جلبک ها درخدمت نانوگیاه پزشکی

جلبک ها با قدمتی بالغ بر 40 میلیون سال در مقایسه با دیگر رستنی ها توانسته اند مقام نخست را از نظر تولید انرژی و همچنین مواد تجدیدشونده بویژه در دنیای نانو، کسب کنند.

بنابراین با توجه به اهمیت جلبک ها در این زمینه ، شایسته است کشاورزی سنتی و صنعتی برای توسعه پایدار فناوری های جدید، نهادینه شوند. جایگاه مناسب برای چنین تحقیقاتی ، کشاورزی پیشرفته بویژه در زیربخش های گیاه شناسی با تخصص گیاه شناسی الکترونیک است.

بسیاری از موضوعات مهم در گیاه پزشکی مانند تشخیص و شناسایی ، پیش آگاهی ، مبارزه و مهار، قرنطینه و تا حدودی ترویج ، بی شباهت به مفاهیم پلیسی نیستند. از این رو شناخت و همچنین بهره مندی از قابلیت های کم نظیر نانوپلیس های جلبکی برای گیاه پزشکی ، امروز از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

از سوی دیگر می دانیم که بسیاری از الگوهای فنی در نانوفناوری ، مرهون ساختار ظریف ، ولی توانمند انواع میلیونی جلبک ها هستند.

طراحی ، ساخت و تولید ابزار و قطعاتی با دقت مقیاس نانو به طور مصنوعی ، فوق العاده دشوار و پرهزینه است ، ولی با استفاده از این موجودات که اغلب دیاتوم ها و نانوفیتوپلانکتون ها هستند، ساخت و تولید انواع رایانه ها، ربات ها، ریزتراشه های سیلیکونی در دنیای نانوالکترونیک و زیست حسگرهای هوشمند، متداول است.

بسیاری از موضوعات مهم در گیاه پزشکی مانند تشخیص و شناسایی ، پیش آگاهی ، مبارزه و مهار، قرنطینه و تا حدودی ترویج ، بی شباهت به مفاهیم پلیسی نیستند. از این رو شناخت و همچنین بهره مندی از قابلیت های کم نظیر نانوپلیس های جلبکی برای گیاه پزشکی ، امروز از اهمیت ویژه ای برخوردار است.از سوی دیگر می دانیم که بسیاری از الگوهای فنی در نانوفناوری ، مرهون ساختار ظریف ، ولی توانمند انواع میلیونی جلبک ها هستند.طراحی ، ساخت و تولید ابزار و قطعاتی با دقت مقیاس نانو به طور مصنوعی ، فوق العاده دشوار و پرهزینه است ، ولی با استفاده از این موجودات که اغلب دیاتوم ها و نانوفیتوپلانکتون ها هستند، ساخت و تولید انواع رایانه ها، ربات ها، ریزتراشه های سیلیکونی در دنیای نانوالکترونیک و زیست حسگرهای هوشمند، متداول است.  

مفاهیم بنیادین

با پیدایش و پیشرفت علوم و فنون نوین نظیر نانوفناوری ، دانش گیاه پزشکی نیز تحول چشمگیری پیدا کرده است و استفاده فراگیر از انواع نانوکپسول ها، نانوفیلترها، نانوذرات ، نانوکریستال ها و بسیاری موارد دیگر، فقط گوشه ای ناچیز از کاربردهای علوم و فنون نانو در مدیریت تلفیقی آفات است.

کاظم دادخواهی پور، پژوهشگر و عضو هیات علمی موسسه تحقیقات گیاه پزشکی کشور که تحقیقات گسترده ای را در این زمینه انجام داده است ، در این باره گفت: تقریبا همه می دانیم که جلبک ها در مقایسه با پیکر سبز تمامی گیاهان موجود در جنگل ها، مراتع و حتی اراضی کشاورزی بیش از 85 درصد کل فرآیند فتوسنتز را به عهده دارند.

وی افزود: بنابراین جلبک ها در این زیست کره از نظر تولید مواد اولیه و در نتیجه ذخیره و تبدیل انرژی خورشیدی ، مقام نخست را به خود اختصاص می دهند. به نظر می رسد که میزان جلبک های خشک زی بسیار ناچیز باشد، ولی با یک محاسبه ساده نتیجه بسیار شگفت آور خواهد بود.

