دنیای نانو

دنیای نانو

سنتز و مشخصه‌یابی نانوکامپوزیت کراتین-سیلیکا مزوپروس با استفاده از کراتین استخراج‌شده از پر بلدرچین، ارزیابی فعالیت ضدباکتریایی و زیست‌سازگاری آن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه زیست شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 گروه نانو و بیوفیزیک، پژوهشکده علوم کاربردی جهاد دانشگاهی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
چکیده
با وجود پتانسیل بالای نانوپروتئین‌ها و نانوذرات سیلیکای مزوپوروس (MSNPs)، مطالعات محدودی به ترکیب هم‌زمان این دو ترکیب زیستی و معدنی، به‌ویژه با استفاده از کراتین طبیعی استخراج‌شده از پر پرندگان پرداخته‌اند. در این پژوهش، کراتین برای اولین بار از پر بلدرچین استخراج و با استفاده از روش اولتراسونیک به نانوکراتین (nK) تبدیل شد. نانوکراتین سپس بر روی MSNPs بارگذاری گردید. طیف‌سنجی مرئی-فرابنفش حضور پیوندهای پپتیدی و اسیدهای آمینه آروماتیک را در nK و نانوکامپوزیت (nK-MSNPs) تأیید کرد. طیف‌های مادون قرمز وجود گروه‌های عاملی مشخص کراتین مانند پیک آمید I، آمیدII و سیستئین (S-S) در نانوکراتین و باندهای Si-O-Si در محدوده cm⁻¹ 1100 و 800 مربوط به ساختار MSNPs در نانوکامپوزیت را تایید نمود. الگوی پراش پرتو ایکس ساختار آمورف را در nK-MSNPs نشان داد. میانگین اندازه nK و nK-MSNPs به‌ترتیب 4/245 و 4/211 نانومتر و شاخص پراکندگی آن‌ها به‌ترتیب 594/0 و 48/1 گزارش شد. پتانسیل زتای nK و nK-MSNPs به‌ترتیب 6/9- و 9/16- میلی‌ولت اندازه‌گیری گردید که نشان‌دهنده پایداری الکترواستاتیکی کامپوزیت بود. تصاویر میکروسکوپ الکترونی کاهش تجمع در nK-MSNPs را نسبت به nK تأیید کرد. نانوکامپوزیت در بازه‌ی ۹۰ روزه از نظر شیمیایی پایدار باقی ماند. نتایج آزمون سمیت سلولی (MTT) بر روی سلول‌های فیبروبلاست انسانی (hFF) نشان داد که nK-MSNPs حتی در غلظت‌های نسبتاً بالا فاقد اثر منفی معنادار بر بقاء سلولی است. بررسی فعالیت ضدباکتریایی نشان داد nK-MSNPs در باکتری‌های S. aureus وE. coli به‌ترتیب نواحی بازدارندگی 5/0±8/22  و 4/0±2/20 میلی‌متر ایجاد می‌کند که از نظر آماری معنادار (P<0.05) و قابل مقایسه با آنتی‌بیوتیک مرجع بود. بنابراین nK-MSNPs با ساختار متخلخل، پایداری طولانی‌مدت، زیست‌سازگاری و فعالیت ضدمیکروبی، به عنوان گزینه‌ای مناسب در مصارف زیست‌پزشکی می‌تواند باشد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Synthesis and Characterization of Keratin–Mesoporous Silica Nanocomposite Using Keratin Extracted from Quail Feathers, and Evaluation of Its Antibacterial Activity and Biocompatibility

نویسندگان English

Fatemeh Darvishzadeh 1
Azadeh Hekmat 1
Aghdas Banaei 2
1 Department of Biology, SR. C., Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Department of Nano and Biophysics, Research Institute for Applied Sciences (RIAS), ACECR, Tehran, Iran
چکیده English

Nanoproteins and mesoporous silica nanoparticles (MSNPs) have attracted considerable attention due to their unique biological and physicochemical properties; however, studies combining these biomacromolecules and inorganic carriers remain limited, particularly when employing natural keratin derived from avian feathers. In the present study, keratin was extracted for the first time from quail feathers and converted into nanokeratin (nK) through an ultrasonic process, followed by its loading onto MSNPs. UV–visible spectroscopy confirmed the presence of peptide bonds and aromatic amino acids in both nK and the nanocomposite (nK-MSNPs). Fourier-transform infrared spectra revealed characteristic keratin functional groups, including amide I, amide II, and cysteine (S-S), alongside Si-O-Si bands at 1100 and 800 cm⁻¹, indicative of MSNPs within the nanocomposite. X-ray diffraction confirmed an amorphous structure. The average particle sizes of nK and nK-MSNPs were 245.4 and 211.4 nm, respectively, with polydispersity indices of 0.594 and 0.148. Zeta potential values (-9.6 and -16.9 mV) demonstrated electrostatic stability, while electron microscopy images revealed reduced aggregation in the nanocomposite compared to nK alone. The nanocomposite also retained chemical stability over 90 days. Cytotoxicity evaluation using the MTT assay on human fibroblast cells (hFF) showed that nK-MSNPs were non-toxic even at relatively high concentrations. Moreover, antibacterial assays revealed significant inhibition zones of 22.8 ± 0.5 mm against Staphylococcus aureus and 20.2 ± 0.4 mm against Escherichia coli (P<0.05), comparable to a reference antibiotic. Collectively, these findings suggest that nK-MSNPs, owing to their porous structure, long-term stability, biocompatibility, and antibacterial activity, hold strong potential for biomedical applications.

کلیدواژه‌ها English

Nanokeratin
Mesoporous silica nanoparticles
Nanocomposite
Antibacterial activity
Quail feather
Fibroblast
دوره 21، شماره 79
پاییز 1404
صفحه 40-59

  • تاریخ دریافت 21 مرداد 1404
  • تاریخ بازنگری 03 مهر 1404
  • تاریخ پذیرش 21 مهر 1404