硒的生物合成和表征纳米粒子由陆地无公害FSHJ31 microflavus压力

文摘

过去几十年,研究环保的发展过程的生产硒纳米粒(Se NPs)收到关注由于有害化合物用于制备纳米粒子的影响。本研究旨在屏幕放线菌菌株能够产生Se NPs。在孤立的细菌菌株,陆生放线菌菌株是宽容Se4 +离子(200μg /毫升)推出Se NPs生产国。形态学和生物化学特征以及16 s rDNA基因分析所选菌株的引入为链霉菌属FSHJ31 microflavus压力。生物合成Se NPs当时纯化使用n-Octyl醇/水萃取系统和紫外可见光谱、透射电子显微镜(TEM),能量色散x射线(EDX)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术。分析的粒度分布模式生物Se NPs通过激光散射法证明了28 - 123 nm的尺寸范围为Se NPs 48海里NPs是最常见的粒子。

关键字

硒纳米颗粒、放线菌、生物合成、链霉菌属microflavus

介绍

卓越的物理化学在纳米材料的优点比散装材料影响了这一领域的最有趣的一个趋势在过去二十年中[1,2]。金属纳米粒子如铁₃O₄磁性纳米颗粒(基于),金银已经广泛应用于不同的领域,如化学、物理、生物医学、材料科学(3、4、5)。一些独家硒(Se)的物理特性,其中最重要的半导体元素,如thermo-conductivity、各向异性和较高的光电导性Se工业制造的一个关键元素的光电电池和摄影曝光米[6]。此外,存在Se seleno-enzyme与谷胱甘肽过氧化物酶的结构保护脂质、脂蛋白和DNA氧化损伤的动物细胞引入了这类金属作为生物系统的必需微量元素[7 8 9]。然而,硒的剂量和化学形式衍生品发挥重要作用的生物利用度和生物活动[4]。体内和体外研究表明,Se NPs不仅代表低毒性,还表现出良好的生物活性而亚硒酸(搜索引擎优化₃^{2 -}或Se^{4 +}硒酸)和(搜索引擎优化₄^{2 -}或Se^{6 +}),是最丰富的形式的Se (10、11)。

物理化学技术的耗时和昂贵的性质除了环境有害影响有机溶剂应用于纳米结构的合成说服了调查人员用生物方法来取代这些方法[12]。微生物(细菌和真菌菌株)(3、13),酶和植物或植物提取物[14]中生物资源申请Se NPs的合成。

放线菌占丝状细菌菌株的不同组中发现不同的栖息地从高山到深海。特别是放线菌,是否属,显示有一个几乎无限的次生代谢产物的生产能力(如抗生素、抗病毒和免疫调制剂)与不同的化学结构和生物活性以及有价值的酶[15]。放线菌的能力的生物合成金属纳米粒子如金银曾被报道(16、17)。然而,Se NPs的生产使用这些宝贵的微生物并没有被很好地记录下来了。鉴于此,本研究试图屏幕陆生放线菌能够合成Se NPs。纯化和表征生物合成的Se NPs也执行。

材料和方法

化学物质

使用二氧化硒(搜索引擎优化₂),营养肉汤,胰蛋白胨和n-Octanol可以从默克化工(达姆施塔特,德国)。cloride和酪蛋白钙是由Sigma-Aldrich(圣路易斯,密苏里州,美国)。所有其他化学物质和溶剂均为分析纯。

筛查Se NPs-producer放线菌菌株

以分离放线菌菌株^{4 +}减少活动,三十农业土壤样本来自不同的地方在科曼地毯(57°3 ' 36“17 N, 30°24”E),伊朗和允许在室温下干燥。20毫升的0.9%氯化钠无菌溶液包含渐变80 (0.05%,v / v)被添加到每个土样(1 g),其次是摇晃的样品和他们穿过滤纸(绘画纸没有。1)。此后,每个土壤提取物稀释梯度,每个滤液和100μl传播在酪蛋白甘油琼脂(CGA)板(含酪蛋白(g / l), 0.3;甘油、10;氯化钠,2;先₃,2;K₂HPO₄,2;MgSO₄.7H₂啊,0.05;CaCO₃0.02;FeSO₄.7H₂啊,0.01和琼脂18]补充SeO2(1.26毫米)。盘子被孵化30°C到放射菌类殖民地Se4 +离子减少活动出现了。减少Se4 +离子成Se0 (Se NPs)变化的颜色红色,从而减少殖民地作为临时隔离目标细菌菌落的标志。阳性菌株(红色殖民地)然后拿起来反复亚文化获得无菌培养。其次是培养选择隔离在注册会计师盘子没有搜索引擎优化₂确定没有红色颜料生产(假阳性)的孤立的菌株。为了选择最有效的菌株(能够容忍更高浓度的SeO₂),一组麦克风(最小抑制浓度)使用琼脂稀释法测定实验进行。选择隔离被保存在营养肉汤培养基含有甘油(15%)和维持在-80°C。

