تولید نانوذرّات آهن، روی و مس توسط بیوفیلم میکروبی و کشت خالص

چکیده: نانوذرّه برابر با یک میلیاردم متر از یک ماده می باشد. روشهای فیزیکی سنتز نانوذرّات، معمولاً نیاز به دما یا فشار عملیاتی بالا دارند. در روشهای شیمیائی سنتز نانوذرّات، آلودگی حاصل از مواد شیمیائی ایجاد مشکل میکند و نیاز به پایدارکننده-هائی برای جلوگیری از ترکیب شدن نانوذرّات می باشد. بنابراین نیاز به روشهای بیولوژیک ارزان، تمیز، غیرسمّی و سازگار با محیط زیست (شیمی سبز) جهت سنتز نانوذرّات می باشد. استفاده از میکروارگانیسم ها برای سنتز نانوذرّات، در حال توسعه است و مزیت های زیادی دارد از جمله اینکه احتیاج به استفاده از ترکیبات پایدارکننده برای جلوگیری از ترکیب شدن نانوذرات و تبدیل شدن به ماکروذرات را ندارند، سنتز در دمای پائین حتی در دمای اتاق ممکن میشود، سمّی نیستند، کارکردن با میکروارگانیسمها راحت است، هزینه کمتری دارد و میکروارگانیسمها قادرند نانوذرات فلزی را در سایز 1 تا 200 نانومتر با استفاده از عوامل احیاکننده ارزان و تجدیدپذیر مانند لاکتات یا استات سنتز کنند. میکروارگانیسمها برای سوخت وساز و انجام فرایندهای حیاتی و تأمین انرژی، تأمین فلزات ساختاری و کاهش سموم محیط زندگی خود فلزات را به اندازه نانو در داخل سلول، جداره و یا خارج آن رسوب می-دهند. بدون شک، کاربرد نانوذرّات آهن، روی و مس پراهمیت می باشد. اخیرا تولید نانواکسید آهن، سولفات روی، فریت روی و نانوذرّات مس، تنها توسط تعداد بسیار کمی از باکتریها گزارش شده است. در این پژوهش، برای اولین بار یک روش جدید و راحت، شامل قرار دادن قطعات فلز در محیط کشت باکتری خالص مقاوم، گزارش داده شد. باکتری های مقاوم جدا سازی و شناسایی شده و برای تولید نانوذرّات آهن، روی و مس بررسی و با یکدیگر مقایسه شدند. از میان باکتری ها، پنج باکتری به عنوان کارخانجات زنده برای تولید نانوذرّات کریستالی آهن، روی و مس به صورتهای مختلف نانوذرّات صفرظرفیتی، اکسید و یا سولفید، انتخاب و مورد شناسایی قرار گرفت. در این پژوهش برای اولین بار، باکتری bacillus atrophaeus توانست از قطعه ی آهن، نانوذرّات مگنتیت به اندازه ی 38 نانومتر تولید کند. کشت های خالص باکتری pseudomonas stutzeri و brevundimonas diminuta توانست در حضور قطعه ی روی، نانوذرّات روی در فرم نانو )znoاندازه ی 14، 22 و 35/ 16نانومتر) ، نانو zns(اندازه ی 12 نانومتر)، نانو? )znاندازه ی 33، 8/44 و 29/48 نانومتر) و شکلهایی دیگر از نانوذرّات روی، تولید نماید. کشت های خالص باکتری cupriavidus necator و stenotrophomonas maltiphora قادرند در حضور قطعه ی مس نانوذرّات مس در فرم نانو )cu? اندازه ی 24 و30 نانومتر) و نانو )cu2o42 نانومتر)، را تولید نمایند. شرایط بهینه ( مانند فاکتورهای محیطی شامل ph، دما ونور) برای تولید نانوذرّات مورد بررسی قرار گرفت. همچنین خصوصیات نانوذرّات تولید شده و سمّیت آنها بر روی سایر باکتری ها مطالعه شد. به منظور بررسی کاربرد نانوذرّات، خاصیت فلورسنت نانو zns توسط p.stutzeri، و نانو cu? سنتز شده توسط c.necator به عنوان کاتالیزور در واکنش تولید متان، مورد بررسی قرار گرفت و حضور ذرّات فلورسنت حاصل از نانو zns و تسریع تولید متان در اثر نانو cu? مورد تأیید قرار گرفت. در پایان، علاوه بر تشخیص باکتری های جدا شده توسط پرایمر عمومی، حضور ژن اختصاصی czccدر p. stutzeri و b. diminuta و نیز ژن اختصاصی copb در c.necator مورد تأیید قرار گرفت که احتمالا در سنتز مواد نانو دخالت دارند.