فهرست مطالب

نشریه زیست فناوری دانشگاه تربیت مدرس
سال سیزدهم شماره 1 (پیاپی 32، زمستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1401/12/04
  • تعداد عناوین: 10
|
  • سید شهریار عرب*، رضا حسن ساجدی، مهرداد بهمنش، سپیده سپهری صفحات 1-14

    فاکتور رشد تغییرشکل دهنده بتا (TGF-β) پروتیین های دایمر پیام رسان هستند. ایزوفرم های TGF-β (TGF-β1 و β2 و β3) در بسیاری از روندهای سلولی از جمله مهار رشد، بازآرایی بستر خارج سلولی، گسترش بافتی، مهاجرت سلولی، تهاجم و تنظیم ایمنی نقش دارند. برای اهداف تحقیقاتی، TGF-βها با استفاده از سلول های یوکاریوتی دستکاری شده و یا سیستم های بیانی باکتریایی تولید می شوند. برای دست یابی به تخلیص کارآمد TGF-β با کروماتوگرافی تمایلی فلزی، سازه هایی با دنباله هیستیدینی متصل به دو انتهای آمینی (N-TGFβ) و کربوکسیلی (C-TGFβ) این پروتیین مدل سازی شد و با کمک ابزارهای محاسباتی اثر His-tag بر ساختار TGF-β بررسی گردید. ساختار سه بعدی پروتیین ها با استفاده از نرم افزار مدلر ساخته شد و دینامیک مولکولی پروتیین های مدل شده و TGF-β طبیعی در آب توسط پکیج گرومکس شبیه سازی شد. شبیه سازی دینامیک این پروتیین ها نشان داد زمانی که دنباله هیستیدینی به انتهای کربوکسیلی متصل می شود موجب افزایش جنبش اسیدآمینه های TGF-β می گردد و بر روی ساختار پروتیین نیز تاثیر می گذارد. این در حالی است که افزودن His-tag به انتهای آمینی چنین نتایجی را به همراه ندارد. به صورت خلاصه افزودن دنباله به انتهای کربوکسیلی ممکن است منجر به بهم ریختگی در ساختار، به خصوص در انتهای کربوکسیلی و حتی از دست رفتن تاخوردگی مناسب TGF-β شود.

    کلیدواژگان: فاکتور رشد تغییرشکل دهنده بتا (TGF-β)، دنباله هیستیدینی، انتهای آمینی، انتهای کربوکسیلی، شبیه سازی دینامیک مولکولی
  • فوزیه مقدمی*، مهدی کلانتری صفحات 15-26

    ایجاد جهش در سویه های میکروبی جهت افزایش تولید کوآنزیم Q10 یکی از راهکارهای موفق برای توسعه سویه می باشد. از اینرو در این پژوهش تولید کوآنزیم Q10 توسط Gluconobacter oxydans H621  از طریق ایجاد جهش شیمیایی با ماده نیتروزوگوانیدین با استفاده از روش سطح پاسخ مورد بررسی قرار گرفت. جهت ایجاد جهش از ماده نیتروزوگوانیدین در غلظتها (21/4- 79/2 میلی گرم بر میلی لیتر) و زمانهای مختلف تیمار (12/33- 89/11 دقیقه) استفاده شد که توسط یک طرح مرکب مرکزی طراحی شده بود. تشخیص سویه های جهش یافته از طریق قابلیت رشد در محیط حاوی 160 میکروگرم بر میلی لیتر منادیون انجام گرفت. سپس سویه های جهش یافته از لحاظ تولید کوآنزیم Q10 و وزن خشک سلولی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که در غلظت 4 میلی گرم بر میلی لیتر از نیتروزوگوانیدین و بالاتر هیچ سویه جهش یافته ای حاصل نشد. بیشترین تعداد کلنیهای جهش یافته در غلظت 79/2 میلی گرم بر میلی لیتر از نیتروزوگوانیدین و زمان تیمار 5/22 دقیقه به دست آمد. همینطور مشخص شد که غلظت نیتروزوگوانیدین بر جهش زایی موثر بود ولی زمان تیمار کردن تاثیر چندانی نداشت. سویه جهش یافته ای که قادر به تولید بیشترین مقدار کوآنزیم Q10 بود، 2/5 میلی گرم بر لیتر تولید داشت که 2/2 برابر بیشتر از سویه والدینی بود. طبق نتایج این پژوهش، نتیجه گیری می شود که با القای جهش توسط نیتروزوگوانیدین می توان در سویه Gluconobacter oxydans H621  سویه های جهش یافته ای را ایجاد کرد که قادر به تولید کوآنزیم Q10 بیشتری نسبت به سویه والدینی باشند.

