تهیه و تعیین ویژگی‌های نانوذره کاتالاز

دهقانی, سحر; هاشم نیا, صدیقه; پاک نیت, محمود

تهیه و تعیین ویژگی‌های نانوذره کاتالاز

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر، ایران

چکیده

در این مطالعه نانوذره های کاتالاز با روش حلال زدایی تهیه شدند. فاکتورهای مؤثر بر فرایند سنتز مانند اتانول (عامل حلال ‌زدا)، گلوتارآلدهید (عامل اتصال دهنده عرضی)، سرعت چرخش و زمان سنتز بهینه شدند. ویژگی‌های نانوذره های به دست آمده شامل اندازه ذره ها، ریخت شناسی سطح و تغییرهای ساختاری آن‌ها با استفاده از روش‌های مرئی _- فرابنفش (UV-Visible)، پراکندگی نور دینامیکی ( DLS)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FT-IR) تعیین شدند. هم چنین، پارامترهای سینتیکی نانوذره ها براساس معادله میکائیلس – منتن تعیین شدند. نتیجههای به دست آمده از بهینه‌سازی شرایط سنتز نانوذره ها نشان داد که نانوذره های به دست آمده از برهم‌کنش 1 میلی‌لیتر کاتالاز 1میلی گرم/ میلی‌لیتر، 4 میلی لیتر اتانول و گلوتار آلدهید ۱۲/۰میلی‌گرم بر میلی‌لیتر در محیط بافر فسفات ۵۰ میلی مولار و ۰/7 pH ، تا ۷۰٪ فعالیت آنزیمی باقی می‌ماند. در این شرایط شعاع متوسط نانوذره های سنتز شده 8_/53 نانومتر می‌باشد. بررسی‌ طیف‌های فرابنفش _- مرئی و فروسرخ نشان داد که تغییرهای ساختاری نانوذره ها در سطح ساختار سوم و دوم صورت می‌پذیرد. بررسی پارامترهای سینتیکی آنزیم طبیعی و نانوذره آنزیمی نشان داد که در مقایسه با آنزیم کاتالاز، ضمن افزایش K_mمقدار V_maxبرای نانوذره سنتز شده ثابت می ماند. پایداری فیزیکی نانوذره های کاتالاز نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتیحه ها نشان داد که پس از 72 ساعت نگهداری نمونه‌ها در دمای 4 درجه سلسیوس، نانوذره کاتالاز تنها 20 درصد از فعالیت خود را از دست می‌دهد در صورتی که کاتالاز طبیعی در همان شرایط 55 درصد از فعالیت خود را از دست می‌دهد که دلالت دارد بر این که نانوذرههای کاتالاز پایدارتر از مولکولهای کاتالاز هستند. بنابراین نانوذره های کاتالاز توان بالقوه زیادی در تولید آنزیم‌های پایدار برای کاربردهای گوناگون دارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Mhamdi A., Noctor G., Baker A., Plant Catalases: Peroxisomal Redox Guardians, Archives of Biochemistry and Biophysics, 525: 181-194 (2012).

[2] Sundar S., Kundu J., Kundu S. C., Biopolymeric Nanoparticles, Science and Technology of Advanced Materials, 11:1,014104 (2010).

[3] Zabihi F., Akbarnejad M.M., Vaziri Yazdi A., Arjomand M., Safekordi A.A., Drug Nano-Particles Formation by Supercritical Rapid Expansion Method; Operational Condition Effects Investigation, Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering (IJCCE), 30(1): 7-15 (2011).

[4] Lohcharoenkal W., Wang L., Chen Y. C., Rojanasakul Y., Protein Nanoparticles as Drug Delivery Carriers for Cancer Therapy, BioMed Research International, 2014: Article ID180549 (2014).

[5] Ko S., Gunasekaran S., Preparation of Sub-100-Nm Β-Lactoglobulin (BLG) Nanoparticles, Journal of Microencapsulation, 23: 887-898 (2006).

[6] Bock N., Woodruff M. A., Hutmacher D. W., Dargaville T. R., Electrospraying, a Reproducible Method for Production of Polymeric Microspheres for Biomedical Applications, Polymers, 3:131-149 (2011).

[7] Pundir C.S., “Enzyme Nanoparticles: Preparation, Characterisation, Properties and Applications”, William Andrew, Elsevier (2015).

[8] Chawla Sh., Rawal R., Ramrati S., Pundir C.S., Preparation of Cholesterol Oxidase Nanoparticles and Their Application In Amperometric Determination of Cholesterol, Journal of Nanoparticle Research, 15: 1934- (2013).

[9] Kundu N., Yadav S., Pundir C. S., Preparation and Characterization of Glucose Oxidase Nanoparticles and Their Application in Dissolved Oxygen Metric Determination of Serum Glucose, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 13, 1710–1716 (2013).

[10] Chauhan N., Kumar A., Pundir C. S., Construction of an Uricase Nanoparticles Modified Au Electrode for Amperometric Determination of Uric Acid, Applied Biochemistry Biotechnology, 174, 1683–1694 (2014).

[11] Samejima T., Yang J., Reconstitution of Acid-Denatured Catalase, Journal of Biological Chemistry, 238: 3256-3267 (1963).

[12] Beers R., Sizer I., A Spectrophotometric Method for Measuring The Breakdown of Hydrogen Peroxide by Catalase, Journal of Biological Chemistry, 195: 133-140 (1952).

[13] Aebi H., Catalase in Vitro, Methods in Enzymology, 105: 121-126 (1984).

[14] Wang F., Huang W., Dai Z., Spectroscopic Investigation of the Interaction Between Riboflavin and Bovine Serum Albumin, Journal of Molecular Structure, 875, 509-514 (2008).

[15] Andrade A. A., Neto N.B., Misoguti L., Boni L. De, Zilio S.C., Mendonça C.R., Two-Photon Absorption Investigation in Reduced and Oxidized Cytochrome C Solutions, Chemical Physics Letters, 390: 506-510 (2004).

[16] Li D., Ji B., Jin J., Spectrophotometric Studies on the Binding of Vitamin C to Lysozyme and Bovine Liver Catalase, Journal of Luminescence, 128, 1399-1406 (2008).

[17] موسوی موحدی، علی اکبر، صبوری، علی اکبر، سینتیک آنزیمی، مؤسسه انتشارات و چاپ دانشگاه تهران، (۱۳۷۵) ص ۱۱۴، ۱۱۵، ۱۱۷-۱۲۳.