بررسي ويژگي‌هاي رشد و اثرات ژنوتوكسيك در جلبك سبز Chlorella vulgaris در حضور نانو لوله‌هاي كربني تك ديواره

Study of growth characteristics and genotoxicity effects in Chlorella vulgaris in the presence of single-walled carbon nanotubes

افزايش كاربري نانولوله هاي كربني سبب سنتز گسترده و رهايش آنها در محيط زيست بويژه زيست بوم هاي آبي گشته است. از اين‌رو، بررسي اثرات اكوتوكسيسيتي و ژنوتوكسيسيتي آنها بر جلبك‌ها به عنوان اولين زنجيره از شبكه غذايي حائز اهميت مي‌باشد. در اين مطالعه اثرات نانو لوله‌هاي كربني تك‌ديواره با قطر 2-1 نانومتر با انتخاب 6 تيمار با غلظت‌هاي 0 ( شاهد)، 5/2، 25، 50، 100 و 150 ميلي‌گرم بر ليتر بر جلبك سبزChlorella vulgaris در ساعات مختلف بررسي گرديد. تعداد سلول، غلظت كلروفيل a و نرخ رشد ويژه، اندازهگيري شدند. نتايج نشان داد كه تراكم سلولي دردامنه غلظت‌هاي مذكور كاهش يافته است و اختلاف تراكم سلولي بين شاهد و تيمارها معني‌دار بود (05/0p<). حداكثر تعداد سلول در تيمار شاهد از 48 ساعت به بعد حدود 104×2/6 سلول در ميلي‌ليتر بود و كمترين آن در غلظت 150 ميلي‌گرم برليتر نانو ذره از 72 ساعت به بعد از معرض‌گذاري برابر 104× 2 سلول در ميلي‌ليتر ثبت شد. غلظت كلروفيل a در تيمار 5/12 ميلي‌گرم بر ليتر نانو ذره تا 96 ساعت در معرض‌گذاري، روند افزايشي داشت به‌طوري‌كه حداكثر مقدار به ميزان 175/0ميكروگرم بر ليتر در 72 ساعت از معرض گذاري ثبت شد. بيشترين نرخ رشد ويژه پس از 96 ساعت در معرض قرار گرفتن سلول جلبكي، در تيمار 5/12 ميلي‌گرم بر ليتر نانو ذره مشاهده شد كه برابر 055/0 بود. به استثناء تيمار 5/12 ميلي‌گرم بر ليتر نانو ذره، روند نرخ رشد ويژه ساير تيمارها نسبت به شاهد كاهشي بود. جهت بررسي آسيب DNA، سلول‌هاي جلبكي تيمار شده با روش ژل الكتروفورز تك سلول قليايي (آزمون كامت) آماده‌سازي شده و با استفاده از رنگ فلوروسنت رنگ‌آميزي شدند. بررسي تصاوير تهيه شده با ميكروسكپ فلوئورسانس نشان داد كه سلول‌هاي آسيب‌ديده‌اي متشكل از توده رنگي كه به عنوان سركامت شناخته مي‌شوند به همراه يك دنباله كه رشته‌هاي DNA مهاجرت كرده مي‌باشند، ديده مي شوند. سلول‌هاي تيمار نشده (شاهد) فاقد اين دنباله مي‌باشند. بنابراين، نانو لوله‌هاي كربني تك ديواره آسيب DNA را در سلول جلبكي القاء مي‌كنند

The increasing use of carbon nanotubes has led to their synthesis and releasing into the environment, especially aquatic ecosystems. Therefore, it is important to study the effects of their ecotoxicity and their genotoxicity on algae as the first chain of the food web. In this study, the effects of single-walled carbon nanotubes with a diameter of 1-2 nm on green algae Chlorella vulgaris were analyzed. Treatments include: 0 (control), 12.5, 25, 50, 100, 150 mg/l were chosen to survey their effects on C. vulgaris at different hours. Cells number, chlorophyll a concentration and specific growth rate were measured. The results showed that cell density decreased, and there was significant difference between control and other treatments (p<0.05). The maximum and minimum number of cells in the control and 150 mg/l treatments were about 6.2×104 (after 48 hours) and 2× 104 cells/ml (After 72 hours) respectively. Increasing trend in chlorophyll a concentration was observed by treatment of 12.5 mg/l up to 96 after exposure. After 72 hours, the maximum chlorophyll a concentration was recorded (0.175 μg/l). There was significant difference between control and other treatments (p<0.05). The specific growth rate at the treatment of 12.5 mg/l nanoparticles was the highest value equal to 0.055 after 96 hours, and decreasing trend of specific growth rate of control sample with other treatments was observed. According to DNA damage, treatmented cells were prepared by Alkaline single-cell gel electrophoresis method (comet assay), and stained with fluorescent dye. Microscopic images showed that damaged cells appear as comets composed of an intensively stained comet head and a tail of migrated DNA fragments. There was not sequence in untreated cells (control). Thus, single-walled carbon nanotubes induced DNA damage in algal cells