زیست فناوری

چکیده جیوه ازخطرناکترین آلاینده­های زیست-محیطی است که در صورت ورود به بدن انسان متابولیزه نشده و با تشکیل کمپلکس­های پایدار با مولکول­های زیستی اختلالات عصبی، تنفسی و متابولیکی متعددی را در پی­ خواهد داشت بنابراین توسعه روش­های دقیق، سریع و ارزان برای تشخیص جیوه درمحیط زیست اهمیت زیادی دارد. نقطه کوانتومی کربنی یک ماده فلورسنت جدید با خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردی است که برای کاربردهای تشخیصی به خصوص برای تشخیص فلزات سنگین در غلظت­های کم مورد توجه قرار گرفته است. در این بررسی نقاط کوانتومی کربنی با نشر فلورسنت آبی با استفاده از روش پیرولیز سنتز و مشخصه یابی شد. نشر فلورسنت نقاط کوانتومی کربنی سنتز شده در میانکنش با جیوه به میزان قابل توجهی کاهش یافت. در ادامه برای سهولت استفاده از این ماده برای تشخیص جیوه در هیدروژل آلژینات سدیم انکپسوله شد. امکان خاموش سازی توسط جیوه در ساختار هیدروژل ارزیابی شد و کمترین غلظت قابل شناسایی جیوه در ساختار جدید به میزان یک میکرومولار به دست آمد. استفاده از ساختار هیدروژلی علاوه بر اینکه سبب گسترش کاربردهای حسگر جیوه می­شود، می­توان از آن برای حذف جیوه از محیط نیز بهره برد.

چکیده اهداف: هدف از تحقیق حاضر بررسی و معرفی روشی برای سنتز محلول‌های کلوئیدی نانوذرات دی‌اکسیدتیتانیوم با پایداری و عمر بالا بود.
مواد و روش‌ها: در این روش، ابتدا نانوذرات به کمک روش شیمیایی سنتز شد و ویژگی‌های ساختار فیزیکی و شیمیایی این نانوذرات با دستگاه‌های میکروسکوپ الکترونی عبوری، پراش اشعه ایکس، پراکندگی نوری دینامیکی و زتا پتانسیل مورد بررسی قرار گرفت. سپس تست بررسی سمیت سلولی نانوذرات روی سلول‌های سفید خونی با استفاده از تست MTT انجام شد. سپس فعالیت ضدباکتریایی مورد بررسی قرار گرفت.
یافته‌ها: نتایج بررسی حاکی از آن است که قطر نانوذرات سنتزشده حدود ۵۰نانومتر است و حاوی فاز آناتاز، در محدوده θ۲ از ۸۰-۲۵ درجه است و اندازه شعاع هیدرودینامیکی حدود ۷۸/۱۲±۸/۹۵نانومتر و مقدار زتا پتانسیل نانوذرات حدود ۷۸/۴±۸۷/۳۴-میلی‌ولت است. همچنین بررسی اثر سمیت نانوذرات بر رده سلولی گلبول‌های سفید خون نشان داد که این نانوذرات باعث سمیت سلول‌ها در غلظت‌های بالای ۲۰۰میکروگرم بر میلی‌لیتر شده است ولی در غلظت‌های پایین باعث زنده‌ماندن سلول‌های نرمال شد. همچنین در همین غلظت‌های پایین سلول‌های باکتری را از بین برده است.
نتیجه‌گیری: در نتیجه این پژوهش، محلول‌های کلوئیدی با پایداری بسیار بالا با موفقیت فرآوری شد و می‌توان از این نانوذره به‌عنوان یک عامل ضدباکتری در تولید آنتی‌بیوتیک‌های جدید بهره برد.

