نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 قزوین، دانشگاه بین المللی امام خمینی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، گروه بیوتکنولوژی

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد دانشگاه بین المللی امام خمینی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، گروه بیوتکنولوژی

چکیده

علم و فناوری نانو تولید ماده در ابعاد نانومتری و بهره‌برداری از خواص و پدیده‌های آن در ابزارها و سامانه‌های نوین است. نانوذرات تولید شده به روش زیستی در علوم مختلف پزشکی، اپتیک، الکترونیک و مکانیک مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مطالعه اثر ضد باکتری و ضد قارچی نانوذرات نقره تولید شده با استفاده از عصاره آبی اندام‌های هوایی کنجد به دو روش دیسک و چاهک بررسی شد. جهت تایید تولید نانوذرات نقره از دستگاه اسپکتروفتومتری با طول موج 300 تا 600 نانومتر و جهت اندازه‌گیری ابعاد و شکل نانوذرات از دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. ذرات حاصل کروی بوده و در محدوده 18 تا 70 نانومتر قرار داشتند. به منظور بررسی ترکیبات آلی احتمالی که در سنتز نانوذرات دخالت دارند آنالیز FTIR انجام شد. آبراساس نتایج حاصل از این تحقیق، نانوذرات تولید شده بوسیله عصاره آبی گیاه کنجد فعالیت ضد میکروبی موثری علیه باکتری‌های Bacillus subtilis، Escherichia coli، Staphylococcus aureus، مخمر Saccharomyces cerevisiae و قارچ بیماریزای Candida albicans نشان دادند. بدین وسیله می‌توان از اندام‌های بدون استفاده کنجد بعنوان یک منبع زیستی مفید برای سنتز نانوذرات نقره در مقیاس صنعتی با هزینه بسیار کم استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Antibacterial and antifungal effects of silver nanoparticles synthesized by the aqueous extract of sesame (Sesamum indicum L.)

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Dehghan Nayeri 1
  • Maryam Mirhosseini 2
  • Soudabeh Mafakheri 1
  • Mohammad Mahdi Zarrabi 1

1 Biotechnology Dept., Faculty of Agricultural and Natural Sciences, Imam Khomeini International University, Qazvin, I.R. of Iran

2 Biotechnology Dept., Faculty of Agricultural and Natural Sciences, Imam Khomeini International University, Qazvin, I.R. of Iran

چکیده [English]

Nanoscale science and technology is production of structures with nanoscale dimensions and utilization of their properties in modern tools and systems. The nanoparticles produced by biomedical sciences are used in medicine, optics, electronics and mechanics. In this study the antimicrobial and antifungal effects of silver nanoparticles from aerial parts of sesame were studied by diffusion disc and well methods. Spectrophotometer with a wavelength of 300 to 600 nm and scanning electron microscope (SEM) were used to verify the production of silver nanoparticles and to measure size and shape of the nanoparticles, respectively. Produced silver nanoparticles were spherical in the range of 18 to 70 nm. FTIR was done to indicate the potential role of different functional groups in the synthetic process. Based on the results of this study, nanoparticles produced by aqueous extract of sesame showed effective antimicrobial activity against Bacillus subtilis, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Saccharomyces cerevisiae and pathogenic fungi, Candida albicans. Therefore useless organs of sesame can be used as a biological source for the synthesis of nanoparticles in an industrial scale with a very low cost.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Silver nanoparticles
  • Sesame
  • aqueous extract
  • antibacterial effect
  • antifungal effect

بررسی اثرات ضد باکتری و ضد قارچی نانوذرات نقره حاصل از عصاره آبی گیاه کنجد (Sesamum indicum L.)

فاطمه دهقان نیری*، مریم میرحسینی، سودابه مفاخری و محمد مهدی ضرابی

قزوین، دانشگاه بین المللی امام خمینی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، گروه بیوتکنولوژی 

