علی طراوتی

آنزیم‌ها مولکول‌های بیولوژیکی هستند که به عنوان کاتالیزور عمل می‌کنند و واکنش‌های شیمیایی را در موجودات زنده تسهیل و سرعت می‌بخشند و به طور معمول با سوبستراهای خاص تعامل دارند. آنزیم‌ها به دلیل توانایی آنها در کاتالیز موثر واکنش‌های خاص در شرایط ملایم، کاربرد گسترده‌ای در صنایع مختلف پیدا می‌کنند. با این حال آنزیم‌ها با یکسری محدودیت مانند عدم قابلیت استفاده مجدد و پایداری کم همراه است. برای حل این مشکل از فرایند تثبیت آنزیم استفاده کردند که طی آن یک آنزیم با حفظ فعالیت کاتالیزوری خود به بستری خاص متصل می‌شود. آنزیم‌های تثبیت ‌شده به دلیل ویژگی‌های عملکردی عالی مانند مقرون ‌به ‌صرفه بودن، جداسازی آسان و همچنین افزایش کارایی مورد توجه قرار گرفته است. نانو ذرات مغناطیسی به دلیل خواص منحصر به فرد بسیار، از جمله نسبت سطح به حجم بالا و اندازه مناسب، پتانسیل زیادی در کاربردهای زیست محیطی، زیست پزشکی و بالینی دارند. تثبیت آنزیم بر روی نانو ذرات مغناطیسی می‌تواند باعث افزایش پایداری و فعالیت قوی آنزیم در شرایط مختلف فیزیکوشیمیایی شود. در این پژوهش، سنتز و تثبیت آنزیم آلفا آمیلاز بر روی نانوذره مغناطیسی آلژینات/PVA به روش هم‌رسوبی انجام شد و توسط تست‌های پایداری سنجش شد. برای مشخصه یابی نانوذره تکنیک‌هایی نظیر FTIR، VSM، TGA، XRD، پتانسیل زتا و FE-SEM صورت گرفت. طیف‌های جذبی FTIR، برهمکنش‌های میان گروه‌های عاملی موجود در ساختار آنزیم تثبیت شده آلفا آمیلاز، آلژینات، پلی‌وینیل الکل و اپی-کلروهیدرین تایید شد. میزان اشباع مغناطیسی آنزیم تثبیت شده کاهش یافت. تست TGA که به بررسی تغییرات وزن به عنوان تابعی از دما یا زمان می‌باشد و به ویژه برای تجزیه و تحلیل پایداری حرارتی مفید است گزارش شد که پایداری نانوذره تا 800 درجه سانتی گراد 79 درصد از وزن خشک اولیه را حفظ کرده است. تست XRD برای مطالعه ساختار کریستالوگرافی مواد استفاده شد و بعد از تثبیت مقدار آن کاهش یافت اما اندازه نانوذره با توجه به تصاویر SEM افزایش پیدا کرد. درصد بازده تثبیت آنزیم آلفا آمیلاز بر روی نانوذره مغناطیسی آلژینات/PVA 40 درصد محاسبه شد. برای پایداری آنزیم آزاد و تثبیت شده مقادیر مختلف pH بین 2 تا 8 بررسی شد و نشان داد که آنزیم تثبیت شده و آنزیم آزاد بیشترین فعالیتشان در 6‌/‌6=pH می-باشد. سنجش پایداری دمایی آنزیم تثبیت شده حداقل 70 درصد فعالیت خودش را حفظ کرده است. مطالعات سینتیکی نشان داد که مقدار Km و Vmax برای آنزیم تثبیت شده به ترتیب برابر با (mM) 4/0 و (µM min-1) 9/1 بود. در پایداری دراز مدت آنزیم تثبیت شده بعد از اتمام 90 روز 23 درصد از فعالیت اولیه و آنزیم آزاد تقریبا 18 درصد از فعالیت اولیه خودش را حفظ کرد. سنجش مهارکننده آلی و نمکی آنزیم تثبیت شده و آنزیم آزاد با غلظت‌های مختلف بررسی شد. در پایان نتیجه‌گیری شد که سنتز نانوذره مغناطیسی آهن پوشش‌دار شده با آلژینات/ PVA در جهت تثبیت آنزیم آلفا آمیلاز، موجب افزایش پایداری و فعالیت بهینه آنزیم شده است که از طریق آنالیزهای مختلف به تایید رسید.