زيست نانوكامپوزيت پكتين-نانوسلولز باكتريايي به عنوان پوششي محافظت كننده از انواع سلول هاي پروبيوتيك توليد شد. اين زيست نانوكامپوزيت با خاصيت پري بيوتيكي سبب افزايش رشد و فعاليت سلول هاي پروبيوتيك در داخل روده بزرگ مي شود. تركيب درصد بهينه زيست نانوكامپوزيت پكتين-نانوسلولز باكتريايي شامل 60 درصد نانوسلولز باكتريايي و 40 درصد پكتين است. اين زيست نانوكامپوزيت همزمان سبب افزايش زنده ماني پروبيوتيك هاي بارگذاري شده در داخل آن در مرحله خشك شدن، و محيط گوارشي معده و روده كوچك به ترتيب تا 99 و 95 درصد مي شود. هزينه كم مواد اوليه، سنتز آسان، نگهداري طولاني مدت، و همچنين موارد استفاده گسترده آن در صنايع غذا و دارو به عنوان مكمل هاي غذايي و دارويي قابليت صنعتي شدن آن را افزايش مي دهد.

در اين اختراع، روش خودآرايي به عنوان روشي جديد براي توليد نانوذرات آلبومين به منظور رسانش هدفمند داروها به بافتها و عضوها توسعه داده شده است. علاوه بر اينكه روش حاضر ساده، ارزان و عملياتي مي باشد و نيازي به تجهيزات پيچيده و پيشرفته ندارد، مزيت ديگر آن توليد نانوذرات آلبومين در زماني كوتاه است. بر اساس اين روش هسته آب گريز آلبومين با شكستن پيوندهاي دي سولفيدي توسط يك ماده كاهنده در معرض قرار مي گيرد و بر اثر برهم كنش هاي آب گريزي نانوذرات آلبومين تشكيل مي شوند. در اين اختراع از ماده كاهنده دي تيو بوتيل آمين (DTBA) براي شكستن پيوندهاي دي سولفيدي استفاده شده است. اين ماده احياگر براي اولين بار در سال 2012 توليد شده است و آزمايشها نشان دادهاند كه اين ماده 14 برابر سريعتر از (dithiothreitol(DTT پيوندهاي دي سولفيدي پاپائين را احيا ميكند.

از پليمر طبيعي اسكيزوفيلان، با استفاده از روش امولسيون معكوس نانوژل تهيه شد. براي شبكه اي كردن اسكيزوفيلان از اكسيد ساكارز به عنوان اتصال دهنده استفاده شد. با استفاده از آناليز طيف نگاري فروسرخ تبديل فوريه (FTIR)، تشكيل گروه هاي عاملي آلدهيد روي اكسيد ساكارز و هم چنين شبكه اي شدن ساختار اسكيزوفيلان از طريق تشكيل پيوند اتري تائيد شد. استفاده از حلال هاي آلي از قبيل سيكلوهگزان به عنوان فاز پيوسته روغن، كاربردهاي زيستي نانوژل را محدود مي كند، بنابراين حلال هاي گياهي از قبيل روغن زيتون و روغن نارگيل زنجيره متوسط براي تهيه نانوژل جايگزين شدند. عوامل زيادي در فرآيند توليد بر اندازه و عملكرد نهايي نانوژل تاثير مي گذارند. نانوژل اسكيزوفيلان بسيار زيست سازگار و زيست تخريب پذير بوده و در صنايع مختلف: دارويي، آرايشي- بهداشتي، غذايي، تجهيزات پزشكي و نفت- پتروشيمي كاربرد فراوان دارد. هزينه كم مواد اوليه، سنتز آسان، نگهداري طولاني مدت و همچنين موارد استفاده گسترده آن در صنايع مختلف، قابليت صنعتي شدن آن را افزايش مي دهد.