تاریخ دریافت: 6/6/94                  تاریخ پذیرش: 27/10/94

چکیده

علم و فناوری نانو تولید ماده در ابعاد نانومتری و بهره­برداری از خواص و پدیده­های آن در ابزارها و سامانه­های نوین است. نانوذرات تولید شده به روش زیستی در علوم مختلف پزشکی، اپتیک، الکترونیک و مکانیک مورد استفاده قرار می­گیرد. در این مطالعه اثر ضد باکتری و ضد قارچی نانوذرات نقره تولید شده با استفاده از عصاره آبی اندام­های هوایی کنجد به دو روش دیسک و چاهک بررسی شد. جهت تایید تولید نانوذرات نقره از دستگاه اسپکتروفتومتری با طول موج 300 تا 600 نانومتر و جهت اندازه­گیری ابعاد و شکل نانوذرات از دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. ذرات حاصل کروی بوده و در محدوده 18 تا 70 نانومتر قرار داشتند. به منظور بررسی ترکیبات آلی احتمالی که در سنتز نانوذرات دخالت دارند آنالیز FTIR انجام شد. آبراساس نتایج حاصل از این تحقیق، نانوذرات تولید شده بوسیله عصاره آبی گیاه کنجد فعالیت ضد میکروبی موثری علیه باکتری­های Bacillus subtilis، Escherichia coli، Staphylococcus aureus، مخمر Saccharomyces cerevisiae و قارچ بیماریزای Candida albicans نشان دادند. بدین وسیله می­توان از اندام­های بدون استفاده کنجد بعنوان یک منبع زیستی مفید برای سنتز نانوذرات نقره در مقیاس صنعتی با هزینه بسیار کم استفاده نمود.

واژه­های کلیدی: نانوذرات نقره، کنجد، عصاره آبی، اثر ضد باکتری، اثر ضد قارچی

* نویسنده مسئول، تلفن: 02833901157 ، پست الکترونیکی: nayeri@ut.ac.ir

مقدمه

 

به ذرات با اندازه 1 تا 100 نانومتر نانوذرات گفته می­شود. علم و فناوری نانو (نانوتکنولوژی) توانایی در اختیار درآوردن ماده در ابعاد نانومتری و بهره­برداری از خواص و پدیده­های آن در ابزارها و سامانه­های نوین است (9). نانوتکنولوژی حوزه­ای سریعا در حال رشد است که در آن ساخت و تولید نانوذرات با اندازه، شکل و پراکنش متنوع و کنترل شده است. اگرچه روش­های فیزیکی و شیمیایی، ممکن است تولید خالص موفق و شناخته شده­ای داشته باشند، اما به­طورکلی گران، زمان­بر و بالقوه برای محیط زیست خطرناک هستند (10). بنابراین با درنظر گرفتن جنبه­های زیست محیطی تولید نانوذرات، استفاده از میکروارگانیسم­ها، گیاهان، عصاره­های گیاهی و یا بیوماس گیاهی می­تواند جایگزین مناسبی برای روش­های فیزیکی و شیمیایی این فرآیند باشد. تولید زیستی نانوذرات، ریسک خطرپذیری برای انسان، هوا و در مجموع اکوسیستم را بسیار پایین می­آورد. سنتز نانوذرات با استفاده از مواد بیولوژیکی به خاطر ویژگی­های جدید شیمیایی و فیزیکی و کاربردهای زیاد آنها در علوم مختلف پزشکی، اپتیک، الکترونیک و مکانیک مورد علاقه بسیاری از محققان قرار گرفته است (11).

استفاده مفرط از آنتی­بیوتیک­ها برای از بین بردن باکتری­هاسبب مقاوم شدن آنها به آنتی­بیوتیک و گسترش بیماری­های عفونی شده است (22، 23). بنابراین، جستجوی مواد جدید با خاصیت ضد باکتری (نسل جدید داروهای ضد باکتری) به منظور ممانعت از رشد باکتری­ها بسیار ضروری می­باشد. نانوذرات نقره، طلا و پلاتین فعالیت ضد باکتری چشمگیری از خود نشان می­دهند. این خاصیت ناشی از اندازه بسیار ریز و نسبت سطح به حجم بالای اینذرات می­باشد. بنابراین با توجه به فعالیت ضد باکتری بالای نانوذرات، می­توان از آنها جهت بالا بردن سطح ایمنی در بسته­بندی مواد غذایی و همچنین درساخت نسل جدیدی از داروهای ضد باکتری استفاده نمود (8، 24). گزارش­های متعددی در رابطه با استفاده از ستنز زیستی نانوذرات نقره و فعالیت ضد میکروبی آنهاوجود دارد. بعنوان مثال، چهاردولی و خدادادی (2013) از نانوذرات نقره حاصل از عصاره میوه بلوط علیه باکتری­های ایجاد کننده عفونت­های بیمارستانی استفاده کردند (3). همچنین خاتمی و همکاران (2015) اثر ضد میکروبی نانوذرات نقره سنتز شده بوسیله تراوش­های بذر علف هرز جغجغه را گزارش کردند (4).

کنجد (Sesamum indicum L.) یکی از قدیمی­ترین گیاهان زراعی است که توسط انسان کشت می­شود (12). کنجد گیاهی دیپلوئید از راسته Personata، تیره Pedaliaceae، جنس Sesamum و گونه­های indicum، inolica و orientale است. کنجد گیاهی یکساله با رشد نامحدود و خودگرده­افشان، رشد بوته­ای، سیستم ریشه­ای قوی و گسترده، ساقه مستقیم، دارای شیارهای طولی و در برش عرضی چهار گوش است (6). این گیاه حاوی مواد آنتی­اکسیدان قوی مانند لیگنان­های سزامین و سزامول، توکوفرول، احیاکننده­ها و اکسنده­های طبیعی است (12). هدف از این تحقیق بررسی اثر ضد باکتری و ضد قارچی نانوذرات نقره تولید شده توسط عصاره اندام­های هوایی گیاه کنجد بود.

