
تعداد نشریات | 43 |
تعداد شمارهها | 1,705 |
تعداد مقالات | 13,970 |
تعداد مشاهده مقاله | 33,519,684 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 13,279,155 |
کاربرد باکتری سودوموناس.GSN23 و روشهای الکتروشیمیایی در شناسایی آلاینده فنل | ||
زیست شناسی میکروبی | ||
مقاله 3، دوره 8، شماره 31، مهر 1398، صفحه 19-32 اصل مقاله (1015.9 K) | ||
نوع مقاله: پژوهشی- فارسی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22108/bjm.2019.113064.1159 | ||
نویسندگان | ||
نرجس کلاه چی1؛ غلامحسین ابراهیمی پور* 2؛ سید امید رعنائی سیادت3؛ نیکول جافرزیک-رنو4 | ||
1دانشجوی دکتری، گروه میکروبیولوژی و بیوتکنولوژی میکربی، دانشکده علوم زیستی و بیوتکنولوژی، دانشگاه شهیدبهشتی، تهران، ایران | ||
2مدیر گروه، گروه میکروبیولوژی و زیست فناوری میکروبی، دانشکده علوم وفناوری زیستی ، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران | ||
3دانشیار، گروه بیوتکنولوژی، دانشکده ی مهندسی انرژی و فناوری های نوین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران | ||
4استاد، دانشگاه لیون، موسسه علوم آنالیز ، لیون، فرانسه | ||
چکیده | ||
مقدمه: امروزه فنل به عنوان یک آلاینده مهم محیط زیست مطرح بوده و در تصفیه پسابهای صنعتی دارای پایداری بیشتری نسبت به سایر ترکیبات آروماتیک است. روشهایی برای شناسایی فنل در پسابها وجود دارد که علیرغم دقت بالا، وقت گیر و پیچیده می باشند. استفاده از زیست حسگرهای آنزیمی برای تشخیص ترکیبات فنلی از روشهای جایگزین و موثر در سنجش این آلاینده می باشد، هر چندکه نقاط ضعف کاربرد آنزیم ها و هزینه های اقتصادی بالا را نمی توان نادیده گرفت. یکی از راهکارهای جایگزین غلبه بر نقاط ضعف کار با آنزیمها، سلول های میکربی در زیست حسگرها می باشند. در این پژوهش با هدف طراحی یک زیست حسگر مقرون به صرفه و دقیق، از سلولهای میکربی استفاده شده است. مواد و روشها: باکتری گرم منفی سودوموناس.GSN23 در حضورغلظتهای بالای فنل آداپته شده و با ایجاد پیوندهای فیزیکی و شیمیایی بر روی الکترودهای کار (کربن شیشه ای و میکروالکترودهای مرکب طلا) تثبیت گردید و روشهای الکتروشیمیایی (ولتامتری موج مربعی و هدایت سنجی) برای سنجش فنل مورد استفاده قرار گرفت. نتایج: باکتری سودوموناس. GSN23 در حضور 1 گرم در لیتر فنل توانست در ساعت 32 رشد، 73% از غلظت اولیه فنل را مصرف نموده و در ساعت 72 میزان فنل در محیط را به صفر برساند. این باکتری پاسخ های مثبت و قابل تکراری را در روش هدایت سنجی برای شناسایی فنل در گستره تشخیص 300-1 میلی گرم در لیترنشان داده و میزان انتخاب پذیری زیست حسگر طراحی شده به سوبسترای فنل در مقایسه با سایر ترکیبات آروماتیک 5 برابر بالاتر تخمین زده شد. بحث و نتیجهگیری: زیست حسگرهای میکربی دارای صرفه اقتصادی، پایداری ساختار و مقاومت به تغییرات محیطی می باشند. در این پژوهش باکتری سودوموناس.GSN23 به عنوان مصرف کننده فنل مورد استفاده قرار گرفته و با روش هدایت سنجی پاسخ های قابل تکراری در سنجش این آلاینده بدست آمد. | ||
کلیدواژهها | ||
فنل؛ زیست حسگر؛ سودوموناس.GSN23؛ هدایت سنجی؛ ولتامتری موج مربعی | ||
اصل مقاله | ||
مقدمه مواد و روشها. نتایج.