چکیده با توجه به رشد روزافزون کاربرد نانوتکنولوژی، استفاده از نانومواد و همچنین ترکیبات شیمیایی منحصربه‌فرد در زندگی روزمره بشریت، به‌منظور بررسی ایمن‌بودن آنها نیاز به روش‌های غربالگری "درون‌تنی" و "برون‌تنی" جدید است. بدیهی است هر چه این روش‌ها دارای الهام بیشتر از بافت فیزیولوژیک بدن انسان باشند، می‌توان نتایج بهتری از سمیت یا ایمن‌بودن آنها به دست آورد. استفاده از روش سه‌بعدی اسفروید، اسفرویدها با استفاده از میکروپلیت تجاری ایجاد شدند، به‌دلیل مزایای زیادی از جمله رشد سلول‌های در سه بعد، مدل واقعی و شباهت زیاد به بافت فیزیولوژیک بدن، قابلیت استفاده به‌عنوان جایگزین مدل‌های حیوانی، اندرکنش سلول- سلول، پیام‌رسانی بهتر سلول‌ها به‌دلیل ارتباط نزدیک، در مقایسه با کشت تک‌لایه سلول‌ها، در این تحقیق به‌منظور بررسی سمیت نانوذرات نقره مورد استفاده قرار گرفت. سه فاکتور فعالیت متابولیکی، میزان زنده‌مانی/مرگ سلولی و سطح مقطع اسفرویدها با دو روش سه‌بعدی و دوبعدی تحت تیمار غلظت‌های مختلف نانوذرات نقره در زمان‌های متفاوت مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که سلول‌های مختلف سرطانی و نرمال ریه واکنش متفاوتی از خود نشان می‌دهند. همچنین سمیت سلولی نانوذرات نقره با استفاده از سیستم‌های دوبعدی و سه‌بعدی و مقایسه آنها با هم اختلاف معنی‌داری داشته و میزان رشد/عدم رشد اسفرویدهای وابسته به نوع سلول بوده و غلظت‌های مختلف نیز اهمیت اساسی در مطالعات دارند. مطالعه حاضر شواهدی ارایه می‌دهد که ابعاد سلولی در دوبعدی و سه‌بعدی به‌دلیل ساختار فضایی- زمانی متفاوت نقش حیاتی در نتایج و پیامدهای حاصل از التهابات و سمیت سلولی با نانوذرات بازی می‌کنند.

چکیده پوسته سیلیکایی دیاتوم‌ها، ساختارهایی زیستی و جایگزین برای ذرات سیلیکایی مزوپورس مصنوعی هستند که به‌علت داشتن سطوح گسترده، منافذ دقیق نانومتری، زیست‌سازگاری، پایداری مکانیکی و حرارتی، قابلیت‌های نوری و امکان اتصال به بیومولکول‌ها، قابلیت‌های ممتازی برای طراحی بیوسنسورها دارند. در این مطالعه دیاتوم Chaetoceros sp. برای ساخت بسته‌های مغناطیسی Fe_۲O_۳-Au-Biosilica مورد استفاده قرار گرفت. پس از کشت ریزجلبک‌ها، سنتز نانوذرات طلا در دیواره سیلیکایی با روش سنتز زیستی صورت گرفت که ارزیابی‌ها بیانگر سنتز نانوذرات کروی طلا به‌صورت پیوسته روی سطوح و منافذ دیواره بود. پس از این مرحله نانوذرات مغناطیسی اکسیدآهن نیز به سطح سیلیکایی دیاتوم متصل و از این طریق امکان هدایت سامانه سیلیکایی با استفاده از میدان مغناطیسی فراهم شد. اصلاح سطح این بسته‌های مغناطیسی دیاتوم با استفاده از ترکیب APTES امکان اتصال رنگ فلورسنس رودامین و آنتی‌بادی هرسپتین (Trastuzumab) به این ساختار را فراهم کرد. همچنین موفقیت اتصال سامانه به سلول‌های هدف (SKBR۳) با تصاویر میکرسکوپ فلورسنس مورد تایید قرار گرفت. نتایج این مطالعه بیانگر قابلیت ویژه پوسته سیلیکایی این دیاتوم به‌عنوان یک بسته "چندمنظوره" در فعالیت‌های تشخیصی و درمانی است.