مواد و روشها

الف- تهیه عصاره آبی از اندام­های هوایی کنجد: دانه­های کنجد مورد استفاده در این مطالعه (رقم کرج1) از بخش دانه­های روغنی موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر کرج تهیه شدند. به منظور استریل کردن، دانه­ها به مدت 30 دقیقه در هیپوکلریت­سدیم 1% قرار گرفتند و سپس 3 تا 4 بار با آب مقطر استریل شست­وشو شدند. دانه­های استریل برای جوانه­زنی سریع و یکنواخت روی محیط کشت MS پایه کشت و تا زمان جوانه­زنی در دمای 2±25 درجه سانتیگراد در تاریکی قرار داده شدند. پس از جوانه­زنی، ظروف کشت به شرایط روشنایی با فتوپریود 16 ساعت روشنایی و 8 ساعت تاریکی در دمای 2±25 انتقال یافتند. پس از گذشت یک ماه از جوانه­زنی، اندام هوایی حاصل (برگ و ساقه) از محیط کشت خارج و روی کاغذ صافی به مدت دو هفته در مکان سرد و تاریک خشک شدند.

جهت تهیه عصاره آبی کنجد 6 گرم از اندام هوایی خشک شده آسیاب و در 150 میلی­لیتر آب در حال جوش ریخته و به مدت ده دقیقه جوشانده شد. سپس به عصاره فرصت داده شد تا بتدریج سرد شود. پس از سرد شدن کامل، عصاره حاصل بوسیله سانتریفیوژ با دور بالا (20000 دور در دقیقه) به مدت 15 دقیقه صاف شد. نمونه حاصل در فویل آلومینیومی پیچیده و در یخچال نگهداری شد (17، 22).

ب- سنتز نانوذرات نقره و تعیین ویژگی­های آن: جهت سنتز نانوذرات نقره ابتدا استوک نیترات­نقره با غلظت 500 میلی­گرم در 50 میلی­لیترآب مقطر تهیه شد. سپس از این استوک جهت تهیه 50 میلی­لیترمحلول 1 میلی­مولار نیترات­نقره استفاده شد. به این محلول 5 میلی­لیتر از عصاره آبی اضافه و در دمای محیط روی شیکر با دور 100 دور در دقیقه قرار داده شد. جهت جداسازی نانوذرات از محلول، از سانتریفیوژ با دور 12000 دور در دقیقه و مدت زمان 30 دقیقه استفاده شد (10، 17).

برای تایید تولید نانوذره نقره از دستگاه اسپکتروفتومتری با طول موج 300 تا 600 نانومتر و جهت اندازه­گیری ابعاد و شکل نانوذرات از دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. همچنین از روش FTIR به منظور بررسی ترکیبات آلی احتمالی موجود در عصاره کنجد که در سنتز نانوذرات دخالت دارند استفاده گردید (10، 11).

ج- سویه­های باکتری و قارچ و روش بررسی اثر نانوذرات نقره بر آنها: به منظور بررسی خواص ضد قارچ و ضد باکتری نانوذرات نقره تولید شده روی باکتری­های Bacillus subtilis، Escherichia coli، Staphylococcus aureus، مخمر Saccharomyces cerevisiae و قارچ بیماریزای Candida albicans از دو روش دیسک و چاهک استفاده شد. ابتدا مایه میکروبی دارای کدورت 5/0 مک فارلند (5/1×108 CFU/mL) تهیه شد. سپس در روش دیسک از مایه میکروبی توسط سواپ بطور یکنواخت روی محیط کشت مغذی کشت داده شد. دیسک­های دیفیوژن بلانک (قطر 6 میلی­متر) آغشته به نانوذرات نقره روی محیط کشت قرار داده شد. محیط­های کشت به مدت 24 ساعت در دمای 37 درجه سانتیگراد قرار گرفت. پس از گذشت این زمان هاله عدم رشد باکتری و قارچ اطراف دیسک­ها محاسبه شد (19، 26).

در روش چاهک، ابتدا چاهک­هایی به قطر 6 میلی­متر در محیط کشت مغذی حاوی آگار ایجاد شد. سپس مایه میکروبی بصورت متراکم روی محیط، کشت داده شد و نانوذره تولید شده به میزان 10، 20، 40 و 50 میکرولیتر از استوک 1 میلی­مولاردر چاهک ریخته و به مدت 24 ساعت در دمای 37 درجه سانتیگراد نگهداری شد و هاله عدم رشد بعد از 24 ساعت بررسی گردید (19، 26).