识别的隔离

的形态和生化特征选择分离测定根据Bergey限定的细菌学手册[18]。分子识别(16 s rDNA基因测序)也表现如下。为了获得基因组DNA,隔离是生长在Luria-Bertani(磅、胰蛋白胨、10 g / l;酵母提取物、5 g / l;和生理盐水,10 g / l)介质在30°C和150 rpm 6天之后收获生产生物质通过离心5分钟(10000 rpm)和三个times-washing蒸馏水。放射菌类的基因组DNA,然后使用phenol-chloroform提取方法提取[19]。一对引物与27个f (5“-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3”)作为底漆和rp2 (5 -ACGGCTACCTTGTTACGACTT-3)反向引物[20]是用来放大1422个基点16 s rDNA基因的片段。PCR扩增博智96执行先进的热循环(PEQLAB,埃朗根,德国)程序如下:在94°C)的初始变性3分钟;b) 30个周期在94°C的变性1分钟,退火60°C 45秒和合成在72°C 90秒;在72°c和c)最后扩展为90秒。比较放大DNA基因库的序列,序列的基本局部比对工具称为爆炸受雇。

生物合成Se NPs的净化

两个插头freshly-cultivated放射菌类对注册会计师板转移包含100毫升到500毫升锥形烧瓶CG肉汤培养基补充sub-MIC Se的浓度^{4 +}离子(100μg /毫升)和孵化30°C和150 rpm为5天。生产的生物质是然后通过离心收获(5分钟10000 rpm)和0.9%氯化钠溶液清洗三次。在下一步中,放线菌生物量中断了在研钵和研杵磨添加一些液态氮。由此产生的泥浆在100 W ultrasonicated 5分钟,洗了三次连续离心(10000 rpm, 5分钟)1.5米三羟甲基氨基甲烷/盐酸缓冲液(pH值8.3)含1%钠十二烷基硫酸盐(SDS)和去离子水,分别。然后在去离子水resuspended丸,以及由此产生的悬浮包含Se NPs和细胞碎片收集。n-Octanol(2毫升)因此添加到4毫升的获得蓬勃悬浊液和混合物都摇动了。被离心分离后,合成混合阶段在5000 rpm 5分钟和24小时储存在4°C。这段时间后,生成的Se NPs可以观察底部的管。上下阶段被丢弃,沉淀NPs与氯仿洗,分别为乙醇和蒸馏水。纯化NPs然后resuspended在去离子水和存储在4°C被用于表征。

表征Se NPs

日本岛津公司紫外可见双光束电脑扫描分光光度计(uv - 1800,日本岛津公司有限公司美国)被用来记录纯化Se NPs的紫外可见光谱。样品检查通过透射电子显微镜(TEM)准备把一滴Se NPs形成碳涂层铜TEM网格暴露在室温下缓慢的蒸发。透射电子显微镜进行了使用蔡司上55 VP TEM(在100千伏)配备一个EDX(能量色散x射线)分析仪。粒度分布测定的模式使用Zetasizer MS2000(莫尔文仪器公司)。干粉末的红外光谱谱Se NPs (KBr颗粒)记录了珀金埃尔默仪器分辨率为4厘米¹。

结果与讨论

筛选和鉴定Se NPs-producer细菌菌株

45放射菌类的殖民地从土壤样本,获得五个有能力减少Se的殖民地^{4 +}离子Se0(红色)是孤立的。麦克风的决心提到隔离在SeO的存在₂,引入隔离J31作为最有效的应变能够容忍高浓度的Se^{4 +}离子(200μg /毫升)。培养注册会计师选择压力板(图1一个包含Se)和CG肉汤培养基^{4 +}离子(图1 d)培养基的颜色变成红色的时间的方式。缺乏这样的没有搜索引擎优化培养基颜色变化₂(图1 b和图1 c证实的能力选择biosynthesize Se NPs应变。

