فناوري نانو و علوم کشاورزي

فناوري نانو هيچ زمينه علمي را به حال خود رها نکرده است . علوم کشاورزي نيز از اين قاعده جدا نيستند .تا به حال کاربردهاي متعددي از فناوري نانو در کشاورزي ، صنايع غذايي و علوم دامي مطرح شده است. رابطه ميان فناوري نانو وعلوم کشاورزي در زمينه هاي زير قابل بررسي است :

1- نياز به امنيت در کشاورزي و سيستم هاي تغذيه اي

2- ايجاد سيستم هاي هوشمند براي پيشگيري و درمان بيماريهاي گياهي

3- خلق وسايل جديد براي پيشرفت در تحقيقات بيولوژي و سلولي

4- بازيافت ضايعات حاصل از محصولات کشاورزي

از بين تدابير موجود در مديريت آفات کشاورزي استفاده از آفت کش ها و سموم سريعترين و ارزان ترين روش براي واکنش به يک وضيت اضطراري است .

روش هاي کنترل زيستي در حال حاضر بسيار هزينه بر هستند . در اين روش ها کنترل آفت از طريق يکي از دشمنان طبيعي آن آفت صورت مي گيرد . امروزه مصرف بي رويه آفت کش ها مشکلات زيادي را ايجاد کرده اند اين مشکلات شامل اثرات سوء بر سلامت انسان ( ايجاد مسموميت هاي حاد يا بيماري هاي مزمن ) ، تاثير اين مواد بر حشرات گرده افشان و حيوانات اهلي مزارع و همچنين ورود اين مواد به آب و خاک و تاثير مستقيم وغير مستقيم آن در اين نظام هاي زيستي مي باشد .

مصرف بي رويه آفت کش ها محصولات کشاورزي را نيز به منبع ذخيره سم تبديل مي کند

مهمترين سوال در زمينه استفاده از آفت کش ها اين است که :چقدر از اين سموم استفاده کنيم ؟

استفاده از داروهاي (سموم) هوشمند در ابعاد نانو مي تواند راه حل مناسبي باشد . اين داروها که قابليت حرکت در گياه را دارند در بسته هايي که حاوي نشاني خاصي هستند قرار ميگيرند .برچسب نشاني يک کد مولکولي است که بر روي بسته نصب شده و به بسته اجازه ميدهد که به بخشي از گياه که مورد حمله عامل بيماري يا آفت قرار گرفته تحويل داده شود . اين ناقلين در ابعاد نانو همچنين داراي خود تنظيمي نيز مي باشند به اين معني که دارو فقط به ميزان لازم به بافت گياهي تحويل داده مي شود .

دقت در رديابي بافت هدف و ميزان اندک اما موثر دارو باعث مي شود استفاده از سموم در کشاورزي به حداقل برسد .

همه ما ميدانيم که پيشگيري بر درمان مقدم است . بيماري هاي گياهي نيز از روي علائمي مانند تغيير رنگ يا تغيير شکل اندام ها شناسايي مي شوند ولي مسئله اينجاست که اين علائم مدتها پس از ورود عامل بيماري به بافت گياه بروز پيدا مي کنند به همين خاطر با سريعترين اقدام ها براي جلوگيري از شيوع بيماري باز هم مقداري از محصول از بين مي رود . در نتيجه نياز به ابزاري که به کمک آن بتوان در همان مراحل ابتدايي ورود عامل بيماري، آن را کنترل و مهار کرد بسيار ضروري به نظر ميرسد.

نانو حسگرهاي زيستي ابزارهايي هستند که که از تلفيق ابزارهاي شيميايي ، فيزيکي و زيستي بدست آمده اند.