نتایج

الف- سنتز نانوذرات نقره: نانوذرات نقره بوسیله عصاره آبی کنجد از محلول نیترات­نقره سنتز شد. تغییر رنگ از زرد کم­رنگ تا قهوه­ای تیره نشان دهنده تولید نانوذره است. این فرآیند در مطالعه حاضر با سرعت بالا انجام شد و در حدود دو ساعت پایان یافت (شکل1).

ب- طیف­سنجی ماوراءبنفش: نتایج حاصل از آنالیز اسپکتروفتومتری با نور ماوراءبنفش در نمونه شاهد (عصاره به تنهایی) و پس از سنتز نانوذرات نقره در شکل 2 آورده شده است. افزایش جذب در محدوده 450 تا 500 نانومتر بیانگرسنتز نانوذرات نقره است (شکل b2).

ج- عکس­برداری الکترونی روبشی (SEM): نتایج بدست آمده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) سنتز نانوذرات نقره را تایید کرد. ذرات نقره حاصل کروی بوده و در محدوده 18 تا 70 نانومتر قرار داشتند (شکل3).

د- طیف­سنجی FTIR : آزمون طیف­سنجی  FTIRبه منظور شناسایی گروه­های فعال و گروه­های احیاءکننده یون­های نقره در محدوده cm-1 3500-500 انجام شد. نتایج این آنالیز قبل و بعد از انجام واکنش با نیترات­نقره در شکل 4 نشان داده شده است. مقایسه دو نمودار طیف­سنجی توان زیستی عصاره آبی کنجد در احیای یون­های نقره را نشان می­دهد. پیک­های مربوط به ارتعاشات در طول موج­های 599، 674، 1151، 2357 و 3446 وجود دارند که به ترتیب مربوط به گروه­های آلکیل، آلکن، گروه­های کربونیل (CO)، CO2 و هیدروکسیل (OH) هستند (23، 22).

ه- اثر ضد میکروبی نانوذرات نقره: در این مطالعه اثر ضد میکروبی نانوذرات نقره حاصل از عصاره آبی اندام­های هوایی گیاه کنجد بر باکتری­های B. subtilis، E. coli، S. aureus، مخمر S. cerevisiae و قارچ بیماریزای C. albicans به روش هاله عدم رشد (روش­های دیسک و چاهک) مورد بررسی قرار گرفت. براساس نتایج حاصل از این مطالعه، نانوذرات تولید شده بوسیله عصاره آبی گیاه کنجد فعالیت ضد میکروبی موثری نشان دادند (شکل 5 و 6).

میزان هاله عدم رشد باکتری و قارچ برحسب میلی­متر به دو روش دیسک و چاهک در جدول­های 1 و 2 آمده است. نانوذرات حاصل از عصاره آبی گیاه کنجد فعالیت ضد باکتریایی زیادی از خود نشان دادند. مخمر S. cerevisiae بیشترین میزان حساسیت به نانوذره را داشت. میزان هاله عدم رشد باکتری­های B. subtilis، E. coli، S. aureus و مخمر S. cerevisiae به ترتیب 10، 13، 75/12 و 14 میلی­متر محاسبه شد (جدول 2). براساس نتایج حاصل از این آزمایش، نانوذره نقره حاصل از عصاره آبی کنجد هم روی باکتری­های گرم مثبت و هم روی باکتری­های گرم منفی اثر باکتریوسایدی خود را نشان داد ولی باکتری گرم منفی E. coli حساسیت بیشتری از باکتری گرم مثبت B. subtilis نشان داده و هاله عدم رشد بزرگتری را ایجاد کرد.

 

 

شکل1- از چپ به راست مراحل مختلف تغییر رنگ واکنش و تولید نانوذرات نقره با استفاده از عصاره آبی گیاه کنجد

 

 

b

 

a

 

شکل2- نمودار اسپکتروفتومتری با اشعه ماوراءبنفش در زمان­های a) صفر و b) دو ساعت

 

 

شکل3- تصویر نانوذرات نقره بدست آمده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)

 

 

 

 

شکل4- طیف­سنجی FTIR. a) عصاره خالص گیاه کنجد، b) پس از انجام واکنش عصاره با نیترات­نقره

 

 

جدول1- هاله عدم رشد به روش دیسک

میکروارگانیزم

هاله عدم رشد (میلی­متر)

B. subtilis

11

S. aureus

9

C. albicans

11

جدول2- هاله عدم رشد به روش چاهک

میکروارگانیزم

میزان نانوذره در هر چاهک (میکرولیتر)

10

20

40

50

B. subtilis

3/7

5/7

9

10

S. aureus

5/9

11

25/12

75/12

E. coli

11

12

13

13

S. cerevisiae

-

-

-

14

 

 

b

 

a

 

 

شکل5- هاله عدم رشد a) B. subtilis، S. aureus (b به روش دیسک. دیسک سفید شاهد و حاوی آب مقطر استریل است.

