گوگردزدایی زیستی از دی‌بنزوتیوفن توسط رودوکوکوس اریتروپولیس IGTS8 در حضور نانوذرات مغناطیسی و نانولوله‌های کربنی سطح اصلاح‌شده با پلی‌اتیلن‌گلیکول

نویسندگان

1 گروه مهندسی علوم زیستی، دانشکده علوم وفنون نوین، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 مرکز تحقیقات بیوتکنولوژی، موسسه تحقیقات صنعت نفت، تهران، ایران

3 گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم زیستی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

4 گروه بیوتکنولوژی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

5 مرکز پژوهشی بیوتکنولوژی، پردیس بین الملل، دانشگاه علوم پزشکی و خدمات بهداشتی درمانی شهید صدوقی، یزد، ایران

6 گروه علوم و فنون نوین پزشکی، دانشکده پیراپزشکی، دانشگاه علوم پزشکی شهید صدوقی یزد، یزد، ایران

چکیده
اهداف: امروزه نفت خام یکی از منابع اصلی انرژی است. سوختن ترکیبات حاوی گوگرد در سوخت‌های فسیلی منجر به تولید اکسیدسولفور می‌شود که اثرات زیان‌باری برای سلامت و محیط زیست دارد. در حال حاضر روش رایج برای حذف گوگرد، گوگردزدایی شیمیایی است. هدف پژوهش حاضر، بررسی اثر نانوذرات مغناطیسی و نانولوله‌های کربنی اصلاح‌شده به‌عنوان نانوجاذب در بهبود فعالیت گوگردزدایی باکتری رودوکوکوس اریتروپولیس IGTS۸ بود.

مواد و روش‌ها: در پژوهش تجربی حاضر نانوذرات به روش شیمیایی هم‌رسوبی سنتز و نانولوله‌های کربنی ابتدا کربوکسیله شدند. نانولوله‌های کربنی چندلایه با ترکیب سولفوریک‌اسید ۹۵% و نیتریک‌اسید ۵۲% (نسبت حجمی ۳:۱) مخلوط و سپس با پلی‌اتیلن‌گلیکول اصلاح شدند. مشخصه‌یابی نانوذرات مغناطیسی و نانولوله‌های کربنی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری، پراش پرتو ایکس، سنجش خواص مغناطیسی، آنالیز قوس رامان و طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه صورت پذیرفت.

یافته‌ها: سایز نانوذرات ۷ تا ۸نانومتر تخمین زده شد و نانولوله‌های کربنی اصلاح‌شده بیشترین حلالیت را در آب دیونیزه داشتند. آنها تا دو هفته پایداری نشان دادند. میزان رشد باکتری در حضور نانوذرات مغناطیسی و نانولوله‌های کربنی نسبت به عدم حضور آنها افزایش ۴۰% و ۸% و همچنین میزان فعالیت گوگردزدایی باکتری در حضور نانوذرات مغناطیسی و نانولوله‌های کربنی افزایش قابل توجهی نسبت به عدم حضور آنها نشان داد.