تصوير ورود يک نانوحسگر زيستي به درون يک سلول

اين حسگرها شامل ترکيبات زيستي مانند يک سلول ، آنزيم و يا آنتي بادي متصل به يک مبدل انرژي هستند و قادرند که تغييرات ايجاد شده در مولکول هاي اطراف خود را گزارش دهند . اين گزارش ها توسط سيگنالهايي که مبدل انرژي به تناسب با مقدار آلودگي توليد ميکند دريافت مي شوند. بنابراين اگر تجمع زيادي از عامل بيماري در اطراف اين حسگرها وجود داشته باشد سيگنال هاي قوي فرستاده مي شوند . ارزيابي حضور آلاينده ها در محيط توسط حسگرها در چند دقيقه ميسر است اما با استفاده از روش هاي رايج حداقل 48 ساعت زمان براي تشخيص نياز است .

استفاده از نانوحسگرهاي زيستي در بسته هاي غذايي نيز کاربرد که در صورت شروع فساد مواد غذايي مي توانند هشدار دهنده باشند .

از ديگر کاربردهاي فناوري نانو در صنايع غذايي ايجاد پلاستيک هاي جديد در صنعت بسته بندي مواد غذايي است . در توليد اين پلاستيک ها از فناوري نانو ذرات استفاده شده است . اکسيژن مسئله سازترين عامل در بسته بندي مواد غذايي است زيرا اين عنصر باعث فساد چربي مواد غذايي و همچنين تغيير رنگ آنها ميشود . در اين پلاستيک جديد نانوذرات به صورت زيگزاگ قرار گرفته اند و مانند سدي مانع از نفوذ اکسيژن مي شوند .

به بيان ديگر مسيري که گاز بايد براي ورود به بسته طي کند طولاني مي شود . به همين خاطر مواد غذايي در اين بسته ها تازگي خود را بيشتر حفظ مي کنند .

با طولاني کردن مسير حرکت مولکولهاي اکسيژن، مواد غذايي ديرتر فاسد مي شوند.

فناوري نانو با استفاده از فرايندهاي طبيعي زيستي ، شيميايي و فيزيکي در بازيافت مواد باقيمانده از محصولات کشاورزي و تبديل آنها به انرژي و يا مواد شيميايي صنعتي نيز نقش دارد . به طور مثال از زمان برداشت پنبه تا توليد پارچه بيش از 25 % الياف به ضايعات تبديل مي شوند . در دانشگاه کرنل در آمريکا روشي تحت عنوان «ريسندگي الکتريکي» ابداع شده که با استفاده از اين روش از ضايعات پنبه محصولاتي مانند کلافهاي پنبه و نخ البته با کيفيت پايين تر توليد ميکنند . دانشمندان علوم پليمر از اين روش براي توليد نانو فيبرها از سلولز که 90% الياف پنبه را تشکيل مي دهد استفاده کرده اند و اليافي کمتر از 100 نانومتر توليد کرده اند که 1000 بار کوچکتر از الياف فعلي است .

يکي از کاربردهايي که براي اين الياف ريز سلولزي بيان شده جذب آفت کش ها و کودهاي شيميايي از محيط براي جلوگيري از ورود آنها به اکوسيستم و رها کردن مجدد اين مواد در محيط در مواقع مورد نياز است .

از ديگر محصولات فناوري نانو ، نانو کاتاليزورها هستند که قابليت تبديل روغن هاي گياهي به سوخت را جهت ايجاد منابع جديد انرژي دارند .

پيشرفت در زمينه علوم گياهي ، کشاورزي و صنايع غذايي رابطه مستقيمي با پيشرفت در تحقيقات زيست شناسي سلولي و مولکولي دارد . توليد ابزارهاي جديد تحول شگرفي در تحقيقات سلولي و مولکولي ايجاد کرده است . امروزه ميکروسکوپ هايي که قابليت ايجاد مشاهده در مقياس نانو را دارند در توسعه علوم زيستي نقش مهمي را ايفا مي کنند.