    کلیدواژگان: کوآنزیم Q10، جهش، روش سطح پاسخ، نیتروزوگوانیدین، Gluconobacter
  • سید مهدی حسینی*، فاطمه پوراسحقی صفحات 27-46
    زمینه

    در سال های اخیر استفاده از گیاهان دارویی و داروهای گیاهی افزایش چشمگیری یافته است. اسانس ها از مهمترین متابولیت های ثانویه پیکره گیاهان بوده و پتانسیل بالقوه نوید بخشی برای حفظ و ارتقاء سلامت دارند. لذا توجه به کیفیت و اثر بخشی محصولات گیاهان دارویی موضوعی است که از اهمیت خاصی برخوردار است. استفاده از اسانس ها بشکل آزاد بعلت فراریت، پایداری کم، حلالیت ضعیف در آب و فراهمی زیستی پایین، کاربرد و اثرگذاری آنها را محدود نموده. مهمترین ابزار برای افزایش کیفی اثرگذاری اسانس بعنوان داروی گیاهی، کاربرد نانوذرات بعنوان حامل اسانس می باشد. هدف از مطالعه حاضر، بررسی نانوکپسوله سازی اسانس های گیاهان دارویی و تاثیر آن در افزایش پایداری اسانس ها و ارتقای کیفیت سیستم های دارورسانی می باشد.

    روش بررسی

    در پژوهش حاضر از داده های مقالات علمی پژوهشی متعدد موجود در پایگاه داده های الکترونیکی برای بررسی موضوع بهبود اثربخشی خواص اسانس ها با استفاده از نانوذرات، استفاده گردید.

    یافته ها

    نانوذرات حمل کننده دارو شامل مواد مختلفی مانند نانوپلیمرها، دندریمرها، لیپیدها، نانوامولسیون ها و نانوذرات لیپیدی جامد می باشند که با توجه به روش تولید و سنتز آن ها می توانند دارای شکل و اندازه های متفاوتی باشند. امروزه از فناوری نانوکپسوله سازی اسانس ها با استفاده از نانوذرات جهت افزایش پایداری، هدفمندی و کنترل زمان رهاسازی اسانس ها در بدن بهره گیری می شود. از مزیت های دارورسانی هدفمند، تجمع دقیق و هوشمندانه ی اسانس بعنوان دارو در محل هدف و در نتیجه افزایش پایداری و اثرات فارماکولوژی ترکیبات اسانس بر روی بافت هدف در بدن است.

    نتیجه گیری

    نانوکپسول های حامل اسانس گیاهان دارویی به میزان چشم گیری کارایی اسانس را در کاربردهای دارویی و پزشکی افزایش دادند.

    کلیدواژگان: نانوتکنولوژی، اسانس، گیاهان دارویی، نانوکپسوله کردن، دارورسانی
  • احسان چوکان، بهمن وحیدی*، محمدمهدی خانی صفحات 47-64

    خصوصیات مکانیکی سلول های زنده نقش مهمی در کمک به درک فیزیولوژی سلول و آسیب شناسی دارند. ارزیابی خصوصیات مکانیکی سلول ها ممکن است به طور بالقوه منجر به ایجاد روش های جدید تشخیصی مکانیکی برای برخی از این بیماری ها شود. در این مطالعه، به کمک مدل جامد خطی استاندارد و خواص موجود ویسکوالاستیک هسته، خواص ویسکوالاستیک لایه بیرونی (سیتوپلاسم و غشا) استخراج و مدل سازی اجزای محدود دولایه سلول انجام شد و راستی آزمایی مدل به وسیله داده های آزمایشی صورت پذیرفت. در مدل دولایه، به مطالعه تاثیر شعاع هسته و مکان هسته در سلول بر روی خواص کلی سلول پرداخته شده است. با کاهش نسبت شعاع سیتوپلاسم، تا نسبت 43% ، خواص کل سلول پیرو خواص سیتوپلاسم بوده و از اثر هسته می توان چشم پوشی کرد. مقدار افزایش در جابه جایی در ثانیه 50 از شبیه سازی در نسبت شعاعی 53/0، 5/4 درصد در مقایسه با نسبت شعاع 58/1 گزارش شد. درحالی که در نسبت شعاع 43/0، مقدار 8/6 و 5/9 درصد کاهش جابه جایی در مقایسه با نسبت شعاع 58/1 و 53/0 به ترتیب مشاهده شده است. کاربرد این مطالعه با استفاده از آزمایش مکش میکروپیپت اهمیت این موضوع را نشان می دهد که مکان هسته و نسبت شعاع سیتوپلاسم به شعاع هسته می تواند در خواص ویسکوالاستیک و رفتار مکانیکی سلول تاثیرگذار بوده و ضرورت اطلاع از این داده ها را افزایش می دهد.

