عنوان پایان‌نامه
بررسی و بهینه سازی پارامترهای عملیاتی تولید بیوپلیمر از سوبستراهای مختلف در بیراکتور جهت استفاده در مهندسی پزشکی
- رشته تحصیلی
- بیوتکنولوژی-میکروبی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 66694;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 157
- تاریخ دفاع
- ۳۰ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- سپیده خازنی
- استاد راهنما
- اشرف السادات حاتمیان زارمی, فاطمه یزدیان
- چکیده
- چکیده در میان بیوپلیمرها، سلولز فراوان ترین بیوپلیمر است که سلولز میکروبی به صورت خارج سلولی توسط برخی میکروارگانیسم سنتز می‌شود. بسیاری از خواص قابل ملاحظه‌ی سلولز باکتریایی به دلیل ساختار شبکه‌ی سه بعدی نانوفیبری آن بوجود آمده است. سلولز باکتریایی کاربرد گسترده‌ای در زمینه‌های مختلف فناوری‌های بین رشته ای دارد و همچنین به طور خاص از سلولز باکتریایی برای پانسمان زخم، درمان سوختگی، ترمیم بافت، جایگزین پوست، کاتالیزور سنجش مواد و دستگاه‌های الکترونیکی استفاده می‌شود در این پژوهش پارامترهای عملیاتی موثر در تولید بیوپلیمر سلولز شناسایی شد. در محیط کشت گلوکونواستوباکتر زایلینیوم 1734PTCC ، pH و انتقال اکسیژن (دور شیکر) دو پارامتر مهم در تولید سلولز باکتریایی تشخیص داده شدند و طراحی آزمایش به روش طراحی مرکب مرکزی برای کشت ایستا گلوکونواستوباکتر زایلینیوم انجام شد. آزمایش‌ها در سامانه‌ی کنترل شده‌ی میلی بیوراکتور انجام شد و پاسخ‌های مد نظر تعیین شد. ضمن اینکه میلی بیوراکتور امکان بررسی تنفس سلولی توسط نمودارهای OTR و CTR مربوط را به صورت درجا در طول آزمایش‌ها فراهم کرد که نمودار OTR منطبق بر منحنی رشد میکروارگانیسم بود. پارامترها با روش سطح پاسخ بهینه سازی شده و pH 6 و دور rpm50 برای کشت ایستا حاصل گردید. در شرایط بهینه خواص بیوپلیمر سلولز تولید شده بررسی گردید. خواص شیمیایی آن با روش طیف سنجی FTIR و مورفولوژی بیوپلیمر سلولز با میکروسکوپ الکترونی Fe-SEMبررسی شده و ساختار نانو فیبری و نانو تخلخل آن مشاهده گردید. این خصوصیت نانوساختاری می‌تواند این بیوپلیمر را در مهندسی پزشکی مورد توجه قرار دهد. زیست سازگاری آن با روش آنالیز MTT بررسی شد. قابلیت نگه‌داری آب 96% به دست آمد. تست استحکام کششی نشان داد که این بیوپلیمر به عنوان داربست برای بافت پوست قابل کاربرد است. ساختار منحصر به فرد شبکه‌ی نانو تخلخل داربست مانند، قابلیت بالا در نگه داری آب، قدرت استحکام بالا و زیست‌سازگاری سلولز باکتریایی این زمینه را فراهم کرده تا به عنوان یک داربست سلولی طبیعی برای ترمیم طیف گسترده ای از بافت ها مد نظر قرار گیرد. کلید واژه‌ها: سلولز باکتریایی، بهینه‌سازی، میلی بیوراکتور،گلوکونو استوباکتر زایلینیوم.
- Abstract
- Abstract Cellulose is a very important and fascinating biopolymer, which the design and development of renewable resources and innovative products for science, medicine and technology have led to a global revival of interdisciplinary research and utilization of this abundant natural polymer. Microbial Cellulose is produced extracellular in high amounts by Gluconacetobacter xylinum, which is particularly appealing due to its purity and highly crystalline nanostructure. Microbial Cellulose has been applied for wound dressings, burn treatments, tissue regeneration, skin substitutes, catalyst sensing materials, and electronic devices. In this research, operating parameters which affecting the production of bacterial cellulose have been identified. As the two important parameters, pH and oxygen transport (shaking rate), were diagnosed for producing bacterial cellulose in Gluconoacetobacter xylinium PTCC 1734 cultivation media, experiments were designed by the Central Composite Design (CCD) method for Gluconoacetobacter xylinium static culture. The experiments were performed in the controled system of the mili-bioreactor and the considered responses were determined. Parameters, pH 6 and 50 rpm (shaking rate) for static culture were optimized by Response Surface Method (RSM). The properties of bacterial cellulose in optimum conditions were investigated. For evaluating chemical properties of biopolymer used FTIR spectroscopy and fiber morphology was studied by scanning electron microscopy (Fe-SEM) which was observed bacterial cellulose structure contains nano-fiber and nano-porosity. These nano-structural features of bacterial cellulose can considerate in medical engineering. Biocompatibility was assessed by MTT assay method. Water-holding capacity of 96% was calculated. Tensile strength tests (Young’s modules) showed that the biopolymer can be utilized as scaffolds for skin tissues. Keywords: Bacterial cellulose, Optimization, mili-Bioreactor, Gluconoacetobacter xylinium.
