اثرات نانوذرات سیلیس مزوپور مغناطیسی اصلاح شده بر ضدعفونی آب
12,500 تومانشناسه فایل: 10227
- حجم فایل ورد: 334.4KB حجم پی‌دی‌اف: 311.5KB
- فرمت: فایل Word قابل ویرایش و پرینت (DOCx)
- تعداد صفحات فارسی: 12 انگلیسی: 5
- دانشگاه:
- Department of Chemical Engineering, Sciences Faculty, shahrood Branch, Islamic Azad University, shahrood, Iran.
- Department of Chemistry, Sciences Faculty, Arak Branch, Islamic Azad University, Arak, Iran.
- Fakhr Razi Institute of Higher Education, Iran.
- Sama Technical and Vocational Training College, Islamic Azad University, Saveh Branch, Saveh, Iran.
- Department of Chemistry, Sciences Faculty, North Tehran Branch, Islamic Azad University, North Tehran, Iran.
- Department of Chemistry, Sciences Faculty, Saveh Branch, Islamic Azad University, saveh, Iran
- ژورنال: Journal of Materials Science & Surface Engineering
مقدمه مقاله
آلایندگی[1] به ورود مواد یا انرژی (مانند گرما) به وسیله انسان در محیط اطلاق می گردد به طوری که این امر منابع حیاتی و یا سلامت انسان، حیوانات و گیاهان را تهدید می نماید. وجود مواد و یا انرژی در محدوده خاصی در محیط مجاز محسوب شده و گاهی اوقات مطلوب نیز تلقی می شود. آلایندگی در صورتی رخ می دهد که این محدوده شاهد افزایش قابل ملاحظه ای گشته و در نتیجه این افزایش می تواند منجر به بروز اختلال در پدیده حاضر گردد.
آب قابل شرب به صورت معمول مورد ضدعفونی قرار گرفته و آب استریل شده نیز تنها برای کاربردهای پزشکی و دارویی مورد استفاده قرار می گیرد. آب حاصله از دریاچه ها، رودخانه ها، نهرها و تالاب ها ممکن است پاک و زلال به نظر آیند و از طعم و بوی دلپذیری برخوردار باشند. متاسفانه، پاتوژن های موجود در آب نه تنها مضر هستند بلکه با چشم غیر مسلح نیز قابل مشاهده نمی باشند. در عین حال آن ها ممکن است فاقد طعم و بویی باشند.
این باکتری ها، ویروس ها و تک یاخته ها ممکن است موجب بروز تهوع و استفراق و یا تب گشته و یا آنکه منجر به بروز بیماری های جدی تری مانند اسهال شدید، هپاتیت A، و تب تیفوئیدی یا حصبه گردند. این گونه آب ها باید قبل از استفاده به منظور شرب و یا پخت و پز مورد ضدعفونی قرار گیرند. بسته به منابع آب، شرایط استفاده از آن، و سطوح آلاینده های میکروبی، ضدعفونی در زمانی کوتاه و یا به صورت پیوسته و مداوم انجام می پذیرد.
نانوذرات سیلیکای مزوپور مغناطیسی اصلاح شده به علت دارا بودن مساحت سطحی بزرگ تر که منجر به تماس بیشتر با میکروارگانیسم ها می شود از خاصیت ضد میکروبی بهتری نسبت به سایر نانوذرات برخوردار هستند. نانوذرات به غشاء سلول باکتری چسبیده و در آن نفوذ می کنند. از آنجایی که غشای باکتری دارای پروتئین حاوی گوگرد است، نانوذرات با پروتئین های سلولی حاوی ترکیبات گوگردی مانند DNA فعل و انفعالاتی برقرار می نماید.
هنگامی که نانوذرات سیلیکای مزوپور مغناطیسی اصلاح شده به سلول باکتری نفوذ می کنند، یک منطقه با وزن مولکولی کم است در مرکز سلول باکتری تشکیل می گردد. بنابراین، باکتری خود را برای محافظت DNA از یون های سیلیکای مزوپور مغناطیسی اصلاح شده جمع می کند. در این حالت، نانوذرات به سیستم تنفسی باکتری حمله نموده و اختلالات حاصله باعث مرگ سلول باکتری می گردند. از سویی دیگر، نانوذرات به آزادسازی یون های سیلیکای مزوپور مغناطیسی اصلاح شده می پردازند که این امر به نوبه خود، منجر به بهبود فعالیت باکتریایی آن ها می گردد [1].
