زیست فناوری

چکیده یکی از شاخص‌های پر اهمیت در کاربرد آنزیم‌ها، پایداری آن‌هاست. چندین روش برای افزایش پایداری آنزیم‌ها به کار گرفته می‌شود که شامل تغییرات شیمیایی، جهش و استفاده از افزودنی‌های پایدارکننده می‌باشد. در میان آن‌ها اضافه کردن برخی افزودنی‌ها کاربرد گسترده‌تری دارد وبرای پایدارسازی اکثر آنزیم‌ها از این استراتژی استفاده می‌شود. حلال‌های آلی ; سمی، فرار واشتعال زا هستند وبعضا اثرات مخربی بر محیط زیست دارند. حلال‌های فرازودگداز به دلیل خصوصیات منحصر به فردشان از قبیل ارزان بودن، پایداری، غیر فرار بودن، زیست تخریب پذیر وقدرت انحلال پذیری بالایشان می توانند جایگزین مناسبی برای حلال‌های آلی مورد استفاده درصنعت باشند. در این پژوهش، تأثیرافزودنی های گلیسرول ،بتائین و حلال فرازودگداز (DES) حاوی گلیسرول-بتائین بر فعالیت آنزیم ترانس‌گلوتامیناز مورد بررسی قرار گرفت. همچنین پایداری سینتیکی آنزیم در حضور و عدم حضور این افزودنی‌ها ارزیابی گردید. نتایج بدست آمده نشان داد که Km آنزیم نسبت به سوبسترای خود دراین حلال‌ فرازودگداز افزایش یافته و حضور این مایعات kcatوکارایی آنزیم را زیاد می‌کند. همچنین در این حلال مشخص شد آنزیم پایداری بیشتری در دمای۴۰، ۵۰ و ۶۰ درجه سانتیگراد در مقایسه با حلال‌های آبی از خود نشان می‌دهد. به طور کلی، نتایج این پژوهش نشان میدهد که استفاده از حلال فرازودگداز گلیسرول-بتائین میتواند راهکاری موثر برای افزایش فعالیت کاتالیزوری وبهبود پایداری حرارتی آنزیم ترانس‌گلوتامیناز باشد

چکیده مطالعات اخیر نشان داده است که کروناویروس سندرم حاد تنفسی-2 چرخه زندگی خود را با اتصال به گیرنده آنزیم مبدل آنژیوتانسین-2 برای ورود به سلول های میزبان آغاز می کند. کروناویروس سندرم حاد تنفسی‌-2 با کمک پروتئین اسپایک که روی غشای ویروس جای دارد به آنزیم مبدل آنژیوتانسین-2 متصل شده و وارد سلول های میزبان در ریه‌ی انسان می‌شود. از اینرو با مهار آنزیم مبدل آنژیوتانسین-2 می توان جلوی ورود ویروس به سلول میزبان و در نتیجه جلوی بیماری زایی و گسترش بیماری کروناویروس ۲۰۱۹ (کووید- ۱۹) را گرفت. در این تحقیق یک استراتژی ترکیبی شامل غربالگری مجازی بر پایه مدل فارماکوفوری، مطالعات داکینگ مولکولی، و شبیه‌سازی دینامیک مولکولی برای شناسایی مهار کننده های جدید آنزیم مبدل آنژیوتانسین-2 ، جهت مقابله با کووید-19 بکار گرفته شد. به این منظور ابتدا مدل فارماکوفوری مناسب تهیه و از آن به عنوان فیلتر برای غربالگری مجازی در پایگاه داده ZINC استفاده شد. اتصال ترکیبات حاصل از غربالگری مجازی با جایگاه فعال آنزیم با مطالعات داکینگ مولکولی بررسی و در نهایت، 6 لیگاند با انرژی های آزاد اتصال کمتر از 11- کیلوکالری بر مول و داشتن جهت گیری مناسب در جایگاه فعال به‌عنوان مهار کننده های جدید آنزیم مبدل آنژیوتانسین-2 انتخاب شدند. شبیه سازی دینامیک مولکولی روی ترکیب ZINC39880968 انجام و نتایج بدست آمده تایید کننده مطالعات داکینگ مولکولی بود.

