تمایل
به تهیه و استفاده از موادی با ابعاد نانومتری با توجه به خصوصیات جالب
صنعتی این مواد روز به روز در حال افزایش است، اما نانوذرات حاصل از
روش‌های شیمیایی که امروزه به کار برده می‌شوند به دلیل استفاده از مواد
شیمیایی خطرناک و سمی و آسیب‌های زیست محیطی حاصل از آنها، نگرانی‌های
زیادی را ایجاد کرده است. از میان نانوذرات، نانوذرات طلا و نقره به جهت
اهمیت های زیستی و کاربردهای پزشکی بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند، اما
روش های شیمیایی تهیه ی این نانوذرات منجر به باقی ماندن مقداری از
واکنشگرهای سمی و عدم استفاده از نانوذرات حاصل در کاربردهای زیستی می شود.
تولید نانوذرات با استفاده از اصول شیمی سبز جایگاه ویژه‌ای در پژوهش‌ها
پیدا کرده است و بدین منظور انواع گوناگونی از سامانه‌های زیستی مورد
استفاده قرار می‌گیرند. استفاده از ریزاندامگان، دیاتومه‌ها و یوکاریوت های
نوری از جمله‌ی این سامانه ها هستند، ولی به دلیل هزینه های بالا برای
تهیه و نگهداری آنها کمتر مورد استفاده قرار می گیرند. امروزه گیاهان و
محصولات کشاورزی به عنوان منابع تجدیدپذیر و ارزان برای تهیه ی نانومواد
زیستی مورد توجه خاصی قرار گرفته اند. در این مقاله برخی از روش‌های
استفاده از بسترهای گیاهی برای تهیه ی نانوذرات نقره و طلا مورد بررسی
قرار گرفته‌اند. گیاه‌پالایی و استفاده از عصاره و توده‌های زیستی گیاهان
از جمله‌ی این روش‌ها هستند.
استخراج نانوذرات از طریق گیاه‌پالایی
گیاه‌پالایی،
یک فناوری جدید برای درمان و تصفیه مکان های آلوده (خاک وآب) است. در این
روش، گیاهان برای پاکسازی یا کنترل انواع بسیاری از آلاینده هایی که شامل
فلز ها، آفت کش ها و هیدروکربن های نفتی هستند، به کار می روند. توانایی
گیاهان برای جذب فلزهای با ارزش تجاری توجه پژوهشگران در سراسر جهان را به
خود جلب کرده است. ابتدا این روش برای تصفیه بکار برده می‌شد، ولی پس از
مدتی دانشمندان متوجه شدند که می‌توان از گیاهان به هدف استخراج و تهیه
فلزها نیز بهره برد. این روش با عنوان "فایتو‌مانینگ" شناخته شده است و در
مقایسه با روش‌های شیمیایی معمول، مقرون به صرفه‌تر وسازگار با محیط زیست
است، حتی می‌تواند برخلاف روش‌های شیمیایی، فلزها را در سطوح کم جذب و در
بافت گیاهی جمع‌آوری کند. گزارش‌هایی در مورد گیاهانی که طلا و نقره در
غلظت بالا جذب می‌کنند، وجود دارد. از جمله‌ی این گیاهان یونجه و خردل هندی
است.
تهیه‌ی نانوذرات از عصاره‌ی گیاهان
سوخت
و ساز‌های ثانویه، آنزیم‌ها، پروتین‌ها و یا دیگر عوامل کاهنده در تهیه‌ی
نانوذرات فلزی به وسیله گیاهان نقش اساسی دارند. محل انباشت زیستی نانوذرات
بستگی به حضور آنزیم‌ها و پروتین‌های درگیر در تهیه‌ی آنها دارد. بازیابی
نانوذرات از بافت گیاهی خسته کننده، گران و نیاز به آنزیم‌هایی برای تخریب
بافت سلولزی گیاه دارد. از این رو برای تهیه‌ی نانوذرات فلزی گوناگون
استفاده از عصاره گیاهان در پردازش‌کم و مقیاس وسیع آسان‌تر است. در
سال‌های اخیر استفاده از عصاره گیاهان برای تهیه ی نانوذرات فلزی به عنوان
یک جایگزین آسان و مناسب برای روش‌های شیمیایی و فیزیکی مطرح شده است. برای
اولین بار عصاره گیاه شمعدانی (عصاره برگ، ساقه و ریشه) برای تولید خارج
سلولی نانوذرات طلا استفاده شد. شانکار و همکاران کاهش زیستی یون‌های طلا
به نانوذرات طلا را با استفاده از عصاره برگ گل شمعدانی گزارش کردند.
