بیوتکنولوژی جلبکبیوتکنولوژی صنعتی

استخراج مولکول‌ های جلبک توسط آنزیم ها و مواد مغناطیسی

محققان روش جدیدی را ابداع کرده‌اند که با استفاده از آن، مولکول‌های جلبک توسط آنزیم‌ها و مواد مغناطیسی استخراج می‌شوند. استفاده از مواد مغناطیسی می‌تواند جلبک‌ها را به حامل‌هایی برای دارورسانی هدفمند تبدیل کند. کاترین کالینز در مجله هوریزون می‌نویسد که در حال حاضر آنزیم‌ها و مواد مغناطیسی استخراج مولکول‌های گرانبها از جلبک دریایی و سلول‌های جلبک را آسان‌تر می‌کنند.


دکتر کوین کاسلا می‌گوید: “مشکل فرایند صنعتی استخراج آلژینات (نوعی اسید موجود در جلبک دریایی که در داروسازی استفاده می‌شود)، این است که 60 درصد زیست‌توده باقی‌مانده برای سایر مصارف قابل استفاده نخواهد بود.”

در پروژه‌ای جدید، برای اطمینان از استخراج تمام مولکول‌های مفید موجود در سلول‌های جلبک در جهت مصارف صنعتی از آنزیم‌های دریایی استفاده می‌شود. در این پروژه، محققان با بهره‌گیری از پیشرفت‌هایی که در زمینه توالی‌یابی نسل جدید و بررسی میکروب‌های ایجاد شده که در بدن جلبک‌ها زندگی می‌کنند، به دنبال روش‌هایی برای غلبه بر دیواره سلولی جلبک‌های دریایی بودند.

آن‌ها با هدف شدت رشد بالاتر و بازدهی بهتر، با کشت انتخابی جلبک دریایی شروع کردند. با استفاده از تکنیک‌های تجزیه و تحلیل ژنتیکی، در حال شناسایی مناطق ژنوم مرتبط با صفات خاص به‌عنوان مثال محتوی چربی یک سلول جلبک دریایی هستند. محققان سپس چگونگی بهبود استخراج فیزیکی و بیوشیمیایی مولکول‌های زیستی را بررسی کردند.

فرایندهای صنعتی فعلی شامل جدا شدن سلول‌های جلبک دریایی با خرد کردن یا بر ثر فشار است. در این روش سلول‌ها از طریق یک فرایند قطعه قطعه می‌شوند تا محتوی مایع سلول را از قسمت‌های جامد جدا کنند. سپس ترکیبات سلول‌ها با آنزیم‌ جدا می‌شود. آنزیم‌ها به‌عنوان قیچی بیولوژیکی عمل می‌کنند و باعث شکست دیواره سلولی در مکان‌های خاص می‌شوند. آنزیم‌های خاص برای تولید و انتشار مولکول‌های زیستی خاص و با ارزش استفاده می‌شوند.

محققان در ایستگاه بیولوژیکی روسکوف واقع در فرانسه، در طی 20 سال گذشته بر روی آنزیم‌های دریایی کار کرده‌اند، آن‌ها معتقدند که برخی از آنزیم‌های باکتریایی که بازدهی بالاتری نسبت به نمونه‌های تجاری دارند، کشف کرده‌اند. دکتر کاسلا می‌گوید: “انواع مختلف از ترکیب آنزیم‌ها باعث تخریب دیواره سلولی جلبک دریایی می‌شود. این ترکیبات انواع مختلفی از مولکول‌ها را تولید می‌کنند. این گروه مولکول‌های جدید را آزمایش می‌کنند تا چگونگی عملکرد آن‌ها را دریابند و آن‌ها را برای کاربردهای پزشکی و یا سایر موارد مفید ارزیابی کنند.”

