دانشگاه شهید باهنر کرمان
دانشکده کشاورزی
گروه مهندسی بیوتکنولوژی
پایان نامه جهت اخذ مدرک کارشناسی ارشد مهندسی بیوتکنولوژی کشاورزی
بررسی امکان بیوسنتز نانوذرات طلا و نقره در چند رقم گیاه یونجه در شرایط درون شیشه
اساتید راهنما:
دکتر شهرام پورسیدی
دکتر داریوش داودی
استاد مشاور:
دکتر سید مجتبی خیام نکویی
برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چکیده:
آنچه که امروزه تحت عنوان نانو تکنولوژی مطرح است آشنا شدن و کنترل کردن بسیاری از پدیده ها در ابعاد اتمی و آنگسترمی می باشد. از طرفی استفاده از روش های ایمن و دوست دار طبیعت یکی از چالش های مهم در عصر کنونی است که باید به آن توجه ویژه داشت. میکروبها و گیاهان به طور ذاتی دارای قابلیت کاهش فلزات از طریق مسیرهای متابولیک ویژه خود هستند. بر این اساس در مطالعه حاضر گیاه یونجه به منظور تولید نانوذرات طلا و نقره مورد استفاده قرار گرفته است. گیاهان به مدت 24،48 و72 ساعت در محلول تتراکلرواوریت (1،2 و3 میلی مولار) و نیترات نقره (5/5، 5/6، 5/7 میلی مولار) قرار گرفتند تا بتوان از طریق نمونه گیری هر 24 ساعت یک بار زمانی که گیاه تولید ذرات در مقیاس نانو می کند شناسایی شود این آزمایش در سه تکرار بر روی سه رقم نیکشهری، همدانی و یزدی گیاه یونجه انجام شد ،گیاهان از طریق طیف سنجی ماورای بنفش- مرئی (جهت تشخیص وجود نانوذرات طلا و نقره) و میکروسکوپ الکترونی نگاره همراه با طیف سنج عنصری اشعه ایکس (جهت شناسایی نوع، اندازه و شکل نانوذرات)،دستگاه نانوپارتیکل آنالایزر (جهت تعیین میانگین قطر دینامیکی کل ذرات) انجام شد با آزمایشات انجام شده وتولید نانوذرات طلا ونقره در گیاه یونجه اثبات شد. این روش سنتز بیولوژیکی از لحاظ محیط زیست ایمن می باشند چون فاقد فراورده های فرعی سمی می باشد.
کلمات کلیدی: سنتز بیولوژیک، میکروسکوپ الکترونی روبشی، نانو ذرات طلا.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: مقدمه
1-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………… 1
فصل دوم: مرور منابع
2-1- فناوری نانو…………………………………………………………………………………………….. 4
2-2- تعاریف فناوری نانو و گستره آن………………………………………………………………….. 6
2-3- نانوبیوتکنولوژی………………………………………………………………………………………. 8
2-3-1مزیتهای توسعه نانوبیوتکنولوژی……………………………………………………………….. 9
2-4- ابزارهای اندازهگیری در سطح نانو………………………………………………………………… 10
2-4-1- دستگاه اندازهگیری جذب نور…………………………………………………………………. 10
2-4-1-1- کاربردهای طیف سنجی جذبی ……………………………………………………………. 10
2-4-2- دستگاه طیف سنجی عنصری اشعه ایکس……………………………………………………. 11
2-4-3- میکروسکوپ الکترونی روبشی ……………………………………………………………….. 11
2-4-3-1- استفاده‌های عمومی ………………………………………………………………………….. 12
2-4-3-2- اندازه نمونه ها…………………………………………………………………………………. 12
2-4-3-3- آماده‌سازی نمونه ها………………………………………………………………………….. 12
2-4-3-4- محدودیت‌ها……………………………………………………………………………………. 13
2-4-4- دستگاه تفرق دینامیکی نور لیزر……………………………………………………………….. 13
2-4-5- اسپکترومتری جذب اتمی……………………………………………………………………….. 16
2-4-6-طیف سنج پراش اشعه ایکس……………………………………………………………………. 17