 

 

b

 

a

 

 

d

 

c

 

شکل 6- هاله عدم رشد، a) S. cerevisiae، (b E .coli، (c S. aureus، d) B. subtilis


بحث

گیاهان دارویی به دلیل داشتن متابولیت­های ثانویه با ارزش و خواص دارویی فراوان مورد توجه ویژه محققین قرار دارند. طی سال­های گذشته تحقیقات بسیاری روی جنبه­های مختلف این گیاهان صورت گرفته است. یکی از مواردی که مورد توجه زیادی قرار گرفته است اثرات درمانی و تأثیرات قابل توجه گیاهان دارویی نسبت به داروهای شیمیایی است. بعنوان مثال عصاره هیدروالکلی گل گلرنگ در پیشگیری از دیابت مؤثر است. تأثیر این عصاره به دلیل وجود متابولیت­های ثانویه از گروه فلاونوئیدها و خواص آنتی­اکسیدانی آنها است (7). همچنین عصاره الکلی عروسک پشت پرده بر بارداری و تخمک­گذاری موش صحرایی ماده و بعضی از شاخص­های رشد کمی جنین موش صحرایی تأثیر منفی می­گذارد (13). خواص ضد میکروبی گیاهان دارویی از دیگر جنبه­های قابل توجه این گیاهان است. در این رابطه پپتیدهای ضد میکروبی ابزار جالب و مفیدی برای درمان عفونت­های باکتریایی و قارچی هستند. دانشمند (1393) در گیاه دارویی عناب پپتیدی شناسایی و معرفی کرده است که فعالیت بسیار بالایی در مهار رشد باکتری­ها و قارچ­ها دارد (5). همچنین براساس گزارش بابایی و همکاران (1392) عصاره استنی گیاه آلوئه­ورا فعالیت ضد قارچی دارد (1). اثر ضد میکروبی عصاره اتانولی سیر علیه جدایه­های استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به آنتی­بیوتیک­های مختلف نیز توسط بکائیان و همکاران (1394) گزارش شده است. مقاومت آنتی­بیوتیکی اهمیت جایگزین نمودن روشهای درمانی گیاهی با عوارض جانبی کمتر را نسبت به داروهای رایج نشان می­دهد (2).

یکی دیگر از جنبه­های تحقیقاتی گیاهان استفاده از آنها در تولید نانوذرات بجای روش­های شیمیایی است که روشی سریع­تر و ارزان­تر از روش­های شیمیایی بوده و خطر کمتری برای انسان و محیط زیست دارد. از اینرو در سال­های اخیر توجه بیشتری به این روش تولید نانوذرات با عنوان شیمی سبز معطوف شده است (15). در این تحقیق تولید نانوذرات نقره بوسیله عصاره آبی کنجد و خواص ضد باکتری و ضد قارچی نانوذرات نقره تولید شده مورد مطالعه قرار گرفت. اساس تولید نانوذره، احیای نمک نیترات­نقره توسط عصاره گیاهی و خنثی شدن بار الکتریکی آن است. خاصیت ضد باکتریایی نانوذرات نقره در پروژه­های تحقیقاتی زیادی مورد مطالعه قرار گرفته است که دلایل متنوعی برای این پدیده ذکر شده است. حمله به سطح غشای باکتری از طریق تعامل با پروتئین­های حاوی گوگرد (18)، اخلال در نفوذپذیری و تنفس سلول و در نتیجه مرگ سلولی (26)، مهار آنزیم­های تنفسی سلول­های باکتری با ترکیب شدن با گروه تیول (21) و همچنین بازداشتن سلول از همانندسازی DNA و در نتیجه جلوگیری از تولیدمثل (19) از جمله دلایلی هستند که برای خاصیت ضد باکتریایی نانوذرات نقره ذکر شده است. تاکنون با استفاده از عصاره گیاهان متعددی مبادرت به تولید نانوذرات مختلف شده است. بعنوان مثال، کریمی و محسن­زاده (1391) تولید گیاهی نانوذرات نقره توسط گیاه دارویی بومادران را مورد مطالعه قرار دادند و از عصاره گیاه بومادران به عنوان عامل کاهنده برای تولید زیستی نانوذرات نقره استفاده کردند. تشکیل نانوذرات نقره با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتری در طول موج 450 نانومتر تایید شد و اندازه و مورفولوژی این نانوذرات توسط میکروسکوپ الکترونی نگاره تعیین شد (22). شکل ذرات کروی و اندازه متوسط آنها 110 نانومتر بود (10).

