انفورماتیک در زیست شناسی، بهداشت و غذا

انفورماتیک در زیست شناسی، بهداشت و غذا

سنتز سبز نانوذرات نقره با استفاده از روغن کرچک و بررسی خواص آنتی‌باکتریال و آنتی‌اکسیدانی آن علیه سویه‌های باکتریایی Escherichia coli و Shigella spp.

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه بیوتکنولوژی و به نژادی دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد
2 شرکت پرشان‌توس‌آزما، پارک علم و فناوری سلامت مشهد، موسسه بوعلی مشهد، ایران
چکیده
استفاده از روش‌های زیست‌سازگار برای سنتز نانوذرات فلزی به دلیل کاهش اثرات زیست‌محیطی و سمیت شیمیایی مورد توجه بسیاری از پژوهشگران قرار گرفته است. با توجه به افزایش سریع مقاومت آنتی‌بیوتیکی و خطرات روش‌های شیمیایی، هدف این مطالعه سنتز سبز نانوذرات نقره با استفاده از روغن کرچک به عنوان تنها عامل کاهنده و پایدارکننده و بررسی خواص آنتی‌باکتریال و آنتی‌اکسیدانی آن روی باکتری‌های E. coli و Shigella spp. بود. نانوذرات حاصل با روش‌های طیف‌سنجی مادون قرمز (FTIR) و پراش پرتو ایکس (XRD) مشخصه‌یابی شدند. نتایج FTIR وجود گروه‌های عاملی هیدروکسیل، آمیدی و کربوکسیلی را نشان داد که در فرآیند کاهش و تثبیت نانوذرات نقش دارند. الگوی پراش XRD نیز پیک‌های مشخصی در زوایای 2θ برابر با ۳۸٫۱، ۴۴٫۳، ۶۴٫۵ و ۷۷٫۴ درجه نشان داد که مربوط به ساختار مکعبی نقره با اندازه متوسط کریستالیت حدود ۱۶٫۸ نانومتر است. مقادیر MIC برای هر دو سویه برابر ۱۵۶٫۲۵ میکروگرم بر میلی‌لیتر و مقادیر MBC به ترتیب ۶۲۵ میکروگرم بر میلی‌لیتر برای E. coli و ۳۱۲٫۵ میکروگرم بر میلی‌لیتر برای Shigella spp. به‌دست آمد. در آزمون آنتی‌اکسیدانی، نانوذرات توانستند رادیکال آزاد DPPH را به میزان ۸۱ درصد در غلظت ۵۰۰ میکروگرم بر میلی‌لیتر مهار کنند و مقدار IC₅₀ برابر ۴۱٫۷۵ میکروگرم بر میلی‌لیتر تعیین شد. نوآوری پژوهش در بهینه‌سازی شرایط سنتز (غلظت ۰٫۱ میلی‌مولار نیترات نقره، نسبت روغن کرچک به پیش‌ماده ۱:۱۰، دمای ۸۰ درجه سانتی‌گراد و زمان ۲ ساعت) می‌باشد که در هیچ مطالعه‌ای با روغن کرچک گزارش نشده است و منجر به دستیابی کوچک‌ترین اندازه کریستالیت و کم‌ترین مقدار IC₅₀ آنتی‌اکسیدانی گزارش‌شده گردید. یافته‌های این پژوهش، روغن کرچک را به‌عنوان یک عامل زیستی بسیار کارآمد و ارزان‌قیمت برای تولید صنعتی نانوذرات نقره با کارایی زیستی برتر معرفی می‌کند و می‌تواند جایگزین مناسبی برای آنتی‌بیوتیک‌ها و آنتی‌اکسیدان‌های شیمیایی در صنایع دارویی و غذایی باشد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Green synthesis of silver nanoparticles using castor oil and investigation of its antibacterial and antioxidant properties against bacterial strains E. coli and Shigella spp.

نویسندگان English

Farnaz Ebrahimi far 1
mahdieh jamaali 2
1 Department of Biotechnology and Breeding, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad
2 Parshantos Azma Company, Mashhad Health Science and Technology Park, Buali Institute, Mashhad, Iran
چکیده English

The use of eco-friendly methods for the synthesis of metallic nanoparticles has attracted considerable attention due to their reduced environmental impact and chemical toxicity. Given the rapid rise of antibiotic resistance and the hazards associated with conventional chemical methods, this study aimed to synthesise silver nanoparticles using castor oil as the sole reducing and stabilising agent, and to investigate their antibacterial and antioxidant properties against E. coli and Shigella spp. The nanoparticles obtained were characterised by Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray diffraction (XRD). FTIR results confirmed the presence of hydroxyl, amide, and carboxyl functional groups, which play key roles in the reduction and stabilisation processes. The XRD pattern showed characteristic peaks at 2θ values of 38.1°, 44.3°, 64.5°, and 77.4°, corresponding to the face-centred cubic structure of silver, with an average crystallite size of approximately 16.8 nm. The results demonstrated significant inhibitory and bactericidal effects, with minimum inhibitory concentration (MIC) values of 156.25 µg/mL for both strains and minimum bactericidal concentration (MBC) values of 625 µg/mL for E. coli and 312.5 µg/mL for Shigella spp. In the antioxidant assay, the nanoparticles scavenged 81% of DPPH free radicals at a concentration of 500 µg/mL, with an IC₅₀ value of 41.75 µg/mL. The novelty of this research is the optimisation of synthesis conditions (0.1 mM silver nitrate, 1:10 castor oil-to-precursor ratio, 80 °C, and 2-hour reaction time), which have not previously been reported with castor oil. This optimisation produced the smallest crystallite size and the lowest IC₅₀ value recorded using castor oil. The findings establish castor oil as a highly efficient and cost-effective biological agent for the industrial production of silver nanoparticles with superior bioactivity, providing a promising alternative to conventional antibiotics and synthetic antioxidants in the pharmaceutical and food industries.

کلیدواژه‌ها English

Silver nanoparticles
Castor oil
Green synthesis
Antioxidant
Antibacterial
E. coli
Shigella spp

  • تاریخ دریافت 17 آبان 1404
  • تاریخ بازنگری 17 آذر 1404
  • تاریخ پذیرش 19 آذر 1404