تولید نانوذرات به روش زیستی، فناوری جدیدی است که تحت عنوان فناوری سبز از آن نام برده می شود. این روش با توجه به این که روشی مقرون به صرفه است و در محیط زیست و روی سطح نانوذرات هم مواد سمی تولید نمی کند، می تواند در صنعت کاربردهای متنوع و فراوانی داشته باشد.

یکی از مهم ترین کاربردهای نانوذرات تولیدی به وسیله میکروارگانیسم ها، حوزه پزشکی است. در ساختار بانداژ زخم و همچنین ابزارهایی که در بدن کار گذاشته می شود، می توان از نانوذراتی که به روش زیستی تولید شده است، استفاده کرد. یکی دیگر از کاربردهای این نانوذرات استفاده از آن در صنعت پوشاک است. این نانوذرات منشا آلی دارد و بنابراین با بدن سازگار است و می تواند خواص ضدمیکروبی هم داشته باشد. پژوهشگران دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات فارس با شناسایی میکروارگانیسم های جدیدی که توانایی تولید نانوذرات طلا و نقره را دارد، پارچه های ضد میکروب سازگار با بدن تولید کرده اند. این طرح با راهنمایی دکتر مجیر باصری صالحی، دکتر سیما افشارنژاد و دکتر جواد بهروان انجام شده است. با دکتر پرستو پورعلی، دانش آموخته دکتری رشته میکروبیولوژی و مجری این طرح گفت وگو کرده ایم تا ببینیم این پارچه ها چه خواصی دارد و قرار است چه کاربردی داشته باشد.

چرا استفاده از نانوذرات در حوزه پزشکی تا این حد مورد توجه بوده است؟

وقتی شما فلز را به ذراتی در مقیاس نانو تبدیل می کنید، بعضی از خواص آن تغییر می کند. بنابراین نانوذرات با درنظر گرفتن خواص و ویژگی های متفاوتی که از خود نشان می دهد، نه تنها در حوزه پزشکی بلکه در دیگر حوزه های علمی نیز مورد توجه قرار می گیرد.

چرا از میان انواع نانوذرات، سراغ نانوذرات طلا و نقره رفته اید؟

از میان انواع فلزات، برخی برای استفاده در بدن مناسب تر است؛ چراکه این فلزات با بدن سازگار است یا پس زده نمی شود. برای مثال به همین دلیل در درمان افرادی که دچار شکستگی های استخوانی می شوند از پلاتین استفاده می شود. در حقیقت این فلزات با بدن سازگار است و بدن نسبت به آنها واکنشی نشان نمی دهد. پلاتین، طلا و نقره از جمله عناصر فلزی است که در این گروه قرار می گیرد. این عناصر نه تنها در بدن بی اثر است، بلکه موجب واکنش های مفیدی هم در بدن می شود. در حوزه پزشکی می توان از این فلزات در ابعاد نانو به عنوان روکش برای پلاتین ها استفاده کرد. پوشش نانوذرات فلزی موجب استحکام بیشتر پلاتین ها می شود. برای مثال اگر ماده دندانی را با نانوذرات فلزی ترکیب کنید این ماده دندانی از نظر مکانیکی استحکام بیشتری پیدا می کند. علاوه بر این، اگر این نانوذره خواص آنتی باکتریال یا ضدمیکروبی داشته باشد، وقتی در بدن قرار می گیرد بتدریج این خواص را از خود نشان می دهد و می تواند از قرارگیری باکتری ها در سطح ایمپلنتی که در بدن قرار گرفته جلوگیری کند. از میان نانوذرات فلزی، نانوذرات طلا و نقره خواص ضد میکروبی دارد. به همین علت ما در این طرح تحقیقاتی سراغ نانوذرات طلا و نقره رفته ایم تا بتوانیم از خواص ضدمیکروبی آنها استفاده کنیم.

آیا خواص ضدمیکروبی این پارچه ها با گذشت زمان و براثر شست وشو کاهش پیدا می کند؟

پس از استقرار و تثبیت این نانوذرات در بافت پارچه، چندبار پارچه ها را به صورت آزمایشی شسته و خشک کردیم و پس از آن خواص ضدمیکروبی پارچه ها را بار دیگر مورد بررسی قرار دادیم و مشاهده کردیم در این خواص تا سه بار پس از شست وشو تغییری ایجاد نمی شود. البته پارچه های نانو پس از چند بار شست وشو بتدریج خواص شان را از دست می دهند.

فرآیند تولید این نانو پارچه ها چگونه است؟

برای نانو کردن پارچه باید آن را داخل محلول نانوذرات تولید شده قرار داد. نانو ذرات با توجه به ریز بودنشان بین ذرات پارچه قرار می گیرند، وقتی پارچه در تماس با سطح بدن قرار می گیرد این نانوذرات بتدریج آزاد می شود و به همین دلیل این پارچه می تواند از خود خواص ضدمیکروبی نشان دهد. بنابراین طبیعی است چنین خاصیتی پایدار نباشد و بتدریج از دست برود؛ زیرا نانوذراتی که در بافت پارچه قرار می گیرد هیچ پیوند شیمیایی برقرار نمی کنند.

