گیاهان دارویی و سنتز سبز نانوذرات فلزی

فرایند تولید نانوذرات شامل تهیه مواد اولیه، سنتز نانوذرات در مقیاس تجاری و استفاده از انها در بسیاری از زمینه های پزشکی، بهداشت، کشاورزی، داروسازی، شیمی و غیره می باشد. تولید اقتصادی و سبز نانوذرات فلزی با اندازه های کمتر از 20 نانومتر توسط گیاهان دارویی تحت تاﺛیر فاکتورهای محیطی موﺛر و بهینه شده یکی از اهداف اﺻلی حوزه نانوبیوتکنولوژی می باشد.

اندام های مختلف گیاهان دارویی برای تولید نانوذرات می توانند مورد استفاده قرار گیرند. فاکتورهای محیطی مختلف از جمله pH، دما، غلظت عصاره های گیاهی، زمان تیماردهی نمونه ها از عوامل موﺛر بر تولید اقتصادی و پایدار نانوذرات فلزی می باشند. برای بررسی تیمارهای مختلف محیطی و بررسی اﺛرات متقابل چندگانه فاکتورها معموﻻ تعداد زیادی حالت بایستی بررسی شود امروزه در راستای کاهش تعداد حاﻻت مورد بررسی از روش تاگوچی برای انتخاب مناسب و موﺛر حاﻻت مختلف استفاده می شود. پس از انتخاب فاکتور های بهینه در جهت تولید نانوذرات، برای بررسی کمیت و کیفیت نانوذرات تولید شده از روش های مختلف از انالیز طیف سنج مادون قرمز تبدیل فوریه جمله نتایج تغییر رنگ و طیف سنجی مرئی – فرابنفش، (FTIR)، پراش پرتو ایکس (XRD)، انالیزپتانسیل زتا potential) (Zeta، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و برخی روش های دیگر استفاده می شود.

نانو، علم مطالعه مواد و دستکاری انها در مقیاس اتم، مولکول و ماکرومولکول است به نحوی که ویژگی های انها نسبت به حالتی که مواد در حالت تودهای، هستند، به طور قابل ملاحظهای تغییر می کند. از اینرو، فناوری نانو، طراحی، مشخصهیابی، تولید و کاربرد مواد، ابزار و سیستمها توسط کنترل شکل و اندازه در مقیاس نانومتر است. در سالهای اخیر همگرایی بین فناوری نانو و زیستشناسی زمینه جدیدی از فناوری نانو را ایجاد کرده است.

نانوبیوتکنولوژی (ریز زیست فناوری)، علم استفاده از میکروارگانیسمهایی مانند اکتینومیستها، باکتریها، قارچها، ویروسها، مخمرها و همچنین گیاهان در تعدادی از فرایندهای بیوشیمیایی و بیوفیزیکی است. این زمینه نسبتاً جدید بر ایجاد، راهاندازی و استفاده از مواد در مقیاس نانو در بیوتکنولوژی پیشرفته تمرکز کرده است. سنتز ذرات در مقیاس نانومتر از طریق میکروارگانیسمها و همچنین گیاهان، اولویت رشته نانوبیوتکنولوژی است. نانوذره، نانومادهای است که اندازه هر سه بعد ان مشابه و در مقیاس نانو، است. اندازه کوچک و نسبت سطﺢ به حجم زیاد نانوذرات منجر به تغییرات قابل توجهی در ویژگی انان شده است.

نانوذرات به دلیل ویژگیهای الکتریکی نوری، فیزیکی و شیمیایی در کاربردهای کاتالیزوری، سنسورهای شیمیایی، اجزای الکترونیکی، تصویربرداری تشخیصی، پزشکی، تولیدات و پروتکلهای دارویی استفاده میشوند. نانوذرات فلزی طلا، نقره، پلاتین و پاﻻدیوم در پزشکی، داروسازی و ﺻنایع ارایشی کاربرد گسترده دارند. به طور کلی روشهای سنتز نانوذرات به سه روش فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی شناخته میشوند. در روشهای فیزیکی با استراتژی باﻻ به پایین توسط فشار مکانیکی، تابش انرژی زیاد، ایجاد خراش توسط انرژی حرارتی یا الکتریکی، ذوب شدن و تبخیر یا تراکم، نانوذرات تولید میشوند که به دلیل تولید نانوذرات با توزیع یکنواخت و نبود الودگی حلالها روش مفیدی است اما زباله های تولید شده حین فرایند تولید، این روش را به روشی گران تبدیل کرده است.