    کلیدواژگان: خواص مکانیکی، سلول بنیادی، مکش میکروپیپت، سلول دولایه، مدل سازی اجزاء محدود
  • زهرا آقایی جشوقانی، رامین حسینی* صفحات 65-85
    هدف

    پروتیازها از مهم ترین آنزیم های صنعتی محسوب می شوند. معمولا برای تولید این آنزیم ها از باکتری های جنس باسیلوس استفاده می شود. هدف از این پژوهش همسانه سازی، تعیین توالی، بیان و بررسی بیوانفورماتیکی ژن سرین پروتیاز aprX استخراج شده از باکتری باسیلوس لیکنی فورمیس بود.

    مواد و روش ها

    پس از استخراج DNA باکتریایی، ژن سرین پروتیاز با نام aprX از باکتری Bacillus licheniformis جداسازی و در ناقل pTG19-T  و سپس ناقل pET28a(+) همسانه سازی شد و ساختار مولکولی، ویژگی های بیوشیمیایی و فیلوژنتیکی آن مورد بررسی قرار گرفت و ساختار سه بعدی آنزیم همسانه سازی شده پیش بینی شد. جهت القای بیان ژن نوترکیب سرین پروتیاز از القاگر IPTG استفاده گردید و بیان پروتیین در غلظت های مختلف IPTG، دماهای مختلف و زمان های گوناگون مورد بررسی قرار گفت. تایید بیان ژن aprX توسط آنالیز SDS-PAGE و دات بلاتینگ انجام شد. در ادامه نیز فعالیت آنزیم پروتیاز نوترکیب در دما و pH های گوناگون مورد سنجش قرار گفت.

    یافته ها

    درستی همسانه سازی به وسیله توالی یابی تایید شد. بر اساس نتایج حاصل از بررسی های فیلوژنتیکی، توالی پروتیینی به دست آمده شباهت زیادی را با توالی های سایر باسیلوس ها نشان داد. پس از ارزیابی مدل ها مشخص گردید که مدل های ارایه شده توسط نرم افزارهای RAPTORX و I-TASSER مدل های مطلوبی برای پیش بینی ساختار سه بعدی این پروتیاز هستند. تولید پروتیین نوترکیب با القاء IPTG به میزبان حاوی پلاسمید pET28a-aprX با موفقیت انجام شد. بیشترین مقادیر بیان پروتیین نوترکیب در دمای 25 درجه و طی زمان 20 ساعت و با IPTG 5/0 میلی مولار به‏دست آمد.

    کلیدواژگان: بهینه سازی بیان، بیان پروتئین نوترکیب، توالی یابی، دات بلاتینگ، مدل سازی پروتئین، همسانه سازی مولکولی
  • وحید زراعتی، پرویز عبدالمالکی*، رضا حسن ساجدی، عبدالکریم موذنی رودی صفحات 85-105

    بررسی عوامل موثر بر تکثیر سلول های اندوتلیال یک بخش اساسی در مطالعات رگزایی است. نظر به اهمیت مهار رگزایی در درمان سرطان ها و به دلیل عوارض جانبی و هزینه سنگین داروهای ضد رگزایی مثل اوستین، کاربرد عوامل فیزیکی که در درمان کمک کنند و نیاز به دوزهای بالای دارو را کاهش دهند، شایسته توجه است. میدان های مغناطیسی به دلیل اثرگذاری از فاصله دور و غیرتهاجمی بودن، مورد توجه هستند و مطالعات زیادی در مورد اثرات آنها روی پدیده های زیستی از جمله رگزایی انجام شده است که نتایج انها ناهمگون بوده است. در مطالعه حاضر اثر میدان مغناطیسی متناوب 2 میلی تسلا با فرکانس 200 هرتز به همراه اوستین روی تکثیر سلول های اندوتلیال ورید بند ناف انسانی (HUVEC) بررسی شده است. سلول ها به مدت 48 ساعت تحت تاثیر مخلوط محلول غلظت 50 میکروگرم در میلی لیتر فاکتور رشد اندوتلیال عروقی (VEGEF) و اواستین در غلظت های (صفر (کنترل دارو)، 50، 100، 200 و 400 میکروگرم در میلی لیتر) و همچنین گروه های تیمار میدان به مدت زمان های 3، 6، 12، 24 و 48 ساعت در معرض میدان مغناطیسی قرار گرفتند. سپس بررسی تکثیر سلول ها با استفاده از تست رنگ سنجی آلامار بلو انجام شد. داده ها با آنالیز واریانس سه عاملی تحلیل گردید. بر اساس یافته ها، زمان های مواجهه 12، 24 و 48 ساعت، کاهش معنی داری در تکثیر سلول ها در مقایسه با گروه کنترل ایجاد کردند اما در تیمارهای 3 و 6 ساعت این تفاوت معنی دار نبود. همچنین میزان اثرات تداخلی عوامل مذکور با یکدیگر بر تکثیر HUVEC، مورد بررسی قرار گرفت.

