راهحل نانویی برای مقابله با میکروبها و رنگدانههای سمی
محققان روشی سبز و دوستدار محیطزیست برای تولید نانوذرات زینک سولفید (ZnS) با استفاده از فلاونوئید گیاهی «کروسئیتین» به عنوان عامل کاهشدهنده و تثبیتکننده ارائه کردهاند؛ روشی که علاوه بر بیخطر بودن برای سلولهای سالم، اثربخشی قابلتوجهی در نابودی باکتریها و رنگدانههای سمی دارد.
به گزارش سیناپرس، در عصر حاضر، بهرهبرداری از نانوذرات در حوزههای مختلف زیستفناوری، پزشکی و محیطزیست بیش از پیش اهمیت یافته است؛ عرصهای که هر روز با چالشهای تازهای در مقابله با عفونتهای مقاوم و آلایندههای سمی روبهرو میشود.
در این میان، دانشمندان در پی یافتن راهکارهایی پایدار، کمهزینه و سازگار با محیطزیست هستند. یکی از پروژههای چشمگیر در این زمینه، توسعه نانوذرات زینک سولفید (ZnS) است که با بهرهگیری از مواد طبیعی و بدون نیاز به فرآیندهای پیچیده و پرمصرف، ساخته میشود.
در این مطالعه، تیم پژوهشی به سرپرستی دانشمندان در پژوهشگاه «علوم مواد» (Science Materials Institute) نشان دادهاند که میتوان با بهرهگیری از فرآیندهای سبز، نانوذرات ZnS را در محیطهای آبی و در دمای ۷۰ درجه سلسیوس تولید کرد. کل فرآیند در حضور کروسئیتین (Quercetin)، یک ماده طبیعی و مشتق گیاهی، انجام شد؛ فلاونوئیدی که به عنوان عامل کاهشدهنده و تثبیتکننده با کارایی بالا در سیستمهای مبتنی بر آب عمل میکند.
در ابتدا، محققان محلولهای نیتریک زینک و سولفات سدیم را مخلوط و گرم کردند تا واکنش اولیه صورت گیرد. سپس در مدت زمان یک ساعت، قطرهقطره کروسئیتین به مخلوط افزودند؛ این ماده به کمک ساختار پلیفنولی خود، سولفاتها را به سولفید تبدیل و هستهزایی نانوذرات ZnS را آغاز کرد. نتیجهی این فرآیند، نانوذراتی بود که در دو حالت پخششده در مایع و در قالب پودر جداگانه، برای ارزیابی و تحلیلهای بعدی جمعآوری شدند.
برای بررسی ویژگیهای نوری و ساختاری این نانوذرات، از تکنیکهای مختلفی بهره گرفته شد. تحلیل طیفسنجی UV-Vis نشان داد که نانوذرات ZnS ویژگیهای جذب قوی در حول و حوش ۳۷۰ نانومتر و ۲۹۸ نانومتر دارند؛ مقادیری که نشاندهندهٔ تحتتأثیر قرار گرفتن فرآیند محدودیت کوانتومی است. همچنین، طیفسنجی فلورسانس، در حدود ۴۸۰، ۶۱۳ و ۶۴۵ نانومتر، تابشهایی را در نواحی مختلف ظاهر کرد که نشاندهندهٔ وجود نقصها و ساختارهای سطحی است که توسط تثبیتکننده طبیعی کروسئیتین کنترل شده است.
تحلیلهای تکمیلی مانند FTIR و ایکسریاشعه نشان دادند که گروههای عاملی مشتق شده از کروسئیتین، شامل گروههای هیدروکسی، کربوکسی و آروماتیک، بر سطح نانوذرات سوار شدهاند؛ این نشاندهندهٔ تثبیت ساختار و افزایش سازگاری زیستی این ذرات است. همچنین، الگوهای پراش اشعه ایکس بر وجود ساختار بلانده (zinc blende) در اندازههای کروی و کوچکتر از ده نانومتر تأکید داشتند که بیانگر دقت و کنترل فرآیند سنتز است.
از نظر بیومدیکال، این نانوذرات نشان دادند که در مقابل فعالیتهای باکتریایی و قارچی، بسیار موثر هستند. بر پایه آزمایشهای بیوفیلمکوبی، کاهش عفونت با باکتریهای مقاوم مانند seudomonas aeruginosa و Escherichia coli به میزان بیش از ۸۳ درصد مشاهده شد، که نقش مهمی در مقابله با عفونتهای مقاوم و مقاومتی میتواند ایفا کند.
در آزمایشهای ضدقارچی هم، نانوذرات ZnS توانستند در برابر کاندیدا آلبیکنس، منطقهای به قطر ۲۲ میلیمتر را از رشد قارچها بازدارند؛ رقابت مستقیم با داروهای معمول مانند کلرهگزیدین.
علاوه بر این، این نانوذرات در تستهای زیستی، نشان دادند که بیش از ۷۵ درصد از سلولهای فیبروبلاست L۹۲۹ زنده ماندند، که این امر از بیخطر بودن و سازگاری زیستی آنها حکایت دارد و کاربردهای زیستی گستردهتری در آینده برای آنها رقم میزند. از دیگر ویژگیهای برجسته، اثربخشی این نانوذرات در تخریب رنگدانههای سمی مانند سبز برنده و مربع متیلبلو است؛ بهطوری که در اثر تابش نور فرابنفش، حدود ۸۵ درصد رنگ سبز برنده و حدود ۷۰ درصد مربع متیلبلو در مدت ۲۴ ساعت تجزیه شدند.
به نقل از نانو ایران، در مجموع، این پژوهش نشان میدهد که فرآیند تولید نانوذرات ZnS با بهرهگیری از کروسئیتین، نهتنها روشی ایمن، پایدار و سازگار با محیط است، بلکه میتواند در حوزههای متنوعی مانند درمان بیماریها، مراقبتهای زیستی، پاکسازی محیطزیست و تصفیه آب، نقشآفرین باشد.
این نانوذرات، با ترکیبی از خواص زیستی، نوری و شیمیایی، آینده درخشانی در توسعه فناوریهای نانو و کاربردهای پزشکی و زیستمحیطی دارند که میتواند تحولاتی اساسی در عرصههای علمی و صنعتی رقم بزنند.
