فلزات سنگین وترکیبات آن¬ها به دلیل اثرات سو¬ء و زیانبارشان بر سلامت انسان و محیط زیست از سموم پر خطر محسوب می¬شوند، بنابراین آلودگی آب و خاک به فلزات سنگین، تهدیدی برای محیط زیست و سلامت انسان و سایر موجودات زنده می¬باشد. بازیافت فلزات سنگین از فاضلاب¬های صنعتی به جهت زیست محیطی با هدف جلوگیری از تاثیر این فلزات سمی بر محیط زیست و همچنین از نظر اقتصادی دارای اهمیت می¬باشد. در این میان خاک¬ها وآب های نمکی¬ای وجود دارند که به فلزات سنگین و دیگرترکیبات سمی به دلیل فعالیت¬های صنعتی آلوده شده¬اند و تیمار معمول میکروبیولوژی برای از بین بردن این آلودگی¬ها در چنین محیط¬هایی ممکن نیست، بنابراین نیاز به استفاده از باکتری¬هایی می¬باشد که قادر به رشد در حضور نمک بوده و همچنین به فلزات سنگین مقاومت داشته باشند. این تحقیق با هدف جداسازی و شناسایی سویه-های هالوفیل مقاوم به فلزات سنگین و حلال¬های آلی و بررسی مکانیسم¬های مقاومتی سویه¬ها صورت گرفت. در ابتدا از خاک¬ و آب¬ شور در مناطق مشخصی نمونه برداری صورت گرفت. با تعیین نوع هالوفیلیتی سویه¬ها و با توجه به نتایج حاصل از تست هالوفیلیتی دو سویه¬ی jc-66 و qc-77 که درصد بالایی از رشد را در حضور نمک داشتند، انتخاب شدند. درادامه رشد بهینه¬ی این سویه¬ها با استفاده از محیط نوترینت براث و بررسی مقاومت سویه¬ها به فلزات سنگین با استفاده از محیط¬های نوترینت براث و نوترینت آگار و نمک فلزات شامل نیترات سرب و کرومات پتاسیم و نیز حلا¬های آلی تولوئن، گزیلن، بوتانول و پروپانول انجام شد. تعیین mic مقاومت بالای این سویه¬ها را به فلز نیترات سرب نشان داد. سنجش میزان برداشت نیترات سرب در شرایط in vivo با استفاده از اسپکتروسکوپی جذب اتمی نشان داد که حداکثر میزان برداشت سرب به ترتیب در دمای cᵒ37، ph=7 و سرعت هوادهی 180 دور در دقیقه می باشد. برای تعیین مکانسیم¬های مقاومتی به فلزات سنگین از روش¬های استخراج پلاسمید و طیف¬سنجی استفاده شد. با مقایسه¬ی ftir سویه¬ی qc-77 در حضور و عدم حضور سرب می¬توان نتیجه گرفت که احیای فلزات از طریق تشکیل کمپلکس با گروهای سطحی صورت نمی گیرد و با توجه به نتایج حاصل از استخراج پلاسمید در مورد این سویه می¬توان چنین بیان کرد که مقاومت، نتیجه¬ی بیان پلاسمید می باشد و همچنین مکانسیم مقاومت در مورد نمونه¬ی jc-66 نیز می تواند پلاسمیدی باشد، که نتایج حاصل از کریستالوگرافی این امر را دقیق مشخص خواهد نمود.