    کلیدواژگان: میدان مغناطیسی، رگزایی، اوستین، فاکتور رشد اندوتلیال عروقی، سلول اندوتلیال ورید بند ناف انسانی(HUVEC)
  • رضوانه واحدیان صادقی، مسعود پارسانیا*، مجید صادقی زاده، ستاره حقیقت، سیده سحر مرتضوی فارسانی صفحات 107-119
    مقدمه

    سرطان دهانه رحم چهارمین سرطان شایع در بین زنان است. در سال های اخیر توجه به محصولات طبیعی مانند کورکومین با پتانسیل ضدسرطانی، به عنوان مکمل درمانی افزایش یافته است. با این حال به دلیل حلالیت ضعیف، استفاده بالینی از آن این ترکیبات محدود می باشد. در این راستا، در این پژوهش، با هدف بهبود پارامترهای بالینی، اثرات نانوکورکومین در ممانعت از فعالیت آنژیوژنز سرطان دهانه رحم مورد بررسی و با کورکومین آزاد مقایسه شد.

    مواد و روش ها

     روش MTT برای ارزیابی تکثیر رده سلولی هلا، با کورکومین آزاد و نانوکورکومین در دوزها و فواصل زمانی مختلف استفاده شد و میزان آپوپتوز توسط فلوسیتومتری ارزیابی گردید. سپس، بیان ژن فاکتور رشد اندوتلیال عروقی (VEGF-A) در سلول های هلا، توسط Real-Time PCR و وسترن بلات اندازه گیری گردید.

    یافته ها

    با توجه بهIC50  در مدت 48 ساعت در رده سلولی هلا، که برای نانوکورکومین و کورکومین آزاد μM/ml15 و μM/ml50 بود، ترکیب نانوکورکومین اثرکشندگی بیشتری نشان داد. بیان ژن فاکتور رشد اندوتلیال عروقی (p <0.0001) و میزان پروتیین (p <0.01) به دنبال تیمار با نانو کورکومین به طور قابل توجهی کمتر از کورکومین آزاد بود.

    نتیجه

    نانوحامل باعث افزایش حلالیت و تاثیر بیشتر مهار تکثیر سلول های سرطانی دهانه رحم هلا شده و در ممانعت از فعالیت آنژیوژنز در غلظت یکسان، سه برابر موثرتر از کورکومین بود. بنابراین، نانوکورکومین می تواند گزینه خوبی برای مکمل دارویی در کنار درمان های رایج سرطان دهانه رحم باشد.

  • رضا مهدویان، حسین نادری منش* صفحات 121-136

    بسترهای کشت سلول نقشی کلیدی در حوزه مهندسی بافت و زیست مواد دارند. ازاین رو ارایه بستری زیست سازگار با ویژگی های فیزیکوشیمیایی مشابه با ماتریس خارج سلولی جهت دستیابی به اتصال، زنده مانی، رشد و ریخت شناسی مناسب انواع سلول ها، توجه بسیاری از دانشمندان را به خود جلب کرده است. توسعه بسترهایی دارای انواع توپوگرافی سطح که به عنوان فاکتور زیست الهام در اتصال هدایت شده سلول نقش بازی می کنند، از مهم ترین رویکردهای اتخاذ شده در این حوزه به شمار می آیند. در تحقیق حاضر، با به کارگیری روشی جدید به طراحی، سنتز و مشخصه یابی بستری با آرایه های هم راستای سطحی در ابعاد چند صد نانومتری پرداخته شد. درنهایت نیز رفتار سلول های فیبروبلاست انسانی لاین HU02 کشت داده شده روی این بستر از نظر اتصال، رشد، زنده مانی و ریخت شناسی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می دهند که تیمار پلاسمای 100 و 200 ثانیه ای تحت کشش جانبی بستر باعث شکل گیری آرایه های هم راستا با ابعاد 19±305 نانومتر و 141±571 نانومتر بر سطح این بسترها می شود. با افزایش زمان تیمار پلاسما، طول موج، دامنه ساختار و درجه آب دوستی سطح بسترهای موردمطالعه افزایش می یابد که منجر به بهبود 17 و 46 درصدی کیفیت اتصال سلول می شود. همچنین آرایه های میکرونی شکل گرفته روی سطح بسترها ضمن کمک به افزایش کیفیت اتصال، رشد و زنده مانی سلول ها با اثر هدایت اتصال باعث جهت گیری سلول ها در راستای طولی آرایه ها می شود. در نتیجه بستر پلی دی متیل سیلوکسان این پژوهش کاملا زیست سازگار بوده و از نظر مشخصه های شیمیایی، مکانیکی و فیزیکی قابلیت مطلوبی را برای کاربردهای کشت سلولی نشان می دهد. همچنین باعث بهبود کیفیت اتصال و هم راستا کردن سلول های فیبروبلاست انسانی می شود.