ولتامتری موج مربعی: در این روش، اندازهگیریها با تزریق مقادیر متفاوتی از محلول ذخیرۀ پیشمادۀ فنل به سِل الکتروشیمیایی 5 میلیلیتری (سِل سه الکترودی با الکترود مرجع کلریدنقره Ag/AgCl، الکترود کمکی گرافیتی و الکترود کار کربن شیشهای اصلاحشده با پلیآنیلین- کیتوسان و دارای باکتری سودوموناس GSN23) حاوی بافر فسفات 5 میلیمولار (اسیدیتۀ 7) انجام شد.
هدایتسنجی: در روش هدایتسنجی، اندازهگیریها با سِل الکتروشیمیایی 5 میلیلیتری حاوی بافر فسفات 5 میلیمولار (اسیدیتۀ 7) و با تزریق مقادیر مختلفی از پیشمادۀ فنل انجام شدند. ولتاژ متناوبی با دامنۀ 10 میلیولت و فرکانس 100 کیلوهرتز توسط مولد (SR830 Lock-in, Stanford research system) به میکروالکترودهای مرکب و سِل الکتروشیمیایی اعمال شد.
.بررسی میزان انتخابپذیری زیستحسگر باکتریایی به پیشمادههای مشابه فنل با ساختار آروماتیک: بهمنظور بررسی میزان انتخابپذیری زیستحسگر طراحیشده، پیشمادههای دیگری ازجمله 2-4-6 تریکلروفنل، 2-3-6 تریکلروفنل، 4 کلروفنل، بیسفنلآ و پارانیتروفنل نیز بهطور مجزا به سِل الکتروشیمیایی تزریق شدند. محلول ذخیره از پیشمادههای یادشده تهیه شد و با تزریق مقادیر معین، غلظتهایی در محدودۀ غلظتهای بررسیشده برای فنل به دست آمد. بررسیها در سه تکرار برای هر پیشماده انجام شدند. نمودار کالیبراسیون برای پیشمادههای کلرینۀ فنل خطی بود، اما میزان حساسیت در برابر فنل بسیار کمتر مشاهده شد. نمودار کالیبراسیون برای پیش مادههای پارانیتروفنل و بیسفنلآ تا غلظت 100 میلیگرمدرلیتر خطی بود و در غلظتهای بیشتر از100 میلی گرمدرلیتر، وجود پیشماده گزارش نشد. درصد حساسیت نسبی این زیستحسگرها (در مقایسه با فنل)، 25 درصد برای پیشمادۀ پارانیتروفنل و 16 درصد برای پیشمادۀ بیسفنلآ برآورد شد. جدول 1- مقایسۀ شاخصهای مختلف در زیستحسگر فنل در حضور پیشمادههای آروماتیک سپاسگزاری. | ||
مراجع | ||
(1)Arutchelvan V., Kanakasabai V., Elangovan R., Nagarajan S., Muralikrishnan V. Isolation and identification of novel high strength phenol degrading bacterial strains from phenol- formaldehyde resin manufacturing industrial wastewater. Journal of Hazardous Materials 2005; 127(1-3): 238-243.
(2)Prpich G., Daugulis AJ. Enhanced biodegradation of phenol by a microbial consortium in a solid- liquid two phase partitioning bioreactor. Biodegradation 2005; 16(4): 329-339.
(3)Karim F., Fakhruddin ANM. Recent advances in the development of biosensor for phenol: A review. Reviews in Environmental Science and Bio/Technology 2012; 11(3): 261-274.
(4)Lagard F., Jaffrezic-Renault N. Cell-based electrochemical biosensors for water quality assessment. Analytical and Bioanalytical Chemistry 2011; 400(4): 947-964.
(5)Kimmel DW., LeBlanc G., Meschievitz ME., Cliffel DE. Electrochemical sensors and biosensors. Analytical Chemistry 2012; 84(2): 685-707.
(6)Jr FA., Price DT., Bhansali S. Optimization of interdigitated electrode (IDE) arrays for impedance based evaluation of Hs 578T cancer cells. Journal of Physics 2010; Conference Series 224: 1-4.