در مطالعه حاضر عصاره آبی گیاه کنجد به عنوان عامل کاهنده مورد استفاده قرار گرفت و واکنش در دمای محیط انجام شد. جهت بررسی تغییر رنگ محلول با گذشت زمان از آنالیز اسپکتروفتومتری استفاده شد. همانطور که در شکل (b)2 مشاهده می­شود با گذشت 2 ساعت از شروع واکنش میزان جذب در محدوده 450 تا 500 نانومتر افزایش یافت که بیانگر تولید نانوذرات نقره می­باشد. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی اندازه نانوذرات سنتز شده بین 18 تا 70 نانومتر تعیین و شکل ذرات کروی مشاهده گردید. اگرچه شکل این ذرات بسیار مشابه با شکل نانوذرات نقره­ای است که توسط گیاهان دیگر سنتز شده است ولی اندازه نانوذرات بدست آمده در تحقیق حاضر، کمتر از نتایج بسیاری از محققین که غالبا بیش از 70 نانومتر گزارش شده­اند می­باشد. Machado و همکاران (2013) تولید نانوذرات آهن با استفاده از عصاره آبی برگ 26 گونه درختی و خواص آنتی­اکسیدانی عصاره آن­ها را مورد مطالعه قرار دادند. آن­ها دریافتند که خواص آنتی­اکسیدانی عصاره زمانی که از برگ خشک بدست آمده باشد بیشتر از عصاره حاصل از برگ تر است. براساس نتایج میکروسکوپ الکترونی روبشی، قطر ذرات کروی حاصل از این آزمایش 10 تا 100 نانومتر بود (20). Elia و همکاران (2014) تولید نانوذرات طلا را با استفاده از عصاره گیاهان مریم­گلی، به­لیمو، شمعدانی عطری و انار مطالعه کردند. نانوذرات تولید شده با استفاده از عصاره مریم­گلی، به­لیمو و شمعدانی عطری کوچک و در محدوده 1 تا 8 نانومتر بود در حالی­که انار نانوذراتی در حدود 30 تا 70 نانومتر تولید کرد (14).

آنالیز FTIR به منظور بررسی ترکیبات آلی احتمالی که در سنتز نانو ذرات دخالت دارند انجام شد. براساس شکل 4 پس از واکنش با نیترات­نقره مقداری جابجایی در محل و ارتفاع پیک­ها بوجود آمده است. این جابجایی بطور واضح در محل پیک­های 3446 و 1151 مربوط به شکسته شدن پیوندهای گروه­های هیدروکسیل و کربونیل، آزاد شدن هیدروژن و کربن و نقش آنها در کاهش بار و احیای یون­های نقره است. نتایج این تحقیق نشان دادکه گروه­های OH و CO موجود در عصاره آبی کنجد از ترکیبات احتمالی احیای نیترات­نقره به نانوذرات نقره هستند. مکانیزیم قطعی تشکیل نانوذرات طی سنتز سبز هنوز مشخص نشده است. با وجود این اعتقاد برخی از محققین بر این است که سطح فعال مولکول­های ترپنوئیدی باعث احیاء یون­های فلزی و تثبیت نانوذرات سنتز شده می­شوند. احتمالاٌ این مولکول­ها با و یا بدون عامل احیاءکننده دیگر (قندها) در این فرآیند موثر هستند. ترپنوئیدها گروه بزرگ و متنوعی از متابولیت­ها هستند که از واحدهای ساختمانی پنج کربنی ایزوپرنی ساخته شده­اند و انواع متفاوتی دارند. از آنجائیکه این مواد بیشترین گروهی از محصولات طبیعی هستند که تقریبا در همه موجودات زنده وجود دارند بنابراین احتمال می­رود که بسیاری از عصاره­های گیاهی به علت وجود ترپنوئیدها و احیاء قندها در آنها می­توانند در سنتز نانوذرات فلزی مورد استفاده قرار گیرند (27).