    کلیدواژگان: بستر کشت سلول، پلی دی متیل سیلوکسان، رشد سلول، ریخت شناسی سلول، هدایت اتصال
  • زینب باقری، ابوالفضل میرزاپورارمکی* صفحات 137-155

    روش های تشخیص سریع ابزارهای آزمایشگاهی هستند که در نزدیکی محل مراقبت و مورد مشکوک می توان از آنها استفاده نمود. در یک روش تشخیص سریع ایده آل، مراحل آماده سازی نمونه تا گرفتن نتیجه قابل درک باید کمترین زمان ممکن باشد و اپراتورهای غیرماهر بتوانند آن را اجرا و نتیجه بدست آمده را درک کنند. برای اجرا شدن چنین روندی بهتر است کلیه مراحل آماده سازی نمونه، تشخیص و دستیابی به سیگنال قابل درک در یک دستگاه واحد انجام شود. این سیستم های تجزیه و تحلیل می توانند شامل تراشه های میکروسیال، حسگرهای مبتنی بر کاغذ و یا حتی واکنش های تک لوله باشند. با شروع پاندمی کرونا فناوریهای مختلف در تولید ابزارهای تشخیصی سریع مورد ارزیابی قرار گرفت و محصولات متنوعی به صورت تجاری عرضه شد. در پاندمی کرونا فناوری های متنوعی برای تشخیص سریع ویروس SARS-CoV-2  معرفی شد که بر اساس آنها محصولات مختلفی به صورت تجاری تولید شدند. با توجه به حساسیت تشخیص در مراحل مختلف بیماری تنها تعداد کمی از فناوری های مطرح توانستند به صورت عملی به کار گرفته شوند.  در این مقاله مروری این محصولات از نظر نوع فناوری دسته بندی و بررسی شده اند. همچنین این فناوری ها از نظر مولفه های مهم نظیر حساسیت، دقت، قیمت و سرعت انجام فرایند در مدیریت تشخیص وکنترل بیماری کرونا با یکدیگر مقایسه شده اند و کاربرد هر فناوری توضیح داده شده است. در نهایت برترین فناوری که میتواند نقش تعیین کننده داشته باشد معرفی شده است.

    کلیدواژگان: تشخیص سریع، ویروس کوید 19، دسته بندی فناوری
  • معصومه کردی*، سارا قهرمانی صفحات 157-171

    آپتامرها توالی های تک رشته RNA، DNA و یا پروتیینی با اختصاصیت بالا هستند، که به طیف وسیعی از مولکولهای هدف تمایل اتصال دارند. آپتامرها در زمینه های مختلف مخصوصا پزشکی و تشخیصی کاربرد بالایی دارند و از نظر کاربردشان مشابه آنتی بادی ها هستند. استفاده از آپتامر به جای آنتی بادی مزایای زیادی از جمله قیمت ارزان، طول عمر بالاتر، افزایش قدرت نفوذ به بافت و غیره می باشد. چندین روش برای تولید آپتامر وجود دارد که با روش های in silico می توان مراحل تولید آپتامر را کوتاه و ساده تر کرد. با مدلسازی آپتامر می توان مجموعه ای از روش های in silico مثل مدلسازی، داکینک و دینامیک مولکولی را برای غربالگری و دستیابی به بهترین توالی آپتامر به کار برد. در این مقاله مروری انواع آپتامرها، ساختارها و کاربردهایشان و روش های طراحی آن ها در in silico به صورت مختصر بیان شده است.

