بررسی سنتز زیستی داخل و خارج سلولی نانو ذارت سولفید کادمیم در سویه 35218 باکتری اشرشیاکولی

نوع مقاله: مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی پزشکی، گروه بیومتریال، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 دانشیار دانشکده مهندسی پزشکی، گروه بیومتریال ، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

3 استادیار بخش میکروب شناسی، انستیتو پاستور ایران

4 استاد دانشکده مهندسی پزشکی، گروه بیومتریال ، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

5 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی پزشکی، گروه بیومتریال ، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

10.22041/ijbme.2011.13158

چکیده

در سالهای اخیر تلاشهای بسیار زیادی برای تولید نانو ذرات به دلیل خواص ویژه نوری، شیمیایی و الکتریکی آنها صورت گرفته است. توسعه روشهای سنتز نانو مواد برای تولید موادی با مورفولوژی و اندازه معین و توزیع مناسب اندازه ذرات، از محورهای پژوهشی چند سال اخیر محسوب می شود. در این میان روشهای مبتنی بر فناوری زیستی به دلیل تمیز بودن و سازگاری بالا با محیط زیست از جایگاه ویژه ای برخوردارند. یکی از مهمترین ابعاد این بحث استفاده از میکروارگانیسم ها در نانو فناوری است. در این پژوهش از سویه 35218 باکتری اشرشیاکولی برای سنتز نانو ذرات CdS استفاده شد. ابتدا زمان مناسب و بیشینه غلظتی از یون کادمیم که به جلوگیری از رشد و لیز باکتری منتج نمی شود مشخص گردید. سپس دو فرآیند سنتز زیستی داخل و خارج سلولی بررسی شد. طبق بررسی های صورت گرفته مشخص شد که این سویه به شکل داخل سلولی قادر به سنتز نانو ذرات CdS نیست اما با غنی سازی محیط کشت با اسید آمینه سیستئین نانو ذرات CdS به شکل خارج سلولی سنتز شدند. تشکیل نانو ذرات، مورفولوژی و خاصیت فلورسانت آنها به ترتیب با کانال آنالیزور WDX ، SEM و میکروسکوپی فلورسانس بررسی شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The survey of intra and extracellular biosynthesis of cadmium sulfide nanoparticles in Escherichia coli 35218

نویسندگان [English]

  • Melika Iloukhani 1
  • Mohammad Rabiee 2
  • Mahvash Oskoui 3
  • Fathollah Moztarzadeh 4
  • Mahdis Shayan 5
1 M.Sc, Biomaterial Group, Faculty of Biomedical Engineering, Amirkabir University of Technology
2 Associate Professor, Biomaterial Group, Faculty of Biomedical Engineering, Amirkabir University of Technology
3 Assistant Prodessor, Department of Microbiology, Pasteur Institute of Iran
4 Professor, Biomaterial Group, Faculty of Biomedical Engineering, Amirkabir University of Technology
5 M.Sc Student, Biomaterial Group, Faculty of Biomedical Engineering, Amirkabir University of Technology
چکیده [English]

In recent years, nanoparticles have attracted considerable attention due to their special optical, chemical, and electrical properties. Developments of nanoparticles synthesis methods for producing materials with precise size and morphology have been considered recently. Among these methods, biosynthesis has a special position for its high compatibility with environment. The use of microorganism in nanotechnology is one of the important aspects of this issue. In this survey we have used Escherichia coli 35218 to Cadmium Sulfide nanoparticles synthesis. First, appropriate time of cadmium ions addition and their maximum concentrations were determined that they don􀂶t inhibit bacterial growth. Then we studied intra and extracellular biosynthesis. According to this survey, this strain wasn't able to produce cadmium sulfide nanoparticles intracellulary but also these nanoparticles were extracellulary synthesized in the medium supplemented with L-cysteine. Formation of CdS nanoparticles, their morphologies and fluorescence properties were determined with WDX, SEM and fluorescence microscopy.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biosynthesis
  • Cadmium Sulfide
  • Escherichia coli
  • nanoparticles
  • Micro organism
[1]     Xiao Mo, Cuiying Wang, Lingyun Hao, Min You, Yurui Zhu, Zuyao Chen and Yuan Hu, "Convenient microemulsion route to star shaped cadmium sulfide pattern at room temperature", Materials Research Bulletin Volume 36, Issue 11, 15 September 2001, Pages 1925-1930

[2]   O'Donoghue, M. (1983). A guide to Man-made Gemstones. Great Britain: Van Nostrand Reinhold Company.pp. 40–44. ISBN 0-442 27253-7.

[3]     J. Peña, A. Martínez, F. Conde, J. M. González-Calbet and M. Vallet-Regí, "In situ growth of SrTiO3 thin films prepared by AACVD from strontium and titanium oxide bisdipivaloylmethanates", Solid State Ionics Volumes 101- 103, Part 1, November 1997, Pages 183 190.

[4]     Steen, Wlliam M. (1998). Laser Material Processing (2nd edition ed.). Great Britain: Springer-Verlag. ISBN 3-540- 76174-8.