همچنین آنها توانستند نانوذرات مثلثی و کروی طلا را با استفاده از عصاره
لیمو تهیه کنند.
سنتز نانوذرات نقره با استفاده از برگ درخت توت‌فرنگی
گروهی
از محققان یونانی و اسپانیایی توانسته‌اند با بهره‌گیری از عصاره برگ درخت
توت‌فرنگی، نانوذرات نقره را سنتز نمایند. نانوذرات نقره به دلیل
کاربردشان در زیست‌فناوری مورد توجه قرار دارند. این فناوری جدید ساده،
ارزان، سریع و سازگار با محیط زیست است. این محققان توانسته‌اند با استفاده
از برگ درخت توت‌فرنگی و نیترات نقره، نانوذرات نقره تولید کنند.
در
این روش عصاره برگ درخت توت‌فرنگی به محلولی از نیترات نقره اضافه می‌شود.
پس از به‌هم زدن محلول به‌مدت چند دقیقه، نانوذرات نقره تشکیل می‌شوند.
سوفیا
تسیپاس یکی از محققان این پروژه می‌گوید: «راه‌های مختلفی برای سنتز
نانوذرات نقره وجود دارد، اما با در نظر داشتن این واقعیت که در اینجا از
یک گیاه غیرسمی در دمای بین 25 تا 80 درجه سانتی‌گراد استفاده می‌شود، این
روش ارزان‌تر و ساده‌تر بوده و اجرای آن آسان‌تر است.»
تسیپاس
می‌افزاید: «نوآوری این روش در این است که می‌توان با کنترل پارامترهای
واکنش، نانوذراتی با اندازه‌های از پیش تعیین‌شده (از 5 تا 40 نانومتر) و
شکل مشخص (کره، هرم، مکعب) تولید کرد. نانوذرات تولید شده تا 6 ماه به شکل
پایدار باقی ماندند.»
عصاره
برگ‌های درخت توت‌فرنگی با ایجاد یک لایه آلی روی نانوذرات نقره موجب
پایداری می‌شوند. این عصاره به‌عنوان عامل کاهنده و پایدارساز برای کل
محصول عمل می‌کند. مشخصات نانوذرات سنتز شده با روش‌های مختلفی چون
میکروسکوپی الکترونی عبوری، طیف‌سنجی ماورای بنفش و (FTIR) تعیین شد و مورد
تأیید قرار گرفت. در حال حاضر این محققان علاوه بر بهینه‌سازی فرآیند، روی
چگونگی استفاده از این روش در تولید نانوذرات دیگر کار می‌کنند.
نتیجه گیری
اگر
چه راه های گوناگون زیستی برای تهیه زیستی نانوذرات فلزی شناخته اند، اما
استفاده از بسترهای گیاهی برای تهیه ی نانومواد یک روش نوظهور و طبق اصول
شیمی سبز است. گیاهان زیادی وجود دارند که قابلیت ساخت نانوذرات و استفاده
در چنین صنعت ارزشمند و گران بهایی را دارند، ولی هنوز ناشناخته باقی
مانده‌اند. بسیاری از این گیاهان تاکنون مورد آزمایش قرار نگرفته‌اند و
ترکیبات نانوی درون آنها شناخته نشده‌اند. با توجه به پیشرفت صنعت نیاز به
تولید ترکیبات نانو برای انواع مصارف تجاری و کاربردی رو به افزایش است.
بنابراین، در بسیاری از کشورهای پیشرفته فعالیت‌های پژوهشی به صورت هدفمند
در مسیر‌های مشخص شده‌ی فناوری نانو با روش‌های شیمی سبز و سازگار با محیط
زیست در جریان است.