كاربرد نانو ذرات مغناطيسي آهن اكسيد در فرآيند تثبيت بيومولكول هاي زيستي

Application of magnetic iron oxide nanoparticles in stabilization process of biological molecules

مقدمه: نانو ذرات مغناطيسي به علت ويژگي هاي منحصربه فرد آن ها توجه بسياري از محققين در زمينه هاي مختلف به سمت خود معطوف كرده اند. تثبيت آنزيم بر روي نانو ذرات مغناطيسي عامل دار شده، با حفظ فعاليت پروتئين آزاد و پايداري بهينه، به وسيله روش هاي متنوع اصلاح سطح، توسعه داده شده است. اين مقاله به بررسي روش هاي اصلاح سطح و كاربرد نانوذرات مغناطيسي آهن جهت تثبيت پروتئين متمركزشده است.روش بررسي: در بين مقالات معتبر علمي، 51 مقاله منتشرشده از پايگاه هاي علمي مختلف بين سال هاي (2016-2000) انتخاب و استفاده شد. در اين مقالات روش هاي بيولوژيكي، فيزيكي و شيميايي سنتز نانو ذرات مغناطيسي، مزايا و محدوديت هاي روش هاي سنتز، كاربرد روش اصلاح و تثبيت آنزيم روي نانو ذرات آهن اكسيد ارزيابي شدند. با تجزيه وتحليل دقيق اين مقالات، مناسب ترين روش سنتز نانو ذرات مشخص و كاربرد اين نانو ذرات در فرايند تثبيت بيومولكول ها زيستي خلاصه شد. نتيجه گيري: روش هم رسوبي روشي آسان در تهيه نانو ذرات مغناطيسي آهن با سطح بزرگ و اندازه اي كوچك بوده كه قابليت اين ذرات را به عنوان يك حامل مناسب براي تثبيت آنزيم ها افزايش مي دهد. اصلاح مناسب سطح اين نوع نانو ذرات قابليت آن ها را براي اتصال به مولكول هاي زيستي را افزايش مي دهد. پروتئين يا آنزيم تثبيت شده روي نانو ذرات مغناطيسي در مقايسه با ساختارهاي تثبيت نشده داراي پايداري بيشتري نسبت به تغييرات ساختاري، دما و ph بوده و كاربرد وسيعي در علوم مختلف ازجمله جداسازي و خالص سازي پروتئين، علوم دارويي و آناليز غذايي دارد. تثبيت با استفاده از پيوندهاي كووالانسي و جذب فيزيكي غيراختصاصي است كه اين ويژگي كاربرد آن ها را محدود مي سازد. فرآيند تثبيت از طريق واسطه هاي زيستي روش جديدي را براي حل مشكل انتخاب پذيري ارائه نموده است.

Introduction: Because of their unique properties، magnetic nanoparticles have attracted the attention of many researchers in various fields. The stabilization enzyme on functionalized magnetic nanoparticles، with the maintenance of free protein activity and optimal stability، have been developed by various surface modification techniques. This review focused on the methods for modification of iron magnetic nanoparticles and their application to stabilize protein. Methods: Among the published valid articles، 51 articles were selected from various scientific databases between the (2000-2016) years. The papers were evaluated for biological، physical and chemical synthesis methods، advantages and limitations of synthesis methods، application of surface modification and enzyme fixation on iron oxide nanoparticles. Precisely analyzing of papers، the most suitable method was investigated for the synthesis of nanoparticles and the use of nanoparticles was summarized in the biomolecules fixation process. Conclusion: Co-precipitation method is an easy way to prepare magnetic nanoparticles of iron with a large surface and small particle size، which increases the ability of these particles to act as a suitable carrier for enzyme stabilization. Adequate modification of the surface of these nanoparticles enhances their ability to bind to biological molecules. The immobilized protein or enzyme on magnetic nanoparticles are more stable against structural changes، temperature and pH in comparison with un-stabilized structures، and it is widely used in various sciences، including protein isolation and purification، pharmaceutical science، and food analysis. Stabilization based on the covalent bonds and physical absorption is nonspecific، which greatly limits their functionality. The process of stabilization through bio-mediums provide a new method to overcome the selectivity problem.