امروزه با پيدايش مقاومت دارويي، استفاده از نانوذرات به عنوان جايگزيني براي آنتي بيوتيك ها پيشنهاد مي شود. يكي از نانوذرات ضدميكروبي، نانوذرات روي اكسيد (ZnO) است كه به روش هاي مختلف تهيه و مورد مطالعه قرار گرفته است. روش هاي فيزيكي و شيميايي توليد نانوذرات روي اكسيد، داراي معايبي مانند استفاده از مواد شيميايي سمي وگران قيمت، توليد پسماندهاي آلوده كننده محيط زيست، مصرف انرژي بالا وبازده پايين است. براي حل اين مشكل، روش سنتز نانوذرات روي اكسيد با استفاده از باكتري هاي پروبيوتيك لاكتوباسيلوس اسيدوفيلوس پيشنهاد مي شود. در اين روش، پس از رشد پروبيوتيك، نمك فلزي حاوي يون روي به محيط كشت پروبيوتيك اضافه مي شود و با تغيير دما و زمان، يون هاي روي به نانوذرات روي اكسيد تبديل مي شوند. محصول نهايي حاوي نانوذرات روي اكسيد- لاكتوباسيلوس اسيدوفيلوس با بازدهي %85 و قطر متوسط 32 نانومتر است كه پس از سانتريفيوژ محيط كشت حاصل مي شود. از يك سامانه پروبيوتيك-نانوذره براي ازبين بردن باكتري ها و قارچ بيماري زا به منظور افزايش فعاليت ضدميكروبي استفاده مي شود.

تركيبات فنلي به دليل ويژگي هايي نظير سميت و اثر سوء بر سلامت انسان و موجودات زنده براساس طبقه بندي آژانس حفاظت محيط زيست آمريكا جزء آلاينده هاي داراي تقدم مي باشند در سالهاي اخير كاربرد آنزيم پراكسيداز جهت حذف فنل از جريان فاضلاب هاي صنعتي مطرح شده است. آنزيم پراكسيداز موجود در پوسته سويا كاتاليزور واكنش اكسيداسيون فنل و امين هاي آروماتيك با پراكسيد هيدروژن مي باشد. راديكال هاي فنل و آمين آروماتيك توليد شده بوسيله واكنش اكسيداسيون واكنش پذيري بالايي براي تشكيل پيلمرهاي غير قابل حل در آب دارند كه به كمك ته نشيني با فيلتراسيون حذف مي شوند. پوسته سويا منبع بسيار بزرگي از آنزيم پراكسيداز مي باشد. نتايج نشان مي دهد كه تا يك مقدار بهينه از غلظت پراكسيد هيدروژن حذف فنل در بالاترين ميزان مي باشد. مطالعات نشان داده است كه PH=7 مناسب براي حذف بالاي فنل مي باشد. در حقيقت پوسته اي سويا موجب مي شود كه از غير فعال شدن فوري آنزيم جلوگيري شود. در واقع با افزايش مقدار پوسته هاي سويا درصد حذف فنل افزايش مي يابد. در اين تحقيق براي استفاده از حداكثر كارايي پوسته هاي سويا و افزايش قابليت استفاده از اين منبع آنزيمي در راكتور بستر آكنده پودر پوسته سويا را در داخل دانه هاي ژل آلژينات تثبيت كرديم. با اين كار امكان استفاده آسان از پر كن ها (آنزيم تثبيت شده) در شرايط مختلف همچنين نگهداري و استفاده مجدد از آنها فراهم مي شود. همچنين در اين روش بدليل شكل يكنواخت پر ن ها از كاتاليزه شدن و گرفتن ستون در هنگام عبور پساب جلوگيري مي شود.

بيوراكتور بستر آكنده زيموتيس به منظور تخمير حالت جامد و برداشت محصولات بيولوژيكي به صورت درجا و در شرايط استريل و با حجم متغير بستر در مقياس نيمه صنعتي طراحي و ساخته شد. با توجه به اصلاحات انجام شده علاوه بر ثبت در جاي متغيرهاي عملياتي همچون رطوبت، فشار و ميزان توليد دي اكسيد كربن، ثبت دما در نقاط مختلف بستر در طي فرآيند نيز امكان پذير شد و بهره وري سامانه افزايش قابل ملاحظه اي را نشان داد. در اين اختراع طراحي بيوراكتور بستر آكنده زيموتيس و همچنين شرايط عملياتي براي توليد و برداشت در جاي انواع محصولات بيولوژيكي در تخمير حالت جامد در مقياس نيمه صنعتي توسعه داده شد. در اين بيوراكتور مكعب شكل، تعدادي صفحات خنك كننده متحرك عمودي براي افزايش انتقال حرارت هدايتي در داخل بيوراكتور در نظر گرفته شد كه با توجه به شرايط فرآيند، فاصله اين صفحات خنك كننده قابل تنظيم مي باشد. با استفاده از بافل در ساخت صفحات خنك كننده، ثبت دما در نقاط مختلف بستر در طي فرآيند امكان پذير مي باشد. طراحي بيوراكتور به گونه اي انجام شده است كه محصولات توليد شده در انتهاي فرآيند تخمير به صورت درجا در داخل بيوراكتور و در شرايط استريل از سوبسترا استخراج و خارج مي شوند. استفاده از جنس استيل در ساخت بيوراكتور و همچنين طراحي بيوراكتور امكان استريل كردن بيوراكتور و حفظ شرايط استريل در حين عمليات تخمير و برداشت محصولات بيولوژيكي را فراهم مي آورد. تمامي داده هاي متغيرهاي عملياتي همچون سرعت هوادهي، رطوبت و دماي هوا، دماي بستر و ميزان توليد دي اكسيد كربن به صورت درجا ثبت مي شوند.