وی ادامه داد: به طور کلی در یک هکتار زمین زراعی به عمق 30 سانتی متر که از لحاظ مواد آلی و کانی ها در سطح متوسطی قرار دارد به میزان یک هزارم وزن حجمی خاک ، جلبک وجود دارد، به این ترتیب به ازای هر هکتار زمین زراعی ، حداقل 2000 کیلوگرم جلبک یافت می شود. چنین توان تولیدی در مقایسه با برخی از محصولات دیم ، قابل تامل خواهد بود. این پژوهشگر می افزاید: بعلاوه تنوع زیستی جلبک ها در چنین اراضی ای نیز قابل ملاحظه است به طوری که براساس مطالعات انجام شده در پاکستان بیش از 35 گونه انواع جلبک ها در یک هکتار از سطح زیر کشت ذرت شیرین ثبت شده است.

افزار و شیوه گزینی

جلبک ها به عنوان نوعی افزار، زمینه های بسیار مساعدی را برای تحقیقات فناوری نانو فراهم کرده اند. محصولات متنوعی مانند پوشاک ، وسایل ورزشی و حتی برخی از ابزار پزشکی و قطعات سخت افزاری در رایانه ها و ریزتراشه ها، مرهون چنین فناوری ای هستند.عضو هیات علمی موسسه تحقیقات گیاه پزشکی کشور در این رابطه گفت: از بین انواع جلبک های تک یاخته ای ، دیاتوم ها یا جلبک های قاب سیلیسی مهم ترین گروهی هستند که در این فناوری کاربرد زیادی دارند.

دادخواهی پور افزود: دیاتوم ها دارای ساختار پوسته ای از جنس دی اکسیدسیلیس (SiO2) و با خلوصی بالغ بر 99 درصد در طبیعت اعم از آب های شور، شیرین و انواع خاک ها انتشار وسیعی دارند. دیاتوم ها بسیار متنوعند و تاکنون یکصد هزار گونه از آنها شناسایی شده اند و تنوع زیستی آنها را تا حدود یک میلیون گونه برآورد کرده اند.

وی ادامه داد: یکی از عوامل ساختاری مهم در این گروه از جلبک ها که مسیر پیشرفت نانوفناوری را فراهم کرده اند، وجود تزیینات فوق العاده متنوع و همچنین دانه بندی بسیار دقیق و ظریف در پیکر آنهاست.

بی شک ساختن اشکال هندسی با چنین دقتی در مقیاس نانو، بسیار دشوار است ، بنابراین تنوع میلیونی و همچنین وفور دیاتوم ها چنین موضوعی را برای متخصصان به طور قابل ملاحظه ای تسهیل کرده است. با توجه به ویژگی های فیزیکی دیاتوم ها، از آنها می توان به عنوان اجزای یک ماشین مجهز استفاده کرد، البته با این تفاوت که تولید چنین افزاری از لحاظ کمیت و کیفیت بسیار فراتر از فناوری متداول است.

از سوی دیگر، صرفه جویی اقتصادی با تاکید بر مصرف بهینه از مواد اولیه دلیل دیگری برای رشد و توسعه چنین فناوری ای خواهد بود. هم اکنون استفاده از پودر خالص پوسته های سیلیکاتی دیاتوم های ویژه ای برای مبارزه غیرشیمیایی با برخی آفات انباری بویژه در مراکزی نظیر بیمارستان ها و آسایشگاه ها که به هیچ وجه نمی توان از روش های شیمیایی یا بیولوژیکی استفاده کرد، توصیه می شود. چنین آفت کشی با تزیینات بسیار ظریف همچون تیغه های شیشه ای به طور فیزیکی پوست سخت و کیتینی آفات را خراش می دهند و با افزایش گرمای ناشی از تنفس زیاد در نهایت موجب انهدام آنها می شوند.