چکیده واکسن شناسی معکوس یک رویکرد محاسباتی برای شناسایی آنتی‌ژن‌های جدید واکسن از ژنوم پاتوژن‌ها است که بدون نیاز به کشت، پروتئین‌های بالقوه ایمنی زا را شناسایی می‌کند. این روش با بهره‌گیری از بیوانفورماتیک، شبیه‌سازی مولکولی و مدل‌سازی سه‌بعدی، واکسن‌های چنداپی‌توپی و زیرواحدی طراحی می‌کند که پاسخ ایمنی قوی‌تر و محافظت گسترده‌تری فراهم می‌آورند. این رویکرد امکان شناسایی نئوآنتی‌ژن‌ها و موتاسیون‌های خاص تومور را در سرطان‌هایی چون ریه، کولورکتال، سینه، پانکراس و کبد فراهم میکند. واکسن‌های شخصی‌سازی‌شده با تحریک پاسخ‌های سلول T و B، افزایش تولید سیتوکاین‌های ضدتوموری و کاهش رشد تومور را نشان داده‌اند. استفاده از نانوحامل‌ها، ادجوانت‌ها و لینکرهای خاص، کارایی و ایمنی واکسن‌ها را بهبود می‌بخشد. شبیه‌سازی‌های مولکولی و داکینگ( یک تکنیک محاسباتی برای پیش بینی نحوه اتصال یک مولکول به یک سایت هدف می باشد) با گیرنده‌های TLR و HLA، پایداری و اثرگذاری واکسن‌ها را تأیید کرده است. مزایای این روش شامل شخصی‌سازی درمان، تحریک حافظه ایمونولوژیک و امکان ترکیب با سایر درمان‌ها است. چالش‌ها شامل انتخاب اپی‌توپ بهینه، پیش‌بینی تعامل پپتید-MHC و غلبه بر سرکوب محیط تومور می‌باشد. ترکیب یادگیری ماشین، دینامیک مولکولی و سیستم‌های تحویل نوین، راهکارهایی برای بهینه‌سازی این رویکرد هستند. با پیشرفت علوم اومیکس و بیوانفورماتیک، انتظار می‌رود واکسن شناسی معکوس تا سال ۲۰۳۰ به ابزار کلیدی در طراحی واکسن‌های شخصی‌سازی‌شده برای سرطان و بیماری‌های مختلف تبدیل شود.

چکیده نانوذرات پروتئینی به‌عنوان حامل‌هایی ذاتاً زیست‌سازگار، قابل‌برنامه‌ریزی، پتانسیل زیادی برای دارورسانی هدفمند، رهایش کنترل‌شده و نیز ادغام همزمان تشخیص و درمان (ترانوستیک) دارند. این مقاله مروری ضمن معرفی نانوذرات پروتئینی، طبقه‌بندی منابع پروتئینی، روش‌های ساخت و راهبردهای پایدارسازی، به تحلیل جامع کاربردهای درمانی، پلتفرم‌های تصویربرداری، ترانوستیک و طراحی نانوواکسن‌های نسل جدید مبتنی بر پلتفرم‌های عرضه ذره‌ای و چندتایی آنتی‌ژن‌ها می‌پردازد. روش‌های ساخت طیفی از تکنیک‌های کلاسیک مانند حلال‌زدایی، امولسیفیکاسیون، خودآرایی و ژل‌شدن حرارتی را پوشش می‌دهد و همچنین رویکردهای پیشرفته‌ای همچون نانواسپری، الکترواسپری و فناوری Nab را شامل می‌شود. پایدارسازی نانوذرات از دو رویکرد اصلی پیروی می‌کند که شامل پیوندهای کووالانسی و برهم‌کنش‌های فیزیکی است. منابع پروتئینی مورد استفاده در این نانوذرات شامل پروتئین‌های حیوانی مانند آلبومین و ژلاتین و پروتئین‌های گیاهی مانند زئین هستند. در بخش کاربردها، استفاده از این نانوذرات در هدف‌گیری غیرفعال مبتنی بر «اثر افزایش نفوذپذیری و تجمع (اثر EPR)»، هدف‌گیری فعال مبتنی بر تعامل اختصاصی لیگاند–گیرنده و مسیرهای ذاتی gp60/SPARC بررسی شده است. علاوه بر آن، کارکردهای تصویربرداری زیستی و سامانه‌های ترانوستیک چندمنظوره، و طراحی پلتفرم‌های نوین نانوواکسن‌های پروتئینی نیز مورد تحلیل قرار گرفته‌اند. شواهد نشان می‌دهند که این پلتفرم‌ها در مقایسه با فرم‌های محلول یا حامل‌های سنتزی، در افزایش کارایی درمانی، کاهش سمیت سیستمیک و بهبود پایداری دارویی برتری دارند، هرچند چالش‌هایی مانند مقیاس‌پذیری، یکنواختی تولید و کنترل دقیق توزیع اندازه همچنان باقی است. در پایان، مسیرهای پیش‌رو در پژوهش و فرصت‌های بالینی آینده از این فناوری برجسته شده و چشم‌انداز روشن برای توسعه درمان‌های شخصی‌سازی‌شده و طراحی واکسن‌های نسل آینده ترسیم می‌گردد.