2-4-6-1-تولید خطوط طیفی پرتو ایکس …………………………………………………………….. 17
2-4-6-2 پراش پرتو ایکس……………………………………………………………………………….. 18
2-4-6-3-روشهای پراش پرتو ایکس…………………………………………………………………. 18
2-4-6-4-کاربردها…………………………………………………………………………………………. 19
2-5- طلا……………………………………………………………………………………………………… 19
2-5-1- استخراج طلا………………………………………………………………………………………. 19
2-5-2- خواص و موارد کاربرد طلا…………………………………………………………………….. 20
2-5-3- خواص نانوذرات طلا…………………………………………………………………………….. 20
2-5-4- کاربردهای نانوذرات طلا……………………………………………………………………….. 21
2-5-4-1- کاربردهای نانوذرات طلا در شیمی به عنوان کاتالیزور………………………………… 21
2-5-4-2- کاربرد نانوذرات طلا در پزشکی…………………………………………………………… 21
2-6- نقره……………………………………………………………………………………………………… 22
2-6-1- خصوصیات نقره………………………………………………………………………………….. 22
2-6-2- کاربردها……………………………………………………………………………………………. 22
2-6-3- مواجهه با نقره……………………………………………………………………………………… 23
2-6-4- سازوکار سمیت نقره…………………………………………………………………………….. 23
2-7- نیترات نقره……………………………………………………………………………………………. 24
2-7-1- خصوصیات………………………………………………………………………………………… 24
2-7-2- مواجهه و سمیت…………………………………………………………………………………… 24
2-8- نانوذرات نقره فلزی………………………………………………………………………………….. 24
2-8-1- تعریف………………………………………………………………………………………………. 24
2-8-2- کاربردها……………………………………………………………………………………………. 24
2-8-3- سازوکار سمیت…………………………………………………………………………………… 25
2-8-4- پیشگیری از سمیت……………………………………………………………………………….. 25
2-9-روشهای تولید نانوذرات……………………………………………………………………………. 26
2-9-1-سنتز فاز بخار……………………………………………………………………………………….. 26
2-9-2-الکتروشیمیایی……………………………………………………………………………………… 27
2-9-3-فوتولیز……………………………………………………………………………………………….. 27
2-09-4کاهش شیمیایی……………………………………………………………………………………. 27
2-9-5-روش آسیاب مکانیکی……………………………………………………………………………. 27
2-9-6-روش تشعشع برای تولید نانو ذرات…………………………………………………………….. 28
2-9-7 روش قوس الکتریتی برای تولید نانو ذرات ……………………………………………………. 29
2-9-8 تولید نانوذرات در محیط پلاسما………………………………………………………………… 30
2-10- عصاره گیاهان و روشهای استخراج عصاره ها………………………………………………. 33
2-10-1- روشهای استخراج مواد گیاهی………………………………………………………………. 33
2-10-1-1- ماسراسیون(خیس کردن)…………………………………………………………………… 34
2-10-1-1-1- دستور خیس کردن……………………………………………………………………… 35
2-10-1-2- لیکسیوپاسیون( پرکولاسیون)……………………………………………………………… 35
2-10-1-3- خیساندن در حرارت………………………………………………………………………… 37
2-10-1-4- دم کردن………………………………………………………………………………………. 37
2-10-1-5- عصاره گیری با حرارت با دستگاه سوکسله……………………………………………. 38
2-11 مروری بر پژوهشهای پیشین………………………………………………………………………. 38
2-11- 1- سنتز نانوذرات طلا در باکتریها…………………………………………………………….. 39
2-11-2- سنتز نانوذرات طلا دراکتینومایست………………………………………………………….. 40
2-11-3- سنتز نانوذرات طلا در مخمر………………………………………………………………….. 41
2-11-4- سنتز نانوذرات طلا در قارچها………………………………………………………………… 41