    کلیدواژگان: آپتامر، DNA، RNA، پروتئین، insilico
|
  • Seyed Shahryar Arab*, Reza Hassan Sajedi, Mehrdad Behmanesh, Sepideh Sepehri Pages 1-14

    Transforming growth factor beta (TGF-β), is a small homodimeric signaling protein. The TGF-β isoforms (TGFβ1, β2 and β3) are involved in many cellular processes including growth inhibition, extracellular matrix remodeling, tissue development, cell migration, invasion and immune regulation. For research aims, TGFβs are overexpressed using recombinant eukaryotic cell or bacterial expression systems. For achieving an efficient purification of TGF-β by immobilized metal ion affinity chromatography (IMAC), a histidine tag was placed either at the C-terminal (C-TGFβ) or N-terminal (N-TGFβ) region of the sequence and the effect of His-tag on TGF-β structure has been studied by computational tools. Proteins 3D structures were modeled using MODELLER software and molecular dynamics simulation of native TGF-β and modelled proteins, N-TGFβ and C-TGFβ were studied in water by GROMACS package. Protein dynamics modeling indicated that the His-tag attached at the C-terminus but not at the N-terminus of the TGF-β can affect the fluctuations of amino acids and protein structure. It is concluded that the C-terminal tagging may cause distortion and misfolding in the structure.

    Keywords: TGFβ, His-tag, N-terminus, C-terminus, Molecular dynamics simulation
  • Foozieh Moghadami*, Mahdi Kalantari Pages 15-26

    Mutation in microbial strains to increase coenzyme Q10 production is one of the successful strategies for strain development. Therefore, in this study, the production of coenzyme Q10 by Gluconobacter oxydans H621 was investigated through chemical mutation with nitrosoguanidine using the response surface methodology. Nitrosoguanidine was used to induce mutations at different concentrations (2.79 - 4.21 mg/mL) and treatment times (11.89 – 33.12 minutes), which was designed by a central composite design. The detection of mutant strains was investigated through their ability to grow in medium containing 160 μg/mL of menadione. The mutant strains were then examined for coenzyme Q10 and dry cell weight production. The results showed that no mutant strains were obtained at a concentration of 4 mg/ml and above. The highest number of mutant colonies was obtained at a concentration of 2.79 mg/mL of nitrosoguanidine and treatment time of 22.5 minutes. It was also found that the concentration of nitrosoguanidine was effective on mutagenesis but the treatment time had a little effect. The mutant strain that was able to produce the highest amount of coenzyme Q10 produced 5.2 mg/L, which was twice as much as the parent strain. According to the results of this study, it is concluded that by inducing mutation using nitrosoguanidine, mutant strains can be generated in Gluconobacter oxydans H621 that are able to produce more coenzyme Q10 than the parent strain.

    Keywords: Coenzyme Q10, Mutation, response surface methodology, Nitrosoguanidine, Gluconobacter
  • Seyed Mehdi Hosseini*, Fatemeh Pureshagh Pages 27-46
    Background

    In recent years, the use of medicinal plants has increased significantly. Essential oils are one of the most important secondary metabolites in plants with promising potentials to promote health. Paying attention to the quality and effectiveness of medicinal plant products is important. Use of free essential oils due to volatility, low stability, poor solubility in water and low bioavailability, limit both their use and effectiveness. The most important tool to increase the quality of essential oil is the use of nanoparticles as carriers. This study aimed to investigate the nanoencapsulation of essential oils of medicinal plants and its effect on increasing the stability of essential oils and improving the quality of drug delivery systems.

    Method

    In the present study, the data of scientific research articles have been used to investigate the use of nanoparticles in increasing the effectiveness of the essential oils.

    Findings

    Drug-carrier nanoparticles include various materials such as nano polymers, dendrimers, etc. that can have different morphology and sizes depending on their synthesis method. Technology of nanoencapsulation of essential oils is used to increase stability, purposefulness and control the release time of essential oil in the human. One of the advantages of targeted drug delivery is the accurate and intelligent accumulation of essential oil as a drug at the target site, thus increasing the stability and pharmacological effects of the essential oil on the organs in the human.

    Conclusion

    Nanocapsules containing essential oils of medicinal plants have significantly increased the effectiveness of essential oils in medical applications.

    Keywords: Nanotechnology, Essential Oil, Medicinal Plants, Nanoencapsulation, Drug Delivery
  • Ehsan Chokan, Bahman Vahidi*, MohammadMehdi Khani Pages 47-64

    Mechanical properties of living cells play an important role in helping to understand cell physiology and pathology. Evaluation of mechanical properties of cells may potentially lead to new mechanical diagnostic methods for some of these diseases. In this study, viscoelastic properties of the outer layer (cytoplasm and membrane) were extracted using standard linear solid model. Finite element modeling of the two cell layers is performed and the model is validated by experimental data. In the two-layer model, the effect of the radius of the nucleus and the location of the nucleus in the cell are investigated on the cell properties. By reducing the cytoplasmic radius ratio up to 43%, the whole cell properties follow the cytoplasmic properties and the effect of the nucleus can be neglected. The 50-second displacement change at a radial ratio of 0.53 increased to 4.5% compared to radial ratio of 1.58.  At a radial ratio of 0.43, a change in cell behavior was observed compared to the previous one, with a displacement change equals to 6.8% compared to radial ratio of 1.85 and a displacement reduction of 9.5% at a radial ratio of 0.53. The results demonstrate that the location of the nucleus and the ratio of the radius of the cytoplasm to the radius of the nucleus can effectively influence the viscoelastic properties and mechanical behavior of the cell.