نانوتكنولوژي در زمينه

انقلاب نانوتكنولوژي در زمينه توليد غذا نانوتكنولوژي چيست؟ نانوتكنولوژي يا هنر ساخت مواد از اتم ها،توانايي كپي كرده دقيق اتم به صورت منحصر به فرد و قرار دادن آنها در جاي دلخواه مي باشد. در حقيقت به پيوند اجباري شيمي و مهندسي شيمي نانوتكنولوژي گفته مي شود. نانوتكنولوژي يا دومين انقلاب صنعتي جهان،رقيب ساير تكنولوژي ها نيست ، بلكه مكمل و پايه آنهاست.اين علم در واقع مهمترين كليد پتانسيل اقتصادي در قرن بيست و يكم به حساب مي آيد. نانوتكنولوژي علمي جديد است ،كه مي خواهد مضراتي راكه علوم مصنوعي در عالم كنوني گذاشته از بين ببرد و از راه طبيعي جهان را تبديل به بهشت كند،به طوري كه زندگي را براي تمام مردم از كوچك تا بزرگ لذت بخش و راحت سازد،با اين علم گرسنگان سير مي شوند و ديگر قحطي از بين مي رود و ما شاهد اتفاقات بسياري كه هم اكنون قادر به تصور آن نيستيم،مي باشيم. نانوتكنولوژي يك رشته جديد نيست،بلكه رويكردي جديد در تمام رشته هاست.

اطلاعات ما از طبيعت آن را آخرين مقياس توليد مي داند. (1) وعده هاي نانوتكنولوژي در كشاورزي و تغذيه : مولكول هاي پروتئين نوعي مولكول هستند كه در مواد خوراكي مانند سيب زميني وجود دارند، درعصر نانوتكنولوژي اين مولكول ها براي توليد مولكول هاي شبيه به خود اتم هاي موجوددرخاك ،آب و هواراجذب مي كنندوسيب زميني سازند،توليدغذاهاي مولكولي و خاتمه دادن به خشكسالي و قحطي، بطور نمايي ، همراه با دقت اتمي ، غذا مي تواند از اتم هاي خام در همان نانو عمومي سنتز شود .

استيك جوجه ويا بره نيم پز را خودمابه كمك مولكول ها و اتم ها بوجود مي آوريم ، بدون آنكه حيواني را ذبح كنيم (5) . بوجودآوردن گياهان و حيواناتي كه نسل آنهامنقرض شده اند، همه نمونه هايي از وعده هاي نانوتكنولوژي مي باشد (10). در آينده مي توان ويژگي هاي مطلوب را از طريق مهندسي ژنتيك در مورد خوراكي جاسازي كرده وازاين طريق طعم غذاها را بهبود بخشيد، هم چنين مي توان مقاومت گياهان رادربرابربيماري افزايش داد و عمرآن هارادرمحل كشت ومصرف ، طولاني تركردورشدآن هاراسريعترنمود وحتي درمحيط هاي نامساعدكاشت.تادر شوره زارها،باآب كمتريا آب و هواي سرذتررشدكنند.

ماحتي توانايي تغيير شرايط آب وهوايي را خواهيم داشت و شاهدابداع درختاني خواهيم بودكه رشدآن هابهينه و ساختارشان براي كاربردهاي ويژه اي همچون الوار،خميركاغذ،ميوه يا جداكننده هاي كربن(براي كاهش پديده گرم شدن كره زمين)مناسب باشد.درنتيجه موادغذايي اصلاح شده به روش ژنتيك ، تغذيه را بهبود بخشيده ودرعين حال مصرف آفت كش ها و آب راكاهش مي دهند.غذاهايي كه مصرف مي كنيم روز به روز از حالت طبيعي خارج شده و مهندسي تر مي شوند (6).نانوتكنولوژي بهروري كشاورزي را براي جمعيت هاي بالاتر ميسر مي كند.بازگرداندن 90% از زمين هاي زراعي به وضعيت طبيعي خود و به كارگيري گلخانه ها با كاركردبالاكه تقريباً 10% زمين هاي زراعي فعلي رامي پوشانند وجمعيت جهان را تغذيه مي كنند ، فيزيكي ديگر از وعده هاي نانوتكنولوژي مي باشد .