در بررسی منابع موجود، گزارشی از بررسی خواص ضد باکتری و ضد قارچی نانوذرات حاصل از اندام­های هوایی گیاه کنجد یافت نشد. براساس نتایج حاصل از این آزمایش، نانوذرات نقره رشد باکتری، قارچ و مخمر را متوقف کردند. مخمر S. cerevisiae حساسیت بیشتری به نانوذرات حاصل نشان داد. همانطور که انتظار می­رفت با افزایش میزان نانوذرات هاله عدم رشد بزرگتر شد و بازدارندگی بیشتری نشان داد. در مطالعه­ای که توسط Savithramma و همکاران در سال 2011 صورت گرفت مشاهده شد که گونه­های قارچی به نانوذرات حاصل از عصاره گیاهی حساسیت بیشتری نسبت به باکتری­ها داشتند (26). براساس نتایج حاصل از این آزمایش، باکتری­های B. subtilis، E. coli، S. aureus، مخمر S. cerevisiae و قارچ بیماریزای C. albicans نسبت به نانوذرات نقره حاصل از عصاره آبی اندام­های هوایی گیاه کنجد حساسیت نشان دادند. Harjai و همکاران (2013) با مطالعه خواص آنتی­باکتریال نانوذرات حاصل از عصاره گیاه چریش دریافتند که نانوذرات نقره اثر آنتی­باکتریال روی باکتری­های Pseudomonas aeruginosa و Staphylococcus aureus دارد (16). Khalil و همکاران (2013) دریافتند که نانوذرات حاصل از عصاره برگ زیتون اثر آنتی­باکتریال روی باکتری­های E. coli، S. aureus و P. aeruginosa دارد (17).

نتیجه ­گیری

در این تحقیق امکان تولید نانوذرات نقره بوسیله عصاره اندام­های هوایی گیاه کنجد و اثر ضد باکتری و ضد قارچی آن مطالعه شد. براساس نتایج حاصل از این تحقیق، نانوذرات تولید شده بوسیله عصاره آبی گیاه کنجد اندازه قابل قبولی داشته و همچنین فعالیت ضد میکروبی موثری نشان دادند. این ذرات باعث عدم رشد مخمر و هر دو نوع باکتری­های گرم مثبت و گرم منفی شدند بطوریکه باکتری گرم منفی E. coli حساسیت بیشتری از باکتری گرم مثبت B. subtilis نشان داده و هاله عدم رشد بزرگتری را ایجاد کرد. براساس نتایج حاصل، سنتز نانوذرات نقره با استفاده از اندام­های هوایی کنجد بدون نیاز به مواد اولیه گران قیمت قابلیت تولید در مقیاس صنعتی را دارد. با توجه به خاصیت ضد میکروبی این ذرات روی سویه­های مورد آزمایش می­توان از آنها بعنوان ماده ضدعفونی کننده موثر برای استریل کردن محیط بیمارستان و گندزدایی پسماندهای بیمارستانی استفاده نمود (25).

1- بابایی، ا.، منافی، م.، طوافی، ح. 1394. اثر عصاره برگی آلوئه­ورا بر رشد، تولید آفلاتوکسین B1 و الگوی پروتئین­های خارج سلولی آسپرژیلوس فلاووس در شرایط آزمایشگاهی. مجله پژوهشهای سلولی و مولکولی (مجله زیست شناسی ایران). (1)28: 44-35.

2- بکائیان، م.، فرازمند، ر.، کی قبادی، س.، سعیدی، س. 1394. بررسی اثر ضد میکروبی عصاره اتانولی سیر (Allium sativum ) بر روی سویه­های استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به آنتی­بیوتیک­های مختلف. مجله پژوهشهای گیاهی (مجله زیست­شناسی ایران(. (1)28: 41-34.

3- چهاردولی، م.، خدادادی، ا. 1392. تولید نانوذرات نقره به روش زیستی با استفاده از عصاره میوه بلوط و بررسی فعالیت ضد میکروبی آن بر علیه عوامل ایجاد عفونت­های بیمارستانی. مجله علمی پژوهشی دانشگاه علوم پزشکی ایلام، 22 :33-27.

4- خاتمی، م.، پورسیدی، ش.، خاتمی، م.، کیکاوسی، ک. 2015. اثر ضد میکروبی نانوذرات نقره سنتز شده با استفاده از ترواش­های بذر علف هرز بر آسینتوباکتر بامانی و باسیلوس سرئوس. مجله دنیای میکروب­ها، (1)8 :25-18.

5- دانشمند، ف. 1394. استخراج و خالص­سازی پپتید ضد میکروبی جدید از گیاه عناب (Ziziphus jujuba). مجله پژوهشهای گیاهی (مجله زیست شناسی ایران). (2)27: 223-211.

6- سیدشریفی، ر. 1388. گیاهان صنعتی، کتاب. انتشارات عمیدی- دانشگاه محقق اردبیلی- اردبیل. 1354 صفحه.

7- عسگری، ص.، رحیمی، پ.، مدنی، ح.، محزونی، پ.، کبیری، ن. 1392. اثر عصاره هیدروالکلی گل گلرنگ (Carthamus tinctorius ) در پیشگیری از دیابت قندی نوع اول در رت­های نر بالغ. مجله زیست­شناسی ایران. (1)26: 153-145.

