جلبک ها درخدمت نانوگیاه پزشکی

[Himmler 22171]

جلبک ها با قدمتي بالغ بر ۴۰ ميليون قرن در مقايسه با ديگر رستني ها توانسته اند مقام نخست را از نظر توليد انرژي و همچنين مواد تجديدشونده بويژه در دنياي نانو، کسب کنند.

بنابراين با توجه به اهميت جلبک ها در اين زمينه ، شايسته است کشاورزي سنتي و صنعتي براي توسعه پايدار فناوري هاي جديد، نهادينه شوند. جايگاه مناسب براي چنين تحقيقاتي ، کشاورزي پيشرفته بويژه در زيربخش هاي گياه شناسي با تخصص گياه شناسي الکترونيک است.

بسياري از موضوعات مهم در گياه پزشکي مانند تشخيص و شناسايي ، پيش آگاهي ، مبارزه و مهار، قرنطينه و تا حدودي ترويج ، بي شباهت به مفاهيم پليسي نيستند. از اين رو شناخت و همچنين بهره مندي از قابليت هاي کم نظير نانوپليس هاي جلبکي براي گياه پزشکي ، امروز از اهميت ويژه اي برخوردار است.

از سوي ديگر مي دانيم که بسياري از الگوهاي فني در نانوفناوري ، مرهون ساختار ظريف ، ولي توانمند انواع ميليوني جلبک ها هستند.

طراحي ، ساخت و توليد ابزار و قطعاتي با دقت مقياس نانو به طور مصنوعي ، فوق العاده دشوار و پرهزينه است ، ولي با استفاده از اين موجودات که اغلب دياتوم ها و نانوفيتوپلانکتون ها هستند، ساخت و توليد انواع رايانه ها، ربات ها، ريزتراشه هاي سيليکوني در دنياي نانوالکترونيک و زيست حسگرهاي هوشمند، متداول است.

[Himmler 22171]

مفاهيم بنيادين

 

 

با پيدايش و پيشرفت علوم و فنون نوين نظير نانوفناوري ، دانش گياه پزشکي نيز تحول چشمگيري پيدا کرده است و استفاده فراگير از انواع نانوکپسول ها، نانوفیل ترها، نانوذرات ، نانوکريستال ها و بسياري موارد ديگر، فقط گوشه اي ناچيز از کاربردهاي علوم و فنون نانو در مديريت تلفيقي آفات است.

کاظم دادخواهي پور، پژوهشگر و عضو هيات علمي موسسه تحقيقات گياه پزشکي کشور که تحقيقات گسترده اي را در اين زمينه انجام داده است ، در اين باره گفت: تقريبا همه مي دانيم که جلبک ها در مقايسه با پيکر سبز تمامي گياهان موجود در جنگل ها، مراتع و حتي اراضي کشاورزي بيش از ۸۵ درصد کل فرآيند فتوسنتز را به عهده دارند.

وي افزود: بنابراين جلبک ها در اين زيست کره از نظر توليد مواد اوليه و در نتيجه ذخيره و تبديل انرژي خورشيدي ، مقام نخست را به خود اختصاص مي دهند. به نظر مي رسد که ميزان جلبک هاي خشک زي بسيار ناچيز باشد، ولي با يک محاسبه ساده نتيجه بسيار شگفت آور خواهد بود.

وي ادامه داد: به طور کلي در يک هکتار زمين زراعي به عمق ۳۰ سانتي متر که از لحاظ مواد آلي و کاني ها در سطح متوسطي قرار دارد به ميزان يک هزارم وزن حجمي خاک ، جلبک وجود دارد، به اين ترتيب به ازاي هر هکتار زمين زراعي ، حداقل ۲۰۰۰ کيلوگرم جلبک يافت مي شود. چنين توان توليدي در مقايسه با برخي از محصولات ديم ، قابل تامل خواهد بود. اين پژوهشگر مي افزايد: بعلاوه تنوع زيستي جلبک ها در چنين اراضي اي نيز قابل ملاحظه است به طوري که براساس مطالعات انجام شده در پاکستان بيش از ۳۵ گونه انواع جلبک ها در يک هکتار از سطح زير کشت ذرت شيرين ثبت شده است.