درعصر نانو ميليون ها مايل مربع زمين به ساكنين بومي جهان برگردانده مي شودو از انقراض ونابودي بيشتر جانوران وگونه هاي گياهي جلوگيري مي شود (9) . نانوتكنولوژي علمي جديد است كه مي خواهد مضراتي كه علوم مصنوعي در عالم كنوني گذاشته را از بين برده واز راه طبيعي جهان را تبديل به بهشت كند ، بطوري كه زندگي براي تمام مردم ازكودك تابزرگ لذت بخش وراحت شود (8) . انقلاب صنعتي براي اشخاص ساكن روي اين سياره اين توانايي را ايجاد مي كند . كه ازاين پس نيازي به بريدن درختان جنگل ها و فرستادن دودشان به هوا نشوند و اين پيمان نانوتكنولوژي است . آيا شما چوب مي خواهيد ؟ كدام يك را ترجيح مي دهيد : چوب درخت ماهون ، ساج ، آلبالو ، چوب سخت وراه راه يا هرچيز خارجي ديگر هيچ مشكلي نيست ، فقط نرم افزار خود را براي چوب مورد دلخواه پاك كنيد ومواد خام تغذيه اي را روشن كنيد ودكمهGO را فشار دهيد

ايران چه جايگاهي در نانوفناوري جهان دارد؟ طرح سؤالاتي از اين دست در تالارهاي گفت وگوي باشگاه باعث شد تا چندخطي در مورد فناوري و مفهوم آن و نيز جايگاه ايران در نانوفناوري در مقايسه با ديگر كشورهاي جهان ذكر كنم. در ابتدا بد نيست اين نكته را هم بگويم كه بيان اين مسائل ممكن است به علت ماهيت دانشگاهي آن كمي براي برخي دانش آموزان سخت باشد، از اين رو، تمام تلاش خود را به كار برده ام تا متن زير براي عموم دانش آموزان ساده و قابل درك باشد.

فناوري چيست؟

تعاريف بسيار زيادي در زمينة فناوري ديده و شنيده شده است، اما گمان مي كنم تعريفي كه در زير مي آيد جامع ترينِ آنها باشد:

فناوري عبارت است از مجموعة دانش ها، فرايندها، ابزارها، روش ها و سيستم هاي به كاررفته در ساخت محصولات و ارائة خدمات. و اگر بخواهيم خيلي خيلي ساده بگوييم، فناوري روش انجام كار و ابزاري است كه توسط آن به اهداف خود نائل مي شويم.

اجزاي فناوري

براي فناوري، چهار جزء اصلي مطرح شده است. اين چهار جزء عبارتند از:

سخت افزار (Techno-ware): تمام امکانات فيزيکي لازم براي انجام عمليات توليدي، مانند ابزارآلات، تجهيزات، ماشين آلات، وسايل نقليه و غيره؛

انسان افزار (Human-ware): توانايي هاي انساني لازم براي انجام عمليات توليدي، از قبيل مهارت، تخصص، چالاکي، نوآوري ابتکار، نبوغ و غيره؛

اطلاعات افزار (Info-ware): تمام اطلاعات و ارقام مورد نياز براي انجام فعاليت هاي توليدي، مانند طرح ها، نقشه ها، مشاهدة روابط، محاسبه هاي رياضي، نمودارها و نظريه هاي علمي و غيره؛ و

سازمان افزار (Org-ware): فناوري نهفته در سازمان که شامل تمام چهارچوب هاي مورد نياز براي فعاليت هاي توليدي است، مانند سيستماتيک کردن، سازماندهي، شبکه سازي، مديريت و بازاريابي.