چکیده مقدمه: روش‌های سنتی ترمیم ترک در سازه‌های بتنی، پرهزینه و موقت هستند. بتن خودترمیم‌شونده باکتریایی به عنوان یک راه‌حل پایدار مطرح است، اما چالش‌هایی مانند بقای باکتری در محیط قلیایی بتن و مسائل زیست‌محیطی ناشی از استفاده از اوره وجود دارد.
روش‌ها: ابتدا مقدار بهینه نانوذرات سیلیس با استفاده از طراحی آزمایش و نرم‌افزار Statgraphic Centurion بر اساس مقاومت فشاری تعیین شد. اسپورهای باسیلوس سوبتیلیس (با غلظت 109× ۳.۶ سلول بر میلی‌لیتر) همراه با مواد مغذی در یک ماتریکس ژل سیلیکات سدیم کپسوله شدند. چهار دسته نمونه بتن شامل: شاهد، حاوی باکتری کپسوله‌شده، حاوی نانوسیلیس، و هیبریدی (ترکیب باکتری و نانوسیلیس) مطابق استاندارد ASTM C150 ساخته شدند.
یافته‌ها: نمونه هیبریدی به بالاترین مقادیر مقاومت فشاری (۲۵۸ kg/cm²) و مدول گسیختگی (۰.۳۷۷۲ مگاپاسکال) دست یافت که نسبت به نمونه شاهد به ترتیب ۸.۴٪ و ۴.۱٪ بهبود نشان می‌داد. تصاویر SEM پیوستگی ساختاری بهتر و حضور هم‌زمان کریستال‌های نانوسیلیس و کربنات کلسیم باکتریایی را در نمونه هیبریدی نشان داد. آنالیز XRD افزایش شدت پیک مربوط به کلسیم کربنات (در زاویه ۲۹.۴ دو تتا ) و تغییرات در پهنای پیک در نصف ارتفاع را در نمونه هیبریدی آشکار کرد که حاکی از افزایش کریستالینیتی و فعالیت مؤثر ترمیم ‌زیستی بود.
نتیجه‌گیری: رویکرد هیبریدی پیشنهادی با موفقیت ماندگاری باکتری، کارایی ترمیم زیستی و مقاومت مکانیکی بتن را به طور همزمان بهبود بخشید. ترکیب اسپورهای مقاوم غیراوره‌ای با ریزکپسول‌سازی در سیلیکات سدیم و هم‌افزایی با نانوسیلیس، یک راه‌حل عملی و مقرون ‌به‌صرفه برای توسعه بتن‌های خودترمیم‌شونده نسل آینده ارائه می‌دهد.

چکیده 1و2و4-بوتان‌تریول یک ماده شیمیایی با ارزش است که کاربردهای گسترده‌ای در بسیاری از زمینه‌ها دارد. در حال حاضر، بوتان‌تریول عمدتاً با روش‌های شیمیایی سنتز می‌شود که با شرایط واکنش سخت، گزینش‌پذیری ضعیف، تولید محصولات جانبی متعدد و آلودگی محیطی همراه است. در سال‌های اخیر، تولید زیستی بوتان تریول با موفقیت از قندهای ارزان قیمت از طریق مسیرهای بیولوژیکی انجام شده است که دارای شرایط ملایم‌تر و آلودگی زیست‌محیطی کمتری در مقایسه با روش‌های پتروشیمی سنتی است. باتوجه به اینکه دی-زایلوز دومین قند فراوان در طبیعت است، تبدیل آن به محصولات می‌تواند به‌طور قابل توجهی اقتصاد فرآیندهای مبتنی بر بیومس را بهبود بخشد. دو مسیر متابولیسمی فسفریلاسیون دی-زایلوز (مسیر ایزومراز که عمدتاً در باکتری‌ها یافت می‌شود و مسیر oxo-reductive که در قارچ‌ها وجود دارد) به خوبی مطالعه شده‌اند. مسیرهای غیر فسفریلاسیون نیز وجود دارند که به نام مسیرهای اکسیداتیو زایلوز شناخته می‌شوند و مزایای زیادی نسبت به مسیرهای فسفریلاسیون سنتی دارند. مهندسی متابولیک سویه‌های میزبان غیرمتعارف با استفاده از ابزارهای ویرایش ژن جدید بر اساس سیستم Cas9/CRISPR، تولید اقتصادی و پایدار بوتان تریول را از بیومس تجدیدپذیر ممکن می‌سازد. پیشرفت‌های چشمگیر در تحلیل داده‌های اُمیکس در کنار ابزارهای هوش مصنوعی و یادگیری ماشین، به رویکردهای تحول‌آفرینی تبدیل شده‌اند. این ابزارهای پیشرفته امکان طراحی سیستماتیک سلول‌ها، شناسایی و اولویت‌بندی مسیرهای متابولیکی نوین، طراحی آنزیم‌های کارآمد با کارایی بالا و تنظیم دقیق بیان ژن‌ها را در میزبان‌های متفاوت برای رسیدن به بیشینه تولید بوتان تریول فراهم می‌آورند. هدف اصلی این مقاله بررسی مسیرهای بیوسنتزی جدید و کارآمد بوتان تریول در میزبان‌های مختلف است.