دریاچه ارومیه یکی از بزرگترین دریاچه های نمکی جهان می باشد. که به دلیل غلظت نمکی بالا زیستگاه مناسبی برای باکتری های هالوفیل می باشد. آب دریاچه به دلیل فعالیت های کشاورزی و صنعتی به طور گسترده به انواع فلزات سنگین مثل سرب و کروم آلوده می باشد. آلودگی های فلزی امروزه یکی از مهمترین مشکلات محیطی می باشد. صنایع مختلف سبب آزاد شدن آلودگی هایشان که حاوی انواع فلزات سنگین است، به محیط می شوند. روش های حذف فلزات سنگین از محیط شامل روش های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی می باشند. یکی از این روش های متناوب بیولوژیکی، جذب سطحی با استفاده از مواد طبیعی با منشا بیولوژیکی می باشد که شامل باکتری ها، قارچ ها، مخمرها، جلبک ها و غیره می باشد. باکتری های هالوفیل دریاچه ارومیه نیز توانایی بالایی در زیست پالایی ترکیبات سمی بخصوص فلزات سنگین از محیط دارند. این پژوهش در سه بخش با هدف جداسازی و شناسایی سویه ی باکتریایی مقاوم به فلزات سنگین، بررسی مکانیسم های مقاومتی سویه و غربال فعالیت آنزیمی صورت گرفت. در ابتدا از گل و آب شور دریاچه ارومیه از نزدیکی پل شهید کلانتری نمونه برداری صورت گرفت. غربال سویه های مقاوم در محیط کشت lb در حضور نمک های nano3, mgso4.7h2o, mgcl2, kcl و nacl و نمک فلزات شامل pb(no3)2، cocl2، cdcl2 و k2cro4 انجام شد. بعد از تست های نمکی و فلزی دو نمونه u1 و u2 که رشد خوبی را نشان داده بودند برای مراحل بعدی آزمایشات انتخاب شدند. تعیین mic در حضور فلزات مقاومت بالای سویه های u1 و u2 را آشکار ساخت؛ mic فلز سرب برای سویه u1 حدود 4500ppm و برای سویه u2 حدود 5000ppm بود. شرایط بهینه برای رشد سویه ها هم به روش دستی و هم توسط نرم افزار design expert سنجش شد و نمونه ها بهینه دمایی را در دامنه c32 تا c37، بهینه ph را در دامنه 7 تا 8.5 و بهینه هوادهی برای رشد را در 260rpm به بالا نشان دادند. سنجش میزان برداشت فلزات سنگین توسط سویه ها در شرایط in vivo با استفاده از اسپکتروسکپی جذب اتمی نشان داد که حداکثر میزان حذف آلاینده های سرب با غلظت 50ppm به ترتیب در سرعت هوادهی 260 دور در دقیقه، ph=7 و دمای c37 بوده است. همچنین در ادامه آزمایشات با سه بار تکرار هر آزمایش، میزان برداشت فلزات سرب و کروم با غلظت های 100ppmو 50ppm در حضور غلظت های 0.5%، 1%، 1.5% و 2% نمک کلرید سدیم نیز در دماهای مختلف، ph های مختلف و شیک های گوناگون انجام شد. در این مطالعه تکنیک xrd جهت ردیابی جذب سطحی فلز سرب بکار گرفته شد. آنالیز طیف حاصل از پراش پرتوی ایکس در حضور سرب ماهیت جذب فلز به فرم کریستالی را به خوبی آشکار ساخت. وجود پیکی در موقعیت º 36/967=2θ برای سویه u1و پیکی با موقعیت º 36/954 =2θ برای سویه u2 مبنی بر تشکیل ترکیبات کریستالی سرب می باشد. استخراج پلاسمید نیز جهت تعیین مکانیسم مقاومتی سویه ها انجام شد که به دلیل نتیجه ندادن مشخص شد که مقاومت فلزی بیشتر به صورت جذب سطح باکتریایی اتفاق افتاده است و احیای فلزات از طریق تشکیل کمپلکس با گروهای سطحی صورت می گیرد. برای نمونه ها استخراج dna ژنومی نیز صورت گرفت. همچنین تست های سنجش فعالیت آنزیم های پروتئاز و آمیلاز خارج سلولی انجام گرفت و چون جوابی نداد، به دنبال سونیکیت کردن سویه های مورد نظر و لیز دیواره آن ها تست های آنزیم شناسی داخل سلولی را برای دو سویه مورد نظر انجام دادیم و نتایج، فعالیت دو آنزیم را تایید کردند.