وضعيت كشور در رويارويي با نانوفناوري

در زمينة سخت افزار و انسان افزارِ مرتبط با نانوفناوري، توانايي هاي کشور در حد قابل قبولي موجود يا در حال رشد است. در زمينة سخت افزار، بيش از 80 آزمايشگاه از نقاط مختلف ايران اطلاعات تجهيزات خود را در سال 1383، به «شبكة زيرساخت آزمايشگاهي فناوري نانو (http://nanolab.nano.ir/)» ارسال كرده و متقاضي عضويت در شبكه شده اند. بر اساس اطلاعات اين آزمايشگاه ها، مشخص شد كه اغلب دستگاه هاي مورد نياز در زمينة فناوري نانو در كشور وجود دارند كه البته برخي از آنها نياز به ارتقا خواهند داشت. جدول زير فراواني تجهيزات مرتبط با فناوري نانو را در كشور نشان مي دهد.

نام دستگاه

تعداد

دانشگاه / مركز

STEM

1

دانشگاه شريف

TEM

9

دانشگاه علوم پزشكي تبريز، دانشگاه بوعلي همدان، پژوهشگاه مواد و انرژي، دانشگاه شريف، دانشگاه علم و صنعت، شركت لعاب مشهد، دانشگاه فردوسي مشهد، مركز IBB دانشگاه تهران

AES

دانشگاه شريف (2)، پژوهشگاه مواد و انرژي

ESCA

پژوهشگاه مواد و انرژي، دانشگاه شريف

XPS

3

پژوهشگاه مواد و انرژي، دانشگاه تبريز، دانشگاه شريف

UPS

1

پژوهشگاه مواد و انرژي

SPM

2

پژوهشگاه صنعت نفت

AFM

4

دانشگاه شريف، پژوهشگاه مواد و انرژي، دانشگاه تهران، دانشگاه آزاد اسلامي واحد علوم و تحقيقات

SIMS

2

پژوهشگاه مواد و انرژي، دانشگاه آزاد اسلامي واحد علوم و تحقيقات

NMR

13

دانشگاه تربيت مدرس، پژوهشگاه پليمر و پتروشيمي، دانشگاه شهيد بهشتي، دانشگاه تربيت معلم تهران و...

Raman

3

دانشگاه فردوسي مشهد، پژوهشگاه پليمر و پتروشيمي، دانشگاه سمنان

SEM

18

دانشگاه تربيت مدرس، دانشگاه سمنان، دانشگاه مالك اشتر و...

Automated DNA Analyzer

1

مؤسسة تحقيقات بيوفناوري كشاورزي كرج

Nano Particle Delivery System

1

مؤسسة تحقيقات بيوفناوري كشاورزي كرج

Nanoinjector

1

مؤسسة تحقيقات بيوفناوري كشاورزي كرج

از لحاظ نيروي انساني، ظرفيت خوبي در كشور وجود دارد. اين مسئله از طريق بررسي پژوهش هاي علميِ صورت گرفته قابل بررسي است. انجام 7 پايان نامة كارشناسي، 70 پايان نامة كارشناسي ارشد و 11 پايان نامة دكتري در كنار حدود 30 طرح پژوهشي دانشگاهي و 20 طرح تحقيقاتي صنعتي، سندي بر اين ادعاست. علاوه بر اين، مي توان به كسب مقام 42 جهاني (http://www.irannano.org/newstext.php Code=1043) و دوم كشورهاي اسلامي در زمينة چاپ مقالات مرتبط با فناوري نانو در مجلات معتبر ISI در سال 2004 اشاره کرد.

با اين حال، تکية اساسي در اين بخش بر روي اطلاعات افزار و سازمان افزار است. توانايي هايي همچون دانش فني در زمينة بهره گيري از فناوري هاي جديد به واسطة سخت افزار و انسان افزارِ موجود و نيز قابليت سازماندهي اين دو بخش، به همراه روش به کارگيري اطلاعات افزار، اجزايي از فناوري به شمار مي روند که به نظر مي رسد بايد توجه و تأکيد بيشتري بر روي آنها صورت گيرد.