عضو هیات علمی موسسه تحقیقات گیاه پزشکی کشور می گوید: نانوکپسول ها، کاربردهای ارزشمندی را برای گیاه پزشکی نوین به ارمغان آورده اند. دیاتوم ها همچون جعبه های بسیار کوچک و با ساختاری بسیار مقاوم و در عین حال خنثی ، می توانند بهترین حامل سموم شیمیایی قوی باشند. به این طریق هنگام سم پاشی ، علاوه بر آن که میزان مصرفی سموم به حداقل ممکن می رسد بلکه به دلیل موضعی و متمرکز بودن تماس با آفات ، بسیار موثرتر خواهد بود. چنین موضوعی با توجه به پارامترهای زیست محیطی اعم از محیطهای طبیعی و انسانی نیز از اهمیت خاصی برخوردار است.

کاربرد انواع نانوفیتوپلانکتون ها بویژه در طراحی و ساخت نانوحسگرها، روند صعودی دارد، زیرا تسهیلات قابل ملاحظه ای را در جهت تدوین الگوهای نانوزیستی برای ردیابی ناهنجاری ها در اکوسیستم های زراعی و دیگر مناطق انسان ساخت فراهم کرده است. اکنون بیش از 14 مرکز تحقیقات بین المللی در زمینه دیاتوم نانوفناوری فعالیت دارند. آشکارسازی و مهار جلبک های مزاحم در منابع آب و آبیاری با استفاده از سامانه هایی معروف به نانوچک ، فقط یکی از موارد کوچک در چنین مراکزی است.

رهیافت ها و رویکردها

شاید شگفت آفرین باشد، آن هم وقتی که بدانیم برخی محصولات رایانه ای جدید مانند صفحات نمایشگر انعطاف پذیر یا وسیله جیبی ای بسیار کوچک برای ذخیره اطلاعات با ظرفیت های فوق العاده زیاد به نام کول دیسک و بسیاری دیگر از اختراعات جدید، از طریق فرآیند نانوفناوری روی همین جلبک های تک یاخته یعنی دیاتوم ها به وجود آمده اند. این پژوهشگر موسسه تحقیقات گیاه پزشکی می گوید: بنابراین با توجه به اهمیت جلبک ها در این زمینه ، شایسته است که کشاورزی سنتی و صنعتی برای توسعه پایدار فناوری های جدید نهادینه شود؛ زیرا مناسب ترین جایگاه برای چنین تحقیقاتی ، کشاورزی پیشرفته بویژه در زیربخش های گیاه شناسی و با تخصص الکتروبتانی است.

اگرچه ممکن است برای برخی علاقه مندان به کشاورزی نوین ، همچنان هویت جلبک ها بویژه دیاتوم ها مبهم باشد، اما کافی است یادآوری شود که تمامی شیشه های مرغوب برای عینک ، عدسی ها، ظروف کریستالی و انواع رنگ های متالیک و صدها محصول صنعتی دیگر، برگرفته از خواص فیزیکی شیمیایی همین پوسته سیلیسی دیاتوم هاست.

دادخواهی پور، یادآوری می کند که سیلیس پس از اکسیژن ، بیشترین عنصر کره زمین است و به لحاظ اهمیت منابع طبیعی تجدیدشونده و همچنین افزایش تقاضا به انواع محصولات کشاورزی ، کشت و پرورش خالص انواع جلبک ها، اجتناب ناپذیر است.

عضو هیات علمی موسسه تحقیقات گیاه پزشکی کشور می گوید: رسوبات گوناگون بویژه در پشت سدهای آبی ، نظیر سد امیرکبیر در کرج سرشار از انواع دیاتوم هاست. بهره مندی از چنین منابع ارزشمندی علاوه بر اقتصادی بودن ، رعایت استانداردهای محیط زیست را نیز در سطوح ممتازی به همراه خواهد داشت. از سوی دیگر، دانش پایه در پیشبرد چنین نگرشی بسیار اهمیت دارد و به نظر می رسد که در این خصوص ، گیاه شناسی الکترونیک (Electrobotany) نقش کلیدی را به عهده داشته باشد، زیرا مبانی الکترونیک در مقیاس پیکو یا کسری از آن است و به همین دلیل دنیای نانو را حداقل 1000 برابر دقیق تر و واضح تر می بیند.

در آینده ای نه چندان دور، دستگاه های خیلی پیشرفته ای همچون نانوبیوراکتورها در کشت و پرورش خالص بسیاری از این جلبک های مفید، نقش حیاتی خواهند داشت و در حقیقت می توانند نویدی برای کشاورزی پویا و پایا باشند.

منبع: جام جم آنلاین