حسگر متان محلول براساس غشا سيليكوني طراحي و ساخته شده ا ست. اين حسگر حداقل داراي دو بخش شناساگر و توده محلول است به طوري كه متان نفوذي به داخل بخش توده محلول پس از نفوذ توسط بخش شناساگر شناسايي شده و سپس توسط يك سيستم ثبات ثبت مي گردد. سيستم ثبات حسگر به كامپيوتر متصل است. در بخش شناساگر يك حسگر نيمه هادي حساس به گاز متان تعبيه شده است. در بخش توده محلول نيز يك لوله سيليكوني نفوذپذير نسبت به گاز متان قرار گرفته است. طول و قطر ترجيحي لوله سيليكوني نفوذپذير نسبت به گاز متان به ترتيب 10 و 0/25 سانتي متر است. جهت جداسازي متان از محيط مايع و نفوذ آن به لوله هاي سيليكون ترجيحا از گاز هليوم استفاده شده است. سرعت ترجيحي جريان گاز هليوم 50 ميلي متر بر دقيقه است. براي به حداقل رساندن مصرف گاز شهري در حين فرآيند تخمير، سامانه اي براي كنترل و تنظيم متان محلول براساس حسگر متان محلول در دستگاه آشكارساز تعبيه شده است. سامانه كنترل و تنظيم متان محلول داراي قابليت فرمان دادن به پمپ گاز سيستم حسگر را دارد. حداقل زمان پاسخ دهي و دقت حسگر متان به ترتيب 2 دقيقه و 2± درصد به دست آمد.

نانوذرات آهن(III) اكسيد (Fe2O3) به دليل خاصيت ضد ميكروبي و سميت اندك، كاربردهاي فراواني در صنايع مختلف دارند و هر روزه بر دامنه به كارگيري آن‌ها در زندگي انسان افزوده مي شود. اهميت نانو ذرات با توجه به شكل و اندازه آن ها تعيين مي شود كه اين امر به روش سنتز آن ها بستگي دارد. در سال هاي اخير به دليل نياز و تقاضاي فزاينده به فناوري هاي توليد نانوذرات، رويكردهاي سبز با توجه به ملاحظات زيست محيطي و جنبه اقتصادي نسبت به روش هاي شيميايي و فيزيكي مورد توجه است. لذا طبق مطالعات انجام شده، تا كنون پژوهشي بر كاربرد باكتري هاي پروبيوتيك (لاكتوباسيلوس اسيدوفيلوس و لاكتوباسيلوس پلانتاروم) در توليد نانوذرات آهن(III) اكسيد انجام نشده است. بنابراين اختراع ارائه شده در رابطه با نحوه توليد، كاربرد و بررسي ساختاري و خاصيت ضد ميكروبي نانوذراتي است كه از طريق روش‌هاي سبز ايجاد شده است. در اختراع حاضر، نانوذرات آهن(III) اكسيد ، با استفاده از باكتري هاي پروبيوتيك لاكتوباسيلوس اسيدوفيلوس و لاكتوباسيلوس پلانتاروم ساخته و اثرات ضدباكتريايي، ضد قارچي و سميت سلولي آن ها بررسي شد. در اين اختراع به منظور ارزيابي نانوذرات از آزمايش هاي FE-SEM ، EDX، MAPPING ، FTIR ، XRD، ICP-OES، Disk diffusion Agar،MIC و MTTاستفاده شد. بنابراين طبق نتايج حاصل از اين اختراع مي توان گفت نانوذرات سنتز شده آهن(III) اكسيد توسط باكتري هاي پروبيوتيك لاكتوباسيلوس اسيدوفيلوس و لاكتوباسيلوس پلانتاروم علاوه بر داشتن ويژگي بهبود يافته از نظر اندازه، مورفولوژي، نسبت سطح به حجم و ساختار، داراي خاصيت ضد ميكروبي بالا و سميت اندك نسبت به ديگر نانوذرات سنتز شده در پژوهش هاي قبل مي باشند. هم چنين اين اختراع، ساخت سبز نانوذرات فلزي ضد ميكروبي از طريق باكتري هاي پروبيوتيك را نسبت به روش‌هاي معمول فيزيكي و شيميايي، بهتر، كم هزينه‌تر با آلودگي زيستي كمتر و دوست‌دار محيط زيست معرفي مي‌كند بنابراين نانوذرات سنتز شده با توجه به داشتن عملكرد و كاربرد عمومي مي توانند در صنايع مختلف مورد استفاده قرار گيرند.