2-11-5- سنتز نانوذرات طلا در گیاهان ……………………………………………………………….. 42
2-12- نقره……………………………………………………………………………………………………. 42
2-12-1- استفاده از باكتری‌ها در سنتز نانوذرات نقره……………………………………………….. 42
2-12-2- استفاده از مخمر در سنتز نانوذرات نقره…………………………………………………….. 43
2-12-3- استفاده از قارچها در سنتز نانوذرات نقره ………………………………………………….. 43
2-12-4- استفاده ازگیاهان در سنتز نانوذرات نقره …………………………………………………… 43
فصل سوم: مواد و روش‌ها
3-1-گونههای گیاهی مورد استفاده………………………………………………………………………. 45
3-2- طرز تهیه محلولهای ذخیره عناصر غذایی در محیط کشت …………………………………. 45
3-2-1- طرز تهیه محلولهای ذخیره عناصر پر مصرف و کم مصرف محیط کشت MS……… 45
3-2-2 -محلول ذخیره آهن……………………………………………………………………………….. 47
3-2-3- محلول ذخیره ویتامینها و اسیدهایآمینه……………………………………………………… 47
3-2-4- طرز تهیه محیط کشت MS……………………………………………………………………… 47
3-2-5 -تهیه محلول ذخیره طلا…………………………………………………………………………… 48
3-2-6 -تهیه محلول ذخیره نقره………………………………………………………………………….. 48
3-3 -ضد عفونی کردن بذور……………………………………………………………………………… 48
3-4 -جمع آوری گیاه برای تهیه عصاره………………………………………………………………… 49
3-4-1 -عصاره گیری………………………………………………………………………………………. 49
3-5- تهیه نمونه جهت آنالیز با دستگاه اسپکتروفوتومتری جذب اتمی …………………………… 49
3-6 -تهیه نمونه جهت آنالیز با دستگاههای اسپکتروفوتومتری UV-visiblو دستگاه نانوپارتیکل آنالیزر 50
3-7- تهیه نمونه جهت آنالیز با میکروسکوپ الکترونی روبشی…………………………………….. 50
3-8- آنالیز کانی شناسی به روش XRD……………………………………………………………….. 50
فصل چهارم: نتیجه و بحث
4-1- نتایج وجود یونهای طلا و نقره در گیاه یونجه نسبت به نمونه شاهد توسط اسپکتروفتومتری جذب اتمی 52
4-2 -تعیین جذب نانوذرات طلا و نقره توسط اسپکتروفتومتری UV-visible……………………. 53
4-3- الگوی طیف XRD نانوذرات طلا و نقره………………………………………………………… 54
4-4- نتایج تفرق دینامیکی نور لیزر توسط دستگاه نانوپارتیکل آنالایزر………………………….. 55
4-4-1- تجزیه واریانس صفت مورد بررسی…………………………………………………………… 55
4-5- نتایج میکروسکوپ الکترونی روبشی…………………………………………………………….. 68
4-6- پیشنهادات……………………………………………………………………………………………… 69
فصل پنجم: منابع
منابع…………………………………………………………………………………………………………….. 70
پیوست…………………………………………………………………………………………………………. 77
فصل اول
1-1- مقدمه
طی چند سال اخیر واژه ای پیش پا افتاده با امکانات بالقوه نهان و پر دامنه، تلویحاً به شتاب خود را در چارچوب آگاهیها و ضمیر جهان جا انداخته است. این واژه همان نانو است. این واژه تامل در خصوص تغییرات لرزه آوری را فراهم آورده که تقریباً در هر جنبه از علم و مهندسی با آثاری در اخلاقیات، اقتصاد، روابط بین الملل، زندگی روزمره، و حتی مفهوم و تصور آدمی از جایگاهش در جهان هستی اتفاق افتاده است. اهل نظر آن را اکسیری برای رفع همه پریشانیها و گرفتاریها تلقی می کنند. هشدارگران آن را گام بعدی جنگهای بیولوژیکی و شیمیایی یا، در موارد افراط آن را مجالی برای آدمی میدانند که گونههایی را به وجود آورد که سرانجام به جای نوع بشر بنشیند.