با مقایسه تاثیرات یون های نقره بر دو میکروارگانیسم مورد بررسی، محققان مکانیسم محتملی را برای یون های نقره پیشنهاد دادند [6-2]: یون های نقره به سلول باکتری از طریق دیواره سلولی نفوذ کرده و پس از آن DNA را به یک فرم متراکم تبدیل می نمایند. در نهایت، این امر منجر به مرگ سلول باکتری می گردد. هم چنین یون های نقره فرآیند نسخه برداری را نیز مختل می نمایند. سنتز و فعالیت ضد میکروبی کمپلکس های نقره با هیستیدین و تریپتوفان مورد بررسی قرار گرفت. مقدار m0.05 هیستیدین و m0.05 تریپتوفان به منظور تولید رسوب سفید به محلول آبی نیترات نقره اضافه گردیدند.
رسوب شیمیایی سانتریفیوژ شده و به منظور بررسی فعالیت ضد میکروبی آن با ترقیق سازی پیوسته خشک گردید. علاوه بر این، سمیت این کمپلکس بر روی گروهی از موش های آزمایشگاهی دو رگه آزمایش گردید. کمپلکس نقره – هیستیدین فعالیت ضد میکروبی بهتری را در برابر باکتری های گرم منفی نشان داد.
بیکر (2014) با معرفی یک گاز بی اثر و تکنیک های آبگونگی[2] و شبه آبگونگی، سنتز نانوذرات را گزارش داد. بیکر در مطالعه خود، عملکرد ضد میکروبی نانوذرات را برای باکتری اشریشیا کولی (E. coli) در یک محیط کشت جامد مورد بررسی قرار داد. وی مشاهده کرد که نانوذرات فعالیت ضد باکتری خود را در غلظت کم به گونه ای نشان می دهند که تاثیر سمی آن ها بر سلول های باکتری اشریشیا کولی (E. coli) در غلظت 8 میکروگرم بر سانتی متر مربع بود.
بنابراین بیکر این گونه فرض نمود که ساز و کار ضد باکتریایی نانوذرات نقره با نسبت بالای مساحت سطحی آن ها ارتباط دارد. با توجه به نسبت بزرگ تر مساحت سطحی آن ها به حجم، ذرات کوچکتر فعالیت ضد باکتری موثرتری دارند. از این رو، نانوذرات به عنوان موادی بر مواد سمی موثر بر سلول های باکتری باکتری اشریشیا کولی (E. coli) شناخته می شوند.
مانکا (2005) به بررسی اثربخشی ضد باکتریایی یون های نقره برای باکتری اشریشیا کولی (E. coli) به عنوان یک ارگانیسم الگو یا مدل با استفاده از سیستم های TEM انرژی فیلتر شده، الکتروفورز دوبُعدی (DE–2)، طیف‌سنجی زمان پرواز همراه با یونیزاسیون دفع لیزری به کمک بافت یا ماتریکس (MALDI-Tofms) پرداخت [8].
با توجه به نتایج به دست آمده، یون های نقره به داخل سلول های باکتری نفوذ می کنند تا غشای سلولی. روش های الکتروفورز دوبُعدی (DE–2)[3] و طیف‌سنجی زمان پرواز همراه با یونیزاسیون دفع لیزری به کمک بافت یا ماتریکس (MALDI-Tofms)[4] نشان می دهند که پروتئین های ریبوزومی و یک سری از آنزیم ها و پروتئین ها تحت تاثیر یون های نقره قرار دارند.
محققان دریافته اند که خواص باکتریایی یون های نقره از فعل و انفعالات یون های نقره با ریبوزوم و خنثی سازی تاثیر آنزیم ها و پروتئین های مورد نیاز برای تولید ATP سرچشمه می گیرد.
[1] Contamination
[2] liquefaction
[3] two-dimensional electrophoresis
[4] the time of flight spectroscopy along with the matrix assisted laser desorption ionization
ABSTRACT The Effect of Modified Magnetic Mesoporous Silica Nanoparticles on Water Disinfection
In this study modified magnetic mesoporous silica nanoparticles were used for water disinfection. The pure water was contaminated artificially and the performance of these nanoparticles was investigated. Also, factors affecting the microbial contamination were experimentally set and their effects on this process were examined. Parameters such as pH, temperature, exposure time and water mass flow rate were tuned separately and the effect of each factor with and without other parameters was investigated. The experiments were done by continuous phase method and disinfection criterion was based on the measuring factor MPN. Efficiency of disinfection process was calculated using Chick-Watson law and logN/No-CT curve was drawn. The obtained results are used for drinking water purification and can be applied in the industrial refineries, too.
Introduction
Contamination refers to the introduction of materials or energy (such as heat) by human in the environment such that it threats the vital resources or human health, animals and plants. The presence of materials or energy in certain ranges in the environment is permitted and sometimes desired. Contamination occurs if these ranges increase considerably and as a result this increase can disturb the present phenomena.