نتیجه‌گیری: ساختارهای نانویی با جذب سطحی ترکیبات گوگردی دسترس‌پذیری آنها را برای باکتری افزایش می‌دهند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Shavandi M, Sadeghizadeh M, Khajeh K, Mohebali G, Zomorodipour A. Genomic structure and promoter analysis of the dsz operon for dibenzothiophene biodesulfurization from Gordonia alkanivorans RIPI90A. Appl Microbiol Biotechnol. 2010;87(4):1455-61. [Link] [DOI:10.1007/s00253-010-2605-4]
Mohebali G, Ball AS. Biocatalytic desulfurization (BDS) of petrodiesel fuels. Microbiology. 2008;154(Pt 8):2169-83. [Link] [DOI:10.1099/mic.0.2008/017608-0]
Alves L, Marques S, Matos J, Tenreiro R, M. Gírio F. Dibenzothiophene desulfurization by Gordonia alkanivorans strain 1B using recycled paper sludge hydrolyzate. Chemosphere. 2008;70(6): 967-73. [Link] [DOI:10.1016/j.chemosphere.2007.08.016]
Maxwell S, Yu J. Selective desulphurization of dibenzothiophene by a soil bacterium: Microbial DBT desulphurization. Process Biochem. 2000;35(6):551-6. [Link] [DOI:10.1016/S0032-9592(99)00102-8]
Song C, Hsu CS. Chemistry of diesel fuels. Boca Raton: CRC Press; 2000. [Link]
Del Olmo CH, Alcon A, Santos VE, Garcia-Ochoa F. Modeling the production of a Rhodococcus erythropolis IGTS8 biocatalyst for DBT biodeulfurization: Influence of media composition. Enzyme Microb Technol. 2005;37(2):157-66. [Link] [DOI:10.1016/j.enzmictec.2004.06.016]
Ansari F, Libor P, Grigoriev S, Tothill I.E, Ramsden J.J. DBT degradation enhancement by decorating Rhodococcus erythropolis IGST8 with Magnetic Fe3O4 nanoparticles. Biotechnol Bioeng. 2009;102(5):1505-12. [Link] [DOI:10.1002/bit.22161]
Caro A, Boltes K, Letón P, García-Calvo E. Dibenzothiophene biodesulfurization in resting cell conditions by aerobic bacteria. Biochem Eng J. 2007;35(2):191-7. [Link] [DOI:10.1016/j.bej.2007.01.013]
Rashidi L, Mohebali GA, Towfighi Darian J, Rasekh B. Biodesulfurization of dibenzothiophene and its alkylated derivates through the sulfur-specific pathway by the bacterium RIPI-S81. Afr J Biotechnol. 2006;5(4):351-6. [Link]
Alves L, Melo M, Mendonça D, Simões F, Matosa J, Tenreiro R, et al. Sequencing, cloning and expression of the dsz genes required for dibenzothiophene sulfon desulfurization from Gordonia alkanivorans strain 1B. Enzyme Microb Technol. 2007;40(6):1598-603. [Link] [DOI:10.1016/j.enzmictec.2006.11.008]
Meng L, Fu C, Lu Q. Advanced technology for functionalization of carbon nanotubes. Prog Nat Sci. 2009;19(7):801-10. [Link] [DOI:10.1016/j.pnsc.2008.08.011]
Mubarak NM, Shahu JN, Abdullah EC, Jayakumar NS. Removal of heavy metals from wastewater using carbon nanotubes. Sep Purif Rev. 2014;43(4):311-38. [Link] [DOI:10.1080/15422119.2013.821996]
Zhang W, Zhang H, Xiao J, Zhao Z, Yu M, Li Z. Carbon nanotube catalysts for oxidative desulfurization of a model diesel fuel using molecular oxygen. Green Chem. 2014;16(1):211-20. [Link] [DOI:10.1039/C3GC41106K]
Le VT, Ngo CL, Le QT, Ngo TT, Nguyen DN, Vu MT. Surface modification and functionalization of carbon nanotube with some organic compounds. Adv Nat Sci Nanosci Nanotechnol. 2013;4(3):035017. [Link] [DOI:10.1088/2043-6262/4/3/035017]
Nie H, Guo W, Yuan Y, Dou Z, Shi Z, Liu Z, et al. PEGylation of double-walled carbon nanotubes for increasing their solubility in water. Nano Res. 2010;3(2):103-9. [Link] [DOI:10.1007/s12274-010-1014-4]
Keyhanian F, Shariati S, Faraji M, Hesabi M. Magnetite nanoparticles with surface modification for removal of methyl violet from aqueous solutions. Arabian Journal of Chemistry. 2016;9(1):S348-S54. [Link] [DOI:10.1016/j.arabjc.2011.04.012]
Cheraghipour E, Javadpour S, Mehdizadeh AR. Citrate capped superparamagnetic iron oxide nanoparticles used for hyperthermia therapy. J Biomed Sci Eng. 2012;5(12):715-9. [Link] [DOI:10.4236/jbise.2012.512089]
Nigam S, Barick KC, Bahadur D. Development of citrate-stabilized Fe3O4 nanoparticles: Conjugation and release of doxorubicin for therapeutic applications. 2011;323(2):237-43. [Link]
Ebrahiminezhad A, Varma V, Yang S, Berenjian A. Magnetic immobilization of Bacillus subtilis natto cells for menaquinone-7 fermentation. Appl Microbiol Biotechnol. 2016;100(1):173-80. [Link] [DOI:10.1007/s00253-015-6977-3]