شماره ركورد
24914
شماره راهنما
BIO2 1074
عنوان
توليد ميكروبي سلولز و پلي-ال-لايزين و بررسي خواص آن در تركيب با شيشه فعالزيستي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
ميكروبيولوژي- صنعتي
دانشكده
علوم و فناوريهاي زيستي
تاريخ دفاع
1404/03/28
صفحه شمار
81 ص .
استاد راهنما
دكتر افروزالسادات حسيني
استاد مشاور
دكتر عباس بهرامي
كليدواژه فارسي
سلولزباكتريايي , پلي-ال-لايزين , بيوگلس , خواص زيستي
چكيده فارسي
امروزه ميكروارگانيسمها و فرآوردههاي آنها بهخصوص پليمرهايزيستي به دليل ويژگيهاي منحصربهفرد از جمله زيستسازگاري و تجديدپذيري، نقش كليدي در توسعه مواد زيستفعال با كاربردهاي نوين در پزشكي و صنايع غذايي ايفا ميكنند. سلولزباكتريايي با خلوص بالاي خود، عدم سميت و عدم نياز به فرايندهاي پيچيده در زمينه خالصسازي، گزينه مناسبي براي استفاده در حوزههاي مختلف پزشكي است. عدم وجود خواصزيستي از جمله فعاليت آنتياكسيداني و ضدميكروبي استفاده از اين تركيب را امروزه با محدوديت روبهرو كرده است. پلي-ال-لايزين يك پليمر باكتريايي با خواص ضدميكروبي، ضدسرطاني و همچنين آنتياكسيداني، از جمله تركيبات زيستفعالي است كه ميتواند با حضور خود در بستر سلولزي ويژگيهاي مطلوبي را در سلولز باكتريايي ايجاد كند. هدف از اين مطالعه ساخت كامپوزيت سلولزباكتريايي، پلي-ال-لايزين و بيوگلس و بررسي خواص زيستي آن بود. براي اين منظور، ابتدا سلولزباكتريايي از طريق باكتري كوماگاتئيباكتر زايلينوس توليد شد. سپس پلي-ال-لايزين با باكتري استرپتومايسس آلبولوس توليد و با نمك تترافنيلبورات خالصسازي شد. در مرحله بعد بيوگلس از طريق روش استوبر سنتز گرديد. ابتدا سلولز تشكيلشده با ابعاد يك سانتيمترمربع به مدت 24 ساعت در محلول 0.15% بيوگلس قرار داده شد. سپس در محلول حاوي پلي-ال-لايزين با غلظت 15 ميليگرم بر ميليليتر به مدت 24 ساعت غوطهور گرديد. در نهايت كامپوزيت سلولزباكتريايي/بيوگلس/پلي-ال-لايزين با استفاده از روش غوطه وري چندمرحلهاي سنتز شد. شناسايي كامپوزيت با استفاده از روشهاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي (Scanning Electron Microscopy, SEM) و طيفسنجي مادون قرمز با تبديل فوريه (Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR) انجام شد. بعد از آمادهسازي كامپوزيت، تستهاي ضدميكروبي، آنتياكسيداني، سميت سلولي و ضدسرطاني آن به ترتيب با كمك روشهاي كدورتسنجي (Turbidimetric Assay)، DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl)، MTT (3-(4, 5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide) و فلوسايتومتري انجام شد. براساس نتايج بهدستآمده از آزمونهاي SEM و FTIR، تشكيل كامپوزيت تأييد شد. در تصاوير SEM، حضور ذرات كروي بيوگلس با ابعاد زير يك نانومتر و همچنين فيبريلهاي بسيار ريز سلولز مشاهده شد. همچنين، نتايج طيفسنجي پراكندگي انرژي پرتو ايكس (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy, EDS) نيز حضور عناصر معدني سيليسيم و كلسيم مربوط به ساختار بيوگلس در كامپوزيت را تأييد كردند. همچنين بررسيخواص زيستي انجام شده بر روي كامپوزيت فوق نشان داد كه اين بستر داراي مزيتهايي از جمله خواص ضدسرطاني تا 74.98 درصد بر روي رده سلولي سرطاني MG-63 در مدت 24 ساعت، خواص ضدميكروبي تا 93% بر روي باكتري اشريشيا كلي و همچنين مهار حدود 88% از راديكالهاي آزاد است. در ارزيابي انجام شده در تست SBF(Simulated body fluid) در مدت 14 روز، كامپوزيت فوق نتوانست فعاليت زيستسازگاري مناسبي در جهت القاي هيدروكسي آپاتيت بر روي سطح ايجاد كند. با توجه به نوآوري پژوهش در جهت اتصال سه تركيب زيستي بهصورت همزمان، نتايج بدست آمده ميتواند گامي موثر و اوليه در جهت پيشبرد اهداف متفاوت پزشكي با استفاده از فراودههاي ميكروبي باشد كه قادر است با اصلاحات جزئي و آزمايشهاي تكميلي به تركيبي بينقص و چندمنظوره تبديل شود.
