زیر قرمز تبدیل فوریه - به کار گرفته شدند. به منظور مشخص کردن سمیت نانو ذرات سنتز شده بررسی سیتوتوکسیکی انجام گرفت. آنزیمهای آنتی اکسیدان پراکسیداز و سوپراکسید دیسمیوتاز بررسی شدند .[5]
نتایج و بحث
طیف XRD نانوذرات سنجش شده
آنالیز XRD به منظورتعیین ساختار بلوری و خلوص نانوذرات سنتز شده مورد استفاده قرار گرفت. بر اساس شکل 1 الگوی XRD اندیسهای میلر در سطوح 100، 101 و102 وجود نانوکریستالهای سلنیوم را ثابت میکنند. این طیفها سلنیوم را در وضعیت هگزاگونال و کریستالی نشان میدهند - شکل . - 1 بر اساس رابطه دبای-شرر میانگین کریستالهای سنتز شده به دست آمده 12 نانومتر به دست آمد.
تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی
تصویر SEM شکل2 نشان دهنده مورفولوژی نانو سلنیوم پوشش یافته با تانیک اسید میباشد. اکثر نانوذرات سنتز شده دارای اندازهای بین 20-16 نانومتر هستند. این تصویر نشان دهنده آن است که نانوذرات سنتز شده کروی میباشند.
سنجش FT-IR
طیف سنجی مادون قرمز بر اساس جذب تابش و بررسی جهشهای ارتعاشی مولکولها و یونهای چند اتمی صورت میگیرد. این روش به عنوان روشی پرقدرت و توسعه یافته برای تعیین ساختار و اندازهگیری گونههای شیمیائی به کار میرود. طیفهای این ترکیبات معمولاً پیچیده هستند و تعداد زیادی پیکهای ماکسیمم و مینیمم دارند که میتوانند برای اهداف مقایسهایی به کار گرفته شوند. طیف تانیک اسید آزاد و طیف نانوذرات سلنیوم پوشش یافته با تانیک اسید در شکل 3 توسط آنالیز FT-IR نشان داده شده است.
ویژگیهای مشاهده شده در پیک 1400 نشان دهنده گروه C-C میباشند. در مقایسه طیف جذبی FT-IR تانیک اسید - شکل - 3b، با طیف جذبی FT-IR نانوذرات سلنیوم با پوشش تانیک اسید - شکل - 3a گروه های هیدروکسیل دیده میشود. پیکهای 900 cm-1 و3400 نشان دهنده گروه هیدروکسیل می-باشند. پیک در 1600 cm-1 ارتعاش خمشی C=O را روی نانوذرات پوشش یافته با تانیک اسید نشان میدهد. تمایل کووالانسی سلنیوم به گروه C=O وC-C تانیک اسید منجر به ناپدید شدن ارتعاش گروه تیول روی نانوذرات پوشش یافته شده است.
سنجش آنزیم های پراکسیداز و سوپراکسیددیسمیوتاز
برخی بررسیها نشان میدهند که نانومواد به دلیل تولید گونههای فعال اکسیژن میتوانند منجر به تنش اکسیداتیو گردند . تغییر فعالیت آنزیمهای آنتی اکسیدان مثل پراکسیداز و سوپراکسید دیسموتاز، بطور گستردهای بهعنوان نشانگر زیستی تنش اکسیداتیو مورد استفاده قرار گرفته است. پراکسیدازها با استفاده از طیف وسیعی از ترکیبات آلی و غیر آلی، پراکسید هیدروژن را به آب و اکسیژن تبدیل مینمایند .[6]
پس از تیمار گیاهان مورد مطالعه با غلظتهای مختلف از نانوذرات سلنیوم پوشش یافته با تانیک اسید و سنجش فعالیت آنزیم پراکسیداز کاهش معنیدار فعالیت این آنزیم - p< 0/05 - در غلظتهای10 mg/L به بالا در مقایسه با گیاهان کنترل، نتیجه گیری گردید - شکل . - 4 در یک بررسی که تاثیر نانوذرات ZnO را روی Spirodela polyrrhiza مورد مطالعه قرار داده بود، طبق نتایج به دست آمده فعالیت آنزیم آنتی اکسیدان پراکسیداز در غلظتهای مختلف از این نانوذرات کاهش یافته است. این کاهش فعالیت به دلیل تخریب سیستم دفاعی ایجاد شده به سبب تولید بسیار بالای گونههای اکسیژن فعال میباشد. تخریب نیز به علت تغییر در ساختار مولکولی رخ میدهد .[7]
سوپراکسید دیسموتاز به عنوان اولین خط دفاعی در برابر گونههای فعال اکسیژن محسوب میگردد پس از تیمار گیاهان مورد مطالعه با نانوذرات سلنیوم پوشش یافته با تانیک اسید و سنجش فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز تغییر معنی داری در فعالیت این آنزیم - p< 0/05 - در غلظتهای مذکور در مقایسه با گیاهان کنترل، مشاهده نگردید - شکل . - 5 سوپراکسید دیسموتاز در گیاهان عالی بعنوان یک آنزیم آنتی اکسیدان عمل میکند و اجزای سلول را در برابر گونههای فعال اکسیژن محافظت میکند. اما از نتایج چنین میشود استنباط کرد که احتمالاً سمیت نانوذرات باعث شده تا اجزا مختلف سلولی، گونه- های فعال اکسیژن زیادی تولید کنند و بنابراین این میزان بالای رادیکالهای آزاد سمی از فعالیت آنزیم سوپراکسیددیسمیوتاز جلوگیری مینمایند .[7]
