24427

BIOTECH2 377

كارشناسي ارشد

ريززيست فناوري

علوم و فناوري‌‌‌هاي زيستي

1403/06/27

76 ص.

دكتر اصغر طاهري كفراني , دكتر مجتبي باقرزاده

نانوزايم , فعاليت شبه پراكسيدازي , نانوذرات اكسيد آهن , هيدروكسي‌آپاتيت , اسيد اوريك , اسيد آسكوربيك

آنزيم‌هاي طبيعي به دليل ناپايداري در شرايط غيرفيزيولوژيكي، از جمله دما، pH و نيروي يوني بالا، محدوديت‌هاي كاربردي جدي دارند. به منظور رفع اين محدوديت‌ها، نانوزايم‌ها به عنوان آنزيم‌هاي مصنوعي با پايداري و فعاليت كاتاليتيكي بالا مورد توجه قرار گرفته‌اند .در اين پژوهش، نانوذرات اكسيد آهن (Fe₃O₄) و نانوذرات اكسيد آهن پوشش‌داده‌شده با هيدروكسي آپاتيت (Fe3O4@HAp)به روش سنتز حلال گرمايي تهيه شدند. نتايج آزمون هاي فعاليت نشان داد كه هر دو نوع نانوذره، فعاليت پراكسيدازي از خود نشان مي‌دهند. با اين حال، اصلاح سطح نانوذرات با هيدروكسي آپاتيت سبب به افزايش قابل توجه فعاليت آنزيمي شد، به طوري كه فعاليت ويژه نانوذرات Fe3O4@HAp حدود 2برابر نسبت به نانوذرات Fe₃O₄ افزايش يافت. براي بهينه‌سازي فعاليت كاتاليتيكي، تأثير عوامل مختلفي همچون دما، pH، غلظت پيش ماده‌ها و مقدار پوشش بر روي فعاليت آنزيمي بررسي شد. نتايج نشان داد كه فعاليت آنزيمي بهينه براي هر دو نوع نانوذره پوشش‌دار و بدون‌پوشش در دماي 40 درجه سانتيگراد و pH 6/3 زخ مي‌دهد. در ادامه سينتيك واكنش پراكسيدازي نانوذره پوشش دار و بدون پوشش در شرايط بهينه براي فعاليت نانوزايمي بررسي و مطابق با مدل ميكائليس-منتن مورد تحليل قرار گرفت. پارامترهاي سينتيكي Km¬ نانوزايم Fe3O4@HAp براي پيش ماده‌هاي TMB و H2O2 به ترتيب 0.12 ميلي‌مولار و 0.17 مولار و همچنين پارامتر سينتيكي vmax نانوزايم Fe3O4@HAp براي پيش ماده‌هاي TMB و H2O2 به ترتيب 10.47و 11.15 ميكرومول بر دقيقه به¬دست آمد. همچنين، قابليت استفاده از نانوذرات Fe3O4@HAp به عنوان تشخيص آنتي اكسيدان مورد بررسي قرار گرفت. براي ارزيابي اين كاربرد از دو آنتي اكسيدان مرجع اسيد آسكوربيك و اسيد اوريك استفاده شد. در استفاده از نانوزايم Fe3O4@HAp جهت تشخيص اين آنتي اكسيدان ها، حد تشخيص اسيد آسكوربيك و اسيد اوريك به ترتيب 0.09 و 1.01 ميكروگرم بر ميلي‌ليتر و محدوده خطي براي اسيد آسكوربيك و اسيد اوريك به ترتيب 8-25/0و100-1 ميكروگرم بر ميلي ليتر محاسبه گرديد. در نهايت از نانوزايم Fe3O4@HAp جهت اندازه گيري سطح كل آنتي اكسيداني سرم بيماران مختلف استفاده شد و بازيابي آنتي اكسيدان اضافه شده با مقادير مشخصي به سرم براي اسيد آسكوربيك و اسيد اوريك نيز انجام شد. نتايج نشان داد كه نانوزايم Fe3O4@HAp تا حد بسيار خوبي مي تواند براي اندازه گيري سطح كل آنتي اكسيداني سرم بيماران مختلف كارا باشد و بازيابي ميزان آنتي اكسيدان اضافه شد، بوسيله نانوسامانه رنگ سنجي در حدود 92 تا 98 درصد ارزيابي شد.

Nanozyme , Peroxidase-like activity , Iron oxide nanoparticles , Hydroxyapatite , Ascorbic acid , Uric acid

Investigation of nanozyme properties of hydroxyapatite-functionalized ferrite nanoparticles and their antioxidant activity

زيست فناوري

Natural enzymes encounter considerable limitations in practical applications due to their instability under non-physiological conditions, such as temperature, pH, and high ionic strength. To address these challenges, nanozymes have attracted attention as artificial enzymes with enhanced stability and catalytic activity. In this study, we synthesized iron oxide nanoparticles (Fe₃O₄) and hydroxyapatite-coated iron oxide nanoparticles (Fe₃O₄@HAp) via a solvothermal method. The results revealed that both types of nanoparticles exhibited peroxidase-like activity; however, the hydroxyapatite modification significantly improved the enzymatic activity of Fe₃O₄. Specifically, the specific activity of Fe₃O₄@HAp nanoparticles was approximately twice that of Fe₃O₄ nanoparticles. We investigated the effects of various factors, such as temperature, pH, and substrate concentration, to optimize the catalytic activity of the nanoparticles. The optimal conditions for Fe₃O₄@HAp nanozyme activity were established, and the reaction kinetics were analyzed according to the Michaelis-Menten model. The kinetic parameters (Km) for the Fe₃O₄@HAp nanozyme were 0.12mM for TMB and 0/17 mM for H₂O₂, while the vmax values were 10.47 μmol/min for TMB and 11.15 μmol/min for H₂O₂. Additionally, we explored the potential of Fe₃O₄@HAp nanoparticles as a tool for antioxidant detection. The detection limits for the reference antioxidants ascorbic acid and uric acid were determined to be 0.09 μg/mL and 1.01 μg/mL, respectively, with linear ranges of 0.25-8 μg/mL for ascorbic acid and 1-100 μg/mL for uric acid. Furthermore, we measured the total antioxidant levels in the serum of patients and assessed the recovery of spiked antioxidants in serum samples for both ascorbic acid and uric acid. For validation, the calculated values for uric acid in serum were compared with those obtained using an instrumental method.

4