كليدواژه لاتين
Bacterial cellulose , Poly-l-lysine , Bioglass , Bioactive material
عنوان لاتين
Microbial Production of Cellulose and Poly-L-Lysine and Investigation of Its Properties in Combination with Bioactive Glass
گروه آموزشي
زيست شناسي سلولي مولكولي و ميكروبيولوژي
چكيده لاتين
Nowadays, microorganisms and their derivatives—especially biopolymers—play a key role in the development of bioactive materials for emerging applications in medicine and the food industry, due to their unique features such as biocompatibility and renewability. Bacterial cellulose (BC), owing to its high purity, non-toxicity, and lack of need for complex purification procedures, is a suitable candidate for various biomedical applications. However, its inherent lack of biological activity, including antioxidant and antimicrobial properties, has limited its potential. Poly-L-lysine (ε-PL), a bacterial polymer with antimicrobial, anticancer, and antioxidant properties, is one of the promising bioactive compounds that can impart desirable biological characteristics to the cellulose matrix. The aim of this study was to fabricate and evaluate the biological properties of a novel composite composed of bacterial cellulose, poly-L-lysine, and bioglass. To this end, BC was first synthesized using Komagataeibacter xylinus. ε-PL was then produced by Streptomyces albulus and purified using tetraphenylborate salt. Bioglass was synthesized using the Stöber method. The prepared cellulose (1 cm²) was first immersed in 0.15% bioglass solution for 24 hours, and subsequently in a poly-L-lysine solution (15 mg/mL) for an additional 24 hours. The final BC/bioglass/ε-PL composite was synthesized through a stepwise dip-coating method. Characterization was conducted using Scanning Electron Microscopy (SEM) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Biological properties were evaluated through turbidimetric assay for antimicrobial activity, DPPH for antioxidant activity, MTT assay for cytotoxicity, and flow cytometry for anticancer effects. SEM and FTIR analyses confirmed successful composite formation. SEM images revealed spherical bioglass particles (<1 nm) and fine cellulose fibrils. Furthermore, Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) confirmed the presence of silicon and calcium elements associated with bioglass in the composite. Biological evaluations showed promising results, with up to 74.98% anticancer activity against MG-63 cells after 24 hours, up to 93% antimicrobial activity against Escherichia coli, and approximately 88% inhibition of free radicals. However, in the 14-day SBF test, the composite did not exhibit significant bioactivity in terms of hydroxyapatite formation. Given the innovative approach of combining three bioactive components simultaneously, the results offer a promising initial step toward the development of multifunctional biomedical materials derived from microbial products, which—following minor modifications and complementary analyses—could evolve into an optimized and versatile therapeutic platform.
تعداد فصل ها
5
فهرست مطالب pdf
141741
نويسنده