چکیده اهداف: یکی از مهم‌ترین اهداف پزشکی بازساختی، تولید بافت‌های جایگزین با عملکرد صحیح است. سلول‌های فیبروبلاستی یکی از مهم‌ترین انواع سلول‌ها در فرآیند ترمیم هستند که در تشکیل عروق خونی نیز نقش دارند. تحریک سلول‌های فیبروبلاستی برای شروع تکثیر و فراخوان دیگر سلول‌ها و همچنین آنژیوژنز نیاز به سیگنال‌های بیرونی مناسب دارد. هدف از مطالعه حاضر بررسی اثرات باکتریوفاژ M۱۳ در ترکیب با پپتید RGD روی سلول‌های فیبروبلاستی است.
مواد و روش‌ها: برای این مطالعات، ابتدا باکتریوفاژ M۱۳ تکثیر و جداسازی شد. سپس پپتید RGD سنتز و خالص‌سازی شد در ادامه سلول‌های فیبروبلاستی جداسازی‌شده از موش، روی سطوح پوشش داده‌شده با باکتریوفاژ M۱۳، باکتریوفاژ M۱۳ و RGD، ژلاتین و سطوح کنترل به‌مدت ۴۸ساعت کشت داده شد. سپس برای اندازه‌گیری میزان تکثیر و بقای سلول‌ها تست MTT صورت گرفت و پس از آن میزان بیان ژن‌های FGF-۲، TGF-β۱ و VEGF-A به‌وسیله واکنش زنجیره‌ای پلیمراز در زمان واقعی (Real-Time PCR) اندازه‌گیری شد.
یافته‌ها: نتایج مطالعه حاضر نشان داد که سطح باکتریوفاژ M۱۳ و RGD موجب افزایش تکثیر سلولی و میزان زنده‌ماندن سلول‌های فیبروبلاست گشته است. علاوه بر این، بیان ژن‌های FGF-۲، TGF-β۱ و VEGF-A در سلول‌های فیبروبلاست کشت داده‌شده روی سطح باکتریوفاژ M۱۳ و RGD به‌طور معنی‌دار افزایش یافت.
نتیجه‌گیری: تحقیق حاضر نشان داد که داربست‌هایی از جنس باکتریوفاژ M۱۳ و پپتید RGD به‌دلیل عدم سمیت و زیست‌سازگاربودن می‌توانند کاندید مناسبی برای القای ترمیم و آنژیوژنز در مهندسی بافت باشند.

چکیده اهداف: کورکومین مولکولی طبیعی است که با توجه به خواص گوناگون درمانی آن از جمله اثر ضدباکتریایی، می‌توان با کاهش معایب کورکومین از آن به‌عنوان دارویی به‌منظور درمان بیماری‌های مزمن استفاده کرد. هدف مطالعه حاضر ایجاد روشی برای تهیه نانوذرات کورکومین با استفاده از پلیمر‌های پلی‌آکریلیک‌اسید، پلی‌وینیل‌الکل و پلی‌اتیلن‌ایمین با نظر به بهبود ثبات، افزایش زیست‌فراهمی، حلالیت آبی بالا و همچنین بررسی کارآیی آن علیه باکتری استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متیسیلین است‌.
مواد و روش‌ها: به‌منظور سنتز نانو‌ذرات پلیمری حاوی کورکومین به روش رسوب‌دهی نانو بهینه‌سازی غلظت‌های موثر از پلیمر، کورکومین و آب با استفاده از روش سطح پاسخ معین شد. نانوذرات سنتزشده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، پراکندگی پویای نور و اندازه‌گیری پتانسیل زتا مشخصه‌یابی شدند. همچنین حداقل غلظت مهارکنندگی نانوذرات سنتزشده علیه باکتری استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متیسیلین اندازه‌گیری شد.
یافته‌ها: نانوذرات ساخته‌شده در مورفولوژی سطح کاملاً گرد، جدا از هم و صاف بودند و میانگین اندازه ذرات ۷±۱۴۹، ۸±۱۷۵ و ۹±۱۸۴نانومتر برای پلی‌آکریلیک‌اسید، پلی‌وینیل‌الکل و پلی‌اتیلن‌ایمین و همچنین حداقل غلظت بازدارندگی علیه باکتری استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متیسیلین را به‌ترتیب ۰۲۴/۰±۴۸۰/۰، ۰۱۹/۰±۳۹۰/۰ و ۰۱۷/۰±۳۴۰/۰میلی‌گرم بر میلی‌لیتر به دست آمد.
نتیجه‌گیری: غلظت حلال، پلیمر و کورکومین برای دستیابی به اندازه ذرات کوچک‌تر بسیار مهم است. خاصیت مهارکنندگی نانوذرات کورکومین به‌دلیل کوچک‌ترشدن اندازه ذرات و افزایش قدرت نفوذ آن در باکتری افزایش چشمگیری یافته و نانوذرات بارگذاری‌شده با کورکومین می‌توانند حامل‌های دارویی امیدبخشی برای درمان بیماری‌های سرطانی، عفونی و سایر بیماری‌ها باشند‌.