بررسي روند رشد فناوري

بررسي چگونگي رشد و پيشرفت بسياري از فناوري ها نشان داده است که آنها به صورت اتفاقي و بدون قاعده رشد نمي کنند، بلکه دنباله روِ يک الگوي خاص هستند. روش ها و الگوهاي متفاوتي از رشد يک فناوري ارائه شده اند که در همة اين الگوها، پيشرفت فناوري را بر اساس زمان تولد، دوران طفوليت، دوران رشد و دوران بلوغ تقسيم بندي کرده اند. معروفترين اين الگوها، الگويي موسوم به «منحني S» است. در منحني S رشدِ يک مشخصة فناوري نسبت به زمان اندازه گيري مي شود. اين مشخصه مي تواند سرعت رشد يا هر مشخصة ديگري از فناوري باشد که در طول زمان توسعه مي يابد، رشد مي کند و سپس به يک حد نهايي مي رسد. حد نهايي در يک فناوري تولد يک فناوري ديگر را نويد مي دهد (مثل ساعت هاي مکانيکي که جاي خود را به ساعت هاي الکترونيکي داده اند). منحني S داراي سه مرحله است. اين مراحل را در شکل 1 مي بينيد:

1. طفوليت:

دراين دوران شيبِ رشد فناوري نسبت به زمان و ميزان سرمايه گذاري کم است. در اين مرحله تعداد نوآوري ها بالاست، ولي به علت عدم شناخت دقيق از ماهيت فناوري، تحقق ايده ها کم است که از آن مي توان به عنوان مرحلة جنگ ايده ها ياد کرد. معمولاً حجم سرمايه گذاري اوليه بالاست، ولي به علت بي اطلاعي فناوري از ماهيت بازار، ميزان سرمايه گذاري خصوصي پايين است و بيشتر سرمايه گذاري خصوصي در بخش تحقيقاتي مطرح مي شود و هيچ اجماع دقيقي در مورد ماهيت فناوري مورد بحث و بازار آن در ميان متخصصان وجود ندارد. در اواخر اين مرحله يک يا چند محصول ممکن است وارد بازار شوند، ولي هنوز وضعيت فناوري در بازار تثبيت نشده و محصولات ارائه شده در بازار، بيشتر نتيجة تحقيقات علمي و آزمايشگاهي است و بنابراين تعداد و کيفيت آن ها عموماً پايين است.

2. رشد:

در مرحلة دوم يا رشد سريع، فناوري به سرعت رشد مي كند و ممکن است راه خود را به بخش وسيعي از بازار باز نمايد. عمدة سرمايه گذاري در اين دوران، از بخش دولتي به بخش خصوصي محول مي شود و با شناخت بازار از فناوري، روند رشد سرمايه گذاري و توليد انبوه افزايش مي يابد. رقابت در اين دوران براي افزايش توليد و کاهش قيمت است؛ امري که موجب تحولات بنيادي در فرايند توليد مي شود. نوآوري ها در اين مرحله بيشتر در جهت ماشيني شدن انجام مي گيرند. تحقق اين مرحله يا توليد در مقياس انبوه، زماني انجام پذير است که منابع مالي قابل ملاحظه اي از طرف بخش خصوصي در بخش هاي مهندسي، مديريت و بازاريابي فراهم شوند. مفهوم «استاندارد» در اين دوران است که شکل مي گيرد؛ استاندارد شدن محصولات، قطعات و حتي فرآيندها. استاندارد در اين دوران به عنوان اهرم فشار از طرف شرکت هاي بزرگ اعمال مي شود، تا شرکت هاي کوچک را از صحنة رقابت حذف کند.