    Keywords: Mechanical properties, Stem cell, Micropipette aspiration, Double layered cell, Finite element modeling
  • Zahra Aghaei Jeshvaghani, Ramin Hosseini* Pages 65-85
    Introduction

    Proteases are the most important industrial enzymes. Bacillus bacteria are commonly used to produce these enzymes. The aim of this study was cloning, sequencing, expression and bioinformatics study of aprX serine protease gene extracted from Bacillus licheniformis.

    Materials and Methods

    In this study, after extraction of bacterial DNA, aprX serine protease genes was isolated from Bacillus licheniformis and cloned into pTG19-T vector and then subcloned in pET28a vector. The molecular structure, its biochemical and phylogenetic properties were investigated and three-dimensional structure of the cloned enzyme was predicted. For the induction of gene expression and protein production of the recombinant serine protease IPTG was used at different concentrations, different temperatures and different time periods. Confirmation of aprX gene expression was performed by SDS-PAGE and dot blot analysis. Then, the activity of recombinant protease enzyme was measured at different temperatures and pHs.

    Results

    Cloning was confirmed by sequencing. Based on the results of phylogenetic studies, the obtained protein sequence showed a high similarity to the sequences of other Bacillus species. After evaluating the drawn models, it was found that the models provided by RAPTROX and I-TASSER software were desirable models for predicting the three dimentional structure of this protease. The recombinant protein production was successfully induced by IPTG induction in the host containing the plasmid pET28a-aprX. The highest expression values were obtained at 25 ° C for 20 hours with 0/5 mM IPTG. Also, the recombinant protein produced showed the highest activity at 50 ° C and pH 8.

    Keywords: Expression optimization, Recombinant protein expression, Sequencing, Dot blotting, Protein modeling, Molecular cloning
  • Vahid Zeraati, Parviz Abdolmaleki*, Reza Hassan Sajedi, Abdolkarim Moazeni-Roodi Pages 85-105

    Investigation of factors affecting endothelial cell proliferation is an essential part of angiogenesis studies. Given the importance of inhibiting angiogenesis in the treatment of cancers, and due to the side effects and high cost of anti-angiogenic drugs such as Avastin, the use of physical agents to aid in treatment and reduce the need for high doses of the drug is noteworthy. Magnetic fields are of interest due to their long-distance and non-invasive effects, and many studies have been conducted on their effects on biological phenomena, including angiogenesis, with inconsistent results. In the present study, the effect of a 2 mT alternating magnetic field with a frequency of 200 Hz and Austin on the proliferation of human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) was investigated. Cells were treated for 48 hours under a mixture of 50 μg/ml solution of vascular endothelial growth factor (VEGEF) and Avastin at concentrations (zero (drug control), 50, 100, 200 and 400 μg/ml) as well as field treatment groups for They were exposed to magnetic fields for 3, 6, 12, 24 and 48 hours. Then, cell proliferation was assessed using Alamar Blue colorimetric test. Data were analyzed by three-way analysis of variance. According to the findings, the exposure times of 12, 24 and 48 hours showed a significant reduction in cell proliferation compared to the control group, but this difference was not significant in the 3 and 6 hour treatments. Also, the degree of interaction of these factors with each other on HUVEC proliferation was investigated.

    Keywords: Magnetic Fields, Angiogenesis, Avastin, Vascular Endothelial Growth Factor, Human Umbilical Vein Endithelial Cells
  • Rezvaneh Vahedian Sadeghi, Masoud Parsania*, Majid Sadeghizadeh, Setareh Haghighat, Seyedeh Sahar Mortazavi Farsani Pages 107-119
    Introduction

    Cervical cancer is the fourth most common cancer among women. In recent years, attention has increased to natural products such as curcumin with anti-cancer potential as a therapeutic supplement. However, due to its poor solubility, its clinical use is limited. In this regard, in this study, to improve clinical parameters, the effects of nanocurcumin on the angiogenesis inhibition of cervical cancer were investigated and compared with free curcumin.