[5]     P.M.Ajayan, L.S.Schadler, P.V.Braun, “Nanocomposite Science and Technology”, Wiley-VCH Verlag, 2004.

[6]     Rozamond Y. Sweeney, Chuanbin Mao, Xiaoxia Gao, Justin L. Burt, Angela M. Belcher, George Georgiou and Brent L. Iverson, "Bacterial Biosynthesis of Cadmium Sulfide Nanocrystals", Volume 11, Issue 11, November 2004, Pages 1553-1559.

[7]     Peter R. Smith, Justin D. Holmes, David J. Richardson, David A. Russell and John R. Sodeau "Photophysical and photochemical characterisation of bacterial semiconductor cadmium sulfide particles" J. Chem. Soc., Faraday T rans., 1998, Vol. 94.

[8]     Absar Ahmad, Priyabrata Mukherjee, Deendayal Mandal, Satyajyoti Senapati, M. Islam Khan, Rajiv Kumar,and Murali Sastry, "Enzyme Mediated Extracellular Synthesis of CdS Nanoparticles by the Fungus, Fusarium oxysporum "J. AM. CHEM. SOC. 9 V. 124, N. 41, 2002 12109.

[9]     Irina M. Solovieva, Karl-Dieter Entian, "Metalloregulation in Bacillus subtilis: the copZ chromosomal gene is involved in cadmium resistance", FEMS Microbiology Letters 236 (2004) 115–122.

[10] Claire Geslina, , Jenny Llanos, Daniel Prieur, Christian Jeanthon, "The manganese and iron superoxide dismutases protect Escherichia coli from heavy metal toxicity", Res. Microbiol. 152 (2001) 901–905.

[11] Reuven Babai, Eliora Z. Ron, "An Escherichia coli gene responsive to heavy metals", FEMS Microbiology Letters 167 (1998) 107 111.

[12] Andrews, J. M. Determination of minimum inhibitory concentrations. Journal of Antimicrobial Chemotherapy 48 (Suppl. 1):5-16, (2001).

[13] نویری، هانیه – "بررسی آنزیم ESBLs و تشخیص مولکولی ژن های بتالاکتامازی blaCTX و blaPER در نمونه های بالینی E. coli" ، استاد راهنما: دکتر فرشته شاهچراغی، استاد مشاور: دکتر ابوالفتح شجاعی، اسفند 86، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد لاهیجان.

[14] H.J. Bai, Z.M. Zhang, Y. Guo and G.E. Yang, "Biosynthesis of cadmium sulfide nanoparticles by photosynthetic bacteria Rhodopseudomonas palustris", Colloids and Surfaces B: Biointerfaces Volume 70, Issue 1, 1 April 2009, Pages 142-146.

[15] Neha Chaurasia, Yogesh Mishra, Lal Chand Rai, " Cloning expression and analysis of phytochelatin synthase (pcs) gene from Anabaena sp. PCC 7120 offering multiple stress tolerance in Escherichia coli", Biochemical and Biophysical Research Communications 376 (2008) 225–230.

[16] Vaˆnia S. Braz, Marilis V. Marques, " Genes involved in cadmium resistance in Caulobacter crescentus", FEMS Microbiology Letters 251 (2005) 289–295.

[17] Zheng Zhengwei, Wei Fang, Helen Y. Lee, Zhongyi Yang, "Responses of Azorhizobium caulinodans to cadmium stress", FEMS Microbiology Ecology 54 (2005) 455–461.

[18] N.G. Nossal and L.A. Heppel, "The Release of enzymes by osmotic shock from Escherichia coli in exponential phase", J. Biol. Chem 13 (1966), pp. 3055–3062.

[19] P. Mukherjee, A. Ahmad, D. Mandal, S. Senapati, S. R. Sainkar, M. I. Khan, R. Parishcha, P. V. Ajaykumar, M. Alam, R. Kumar,and M. Sastry," Fungus- Mediated Synthesis of Silver Nanoparticles and Their Immobilization in the Mycelial Matrix: A Novel Biological Approach to Nanoparticle Synthesis', NANO LETTERS, 2001, V. 1, No. 10, 515-519.

[21] C. L. Wang · A. M. Lum · S. C. Ozuna · D. S. Clark J. D. Keasling "Aerobic sulfide production and cadmium precipitation by Escherichia coli expressing the Treponema denticola cysteine desulfhydrase gene" J.Applied Microbiology and Biotechnology, V. 56, N. 3-4 / August, 2001.

[22] Dietrich H. Nies, " Efflux-mediated heavy metal resistance in prokaryotes", FEMS Microbiology Reviews 27 (2003) 313-339.

[23] http://en.wikipedia.org/wiki/Escherichia_coli

[24] C T Dameron, B R Smith and D R inge, "Glutathionecoated cadmium-sulfide crystallites in Candida glabrata", J. BIOLOGICAl CHEMISTRY, vol. 264. No. 29, Issue of October 15, pp. 17355-17360,1989.