3. بلوغ:

در آخرين مرحله يا مرحلة بلوغ، فناوري به آخرين حد عملکرد خود مي رسد. در اين دوران نوآوري ها به شدت پايين مي آيند و نوآوري هاي اقتصادي جايگزين نوآوري هاي علمي مي شوند. بازار در اين دوران به بيشترين حد گسترش خود مي رسد و فناوري به شدت سيستماتيک و بدون انعطاف مي شود و بخش هاي «تحقيق و توسعه» (R&D) در اين دوران جايگاه خود را از دست مي دهند. در اين دوران، بقاي فناوري بيشتر بر ترفندهاي اقتصادي استوار است تا روش هاي علمي.

http://www.nanoclub.ir/contents/Iransit01/01.gif

شکل1: الگوي منحني S براي روند رشد فناوري

و در نهايت فناوري رو به مرگ مي رود. يعني دورة آن به پايان مي رسد. در اين مرحله دو تصميم مختلف وجود دارد: يكي اينكه تحقيقات بنيادي بر روي فناوري جديدي سرمايه گذاري شوند و فناوري پيشين به طور كلي از بين برود (واگذاري). ديگر اينکه نوآوري در زمينة فناوري جاري صورت گيرد تا فناوري ديگري مبتني بر آن و با قابليت هاي جديد ايجاد شود (نوسازي).

جايگاه ايران

با توجه به گفته هاي بالا فكر نمي كنم تعيين موقعيت ايران در چرخة عمر نانوفناوري خيلي سخت باشد، بله، اين فناوري تقريباً در تمامي كشورهاي دنيا دوران طفوليت خود را سپري مي كند. البته يك نكته در اين زمينه قابل توجه است: با توجه به سياست ها و راهبردهاي اتخاذشده در کشور در زمينة رويارويي با فناوري نوين نانو و نيز با توجه به ريشه اي بودن فناوري مذکور در بسياري از جهات، مي توان اين گونه گفت که فاصلة موجود ميان ايران و ديگر کشورهاي جهان در زمينة اين فناوري بسيار کمتر از فاصلة موجود در زمينة فناوري هاي قديمي تر است و با اتخاذ تصميمات مقتضي، نه تنها مي توان اين فاصله را به صفر رساند، بلکه مي توان در برخي شاخه ها بر ديگر کشورها پيشي گرفت. با اين حال، نکتة اساسي در کشور ما (از گذشته تا کنون) عدم توجه به روند تجاري سازي فناوري در کشور است.

Mohammad Hosseyn

11-13-2007, 02:33 PM

كرم پيشگيري از ايدز با استفاده از نانوذرات نقره ساخته مي شود

طبق اولين بررسي هايي كه تاكنون روي نانوذرات فلزي انجام شده، برهم كنش نانوذرات نقره با ابعاد يك تا 10 نانومتر با ويروس HIV-1 و چسبيدن اين ذرات به آن مانع از اتصال اين ويروس به سلول ميزبان مي شود.

در اين بررسي، دانشمندان نانوذرات نقره را با سه عامل پوششي متفاوت كربن كف آلود، پلي N- وينيل-2- پيروليدين (PVP) و سرم آلبومين گاوي (BSA) مخلوط كردند.

از سوي ديگر، دانشمندان مشغول ساخت كرمي با استفاده از اين نانوذرات براي پيشگيري از HIV-1 هستند كه قرار است آن را روي انسان مورد آزمايش قرار دهند.

به نظر ياكامن، استاد دانشكده مهندسي دانشگاه تگزاس، عدم به كارگيري اين مواد پوششي باعث تشكيل بلورهاي بزرگ به جاي نانوبلورها مي شود.

با استفاده از ميكروسكوپ TEM معلوم شدكه نانوذرات نقره موجود در شبكه كربن كف آلود به يكديگر متصل شده، اما در همين زمان استفاده از حمام مافوق صوتي در آب يونيزه شده باعث آزاد شدن مقادير قابل توجهي از اين نانوذرات با ابعاد (69/8 19/16) نانومتر مي شود. اين نانوذرات از بيشترين تنوع شكلي برخوردار بوده و به اشكالي چون بيست وجهي و ده وجهي يافت مي شوند.