    Materials and Methods

    MTT method was used to evaluate the proliferation of the HeLa cell line with free curcumin and nanocurcumin at different doses and time intervals and the rate of apoptosis was assessed by flow cytometry. Then, the expression of the vascular endothelial growth factor (VEGF-A) gene in HeLa cells was measured by Real-Time PCR and Western blotting, respectively.

    Results

    According to IC50 for 48 hours in the HeLa cell line, which was 15 μM/ml and 50 μM/ml for nanocurcumin and free curcumin, respectively, the nanocurcumin showed a greater lethal effect. VEGF-A gene expression (p <0.0001) and protein level (p <0.01) were significantly lower following nano-curcumin treatment than free curcumin.

    Conclusion

    Nanocarrier increased the solubility and further inhibited the proliferation of cervical cancer HeLa cells and was three times more effective than curcumin in inhibiting angiogenesis at the same concentration. Therefore, nanocurcumin can be a good option for drug supplementation along with routine cervical cancer treatment.

    Keywords: Cervical cancer, Nano-curcumin, HeLa cell, VEGF-A
  • Reza Mahdavian, Hossein Naderi-Manesh* Pages 121-136

    Cell substrates play a crucial role in tissue engineering and biomaterial science. Various studies are performed to develop the appropriate cell substrates for using in vitro and in vivo. Therefore, a biocompatible substrate that mimics the native extracellular matrix properties with specified surface topography as a biomimicry factor is necessary under ''the novel cell substrates development'' approaches. Our aim in the current study was to design, synthesize, and characterize a substrate with aligned nanometric arrays on the surface. The rapid and easy capabilities of Polydimethylsiloxane to receive chemical and physical characteristics with simple modifications, make it a promised candidate for the cell substrate. The obtained results from the atomic force and scanning electron microscopy showed the formation of 305±19 and 571±141 nanometers wrinkled nanoarrays after regulating the substrate under lateral traction during the plasma treatment times of 100 and 200s. Then, the behavior of a human foreskin fibroblast cell, in terms of adhesion, growth, viability, and morphology on this substrate was investigated. Increasing the plasma treatment time increased both nanoarray size and surface hydrophilicity, resulting in improved 17 and 46% of cell attachment quality, respectively. Additionally, the presence of the designed nanowrinkles surprisingly improved the number of the attached cells. The nanowrinkles caused the cells to align perfectly through the substrate's surface due to the contact guidance phenomena. Consequently, the biocompatible Polydimethylsiloxane substrate of this study with suitable chemical, mechanical, and physical properties showed fit capacities as a novel aligned cell culture platform.

    Keywords: Cell substrates, Cell morphology, Fibroblast cells, Nanowrinkles, Polydimethylsiloxane
  • Zeinab Bagheri, Aboulfazl Mirzapour* Pages 137-155

    Rapid test methods are laboratory instruments that can be used in the point of care and for suspicious cases. In an ideal rapid detection method, the steps for preparing a sample to obtain an analytical result should be as short as possible, and unskilled operators should be able to execute it and understand the result. To accomplish such a process, it is better to perform all the steps including sample preparation, detection procedure and acquisition of an intelligible signal in one device. These assay systems can include microfluidic chips, paper-based sensors, or even single-tube reactions. Corona Pandemic offers many products for the rapid detection of the Covid 19 virus, which diffrent products were commercially developed. Due to the sensitivity of the diagnosis at different stages of the disease, only a small number of technologies could be applied in practice. In this review article, these products are categorized and reviewed based on technological properties. Also, these technologies have been compared in terms of important components such as sensitivity, accuracy, cost and speed of the process in the diagnosis and management and control of COVID-19 pandemic. Also the application of each technology is explained. Finally, the best technology that can play a major role is introduced.

    Keywords: rapid detection, Covid 19 virus, technological classification
  • Masoumeh Kordi*, Sara Ghahremani Pages 157-171

    Aptamers are single-stranded sequences of RNA, DNA, or highly specific proteins that tend to bind to a wide range of target molecules. Aptamers are widely used in various fields, especially medicine and diagnostics, and are similar in their application to antibodies. There are many benefits to using aptamer instead of antibodies, such as low cost, longer life, increased tissue permeability, and more. There are several methods for producing aptamer that in silico methods can shorten and simplify the steps of aptamer production. With aptamer modeling, a set of in silico methods such as modeling, docking, and molecular dynamics can be used to screen for the best aptamer sequence. In this article, a review of the types of aptamers, their structure and design methods in silico is briefly stated.

    Keywords: Aptamer, DNA, RNA, Protein, insilico