در اين اختراع، پيش تيمار و آبكافت ريزجلبك اسپيرولينا با روشي ساده، ارزان و سريع براي توليد زيست اتانول ارايه گرديد. نسل اول زيست اتانول به علت گراني و در تداخل بودن سوبسترا با خوراك و نسل دوم به علت پيچيدگي و گراني فرايند توليد زيست اتانول مقرون به صرفه نمي باشند. نسل سوم زيست اتانول كه به زيست اتانول حاصل از جلبك ها گفته مي شود معايب نسل اول و دوم را حل كرده است، سوبستراي ارزان و غيرقابل رقابت با خوراك و همچنين فرايند توليد ساده و ارزان از مزاياي زيست اتانول از ريزجلبك اسپيرولينا مي باشد. در اين اختراع چون كربوهيدرات به صورت درون سلولي در سلول ذخيره مي شوند ابتدا ديواره سلولي اسپيرولينا توسط امواج فراصوت متلاشي مي شود و كربوهيدرات به بيرون از سلول هدايت مي شوند، سپس توسط سولفوريك اسيد و 1-بوتيل-3-متيل-ايميدازوليم كلرايد در دماي بالا به قندهاي ساده آبكافت مي شوند و ميزان قندها توسط روش هاي آنترون و DNS اندازه گيري مي شود. از مزاياي اين دو روش مي توان به سرعت بالاي فرايند، سهولت انجام فرايند، قيمت پايين و بازدهي بالاي فرايند نام برد.

در اين اختراع نانوحامل دارويي جديد بر پايه نانوپليمر كئورديناسيوني متخلخل با عنوان نانوچارچوب فلز-آلي بررسي شد. بارگذاري داروي ضد درد ايبوپروفن به صورت درجا و همزمان با تهيه نانوچارچوب فلز-آلي صورت گرفت. نانوچارچوب فلز-آلي از يون فلزي روي و ليگاندهاي 1 و 4 دي كربوكسيليك اسيد و 1 و 4 دي آزا بي سيكلو [2.2.2] اكتان با برهمكنش كوئورديناسيوني ميان يون فلزي و ليگاندهاي آلي تشكيل شد. نانوحامل جديد داراي دو بخش معدني و آلي است. به دليل حضور بخش معدني تخلخل و حفره هاي زياد و منظم در تركيب نهايي وجود دارد و رهايش داروي جذب شده نيز به صورت كنترل شده است. به دليل حضور بخش آلي تنوع بارگذاري دارو و كنترل زيست تخريب پذير در شبكه بهبود مي يابد. از اين رو ويژگي هاي منحصر به فردي بخش معدني و آلي نظير زيست تخريب پذيري حامل، آزادسازي كنترل شده دارو، حجم بالاي حفره¬ها، مساحت سطح بالا، امكان عاملدار كردن سطح، بارگذاري داروهاي متنوع و همزمان مورد توجه است و پتانسيل كاربردي گسترده اي براي دارورساني در آينده نسبت به سامانه هاي قبلي خواهد داشت. در اين اختراع با استفاده از روش محلولي در دماي محيط تهيه نانوحامل و بارگذاري دارو به صورت همزمان بررسي شد. نانوچارچوب فلز-آلي به دليل آساني فرآيند تهيه، راندمان مناسب، فقدان اثرات زيست محيطي، پايين بودن هزينه هاي سرمايه گذاري، بارگذاري زياد و آزادسازي كنترل شده و طولاني مدت دارو بسيار مورد توجه قرار گرفته است.