[Himmler 22171]

افزار و شيوه گزيني

جلبک ها به عنوان نوعي افزار، زمينه هاي بسيار مساعدي را براي تحقيقات فناوري نانو فراهم کرده اند. محصولات متنوعي مانند پوشاک ، وسايل ورزشي و حتي برخي از ابزار پزشکي و قطعات سخت افزاري در رايانه ها و ريزتراشه ها، مرهون چنين فناوري اي هستند.عضو هيات علمي موسسه تحقيقات گياه پزشکي کشور در اين رابطه گفت: از بين انواع جلبک هاي تک ياخته اي ، دياتوم ها يا جلبک هاي قاب سيليسي مهم ترين گروهي هستند که در اين فناوري کاربرد زيادي دارند.

دادخواهي پور افزود: دياتوم ها داراي ساختار پوسته اي از جنس دي اکسيدسيليس (SiO۲) و با خلوصي بالغ بر ۹۹ درصد در طبيعت اعم از آب هاي شور، شيرين و انواع خاک ها انتشار وسيعي دارند. دياتوم ها بسيار متنوعند و تاکنون يکصد هزار گونه از آنها شناسايي شده اند و تنوع زيستي آنها را تا حدود يک ميليون گونه برآورد کرده اند.

وي ادامه داد: يکي از عوامل ساختاري مهم در اين گروه از جلبک ها که مسير پيشرفت نانوفناوري را فراهم کرده اند، وجود تزيينات فوق العاده متنوع و همچنين دانه بندي بسيار دقيق و ظريف در پيکر آنهاست.

بي شک ساختن اشکال هندسي با چنين دقتي در مقياس نانو، بسيار دشوار است ، بنابراين تنوع ميليوني و همچنين وفور دياتوم ها چنين موضوعي را براي متخصصان به طور قابل ملاحظه اي تسهيل کرده است. با توجه به ويژگي هاي فيزيکي دياتوم ها، از آنها مي توان به عنوان اجزاي يک ماشين مجهز استفاده کرد، البته با اين تفاوت که توليد چنين افزاري از لحاظ کميت و کيفيت بسيار فراتر از فناوري متداول است.

از سوي ديگر، صرفه جويي اقتصادي با تاکيد بر مصرف بهينه از مواد اوليه دليل ديگري براي رشد و توسعه چنين فناوري اي خواهد بود. هم اکنون استفاده از پودر خالص پوسته هاي سيليکاتي دياتوم هاي ويژه اي براي مبارزه غيرشيميايي با برخي آفات انباري بويژه در مراکزي نظير بيمارستان ها و آسايشگاه ها که به هيچ وجه نمي توان از روش هاي شيميايي يا بيولوژيکي استفاده کرد، توصيه مي شود. چنين آفت کشي با تزيينات بسيار ظريف همچون تيغه هاي شيشه اي به طور فيزيکي پوست سخت و کيتيني آفات را خراش مي دهند و با افزايش گرماي ناشي از تنفس زياد در نهايت موجب انهدام آنها مي شوند.

عضو هيات علمي موسسه تحقيقات گياه پزشکي کشور مي گويد: نانوکپسول ها، کاربردهاي ارزشمندي را براي گياه پزشکي نوين به ارمغان آورده اند. دياتوم ها همچون جعبه هاي بسيار کوچک و با ساختاري بسيار مقاوم و در عين حال خنثي ، مي توانند بهترين حامل سموم شيميايي قوي باشند. به اين طريق هنگام سم پاشي ، علاوه بر آن که ميزان مصرفي سموم به حداقل ممکن مي رسد بلکه به دليل موضعي و متمرکز بودن تماس با آفات ، بسيار موثرتر خواهد بود. چنين موضوعي با توجه به پارامترهاي زيست محيطي اعم از محيطهاي طبيعي و انساني نيز از اهميت خاصي برخوردار است.