8- عفیفه، م. 1391. فعالیت ضد باکتری نانوذرات نقره، طلا و پلاتین. سومین همایش ملی بیوتکنولوژی کشاورزی ایران (گیاهی، دامی و صنعتی).

9- قائدی، ک. 1388. تولید ذرات نانو طلا و نقره توسط میکروارگانیسم­ها و کاربردهای آن. مجله ژنتیک در هزاره سوم، (1)7: 1581-1588.

10- کریمی، ج.، محسن­زاده، س. 1391. تولید گیاهی نانوذرات نقره توسط گیاه دارویی بومادران. مجله علوم پزشکی رازی، (111)20: 67-64.

11- کشاورزی، م. 1391. بررسی امکان بیوسنتز نانوذرات نقره در بیوماس گیاه یونجه در شرایط این­ویترو. اولین کنفرانس ملی نانو فن­آوری و کاربرد آن در کشاورزی و منابع طبیعی.

12- مالک، ف. 1389. دانه­های روغنی و روغن­های نباتی (ویژگی­ها و فرآوری)، کتاب. انتشارات آموزش وترویج کشاورزی، 586 صفحه.

13- نسیمی، م.، حیدری نصرآبادی، م.، شیروی، ع. 1391. اثرات عصاره الکلی میوه عروسک پشت پرده (Physalis alkekengi) بر تولیدمثل و جنین در موش صحرایی نژاد ویستار. مجله زیست­شناسی ایران. (2)25: 285-276.

 

14- Elia, P., Zach, R., Hazan, S., Kolusheva, S., Porat, Z., Zeiri, Y. 2014. Green synthesis of gold nanoparticles using plant extracts as reducing agents. International Journal of Nanomedicine, 9:4007-4021.

15- Feng, Q.L., Wu, J., Chen, G.Q., Cui, F.Z., Kim, T.N., Kim, J.O. 2000. A mechanistic study of the antibacterial effect of silver ions on Escherichia coli and Staphylococcus aureus. Journal of Biomedical Materials Research, 52: 662–668.

16- Harjai, K., Bala, A., Gupta, R.K., Sharma, R. 2013. Leaf extract of Azadirachtaindica (neem): a potential antibiofilm agent for Pseudomonas aeruginosa. Pathogens and Disease, 69: 62–65.

17- Khalil, M, Ismail, E, El-Magdoub, F. 2013. Biosynthesis of Au nanoparticles using olive leaf extract. Arabian Journal of Chemistry, 5: 431–437.

18- Kvitek, L., Panacek, A., Soukupova, J., Kolar, M., Vecerova, R., Prucek, R., Holecova, M., Zboril, R. 2008. Effect of surfactants and polymers on stability and antibacterial activity of silver nanoparticles (NPs). The Journal of Physical Chemistry C, 112: 5825–5834.

19- Li, W.R., Xie, X.B., Shi, Q.S., Duan, S.S., Ou-Yang, Y.S., Chen, Y.B. 2011. Antibacterial effect of silver nanoparticles on Staphylococcus aureus. Biometals, 24: 135–141.

20- Machado, S., Pinto, S.L., Grosso, J.P., Nouws, H.P.A., Albergaria, J.T., Delerue-Matos, C. 2013. Green production of zero-valent iron nanoparticles using tree leaf extracts. Science of the Total Environment, 445: 1–8.

21- Morones, J.R., Elechiguerra, J.L., Camacho, A., Holt, K., Kouri, J., Ramirez, J.T., Yacaman, M.J. 2005. The bactericidal effect of silver nanoparticles. Nanotechnology, 16: 2346–2353.

22- Nakanishi, K. 1962. Infrared absorption spectroscopy - Practical, Holden-Day, Inc., San Francisco. 233 pp.

23- Pavia, D.L., Lampman, G.M., Kriz, G.S. 2001. Introduction to Spectroscopy: A Guide for students in organic chemistry college publishing. 3rd edition, 579 pp.

24- Rai, M., Yadav, A., Gade, A. 2009.Silver nanoparticles as a new generation of antimicrobials. Biotechnology Advances, 27: 76-83.

25- Rai, R. Bai, J.A. 2011. Nanoparticles and their potential application as antimicrobials. Science against Microbial Pathogens: Communicating Current Research and Technological Advances, 1: 197-209.

26- Savithramma, N., LingaRao, M., Rukmini, K., Suvarnalathadevi, P. 2011. Antimicrobial activity of silver nanoparticles synthesized by using medicinal plants. International Journal of ChemTech Research, 3 (3): 1394-1402.

27- Song, J.Y., Kwon, E.Y., Kim, B.S. 2010. Biological synthesis of platinum nanoparticles using Diopyros Kaki leaf extract. Bioprocess and Biosystems Engineering, 33(1):159-64.