این گروه دارای دو کارخانه پالایش زیستی است و در حال ساخت بانک زیستی است که در آن دانشمندان و عموم مردم بتوانند انواع مختلف گونه‌های جلبک دریایی را در نقاط مختلف چرخه زندگیشان مطالعه کنند. بر اساس گفته دکتر کاسلا، آن‌ها یک ترکیب خاص را یافته‌اند که می‌تواند سلول‌های سرطانی را تحت تأثیر قرار دهد، که اکنون آن‌ها با جزئیات بیشتری در حال بررسی هستند.

روش دیگری که توسط دانشمندان مورد بررسی قرار می‌گیرد، استفاده از مواد مغناطیسی است. برای رشد میکروجلبک‌ها و تولید مولکول‌های زیستی با ارزش در صنایع مختلف، آن‌ها باید به‌صورت سوسپانس در آب باشند و به یک منبع نور دسترسی داشته باشند. اما نور به‌طور یکنواخت از آب عبور نمی‌کند و سلول‌های میکروجلبک به‌طور آزاد به دور خود حرکت می‌کنند.

محققان بیان کرده‌اند که مواد مغناطیسی می‌تواند سلول‌های میکروجلبک را به‌طور مداوم در نزدیکی منبع نور قرار دهد تا آن‌ها با حداکثر میزان فتوسنتز کنند. آن‌ها نانوذرات آهن را در داخل سلول‌های میکروجلبک قرار می‌دهند تا با استفاده از دستگاه جدیدی که در این پروژه ساخته شده است آن‌ها را مغناطیسه کنند. سپس سلول‌ها با سطح مغناطیسی در مخروط پراکنده شده و با جریان ثابت آب و نور تغذیه می‌شوند. دسترسی کافی به نور و آب رشد و تولید مولکول‌های زیستی با ارزش توسط میکروجلبک‌ها را تضمین می‌کند.

در زمان برداشت مولکول‌های زیستی با ارزش، از آهنربا استفاده می‌شود. در این پروژه در ابتدا از فرایندی به نام استخراج فوق بحرانی دی‌اکسید کربن برای شکستن سلول‌های میکروجلبک استفاده می‌کنند. بعد از جدایی سلول‌ها، محققان محلول عصاره میکروجلبک و نانوذرات را در اختیار دارند.

پروفسور اوانگلوس –مدیر آزمایشگاه سنسورهای الکتریکی در دانشگاه فنی آتن- می‌گوید: “در این پروژه برای جداسازی مولکول‌های مورد نظر ما -مانند پروتئین‌ها یا لیپیدها- از تکنیک جدیدی به نام جداسازی مغناطیسی انتخابی استفاده می‌شود.” این روش شامل پوشاندن نانوذرات لیگاند مولکول‌های ریز است که به سایر مولکول‌ها متصل می‌شود. لیگاند به‌طور خاص به یک مولکول هدف خاص متصل می‌شود، بنابراین مولکول مربوطه را جذب می‌کند. از آنجا که نانوذرات مغناطیسه می‌شوند، قرار گرفتن این مخلوط در معرض میدان مغناطیسی توسط آهنربا باعث محاصره مولکول می‌شود و عامل خروج لیگاند و نانوذرات از مخلوط می‌شود. در مرحله آخر لیگاند و نانوذرات را جدا می‌شوند و مولکول آزاد می‌شود.

از آنجا که در این دو روش از هیچ ماده شیمیایی استفاده نمی‌شود، عصاره‌های تولیدی، برای مصارف خوراکی و آرایشی بی‌خطر هستند. این تحقیقات همچنین کاربردهای بالقوه زیست‌پزشکی دارد.

 

توسط
Algae Industry Magazine
برچسب‌ها
نمایش بیشتر

مژگان محبی

اهل اصفهان | دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی شیمی - بیوتکنولوژی، دانشگاه علم و صنعت ایران

نوشته‌های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

× هفـت = هفـت

دکمه بازگشت به بالا
EnglishIran
بستن