کاربرد انواع نانوفيتوپلانکتون ها بويژه در طراحي و ساخت نانوحسگرها، روند صعودي دارد، زيرا تسهيلات قابل ملاحظه اي را در جهت تدوين الگوهاي نانوزيستي براي رديابي ناهنجاري ها در اکوسيستم هاي زراعي و ديگر مناطق انسان ساخت فراهم کرده است. اکنون بيش از ۱۴ مرکز تحقيقات بين المللي در زمينه دياتوم نانوفناوري فعاليت دارند. آشکارسازي و مهار جلبک هاي مزاحم در منابع آب و آبياري با استفاده از سامانه هايي معروف به نانوچک ، فقط يکي از موارد کوچک در چنين مراکزي است.

[Himmler 22171]

رهيافت ها و رويکردها

 

شايد شگفت آفرين باشد، آن هم وقتي که بدانيم برخي محصولات رايانه اي جديد مانند صفحات نمايشگر انعطاف پذير يا وسيله جيبي اي بسيار کوچک براي ذخيره اطلاعات با ظرفيت هاي فوق العاده زياد به نام کول ديسک و بسياري ديگر از اختراعات جديد، از طريق فرآيند نانوفناوري روي همين جلبک هاي تک ياخته يعني دياتوم ها به وجود آمده اند. اين پژوهشگر موسسه تحقيقات گياه پزشکي مي گويد: بنابراين با توجه به اهميت جلبک ها در اين زمينه ، شايسته است که کشاورزي سنتي و صنعتي براي توسعه پايدار فناوري هاي جديد نهادينه شود؛ زيرا مناسب ترين جايگاه براي چنين تحقيقاتي ، کشاورزي پيشرفته بويژه در زيربخش هاي گياه شناسي و با تخصص الکتروبتاني است.

اگرچه ممکن است براي برخي علاقه مندان به کشاورزي نوين ، همچنان هويت جلبک ها بويژه دياتوم ها مبهم باشد، اما کافي است يادآوري شود که تمامي شيشه هاي مرغوب براي عينک ، عدسي ها، ظروف کريستالي و انواع رنگ هاي متاليک و صدها محصول صنعتي ديگر، برگرفته از خواص فيزيکي شيميايي همين پوسته سيليسي دياتوم هاست.

دادخواهي پور، يادآوري مي کند که سيليس پس از اکسيژن ، بيشترين عنصر کره زمين است و به لحاظ اهميت منابع طبيعي تجديدشونده و همچنين افزايش تقاضا به انواع محصولات کشاورزي ، کشت و پرورش خالص انواع جلبک ها، اجتناب ناپذير است.

عضو هيات علمي موسسه تحقيقات گياه پزشکي کشور مي گويد: رسوبات گوناگون بويژه در پشت سدهاي آبي ، نظير سد اميرکبير در کرج سرشار از انواع دياتوم هاست. بهره مندي از چنين منابع ارزشمندي علاوه بر اقتصادي بودن ، رعايت استانداردهاي محيط زيست را نيز در سطوح ممتازي به همراه خواهد داشت. از سوي ديگر، دانش پايه در پيشبرد چنين نگرشي بسيار اهميت دارد و به نظر مي رسد که در اين خصوص ، گياه شناسي الکترونيک (Electrobotany) نقش کليدي را به عهده داشته باشد، زيرا مباني الکترونيک در مقياس پيکو يا کسري از آن است و به همين دليل دنياي نانو را حداقل ۱۰۰۰ برابر دقيق تر و واضح تر مي بيند.

در آينده اي نه چندان دور، دستگاه هاي خيلي پيشرفته اي همچون نانوبيوراکتورها در کشت و پرورش خالص بسياري از اين جلبک هاي مفيد، نقش حياتي خواهند داشت و در حقيقت مي توانند نويدي براي کشاورزي پويا و پايا باشند.