J31隔离是革兰氏阳性和丝状细菌代表一个光滑的外表但发达的气生菌丝体纬出现絮状的和粉状或柔软的殖民地。结果生化特点进行了总结表1。形态学和生化的属性选择的隔离,候选人是链霉菌菌株。对齐的放大16 s rDNA J31隔离对当前序列的基因序列的基因库使用防爆工具代表99%的身份获得基因链霉菌属microflavus。1442个基点序列然后提交基因库下加入KC626004的数量。

太岁的菌株——辅助生物合成金属纳米颗粒,作为替代的物理化学方法,最近已经在文献中讨论。例如,Zhang et al。[6]孤立的假单胞菌alcaliphila能够合成球形硒粒子直径50到500纳米的范围。杆菌megaterium halotolerant细菌菌株,可以容忍7%氯化钠隔绝Bhitarkanika红树林土壤。这革兰氏阳性菌株有效地降低亚硒酸(0.25毫米)后Se NPs 40 h的孵化[12]。应用的文化上层清液曲霉菌terreus SeO₂(最终浓度为100μg /毫升)导致形成Se NPs 47海里[13]的平均大小。研究由Yazdi等。[21]介绍了乳杆菌作为益生菌菌株能产生Se NPs(粒径小于250纳米)72 h后孵化。

Se NPs纯化和表征

液液萃取法应用于本研究能有效地净化生物Se NPs从放线菌生物量。NPs的紫外可见光谱中说明了图2。相同的吸光度光谱观测到Zhang et al。[6]应用假单胞菌alcaliphila Se NPs的合成。Oremland声称等。[22]报道,Se NPs biosynthesized Se-respiring细菌如Selenihalanaerobacter shriftii,展出最不寻常的和广泛的吸收光谱波长大于600纳米。他们报道说,生物形成Se nano-spheres有着非常不同的光谱特性比化学形成Se NPs [22]。杨et al。[23]谁合成Se NPs通过减少H2SeO3使用紫外线照射过tungstosilicate酸溶液将表面等离子体的膨胀的紫外可见光谱吸收带Se NPs纳米粒子之间的聚合。

证明了在图3(纯化Se NPs的TEM图像),这显然是推断的说法和球形Se NPs被美国microflavus biosynthesized。结果纯化Se NPs的粒度分布模式(由光散射方法)所示图4。一个典型模态峰值在28和123 nm之间的范围,和NPs 48海里的大小是最常见的粒子(图4)。扩大获得峰值的大小分布曲线(图4)本研究可能归因于NPs聚合的扩张可能原因生物Se NPs的紫外可见光谱(图1)。一般来说,Se NPs由化学方法证明是小于生物Se NPs (23、24)。EDX微量分析纯化的NPs展出Se SeLα组成的吸收峰,SeKα和SeKβ为1.37,11.22和12.49 keV分别(图5)。此外,元素成分分析表明强信号的存在从Se原子重量百分比等于100没有信号的其他元素。因此,n-Octanol /水分区系统可成功应用于去除不同的可溶性或不溶性杂质的生物合成Se NPs。

红外光谱谱生物Se NPs (图6)没有显示任何典型的和强大的吸收带,确认没有表面官能团纯化Se NPs。一般来说,形成的纳米颗粒的协助下微生物导致插入一些未知化合物的纳米颗粒表面是明显的从他们的红外光谱谱[2,3]。我们之前研究的结果表明,芽孢杆菌产生的Se NPs sp。MSh-1代表不同的官能团如羟基和羰基表面[3]。相同的结果报告等其他非金属元素碲NPs合成了芽孢杆菌sp, BZ [25]。然而,本研究的结果显示没有任何表面官能团的生物Se NPs由美国FSHJ31 microflavus压力。这个观察的原因还不清楚,优点进一步investigatins。

结论

从土壤中分离一个Se NPs-producing放射菌类样品和确认为美国microflavus应变FSHJ31基于16 s rDNA测序分析。生物合成Se NPs被纯化和特征。进一步的调查需要进行优化纳米颗粒生产。

确认

这项工作是财务支持格兰特科曼地毯大学医学科学,科曼地毯,伊朗。作者也应该承认伊朗纳米技术项目委员会为其价值参与这项研究。

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