فناوری نانو به عنوان یک فناوری بین رشتهای و پیشتاز در کنار فناوری زیستی توانایی خود را در رفع کمبودها در بسیاری از عرصههای علمی و صنعتی، بخصوص در علوم کشاورزی و صنایع وابسته به آن به اثبات رسانیده است، به دلیل همین تواناییها امروزه کمتر عرصهای را می توان یافت که فناوری نانو با قابلیتها و توانمندیهای منحصر به فرد خود را به آن تحمیل نکرده باشند. در سه دهه اخیر ورود فناوریهای مختلف به عرصه کشاورزی منجر به ایجاد تحولات عظیمی همچون انقلاب سبز و گذر کشاورزی سنتی به کشاورزی اقتصادی گردید. در این دوره افزایش چشمگیری در کیفیت و کمیت محصولات کشاورزی صورت گرفت. لیکن علی رغم گذشت سالها از وقوع انقلاب سبز، همچنان مشکل عدم تناسب رشد تولیدات کشاورزی و جمعیت جهان وجود دارد که این موضوع لزوم توسعه و بکارگیری فناوریهای نوین در بخش کشاورزی در جهت توسعه پایدار و افزایش تولیدات کشاورزی را دو چندان مینماید.
نانوتکنولوژی ساخت ابزارهای نوین مولکولی منحصر به فرد با بکارگیری خواص شیمیایی کاملا شناخته شده اتم ها و مولکول ها (نحوه پیوند آنها به یکدیگر) را ارائه می دهند. مهارت مطرحه در این تکنولوژی دستکاری اتمها بطور جداگانه و جای دادن دقیق آنان در مکانی است که برای رسیدن به ساختار دلخواه و ایده آل مورد نیاز می باشد. نانو به بررسی و فناوری ساخت ذراتی که حداقل یکی از ابعاد فضایی آنها در محدوده 100-1 نانومتر باشد میپردازد.بطور کلی فناوریهای نانو، دستکاری مواد در سطوح اتمی و ملکولی است که به سرعت در عرصههای مختلف کشاورزی، فناوریهای زیستی، صنایع، پزشکی و فناوری اطلاعات کاربرد وسیع داشته تا سیستمهای غذایی و کشاورزی را تغییر دهد. این فناوری کاربردهای بسیاری در همه مراحل تولید، فراوری، نگهداری، بسته بندی و انتقال تولیدات کشاورزی دارد.
هم اکنون نانوذرات یکی از مهم ترین زمینههای کاربردی نانوفناوری است که بیش از عرصههای دیگر به حد تجاری سازی و کاربردی رسیده است انواع مختلفی از این مواد در کاربردهای مختلف مصرف می شوند و تحقیقات برای استفاده هرچه بیشتر از آنها در کاربردهای جدید در حال انجام است. پیش بینی می شود که طی پنج سال آینده، بازار تولید نانوذرات با نرخ سالیانه 15 درصد رشد کند.
تولید نانوذرات که کاربردهای متفاوتی در زمینههای مختلف علمی دارند یکی از مباحث مهم نانو تکنولوژی می باشد. از جمله این نانوذرات که کاربردهای مختلفی در علوم پیدا کردهاست، نانو ذرات طلا و نقره می باشد. این نانوذرات یک دستاورد شگرف علمی در نانوتکنولوژی هستند
نانوذرات نقره به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی ویژه و کاربردهای وسیع از ارزش بالایی برخوردار هستند. از نانوذرات نقره به عنوان دارو می توان در درمان بیماریهای پوستی، انواع جراحات و سوختگیها، بیماریهای باکتریایی و قارچی، بیماریهای گوارشی و …استفاده کرد.
نانوذرات طلا، نانوذرات فلزی بسیار پایداری هستند که دارای جنبههای بسیار جالبی همچون توانایی تجمع در چندین شکل که مستلزم علم مواد میباشد، رفتار ذرات مجزا، الکترونیک وابسته به اندازه، ویژگیهای نوری و مغناطیسی ( اثر اندازه کوانتومی) و کاربدهای آنها در کاتالیز و زیست شناسی می باشد. اگر چه طلا موضوعی است که منشا باستانی در بسیاری از پژوهشهای انجام شده در علوم را دارد ولی هم اکنون نیز موضوع بسیازی از مقالات و نشریات به ویژه در علوم وفناوری نانو با تکیه بر ذرات و تک لایه های خود تجمع نانو می باشد. در این زمینه نانوذرات طلا، کلوئیدهای طلا نیز نامیده می شوند.
