سنتز نانوذره‌ي نقره از نيترات نقره توسط عصاره‌ي كشت مخمر

Synthesis of silver nanoparticle from silver nitrate using culture extract of Rhodotorula sp. strain GM5

سابقه و هدف: فناوري نانو رويكردهاي جديدي براي مبارزه و جلوگيري از بيماري‌ها از طريق استفاده از اتصال در مقياس اتمي مواد مي‌گشايد. در ميان بهترين مواد با خاصيت ضد ميكروبي، نانوذره‌ي نقره به عنوان يكي از پركاربردترين نانوذرات در علوم پزشكي، دارويي و بهداشتي مورد استفاده قرار گرفته است. توسعه‌ي روش‌هاي زيستي توليد نانوذرات، به عنوان روشي سازگار با محيط زيست و ارزان، مطرح است. اگرچه اثرات سمي يون نقره براي اغلب ميكروارگانيسم‌ها گزارش شده ولي گونه‌هاي مختلفي از ميكروارگانيسم‌ها، از جمله سويه‌ي بومي مخمري غربال‌گري شده در اين پژوهش، مي‌تواند با احياي يون نقره به فرم عنصري آن در قالب نانوذره‌ي نقره، بر سميت آن غلبه كند. هدف از تحقيق حاضر، استفاده از توان بالقوه‌ي سويه‌هاي جديد مخمري به عنوان زيست واكنشگر، براي احياي زيستي نيترات نقره به نانوذره‌ي نقره بود. مواد و روش‌ها: 11 سويهي مخمري بر اساس مشاهدات ميكروسكوپي، ماكروسكوپي و تست‌هاي بيوشيميايي تشخيصي، از خاك‌هاي جمع‌آوري شده در حوالي معادن طلا، واقع در شهرستان قروه از توابع استان كردستان، بر اساس تكنيك غني سازي انتخابي، غربال‌گري و جداسازي شدند. سوپرناتانت‌هاي حاصل از سويه‌هاي مخمري جداسازي شده، به عنوان زيست واكنشگر، با محلول نيترات نقره با غلظت 5/2 ميلي مولار در شيكر انكوباتوردار به مدت 48 ساعت گرماگذاري شدند و سويهي مخمري كه قادر به سنتز نانوذرات نقره بود، شناسايي شد. نانوذرات نقره توليدي، توسط آناليزهاي طيف سنجي UV-visible، XRD، SEM و Particle size histogram بررسي شدند. يافته‌ها: از بين سويه‌هاي مخمري غربال‌گري شده، تنها سويهي GM5 قادر به سنتز خارج سلولي نانوذرات نقره بود. سويه‌ي مذكور از نظر ويژگي‌هاي ريخت شناسي، بيوشيميايي و همچنين مولكولي، شناسايي و در جنس Rhodotorula (با شماره‌ي دسترسي KF543865 در بانك اطلاعات ژني NCBI) قرار داده شد. نتايج به دست آمده از مشاهدات چشمي، اسپكتروفتومتري UV-visible و تصاوير به دست آمده از ميكروسكوپ الكتروني SEM، پراش اشعه ايكس (XRD) و آناليز توزيع اندازه‌ي ذرات، ثابت كرد كه سوپرناتانت كشت مخمري Rhodotorula sp. strain GM5، قادر به احياي زيستي نيترات نقره به نانوذرات نقره به اشكال كروي با توزيع نسبتاً باريك اندازه‌ي ذرات و متوسط اندازه‌ي ذرات 40 نانومتر بود. نتيجه‌گيري: سنتز خارج سلولي نانوذرات نقره، بدون نياز به مراحل پيچيدهي استخراج، مي‌تواند با استفاده از سوپرناتانت كشت سويه‌ي مخمري GM5 به عنوان زيست واكنشگر زيستي ارزان و محافظ محيط زيست، جايگزين روش‌هاي فيزيكوشيميايي جهت توليد نانوذرات نقره، مطرح شود. با توجه به اطلاعات ما، تاكنون هيچ مطالعه‌اي از توليد نانوذرات نقره در جنس مخمري Rhodotorula صورت نگرفته و در اين پروژه براي نخستين بار، سنتز زيستي نانوذرات نقره در سويهي مخمري Rhodotorula sp. strain GM5 گزارش شد.

Background and Aim: Nanotechnology is a manipulating matter on a near-atomic scale to provide new approach for combating infectious diseases. Silver nanoparticles are increasingly being used in medicine, pharmaceutical, and health sciences for its antimicrobial unique properties. Today, biological synthesis of nanoparticles is considered as an environmentally friendly and inexpensive method. Although the toxic effects of silver ions for most microorganisms have been reported, but several species of the microorganisms including the native screened yeast strain used in this project can overcome the toxicity of the metal ion by its reduction to the elemental form, to form nano-silver. The present study evaluates the potential use of novel yeast strains as a novel biocatalyst to reduce silver nitrate to silver nanoparticles in aqueous form. Materials and Methods: Eleven different strains of yeasts were isolated from collecting soil samples from near gold mines of Ghorveh in Iranʹs Kurdistan Province using conventional enrichment process and characterized initially based on macroscopic and microscopic characteristics and preliminary biochemical tests. The supernatants of the isolated yeasts were incubated with AgNO3 solution (2.5 mM) in a shaker incubator for 48h; the strain that were able to synthesis of silver nanoparticle was identified. The silver nanoparticles formation was investigated through UV-visible spectroscopic techniques, XRD, SEM microscopic observations and size distribution of nanoparticles were determined by particle size analyzer Results: Among the screened yeast strains, the strain GM5, showed the capability of promoting the extracellular formation of Ag nanoparticles. The strain was selected and identified as Rhodotorula (GenBank accession number KF543865) based on morphological and biochemical characteristics and its molecular phylogenetic analysis. Results obtained by visual observations, spectral data achieved from UV–vis, XRD spectrum, particle size analyzer and SEM micrographs confirmed the extracellular formation of spherical silver nanoparticles with spherical morphology and narrow size distribution with average particle size of 40 nm by using the culture supernatant of Rhodotorula sp. strain GM5. ‍Conclusion: Extracellular synthesis of silver nanoparticles, without the need for complicated extraction steps, can be taken by using the culture supernatants of Rhodotorula sp. strain GM5. This biologic method has the potential to replace chemical and physical methods used for synthesis of silver nanoparticles and can be efficiently used as an eco-friendly biocatalyst for the preparative synthesis of Ag nanoparticles. The present study is the first report on the biological synthesis of Ag nanoparticles using genus of Rhodotorula.