چکیده در جدیدترین پژوهش‌های مبتنی بر استفاده از نانوذرات با رویکرد کاربردی، نانوساختارهای میله‌ای‌شکل طلا با داشتن خواص نوری بی‌نظیر در درمان و تشخیص بیماری‌ها مورد توجه ویژه قرار گرفته‌اند. شکل میله‌ای این نانوساختارها، باعث جذب قوی و حساس پلاسمون سطحی در ناحیه مادون قرمز می‌شود. در پژوهش حاضر، با توجه به حساسیت ویژه نوسانات پلاسمون سطحی نانومیله‌های طلا نسبت به کوچک‌ترین تغییرات محیطی و اهمیت تشخیص سریع مقادیر بسیار کم آلبومین در ادرار، اتصال و پایداری نانومیله‌های طلا به آنتی‌بادی ضد آلبومین در شرایط مختلف غلظتی، حجمی، زمانی و همچنین تغییرات pH مورد بررسی قرار گرفت. نتایج مطالعات طیف‌سنجی نمونه‌های مختلف در گستره طول موج مریی- نزدیک مادون قرمز نشان داد که در غلظت، حجم و pH مشخص نانوساختار از پایداری مطلوبی برخوردار است و شکل میله‌ای آن به همراه ویژگی‌های پلاسمونیک محفوظ مانده است. مطالعه پایداری زمانی نمونه‌ها نشان داد که برای استفاده به‌عنوان نانوزیست حسگر، قابلیت نگهداری نمونه کمپلکس تا ۴۸ ساعت مناسب خواهد بود. پایش اولیه عملکرد نانوزیست حسگر در حضور آلبومین با دو غلظت در گستره نرمال و بیماری‌زا، تغییر شدید در فاصله بین نانوذرات، اندازه و مورفولوژی نانوساختارها را نشان داد. طبق این پژوهش، می‌توان از این نانوساختارهای میله‌ای در طراحی زیست حسگرهای ساده استفاده کرد.

چکیده خصوصیات منحصربه‌فرد و وابسته به اندازه نانوذرات کوانتومی از جمله گستره وسیع طیف‌های جذبی، طیف نشری تیز و باریک و متناسب با اندازه نانوذره، بهره کوانتومی زیاد و ضریب جذب مولی بسیار زیاد منجر به این شده است که امروزه نانوبلورهای نیمه‌هادی نقاط کوانتومی به‌عنوان برچسب‌های فلورسانسی مناسبی در حوزه‌های مختلف فیزیک، شیمی و زیست‌شناسی استفاده گسترده‌ای پیدا کنند. در این مطالعه در ابتدا نانوذرات کوانتومی CdSe/ZnS پوشیده‌شده با لیگاند سطحی اولئیل‌آمین با روش سنتز تزریق در دمای بالا تحت شرایط خلا و جریان نیتروژن پایدار در دمای °C۳۲۰ سنتز شد. در ادامه به‌منظور بررسی اثر خاموش‌سازی رنگ‌های گروه آزو که از پرکابردترین و سرطان‌زاترین رنگ‌های شیمیایی مورد استفاده در صنایع مختلف هستند روی نشر این نانوذرات، به‌منظور سازش‌پذیری نانوذرات با محیط‌های آبی از تکنیک جایگزینی لیگاند سطحی مرکاپتوپروپیونیک‌اسید به‌عنوان یک لیگاند هیدروفیل مناسب در سطح نانوذرات استفاده شد. پس از تایید سنتز درست نانوذرات CdSe/ZnS توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و استفاده از پیک‌های نمونه استاندارد مربوط به هسته و پوسته نانوذرات سنتزشده در طیف‌سنجی پراش پرتوی ایکس (XRD)، نتایج حاصل از مطالعات نشان داد که رنگ مونوآزوی متیل‌رد به‌دلیل هم‌پوشانی طیف جذبی‌ که با طیف نشری این نانوذرات دارد با کارآیی بسیار خوبی منجر به خاموش‌سازی نشر این نانوذرات می‌شود.