ویروس htlv-1 از خانواده رتروویروس ها می باشد و باعث ایجاد بیماری هایی نظیر لوسمی t-cell بزرگسالان (atl) ، تشنج گرمسیری فلج کننده (ham/tsp ) و اختلالات عصبی می گردد. پروتئین پروتئاز یکی از مهمترین آنزیم های ویروسی بشمار می رود و با مهار آن می توان از ادامه چرخه آلودگی این ویروس جلوگیری بعمل آورد. سری جدیدی از مهار کننده ها را ایجاد گردید و با استفاده از ابزارهای محاسباتی نحوه اتصال آن ها به پروتئین پروتئاز را سنجیده شد. ترکیبات بر اساس مشابهت با پپتید اصلی و بر پایه مقلدهای پپتیدی توسط برنامه هایپرکم ایجاد و بهینه . ساختار کریستال پروتئاز ویروس htlv-1 از بانک اطلاعات پروتئینی دانلود گردید و توسط برنامه گرومکس طی عمل دینامیک مولکولی به حالت اولیه خود تبدیل گردید، این عمل بر روی پروتئازهای ویروس های hiv و blvنیز صورت گرفت. خصوصیات admet مهارکننده های طراحی شده توسط برنامه های تحت وب molinspiration، molsoft و lazar مورد ارزیابی قرار گرفت. عمل داکینگ مولکولی توسط برنامه اتوداک بر روی مهارکننده های طراحی شده انتخاب شده انجام گردید و دو ترکیبی که بهترین نتیجه را ارائه داده بودند انتخاب شده و عمل داکینگ با پروتئازهای ویروس hiv و blv نیز انجام گردید. عمل دینامیک مولکولی بر روی بهترین نتایج حاصل از داکینگ مولکولی ویروس های htlv-1 و hiv توسط گرومکس بمدت 20 نانوثانیه انجام گردید. نتایج حاصل از بررسی های admet، داکینگ و دینامیک مولکولی به ما نشان دادند ترکیبات جدید که بر پایه مقلدهای پپتیدی (سولفانوپپتویدها) ایجاد شده اند ، می توانند ترکیبات بالقوه ای برای مهار پروتئازهای ویروسی باشند و با ایجاد تغییرات مناسب در آن ها می توان از این ترکیبات هدف بعنوان ترکیبات موثری برای مهار و مبارزه با عفونت های ویروسی استفاده نمود .

بیوسنتزها مزایای بسیاری از قبیل هزینه ی کمتر، سازگاری با محیط زیست و امکان تولید آسان در مقیاس بالا را دارند و همچنین نیازی به استفاده از دما و فشار بالا و همچنین ترکیبات شیمیایی سنگین نیست. رویکرد بهینه سازی آماری برای تولید نانوذرات روشی کارآمد برای رفع محدودیت های مربوط به روش های تجربی کلاسیک است. در این پروژه، ما از انزیم آلفاآمیلاز به علت اهمیت اقتصادی این آنزیم و نادر بود سنتز توسط آن استفاده نمودیم. ابتدا از روش های تجربی بهینه سازی در تولید نانوذره استفاده شد و اثر یک سری شرایط مورد ارزیابی قرار گرفت. بر پایه این اطلاعات و آزمایشات صورت گرفته سه عامل دما، دترجنت sds و مقدار غلظت agno3 به عنوان عوامل موثر در تولید نانوذره نقره توسط آنزیم انتخاب شد . با استفاده از نرم افزار rsm بهینه سازی انجام گرفت. از جمله بهترین روش های شناسایی اولیه ی نانوذرات نقره، روش طیف سنجی uv-visible می باشد که طیفی ما بین 400 تا 500نانومتر را در برمی گیرد. در بهینه ترین حالت نانوذره نقره ی ما در nm 426 پیک شارپی نشان داد. طیف xrd بدست آمده، پیک های واضحی در 34 ،38 ،54 ،64 ناحیه ی دوتتا از خود نشان داد. آنالیز انجام گرفته با dls و sem نیز اندازه ذرات با میانگین nm25 را به روشنی به ما نشان داد. خاصیت آنتی باکتریال نانوذره نقره بر روی منحنی رشد staphylococcus aureus به عنوان یک باکتری گرم مثبت در مقابل escherichia coli به عنوان یک باکتری گرم منفی به خوبی قابل مشاهده گردید و مکانیسم ضدباکتریایی یون نقره به خوبی مشخص شد. و تاثیر نانو ذره تولیدی بر روی پایداری آنزیم با کمک dsc,cd و فلورسانس بررسی گردید.