به طور کلی با دو روش بالا به پایین و پایین به بالا می توان نانوذرات را تولید کرد. در روش اول ذرات طی آسیاب شدن به دست می آیند و در روش دوم ذرات با روشهای الکتروشیمیایی، سنتز بخار، فتولیز و کاهش شیمیایی و … صورت می پذیرد.
روشی که اغلب برای سنتز نانوذرت طلا با قطر تقریباً 10 تا 150 نانومتر استفاده می شود روش تورکویش- فرنس میباشد که بر اساس احیای سیتراتی مشتقات سه ظرقیتی طلا میباشد.
موجودات زنده پتانسیل عظیمی برای تولید نانوذرات و نانوابزارها با گستره كاربرد فراوان دارند. با استفاده از باكتری ساده گرفته تا یوكاریوت‌های پیچیده در مخلوط واكنش، می‌توان به تولید نانوذرات با شكل و اندازه مطلوب دست یافت .
اگرچه روشهای شیمیایی و فیزیكی ممكن است به طور موفقیت آمیزی منجر به تولید نانوذرات خالص شوند ولی از لحاظ اقتصادی گران و به صورت بالقوه برای محیط خطرناك میباشد. استفاده از موجودات بیولوژیك مانند میكروارگانیسم‌ها، عصاره گیاه یا بیوماس گیاه می‌تواند جایگزینی برای روشهای فیزیكی و شیمیایی برای تولید نانوذرات باشد به گونه‌ای كه به محیط زیست نیز صدمه‌ای وارد نكند،و همچنین به دلیل بیماریزا بودن برخی از میکروارگانیسم ها (قارچ ها و باکتری ها) در این تحقیق سعی بر آن شد که ازمواد گیاهی برای تولید نانوذرات طلا و نقره استفاده کردد که امید است این تحقیق گامی در جهت تولید نانوذرات سازگار با محیط زیست باشد.
فصل دوم
مروری بر پژوهشهای پیشین
2-1- فناوری نانو
اگر بتوانیم 100 اتم را در یک نانومتر مکعب قرار دهیم و هر اتم بتواند جزئی از صد قسمت باشد، آنگاه در حدود 100×100 راه متفاوت برای چیدن اتمها در یک نانومتر مکعب خواهیم داشت. ، فاینمن در سال 1959، در سخنرانی معروفش چنین گفت: «تا جایی که توانایی درکش را دارم، اصول فیزیک ساخت اجسام را به صورت اتم به اتم رد نمی‌کند. این تلاش برای شکستن هیچ قانونی نیست، در اصل چیزی است که می‌توان آن را انجام داد ولی در عمل تا کنون انجام نشده، چون ما بسیار بزرگ هستیم».
نانو به معنای واقعی ریز است که همان یک میلیاردم متر است. کلمه نانو از نانوز[1] گرفته شده که در زبان یونانی قدیم به معنای کوتوله و یا هر چیز دیگر کوچک‌تر از حد معمول است. جهان ریز موجودات یا دنیای نانو شامل اتمها، ماشین‌های مولکولی مانند ریبوزوم‌ها و اعضای سلولی که پروتئین تولید می‌کنند است.
در فناوری نانو، رسیدن به ساختار نانو با دو روش امکان پذیر است؛ روشهای بالا به پائین و روشهای پائین به بالا.روش بالا به پائین به تبدیل مواد از اندازه ماکرو به اندازة نانو مربوط می‌شود و روش پائین به بالا، به تولید محصولات، از مولکول‌های مجزا یا اتمها، به ساختارها و مولکول‌های بزرگتر اشاره دارد. امروزه، فناوری نانو شامل پنج رشته عمده نانوالکترونیک، نانو مواد، فناوری نانومولکولی، فناوری نانوزیستی و میکروسکوپی (با تفکیک‌پذیری در مقیاس نانو؛ نانوسکوپی)است. اگرچه مرزها نامعلوم است، اما هر یک از این موارد مسیرهای متفاوتی را در زمینة ایجاد فرصت‌های جدید نشان می‌دهند (جهانشاهی 1386).
تعداد صفحه :112
قیمت : 14700تومان