(7)Arutchelvan V., Kanakasabai V., Elangovan R., Nagarajan S., Muralikrishnan V. Isolation and identification of novel high strength phenol degrading bacterial strains from phenol- formaldehyde resin manufacturing industrial wastewater. Journal of Hazardous Materials 2005; 27(1-3): 238-243.
(8)Soudi MR. Kolahchi N. Bioremediation potential of a phenol degrading bacterium, Rhodococcus erythropolis SKO-1. Progress in Biological Sciences 2011; 1(1): 31-40.
(9) Franson MAH. Standard methods for the examination of water and wastewater. 18th ed. Washington, DC: American Public Health Association; 1994.
(10) Shamloo A., Vossoughi M., Alemzadeh I., Tavakoli AN., Mahdi Darvish M. Two nanostructured polymers: Polyaniline nanofibers and new linear-dendritic matrix of poly (citric acid)-block-poly(ethylene glycol) copolymers for environmental monitoring in novel biosensors. International Journal of Polymeric Materials and Polymeric Biomaterials 2013; 62.
(11) Hnaien M., Lagard F., Bausells J., Errachid A., Jaffrezic-Renaul N. A new bacterial biosensor for trichloroethylene detection based on a three-dimensional carbon nanotubes bioarchitecture. Analytical and Bioanalytical Chemistry 2010; 400(4): 1083-1092.
(12) Negash N., Alemu H., Tessema M. Flow injection amperometric determination of phenol and chlorophenols at single wall carbon nanotube modified glassy carbon electrode. American Journal of Analytical Chemistry 2014; 5(3): 188-198.
(13) Dos Santos VL., de Souza Monteiro A., Braga DT., Santoro MM. Phenol degradation by Aureobasidium pullulans FE13 isolated from industrial effluents. Journal of Hazardous Materials 2009; 161 (2-3): 1413-1420.
(14) Skla´dal P., Morozova N., Reshetilov O. Amperometric biosensors for detection of phenol using chemically modified electrodes containing immobilized bacteria. Biosensor Bioelectronic 2002; 17(10): 867- 873.
(15) Kırgöz Ü., Odacı D., Timur S., Merkoçi A., Pazarlıoğlu N., Telefoncu A., Alegret A. Graphite epoxy composite electrodes modified with bacterial cells. Bioelectrochemistry 2006; 69: 128-131.
(16) Datta S., Rene Christena L., Rajaram YRS. Enzyme immobilization: An overview on techniques and support materials. 3 Biotech 2013; 3(1): 1-9.
(17) Timur S., Anik U., Odaci D., Gorton L. Development of a microbial biosensor based on carbon nanotube (CNT) modified electrodes. Electrochemistry Communications 2007; 9: 1810-1815.
(18) Timur S., Pazarlioglu N., Pilloton R., Telefoncu A. Detection of phenolic compounds by thick film sensors based on Pseudomonas putida. Talanta 2003; 61(2): 87-93.
(19) Timur S., Seta Della L., Pazarlioglu N., Pilloton R., Telefoncu A. Screen printed graphite biosensors based on bacterial cells. Process Biochemistry 2004; 39: 1325-1329.
(20) Barbosa O., Ortiz C., Berenguer-Murcia A., Torres R., Rodrigues RF., FernandezLafuente R. Glutaraldehyde in bio-catalysts design: A useful crosslinker and a versatile tool in enzyme Immobilization. RSC Advances 2014; 4: 1583-1600.
(21) Nafian F., Gharavi S., Soudi MR. Degenerate primers as biomarker for genetargeted metagenomics of the catechol 1, 2- dioxygenase-encoding gene in microbial populations of petroleum-contaminated environments. Annals of Microbiology 2016; 66(3): 1127-1136.
(22) Jaffrezic-Renault N., Dzyadevych SV. Conductometric microbiosensors for environmental monitoring. Sensors 2008; 8(4): 2569-2588.
(23) Jiang M., Braiek M., Farre C., Bonhomme A., Chaix C., Chateaux JF., Zhang A., Jaffrezic-Renault N. Effect of perfluorinated-hexaethylene glycol functionalization of gold nanoparticles on the enhancement of the response of an enzymatic conductometric biosensor for urea detection, Current biotechnology 2015; 1: 110-115. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,659 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 773 |