مطالعه میکروارگانیسم های تولید کننده نانوپارتیکل های سیدروفور

آهن یک عنصر حیاتی تقریباً برای تمام ارگانیسم های زنده می باشد که به عنوان یک فاکتور مهم در بسیاری از فرایند های حیاتی و در ساختار بسیاری از آنزیم ها شرکت دارد. این عنصر اگرچه چهارمین عنصر فراوان پوسته زمین است اما تحت شرایط هوازی و ph فیزیولوژیک( شرایط غالب بر اکثر اکوسیستم های کره زمین) به صورت هیدروکسید های نامحلول تبدیل می شود که برای میکروارگانیسم ها قابل دسترس نیست. برای مقابله با این محدودیت باکتری ها همانند سایر موجودات، مکانیسم های فعالی را برای کسب آهن از محیط توسعه داده اند. در مقابل شرایط محدودیت آهن که شرایط غالب در اکثر اکوسیستم های کره زمین می باشد و با توجه به سمیت بالقوه آهن، مطالعه رفتار میکروارگانیسم ها در غلظت بالای آهن جهت شناسایی مکانسیم احتمالی مقاومت نیز می تواند از اهمیت ویژه ای برخوردار باشد. یکی از قدرتمند ترین استراتژی های مورد استفاده میکروارگانیسم ها برای کسب آهن در شرایط محدودیت آن، تولید ترکیباتی به نام سیدروفور می باشد. سیدروفور ها ترکیباتی با وزن مولکولی پایین ولی با میل ترکیبی بالا برای fe+3 هستند. این ترکیبات بخشی از یک سیستم چند جزئی بوده که کمپلکس سیدروفور- fe+3را به شکل فعال از عرض غشا عبور داده و وارد سیتوپلاسم می کند. با توجه به اینکه قابلیت کلاته شدن آهن توسط سیدروفور مرتبط به گروه های عاملی فعال در ساختار این ترکیبات است و با علم بر این که انتقال سیدروفور ها به صورت اختصاصی و وابسته به گیرنده انجام می شود، امروزه این ترکیبات به عنوان گزینه قدرتمندی برای انتقال هدفمند دارو و کنترل زیستی مورد توجه قرارگرفته اند. از این رو در این پژوهش در راستای جداسازی باکتری های تولید کننده سیدروفور، سویه ای ازagrobacterium tumefaciens با قابلیت تولید سیدروفوری با ساختار کاتکولاتی جدا گردید. با توجه به اینکه سیستم های کسب آهن در باکتری های مربوط به جنس آگروباکتریوم به خصوص باکتری agrobacterium tumefaciens به عنوان یک پاتوژن مهم گیاهی چندان مطالعه نشده است نتایج به دست آمده می-تواند قدم مهمی در شناخت هرچه بهتر متابولیسم آهن در این باکتری و یافتن راهی برای بیوکنترل آن در محیط( با توجه به کاربرد های بالقوه سیدروفور ها در بیوکنترل عوامل پاتوژن گیاهی) باشد. ازطرفی مطالعه رفتار میکروارگانیسم ها در غلظت بالای آهن منجر به شناسایی نوع جدیدی از مقاومت احتمالی به صورت تولید نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن شد. در دهه اخیر نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن با خصوصیات فیزیکی، شیمیایی، گرمایی و مکانیکی سطحی بی نظیر به صورت تجربی برای کاربرد های زیستی مثل هدفگیری مغناطیسی (انتقال دارو و رادیونوکلوئید تراپی)، درمان، ایمونواسی، جداسازی و خالص سازی سلولی به طور گسترده ای به کار گرفته شده اند. علاوه بر روش های شیمیایی سنتز نانوذرات فلزی، مشخص شده است که بسیاری از میکروارگانیسم ها از جمله باکتری ها توانایی تولید این نانوذرات را دارند. روش های شیمیایی سنتز نانوذرات آهن از نظر انرژی گران بوده و از مواد شیمیایی سمی استفاده می شود و گاهی محصول در محلول های آلی غیر قطبی می باشد که همه این عوامل مانع از استفاده از آن ها در کاربرد های زیستی و پزشکی می شود. درمقابل، روش بیولوژیک در دمای اتاق ، در آب و در ph نزدیک به خنثی انجام می شود. سنتز بیولوژیک نانوذرات آهن تاکنون صرفاً محدود به باکتری های مگنتوتاکتیت و باکتری های احیا کننده آهن بوده است اما در این گزارش علاوه بر استفاده از یک روش ساده شیمیایی به وسیله فشار هیدروترمال اتوکلاو، دو سویه از acinetobacter جدا شد که قادر هستند این نانوذرات را در شرایط کاملاً هوازی تولید کنند. بررسی با میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که این نانوذرات دارای ابعادی در حدود 104 نانومتر و کمتر هستند. همچنین آنالیز با دستگاه edx نشان دهنده ماهیت اکسید آهن این ذرات بود که این نتیجه با طیف نگاری مادون قرمز ftir اثبات گردید چرا که در طیف به دست آمده به وضوح می توان پیک مربوط باند fe-o (بر طبق استاندارد های موجود) رادر ناحیه cm-1 604 مشاهده کرد. بررسی ساختار کریستالی این نانوذرات با دستگاه xrd هیچ پیک مشخص مربوط به اکسید های آهن را نشان نداد که این نتیجه گویای حالت آمورف این نانوذرات بود. از آن جا که یکی از مهمترین نگرانی ها در استفاده نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن در حوزه علوم زیستی و پزشکی در رابطه با ایمنی آن ها می باشد در این تحقیق اثر نانوذرات آهن تجاری و باکتریایی و همچنین سیدروفور تولید شده بر روی گلبول های قرمز (مدل یوکاریوتیک) و باکتری ها (مدل پروکاریوتیک) مورد بررسی شد و نتایج نشان داد که نانوذرات تجاری برای گلبول های قرمز و سایر سلول های خونی دارای سمیت هستند در حالیکه هیچ اثری روی باکتری ها ندارند. از طرفی در رابطه با سیدروفور و نانوذرات آهن باکتریایی سمیتی دیده نشد که با توجه به قابلیت سیدروفور برای تبدیل شدن به ذرات نانو و سازگاری زیستی هر دو ترکیب، سیدروفور و نانوذرات آهن باکتریایی می توانند جایگزین بسیار مناسبی برای نانوذرات آهن تجاری در کاربرد های زیستی و پزشکی باشند.