Drinking water is usually disinfected and sterilized water is used only for medical and pharmaceutical applications. Water taken from lakes, rivers, streams and wetlands may appear clean and clear and have pleasant taste and odor. Unfortunately, pathogens found in water are not only harmful but also unobservable with unarmed eye. At the same time they may have no taste or smell.
These bacteria, viruses and protozoa may cause nausea or fever or lead to more serious illnesses such as severe diarrhea, hepatitis A, and typhoid fever. These waters should be disinfected before use for drinking or cooking. Depending on the water resources, its use conditions, and levels of microbial contaminants, disinfection is done in short time or continuously.
The modified magnetic mesoporous silica nanoparticles have better antimicrobial property than other nanoparticles due to the larger surface area which results in more contact with microorganisms. Nanoparticles attach to the bacterial cell membrane and penetrate into it. Because bacterial membrane has proteins containing sulfur, nanoparticles interact with the cell proteins containing sulfur compounds such as DNA. When modified magnetic mesoporous silica nanoparticles penetrate into the bacterial cell, a low molecular weight area is formed in the center of the bacterial cell. Therefore, bacterium shrinks itself to protect DNA from the modified magnetic mesoporous silica ions. In this case, nanoparticles attack the respiratory system of bacterium and resultant disturbances causes the death of bacterial cell. On the other hand, nanoparticles release the modified magnetic mesoporous silica ions and this in turn improves their bactericidal activity [1].
Comparing the impacts of the silver ions on two investigated microorganism, researchers proposed a possible mechanism for silver ions [2-6]: Silver ions penetrate into the bacterial cell through the cell wall and then convert the DNA into a condensed form. Finally, this results in the bacterial cell death. Silver ions disturb the transcription process, too. Synthesis and antimicrobial activity of silver complexes were investigated by histidine and tryptophan. 0.05m histidine and 0.05m tryptophan were added to the aqueous solution of silver nitrate to produce white sediment.
The precipitate was centrifuged and dried to evaluate its antimicrobial activity by continuous dilution. In addition, Toxicity of these complexes was tested on a group of mongrel laboratory mice. Silve-Histidine complex showed better antimicrobial activity against Gram-negative bacteria.
Baker (2014) reported the synthesis of nanoparticles by introducing an inert gas and liquefaction and quasi-liquefaction techniques. In his study, baker investigated the antimicrobial performance of nanoparticles for E.coli in a solid medium. He observed that nanoparticles show their antibacterial activity in low concentrations such that their toxic effect on E.coli cells was in concentration of 8µg/cm2. So it is assumed that the antibacterial mechanism of silver nanoparticles is related to the ratio of their high surface area. Because of their larger ratio of surface area to volume, smaller particles have more effective antibacterial activity. Therefore, nanoparticles are known as the affecting toxic material on the E.coli cells.
Manka (2005) investigated the antibacterial effectiveness of silver ions for E. coli as a model organism using energy-filtered TEM systems, two-dimensional electrophoresis (2-DE), the time of flight spectroscopy along with the matrix assisted laser desorption ionization (MALDI-Tofms) [8].
According to the obtained results, silver ions penetrate into the bacterium cells than the cell membrane. 2-DE and MALDI-Tofms show that ribosomal proteins and a series of enzymes and proteins are affected by silver ions.
Researchers found that the bactericidal property of silver ions originates from the interaction of silver ions with ribosome and negation of the effect of required enzymes and proteins for producing ATP.
- مقاله درمورد اثرات نانوذرات سیلیس مزوپور مغناطیسی اصلاح شده بر ضدعفونی آب
- پروژه دانشجویی اثرات نانوذرات سیلیس مزوپور مغناطیسی اصلاح شده بر ضدعفونی آب
- اثر نانو ذرات سیلیس مایع مغناطیسی بر ضدعفونی آب
- پایان نامه در مورد اثرات نانوذرات سیلیس مزوپور مغناطیسی اصلاح شده بر ضدعفونی آب
- تحقیق درباره اثرات نانوذرات سیلیس مزوپور مغناطیسی اصلاح شده بر ضدعفونی آب
- مقاله دانشجویی اثرات نانوذرات سیلیس مزوپور مغناطیسی اصلاح شده بر ضدعفونی آب
- اثرات نانوذرات سیلیس مزوپور مغناطیسی اصلاح شده بر ضدعفونی آب در قالب پايان‌نامه
- پروپوزال در مورد اثرات نانوذرات سیلیس مزوپور مغناطیسی اصلاح شده بر ضدعفونی آب
- گزارش سمینار در مورد اثرات نانوذرات سیلیس مزوپور مغناطیسی اصلاح شده بر ضدعفونی آب
- گزارش کارورزی درباره اثرات نانوذرات سیلیس مزوپور مغناطیسی اصلاح شده بر ضدعفونی آب