نقش فسفر در تولید دانه های متاکروماتیک و نانوکریستال توسط باکتری

با توجه به وجود کانال های مشترک برای یون های کلسیم و فسفر در باکتری ها و کاربرد مشترک پلی فسفات ها، کربنات کلسیم و هیدروکسی آپاتیت در جایگزینی استخوان، در این تحقیق جداسازی باکتری های تولید کننده ی پلی فسفات، کلسیت و هیدروکسی آپاتیت از نمونه های محیطی و مقایسه ی مکانیسم های احتمالی تشکیل آنها دنبال شد. به علاوه می توان از خاصیت ضدباکتریایی پلی فسفات و هیدروکسی آپاتیت، توانایی پلی فسفات و کربنات کلسیم در حذف فلزات رادیواکتیو، و توانایی کربنات کلسیم در ترمیم آثار باستانی و بستن منافذ جهت افزایش بازیافت نفت، به عنوان دیگر کاربرد های این مواد ارزشمند نام برد. از میان 60 سویه ی جدا شده تنها یک سویه ی 11g، جدا شده از خاک اطراف کارخانه تولید کننده کود شیمیایی فسفر، توانایی تولید مقدار بالایی از پلی فسفات را داشت. آنالیزهای فیلوژنتیک نشان دهنده ی شباهت 98 درصدی این باکتری با باسیلوس مگاتریوم بود. پلی فسفات با روش موزیگ-زوفیکا که روشی اصلاح شده از روش کلارک و مناسب برای باکتری-های گرم مثبت است، استخراج شد. سپس به صورت اولیه با روش tlc و در مرحله بعد با روش nmr شناسایی و تائید شد. طول پلی فسفات استخراج شده نیز براساس شدت سیگنال پیک های به دست آمده در روش nmr محاسبه شد. همچنین در این مطالعه اثر ضدباکتریایی پلی فسفات شیمیایی، پلی فسفات باکتریایی و برهم کنش پلی فسفات باکتریایی با جنتامیسین علیه باکتری های استافیلوکوکوس اورئوس، کورینه باکتریوم گلوتامیکوم، باسیلوس سرئوس، سودوموناس آئروژینوزا، آسینتوباکتر بومانی، گونه یی از کلبسیلا بیمارستانی و ای. کلای بررسی و مقایسه شد. اثر ضد باکتریایی پلی فسفات باکتریایی بیش از پلی فسفات شیمیایی بود و برهم کنش آن با جنتامیسین نشان دهنده ی اثر سینرجیسمی بین دو دارو بود. بیشترین اثر سینرجیسمی این بر هم کنش علیه دو باکتری کورینه باکتریوم گلوتامیکوم و سودوموناس آئروژینوزا دیده شد. برای مطالعه ی تولید نانوکریستال های دارای اتم کلسیم بویژه کلسیت و هیدروکسی آپاتیت از دو محیط رسوبی و pvk که اولی دارای کلسیم محلول و دومی کلسیم نامحلول است، استفاده شد. علت استفاده از محیط pvk بررسی اثر آنزیم فسفاتاز بر تولید این نانوکریستال ها بود. از منابع به کار برده شده، 31 باکتری بر روی محیط رسوبی رشد کردند که به صورت 31c-1c نامگذاری شدند. از این میان 22 سویه توانایی تولید کریستال را داشتند. به علاوه در همه ی مراحل، سویه ی تولید کنننده ی پلی فسفات (11g) نیز در کنار باکتری های جدا شده مورد بررسی و آزمایش قرار گرفت. تولید نانوکریستال ها در محیط رسوبی بطور اولیه با کمک میکروسکوپ نوری مطالعه و سپس برای تائید نهایی از آنالیز پراش پرتو ایکس استفاده شد، ولی این امکان برای محیط pvk وجود نداشت و نمونه ها مستقیما? برای آنالیز پراش پرتو ایکس آماده شدند. سایز کریستالیت ذرات با کمک اطلاعات بدست آمده از آنالیز پراش پرتو ایکس و جایگزینی اعداد در فرمول شرر بدست آمد. در همه ی سویه ها سایز کریستالیت نانو ذرات زیر 100 نانومتر بود. براساس اطلاعات بدست آمده با میکروسکوپ نوری و آنالیز پراش پرتو ایکس، 8c، بهترین سویه ی تولید کننده ی نانو کریستال کلسیت و 17c، بهترین سویه ی تولید کننده ی نانوکریستال هیدروکسی آپاتیت تشخیص داده شد. در مرحله ی بعد شکل و ترکیب دقیق نانوکریستال های تولید شده به وسیله ی این دو سویه با کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی و edx تعیین شد. در این مطالعه همچنین اثر اوره، افزایش ph و مقایسه ی آنها باهم در تولید نانوکریستال ها بررسی و مطالعه شد. نتایج تحقیق نشان داد که تعدادی ازباکتری ها توانایی و پتانسیل تولید کلسیت را به صورت بالقوه دارند و اگر یک باکتری این توانایی را نداشته باشد حتی با افزایش ph محیط که به عنوان مهم ترین پیامد تجزیه اوره، از آن یاد می شود، نمی توان آن را وادار به تولید کلسیت کرد. همه ی باکتری های اوره آز مثبت این توانایی را داشتند در صورتی که تنها تعدادی از باکتری های اوره آز منفی قادر به تولید کلسیت بودند. بعلاوه در این مطالعه مکانیسم های جدید توسط ایزوله های جدید برای تولید هیدروکسی آپاتیت پیشنهاد شد. از سه باکتری که نتایج xrd آنها نشان دهنده ی تولید هیدروکسی آپاتیت بود، دو سویه فسفاتاز مثبت بود در نتیجه لزوما? برای تولید هیدروکسی آپاتیت به حضور آنزیم فسفاتاز نیاز نیست. آنالیزهای فیلوژنتیک نشان دهنده ی شباهت 99 درصدی سویه ی 8c و 17c به ترتیب با انتروباکتر لودویگی و آلکانیندیژز ایلینوایسنسیس بود.