بیشترین کاربرد این پارچه ها را کجا می توان یافت؟

بیشترین کاربرد این پارچه ها در تولید بانداژ، لباس های یکبار مصرف بیمارستانی و ملحفه بیماران است. یکی از مشکلاتی که در بیمارستان ها با آن مواجهیم، عفونت های بیمارستانی مقاوم به آنتی بیوتیک هاست که براحتی درمان نمی شود. نانوذرات طلا و نقره موجود در این پارچه ها همزمان چند محل سلولی مانند DNA یا RNA را هدف قرار می دهند. چون این فرآیند همزمان در سلول میکروبی انجام می شود، می توان میکروب های مقاوم به آنتی بیوتیک را هم به کمک این نانوذرات از بین برد. کمتر میکروبی را می توان یافت که به نانوذرات نقره و طلا مقاوم شده باشد. به همین علت در بیمارستان ها با توجه به این که با مشکل عفونت های بیمارستانی و عفونت های مقاوم به چند دارو مواجه هستیم، می توان با استفاده از نانو پارچه ها از گسترش و شیوع عفونت های بیمارستانی جلوگیری کرد.

در این میان آیا نوع پارچه اولیه که قرار است با نانویی شدن خاصیت ضدمیکروبی پیدا کند، مهم است؟

فرآیند تولید این پارچه ها درست همانند تولید پارچه های معمولی است و در پایان، مرحله ای برای نانو کردن این پارچه ها افزوده می شود. هر پارچه را می توان به این روش ضدمیکروبی کرد. البته فشردگی الیاف پارچه ها در این رابطه نقش مهمی دارد. هر چه پارچه الیاف فشرده تری داشته باشد و بتواند نانوذرات بیشتری را در خود گرفتار کند پارچه خواص ضدمیکروبی بهتری پیدا می کند. بنابراین خواص ضدمیکروبی پارچه های مختلف مانند ریون، ساتن، کرپ و کتان با هم متفاوت است.

در چه زمینه های دیگری می توان از نانوذرات طلا و نقره زیستی استفاده کرد؟

علاوه بر تولید پارچه در تهیه فیلتر آب، فیلتر تصفیه هوا یا آب هم می توان از این نانوذرات استفاده کرد. علاو بر این می توان نانوذرات طلا و نقره را در پلیمرهای باکتریایی وارد کرد و سپس از پلیمرهای باکتریایی که کاربردهای متنوعی دارد در زمینه های مختلف استفاده کرد. برای مثال می توان از پلیمرهای باکتریایی به عنوان پوشاننده زخم استفاده کرد یا از نانوذرات طلا که خواص آنتی باکتریال دارد برای عکسبرداری از داخل بدن بهره برد. این نانوذرات به داخل بدن تزریق شده و در داخل بافت توموری که فعالیت بیشتری دارد جمع می شود و به این ترتیب می توان بافت سالم و بافت توموری را از طریق عکسبرداری از هم تشخیص داد و شناسایی کرد. معلوم است اگر این ذرات خواص ضدمیکروبی داشته باشد و بتواند واکنش میکروبی را مهار کند، به مراتب بهتر است. اگر در عکسبرداری ها مواد شیمیایی به بدن تزریق کنیم می تواند به بدن آسیب رسانده و به ایجاد مسمومیت منجر شود، اما ذرات بیولوژیک این محدودیت ها را ندارد. در داروسازی یا ژن درمانی هم می توان از نانوذرات طلا که به روش بیولوژیک تولید شده است، استفاده کرد.

تولید نانوذرات به کمک میکروارگانیسم

البته این نخستین بار نیست که نانوذرات طلا و نقره تولید می شود. در بسیاری از مراکز تحقیقاتی تولید نانوذرات طلا و نقره با موفقیت انجام شده، اما آنچه اهمیت دارد بیولوژیک یا منشأ زیستی این ذرات تازه تولید شده است. تولید نانوذرات به روش بیولوژیک یا زیستی، علم جدیدی است. در این روش از میکروب ها برای تولید نانوذرات استفاده می شود و در مراحل بعدی این نانوذرات را از میکروب ها استخراج و پاکسازی می کنند تا در نهایت بتوانند از این نانوذرات علیه خود میکروب ها استفاده کنند. کار تحقیقاتی که در دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات فارس انجام شده از ابعاد مختلفی حائزاهمیت است. نخست این که پژوهشگران این مرکز آموزشی یک روش جدید بیولوژیک برای تولید نانوذرات ابداع کرده اند که به زمان کمتری نیاز داشته و مشکل بوی نامطبوع محیط کشت را نیز برطرف می کند. کار دیگری که انجام داده اند تولید پارچه های نانو بیولوژیک است.

بسیاری از کارخانه های داخلی در کشور پارچه نانو تولید می کنند، اما نانوذراتی که در تولید پارچه های تولید فصلی مورد استفاده قرار می گیرد به روش شیمیایی به دست آمده که ممکن است باعث ایجاد مسمومیت شود و با بدن سازگار نباشد. برای مثال ممکن است نانوذرات نقره ای که در روش شیمیایی تولید می شود قدری ناخالصی داشته باشد و یکسری مواد شیمیایی که در واکنش تولید ایجاد شده روی سطح نانوذرات نقره را بپوشاند و بعد از تولید نانوذرات نتوانند این ناخالصی را از روی سطح ذرات جدا کنند و در نهایت باعث سمیت شود یا این که در محیط زیست آلودگی ایجاد کند. در روش جدید، برای نانو کردن پارچه ها از روش بیولوژیک استفاده می شود که در مقایسه آلودگی بسیار کمتری دارد و در بعضی موارد خواص بهتری هم از خود نشان می دهد. اساسا فناوری تولید نانوذرات به کمک باکتری ها روشی دوستدار محیط زیست است و از آن به عنوان فناوری سبز نام برده می شود، چراکه هیچ آسیبی به محیط زیست نمی رساند.