نانوذرات مغناطيسي: ساخت، تثبيت آنزيم و توليد انرژي سبز

Magnetic Nanoparticles: Preparation, Enzyme Immobilization and Green Energy Production

نانوذرات مگنتيت با ارائه خواص مغناطيسي منحصر به‌فرد، براي كاربردهاي متنوعي مانند كاتاليزورها، سنسورها، انتقال دارو، شناسايي سلول يا بافت و درمان حرارتي همواره مورد توجه بوده‌اند. در اين ميان، تثبيت آنزيم بر روي اين نوع جامدات به منظور حفظ فعاليت آنزيمي و بازيابي سريع و آسان آنها كاربرديترين موضوع بوده است. اما بايد توجه نمود مشكلات فيزيكي و شيميايي ذرات مگنتيت مانع از كاربرد وسيع آنها مي‌شود، بنابراين تركيب نانوذرات مغناطيسي با سيليكا و يا پليمر براي توسعه‌ي مواد كامپوزيت با خصوصيات سطحي ويژه‌ي جديد مورد مطالعه قرار ميگيرند. گزارش‌هاي مختلفي در رابطه با ساخت ذرات كامپوزيت سيليكا و/يا پليمر مغناطيسي و كاربرد آنها براي تثبيت آنزيم ارائه شده‌است. مطالعه ساختارهاي هسته-پوسته‌ مغناطيسي گزارش-شده در منابع مختلف شامل ذرات مگنتيت در مركز و پوسته‌اي ساخته‌شده از سيليكاي غيرمتخلخل، تركيب سيليكاي غيرمتخلخل و سيليكاي متخلخل، سيليكاي متخلخل و تركيب سيليكا و پليمر در انتخاب و طراحي ساختار مغناطيسي مناسب براي تثبيت آنزيم با مقدار بارگذاري بالا و حفظ فعاليت و پايداري آنزيمي بالا به پژوهشگران كمك خواهد نمود. همچنين با مطالعه يكي از كاربردهاي مهم آنزيم‌هاي تثبيت‌شده يعني در واكنش‌هاي ترانس‌استريفيكاسيون جهت توليد بيوديزل، عوامل تاثير‌گذار بر بازدهي توليد اين فرآيندها بيان شده‌است.

Magnetite nanoparticles with a unique magnetic characteristics have been always considered to be practical in various fields such as catalysts, sensors, drug delivery, cells and tissue identification, and thermal therapy. Amongst these applications, enzyme immobilization on such solid materials is of an important utilization in order to the preservation of enzymatic activity and easy recovery of enzymes. However, some physico-chemical properties of magnetite particles act as a barrier for their widely application, hence the combination of magnetic nanoparticles with silica and polymers are studied to produce composite materials with specific surface properties. A wide range of scientific studies have been reported on the synthesis of silica or polymer magnetic nanocomposite particles and their application for enzyme immobilization. Studying the core-shell magnetic structures reported in the literature including a core of magnetite particles and a shell of whether nonporous silica, porous silica, combined nonporous and porous silica, or combined silica and polymer could be helpful for researchers in the selection and design of an appropriate magnetic structure for enzyme immobilization with high loading capacity, activity and stability. Furthermore, studying one of the important applications of immobilized enzymes, i.e., biodiesel production through enzymatic transesterification reactions, would illustrate the parameters of such a process highly influencing production yield.