چکیده اهداف: نانوذرات طلا عامل‌دارشده با DNA به‌دلیل دارابودن ویژگی‌های منحصربه‌فرد، پتانسیل بالایی برای حل بسیاری از مشکلات همچون تشخیص و درمان بیماری‌های ژنی با استفاده از نانوفناوری فراهم می‌کنند. بسته به هدف هر آزمایش، برهم‌کنش خاصی از DNA با نانوذره مدنظر است که با تغییردادن پارامترهای مختلف قابل دستیابی است. هدف این پژوهش بررسی اثر بار سطحی نانوذرات طلا بر فرآیند اتصال زیستی و نوع اتصالات DNA به سطح و افزایش بارگیری توالی‌های DNA بر سطح نانوذرات طلا بود.
مواد و روش‌ها: دو نوع نانوذره با قطر حدود ۳۰نانومتر و بار سطحی مثبت و منفی سنتز شد. فرآیند اتصال زیستی نانوذرات با استفاده از سه غلظت مختلف از DNA انجام شد و با استفاده از اسپکتروسکوپی UV-Vis و فلوئورسانس مورد بررسی قرار گرفت. کمی‌سازی درصد اتصال DNA به سطح هر نانوذره با استفاده از دو روش و با کمک سنجش فلوئورسانس انجام شد.
یافته‌ها: طیف SPR، اتصال DNA به سطح نانوذرات را تایید کرد و به‌خوبی نشان‌دهنده میزان اتصال DNA به سطح نانوذره و نیز اثر بار سطحی نانوذرات بر فرآیند اتصال زیستی بود. سنجش فلوئورسانس، درصد اتصال زیستی در نانوذرات تثبیت‌شده با CTAB را بالاتر و غیراختصاصی‌تر از نانوذرات تثبیت‌شده با سیترات نشان داد.
نتیجه‌گیری: بسته به بار سطحی نانوذرات طلا، اتصالات DNA به سطح با برهم‌کنش‌ها و مقادیر متفاوت از بارگیری رخ می‌دهد. با توجه به هدف این پژوهش، نانوذرات طلا تثبیت‌شده با سیترات و استفاده از غلظت بالای DNA، برای رسیدن به این هدف مناسب بودند.

چکیده خواص فیزیکی- شیمیایی منحصربه‌فرد مواد پلاسمونیک در مقیاس نانو توجه زیادی را در تولید ساختارهای هیبرید زیستی- نانویی به خود جلب کرده که در حسگری زیستی، تصویربرداری، تحویل و رهایش کنترل‌شده دارو کاربرد دارد. هدف این پژوهش ساخت نانومیله طلای عامل‌دارشده به‌منظور کاهش سمیت و افزایش میزان زیست‌سازگاری برای استفاده‌های بعدی به‌عنوان نانوسامانه حامل نوکلئیک‌اسید به سلول سرطانی بود. در این پژوهش، نانومیله طلا به روش رشد روی ذرات دانه ساخته و سطح آن به‌وسیله پلیمر پلی‌استایرن‌سولفونات (PSS) اصلاح شد. سپس به روش جابه‌جایی لیگاند از طریق اتصال Au-S به پپتید، عامل‌دار شد. صحت ساخت نانوسامانه توسط طیف‌سنجی فرابنفش- مرئی (Uv-Vis)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و اندازه‌گیری پتانسیل زتا مورد بررسی قرار گرفت. در پایان، مطالعه سمیت نانومیله عامل‌دارشده روی رده سلولی هلا به کمک روش MTT انجام شد. غلظت مناسب PSS و پپتید برای عامل‌دارکردن و افزایش زیست‌سازگاری نانومیله‌ها به‌ترتیب ۵۰میکرومولار و یک‌میلی‌مولار محاسبه شد که بالاترین غلظتی بود که موجب تجمع نانومیله‌ها و اختلال در مورفولوژی میله‌ای آنها نمی‌شد. اصلاح سطح نانومیله طلا با PSS و عامل‌دارکردن با پپتید به میزان قابل توجهی سبب افزایش زیست‌سازگاری آن شد. درصد زنده‌مانی سلول‌های هلا تیمارشده با نانوسامانه عامل‌دار در مقایسه با نانومیله‌های عامل‌دارنشده افزایش یافت؛ به‌طوری که غلظت ۵۰نانومولار نانوساختار عامل‌دار به‌عنوان LC۵۰ محاسبه شد در حالی که تنها کمتر از ۲۰% سلول‌های تیمارشده با غلظت مشابه از نانومیله عامل‌دارنشده، زنده ماندند. عامل‌دارکردن سطح نانومیله طلا با پپتید سبب افزایش زیست‌سازگاری آن شده و استفاده از این نانوسامانه به‌عنوان حامل در سلول‌های سرطانی را بهبود می‌بخشد.