به نظر دانشمندان، اين نانوذرات پوشيده شده با كربن كف آلود شانس بيشتري براي داشتن توزيع شكل گسترده دارند.

محققان با استفاده از پرتوهاي الكتروني توانستند باقيمانده نانوذرات را از توده به هم چسبيده ذرات جدا كنند.

دانشمندان از گليسرين به عنوان عامل حلال نانوذرات نقره پوشيده شده با PVP استفاده كردند. اندازه اين نانوذرات در حدود (41/2 53/6) نانومتر بود.

به گزارش ايسنا، محققان در تحقيقي ديگر از سرم آلبومين كه معمول ترين پروتئين پلاسماي خون است استفاده كردند. آنها دريافتند كه تركيبات شيميايي گوگرد، اكسيژن و نيتروژن موجود در BSA باعث پايداري نانوذراتي با ابعاد ( 00/2 12/3) نانومتر مي شود.

دانشمندان همچنين از بررسي طيف جذبي و نيز نمودار طيف مرئي- فوق بنفش اين روش ها، توانستند به ترتيب شكل و اندازه نانوذرات را تعيين كنند. آنها هر كدام از اين سه روش تهيه نانوذرات نقره را درون سلول هاي HIV-1 مورد مطالعه قرار دادند.

ياكامن و همكارانش با كشت نمونه ها در دماي 37 درجه سانتي گراد و استفاده از اين نانوذرات نقره به ترتيب پس از سه و 24 ساعت مشاهده كردند كه هيچ سلولي زنده نمانده است.

با انجام اين آزمايش ها مشخص شد كه وجود غلظت بيش از 25 از نانوذرات نقره در سلول هاي بازدارنده HIV-1 تأثير به مراتب بهتري دارد. افزون بر اينكه كربن كف آلود هم به نسبت دو ماده پوشش دهنده ديگر، به دليل داشتن سطح آزاد، تا حدي پوشش دهنده بهتري به شمار مي رود.

همچنين در اين بين اندازه ذرات هم بي تاثير نيست چرا كه اندازه هيچ كدام از نانوذراتي كه به هم چسبيده بودند بيش از 10 نانومتر نبود.

به نظر دانشمندان نانوذراتي كه از طريق نقاط گليكو پروتئين 120gp به ويروس HIV-1 متصل مي شوند اين كار را با استفاده از گوگرد باقيمانده در اين نقاط انجام مي دهند.

جالب آن كه فاصله بين اين نقاط كه تقريباً 22 نانومتر است دقيقا با فاصله بين مركز نانوذرات برابر است.

به گزارش ايسنا از ستاد ويژه توسعه فن آوري نانو، اگر چه با انجام اين تحقيق اميدهايي جهت درمان HIV-1 با نانوذرات نقره پديد آمده است، اما همچنان لازم است دانشمندان در اين باره تحقيقات بيشتري انجام دهند.

به نظر اين محققان آنها هنوز از اثرات درازمدت اين نانوذرات فلزي هيچ اطلاعي ندارند. اما در حال حاضر دانشمندان مشغول ساخت كرمي با استفاده از اين نانوذرات براي پيشگيري از HIV-1 هستند كه قرار است آن را روي انسان مورد آزمايش قرار دهند.

ياكامن مي گويد: ما مشغول آزمايش اين نانوذرات عليه ديگر ويروس ها و ميكروب ها مي باشيم و نتايج اوليه نشان دهنده آن است كه مي توان از آنها به طور موثري عليه ديگر ميكروارگانيسم ها نيز استفاده كرد.

نتايج اين تحقيق در مجله Nanotechnology به چاپ رسيده است

به نقل از : http://www.karajneeds.com