بررسی تأثیر نانوذرات نقره بر رشد و عملکرد آنزیمی باکتریها

نانوتکنولوژی، علمی به سرعت در حال رشد به منظور تولید و بکار گیری نانوذرات می باشد. در بین این ذرات، نانوذرات نقره به دلیل خواص ضد میکروبی بی نظیر و سمیت کم نسبت به سلول های پستانداران به یکی از رایج ترین نانوذرات در محصولات مصرفی تبدیل گشته اند. از طرف دیگر در زمینه تصفیه آب، نانوتکنولوژی امکان حذف کارای آلاینده ها و اجرام را فراهم آورده است. امروزه از نانوذرات، نانوغشاها و نانوپودرها جهت تشخیص و حذف مواد بیولوژیکی و شیمیایی استفاده می شود. بنابراین به دنبال استفاده روز افزون از نانوذرات، لازم است که مطالعات بیشتری در ارتباط با اثرات این ذرات بر انسان، محیط زیست و میکروارگانیسم ها صورت گیرد. در قسمت اول این تحقیق، اثرات ضد باکتریایی و ضد بیوفیلم نانوذرات نقره (در فرم محلول کلوییدی) بر رشد، تنفس سلولی و تشکیل بیوفیلم باکتری های متنوع مورد مطالعه شامل باکتری های پاتوژن، خاک و سویه های جداسازی شده از سیستم خنک کننده پالایشگاه نفت اصفهان (سویه های a1 و a2) با بیوساید e-265 (بیوساید مصرفی در این سیستم) مقایسه شده است. نتایج نشان دادند که بیوساید e-265 اثر ضد باکتریایی مشخص و معنی داری بر رشد باکتری های مورد مطالعه نداشت و حتی در غلظت های ppm 20 و ppm 40 آن سبب افزایش صد در صدی تشکیل بیوفیلم در سویه a1 جداسازی شده از سیستم خنک کننده شد. همچنین مشخص شد که غلظت خاصی از نانونقره (ppm 2/0)، محرک رشد در s.aureus و محرک رشد و تشکیل بیوفیلم در سویه های جداسازی شده از سیستم خنک کننده می باشد در حالیکه غلظت های ppm 2 و ppm 4 آن، فعالیت ضد باکتریایی و ضد بیوفیلم بی نظیری نشان می دهند. در قسمت دیگری از این تحقیق و به موازات آزمایشات انجام شده، به منظور بررسی اثر نانوذرات نقره بر واکنش های بیولوژیک، واکنش احیاء نیترات به عنوان اولین مرحله از فرایند دنیتریفیکاسیون (موثر در حذف بیولوژیکی نیترات از پساب) در نظر گرفته شد. باوجودیکه دنیتریفیکاسیون، اساساً به صورت یک فرایند بیهوازی تعریف شده است، مشاهده شد که برخی از سویه های مورد مطالعه، دارای توانایی احیاء نیترات هم به صورت بیهوازی و هم به صورت هوازی بودند. بنابراین در ادامه، اثرات تیوگلیکولات سدیم (به عنوان عامل احیاءکننده) و محلول کلوییدی نانوسیلور بر واکنش احیاء نیترات در بهترین سویه های دارای احیاء هوازی نیترات (e.coli، سویه های ریزوبیوم a1 ، a2 و سویه ازتوباکتر phb+) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که حضور تیوگلیکولات سدیم با پایین آوردن پتانسیل اکسیداسیون-احیاء سبب افزایش معنی داری در میزان احیاء نیترات از بیومس e.coli شد در حالیکه حضور ppm 2/0 نانونقره و تیوگلیکولات سدیم میزان احیاء نیترات را از بیومس سویه های ریزوبیوم افزایش داد. آزمایشات جزیی تر سنجش فعالیت آنزیم نیترات ردوکتاز در سویه ریزوبیوم a1 دنبال شد و مشاهده گردید که فعالیت آنزیم نیترات ردوکتاز در عصاره سلولی و در شرایط هوازی ضعیف بوده و احتمالاً نسبت به اکسیژن حساس می باشد. از آنجایی که مشخص شده نیترات ردوکتاز پری پلاسمیک مسئول احیاء نیترات در شرایط هوازی می باشد، بخش پری پلاسمیک سویه ریزوبیوم a1 استخراج و فعالیت آنزیم نیترات ردوکتاز پری پلاسمیک در آن بررسی شد. به صورت جالبی مشخص گردید که آنزیم نیترات ردوکتاز پری پلاسمیک در حضور اکسی‍‍ژن فعالیت بسیار بالایی داشت و حضور تیوگلیکولات سدیم وppm 2/0 نانوسیلور بر فعالیت آن بی تأثیر بود. بالا بردن غلظت نانوسیلور، کاهش 40 درصدی فعالیت آنزیم را در حضور غلظت های ppm 2 و ppm 4 آن نشان داد. در نهایت، زیموگرافی آنزیم نیترات ردوکتاز (ردیابی فعالیت آنزیم بر روی ژل) به منظور اثبات هوازی بودن فعالیت آن در سویه ریزوبیوم a1 انجام شد. به طور کلی نتایج حاصل از مطالعه اثرات محلول کلوییدی نانوسیلور بر رشد، تشکیل بیوفیلم و فعالیت آنزیمی باکتری های مورد مطالعه در این تحقیق، آن را به عنوان یک بیوساید مناسب جهت استفاده در سیستم های گردشی آب و تیمار پساب پیشنهاد می نماید.