چکیده تجمع هیستامین در ماهیان تون یکی از شاخص‌های مهم ایمنی غذایی است و تحت تأثیر عوامل فیزیولوژیک و شرایط پس از صید قرار می‌گیرد. این مطالعه به بررسی ارتباط میان سطح هیستامین و فاکتورهای فیزیکی و زیستی شامل طول و وزن بدن، دمای بدن و pH عضله در دو گونه Euthynnus affinis و Thunnus tonggol پرداخت. نمونه‌برداری فصلی از ماهیان تازه صید شده در خلیج فارس انجام شد و هیستامین با روش HPLC اندازه‌گیری گردید. تحلیل آماری نشان داد که دمای بدن نقش تعیین‌کننده‌ای در تشکیل هیستامین دارد؛ در T. tonggol افزایش دمای بدن با افزایش معنادار سطح هیستامین همراه بود، در حالی که در E. affinis این رابطه مثبت اما غیرمعنادار بود. سایر فاکتورهای فیزیولوژیک شامل طول، وزن و pH بافت عضله، پیش‌بینی‌کننده قابل اتکایی برای سطح هیستامین نبودند. این نتایج نشان می‌دهد که وزن و طول بدن ماهی تأثیر مستقیم کمی بر تشکیل هیستامین دارند، در حالی که دمای بدن و شرایط پس از صید نقش اصلی را ایفا می‌کنند. بنابراین، مدیریت دقیق دما و حفظ زنجیره سرد پس از برداشت برای کنترل سطح هیستامین و ارتقای ایمنی غذایی در تون‌ماهیان ضروری است.

چکیده انتقال هدفمند اسیدهای نوکلئیک و داروها به سلول‌های آسیب‌دیده به عنوان یک چالش مهم در درمان سرطان با استفاده از نانوذرات است. این مطالعه بر روی نانوذرات کوپلیمر دوقطبی (PCFPH) Fe3O4/Chitosan/PCL/PEG-HA که برای افزایش انتقال دارو پاکلی‌تاکسل (PTX) و siRNA به سلول‌های سرطانی HS-578T طراحی شده‌اند، تمرکز دارد. مشخصه‌یابی از طریق طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR)، پتانسیل زتا، پراکندگی نور پویا (DLS) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، سنتز موفقیت‌آمیز و خواص ساختاری مناسب برای بارگیری دارو و ژن را تأیید کرد. نانوذرات با اندازه‌ای در حدود ۲۳۰ نانومتر و پتانسیل زتای 5/2- میلی‌ولت اندازه‌گیری شدند. مطالعات رهایش دارو و ژن در 4/7 pH= نشان داد که رهایش PTX و siRNA-FAM به صورت کنترل‌شده و دو مرحله‌ای است. تجزیه و تحلیل الکتروفورتیک نشان داد که پوشش میسلی از این عوامل در برابر تخریب پلاسما محافظت می‌کند. ارزیابی سمیت سلولی با استفاده از سنجش MTT، سمیت پایین (IC50 برابر با 7/492 میکروگرم در میلی‌لیتر) نانوکپسول PCFPHرا برای رده سلولی HS-578T نشان داد. نتایج ژل آگارز و میکروسکوپ فلورسانس، کارایی برتر انتقال ژن توسط نانوکپسول‌های PCFPH/siRNA-FAM را در مقایسه با گروه کنترل، به دلیل پایداری آنها و وجود گروه‌های اسیدهیالورونیک، تأیید کرد. این مطالعه اولین کاربرد این نانوذرات را برای انتقال ژن و دارو ارائه می‌دهد.