روشهای شیمیایی با استراتژی پایین به باﻻ، مانند تکنیک میکروامولوسیون، سنتز هیدروترمال و غیره، به دلیل استفاده از حلالهای شیمیایی مضر برای محیط زیست، مناسب نمیباشند. سنتز نانوذرات از طریق میکروارگانیسم هایی مانند اکتینومیستها، باکتریها، قارچها، ویروس ها، جلبکها وهمچنین گیاهان به عنوان کارخانه های بیولوژیکی، روشی تمیز، غیرسمی و سازگار با محیط زیست، با ویژگیهای فیزیکوشیمیایی خاص و با قابلیت تولید در در مقایسه با میکروارگانیسمها، کاربرد گیاهان به دلیل عدم نیاز به اندازه، شکل و ترکیبات مختلف است فرایندهای خاص، پیچیده و چند مرحلهای مانند خالصسازی، امادهسازی و نگهداری محیط کشت کارامدتر است. بنابراین سنتز نانوذرات توسط گیاهان، سریعتر، ارزانتر و در مقیاس بیشتری نسبت به میکروارگانیسم ها ﺻورت میگیرد.

تقاﺿای قابل توجه برای تولید نانوذرات سبز، مطالعه جامعی را اغاز کرده است که نشان میدهد، استفاده از عصاره گیاهان موﺛرترین راه برای تولید نانوذرات سازگار با محیط زیست است. اندامهای مختلف گیاهی، بذور، ﺻمغ و ترشحات، جهت تهیه عصاره گیاهی در فرایند تولید نانوذرات فلزی و اکسید فلزی مورد استفاده قرار میگیرند. مراحل شکل گیری نانوذرات شامل تشکیل هسته به ﺻورت کاهش یونهای فلزی، تجمع اتمها و رشد هسته پس از ترکیب ذرات ریزتر و تغییر شکل و اندازه انان تحت شرایط اعمال شده و سﭙس پایداری نانوذرات به کمک ترکیبات گیاهی است. گیاهان دارویی حاوی ترکیبات فعال الکالوئیدی، اسید فنولیک، پلی فنول، پروتئینها، ترپنوئیدها، فلاونوئیدها ترپنها و حلقه های اروماتیک و قند می باشند که مسئول کاهش یونهای فلزی، پوششگذاری و پایداری نانوذرات سنتز شده، هستند.

هیدروکسیل، کربونیل، امین و متوکسیدها، گروه های عاملی اﺻلی، مسئول واکنش با پیش سازهایی هستند که در ترپنوئیدها، فلاونوئیدها، فنلها، الکالوئیدها، پروتئینها و کربوهیدراتها یافت میشوند. اختلاف در نوع و غلظت ترکیبات فعال موجود در عصاره گیاهان دارویی، اساس تغییر در اندازه و شکل نانوذرات سنتز شده است. عوامل محیطی از جمله PH، دما، غلظت و مدت زمان تیماردهی ازدیگر عوامل مهم و تاﺛیرگذار بر مقدار تولید، اندازه و شکل نانوذرات تولیدی می باشند. تعیین بهترین ترکیب عوامل محیطی برای تولید حداکثری و پایدار نانوذرات مستلزم پیاده سازی طرح های ازمایشی مختلف و بررسی اﺛرات متقابل عوامل محیطی می باشد در این راستا رویکرد روش طراحی ازمایش تاگوچی با حداکثر دقت و حداقل تعداد حاﻻت مورد بررسی برای تعیین ترکیب عوامل محیطی بسیار مفید می باشد. مرحله نهایی در فرایند تولید نانوذرات، اطمینان از تولید نانوذرات، تشخیص اندازه ومقدار نانوذرات تولیدی وتعیین میزان پایداری و کیفیت نانوذرات است که به کمک روش های مختلف از جمله نتایج تغییر انالیز طیف سنج مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR)، پراش پرتو ایکس (XRD)، رنگ و طیف سنجی مرئی – فرابنفش، و برخی روش های دیگر ﺻورت می انالیزپتانسیل زتا potential) (Zeta، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) گیرد.