کاربردهای نانوتکنولوژی در کشاورزی

نانوتكنولوژی به عنوان یك فناوری قدرتمند، توانایی ایجاد تحول در سیستم كشاورزی و صنایع غذایی سر تا سر دنیا را دارد. نمونه هایی از كاربردها و ظرفیتهای بالقوه نانوتكنولوژی در كشاورزی و صنایع غذایی، شامل سیستمهای جدید آزاد كننده دار و برای درمان بیماریها، ابزارهای جدید بیولوژی سلولی و مولكولی، امنیت زیستی و تضمین سلامتی محصولات كشاورزی و غذایی و تولید مواد جدید مورد استفاده برای شناسایی عوامل بیماریزا و حمایت از محیط زیست می باشد.
تحقیقات اخیر، امكان استفاده از نانوشلها و نانوتیوپها را در سیستمهای جانوری برای تخریب سلولهای هدف، به روشنی ثابت نموده است.
امروزه از نانوپارتیكل ها كه اجرام بسیار كوچكتر از حد میكرون هستند، برای رها سازی داروها و یا ژنها به داخل سلولها استفاده می شود و مورد انتظار است كه این تكنولوژیها در ۱۰ تا ۱۵ سال آتی مورد بهره برداری كامل قرار گیرد.
با روند رو به رشد تحقیقات اخیر، این پیش بینی منطقی است كه در دهه آینده، صنعت نانوتكنولوژی با توسعه بی نظیر خود، منجر به ایجاد انقلاب عظیم در بخش پزشكی و بهداشت و همچنین تولیدات دارویی دام و آبزیان گردد.
تحقیق و توسعه هدفمند، برای درك و دستكاری اندازه گیریهای مورد نیاز در سطح موادی با ابعاد در حد اتم، مولكول و سوپر مولكول ها را نانوتكنولوژی می گویند. این مفهوم با واحدهایی از یك تا صد نانومتر، همبستگی دارد. در این مقیاس، خصوصیات فیزیكی، بیولوژیكی و شیمیایی مواد تفاوت اساسی با یكدیگر دارند و اغلب اعمال غیر قابل انتظار از آنها مشاهده می شود.
در سیستم كشاورزی امروزی، اگر دامی به یك بیماری خاص مبتلا شود، می توان چند روز و حتی چند هفته یا چند ماه قبل علایم نامحسوس بیماری را شناسایی كرده و قبل از انتشار مرگ و میر كل گله، دامدار را برای اخذ تصمیمات مدیریتی و پیشگیری كننده آگاه كرد تا نسبت به مقابله با آن بیماری اقدام نماید.
نانوتكنولوژی به موضوعهایی در مقیاس هم اندازه با ویروسها و سایر عوامل بیماری زا می پردازد و بنابراین ظرفیت بالایی را برای شناسایی و ریشه كنی عوامل بیماری زا دارد. نانوتكنولوژی امكان استفاده از سیستمهای آزاد كننده دارویی را كه بتواند به طور طولانی مدت فعال باقی بماند، فراهم می كند. به عنوان مثال، با استفاده از سیستمهای آزاد كننده دارو، می توان به ایمپلنتهای ابداع شده مینیاتوری در حیوان اشاره كرد كه نمونه های بزاقی را به طور مستمر كنترل می كنند و قبل از بروز علایم بالینی و تب، از طریق سیستمهای هشدار دهنده و سنسورهای ویژه، می توانند احتمال وقوع بیماری را مشخص و سیستم خاص آزاد كننده، داروی معینی را برای درمان مؤثر توصیه كنند. طراحی سیستمهای آزاد كننده مواد دارویی، یك آرزو و رؤیای همیشگی محققان برای سیستمهای رها كننده داروها، مواد مغذی و پروبیوتیكها بوده و می باشد.
نانوتكنولوژی به عنوان یك فناوری قدرتمند، به ما اجازه می دهد نگرشی در سطح مولكولی و اتمی داشته و قادر باشیم، ساختارهایی در ابعاد نانومتر را به وجود آوریم.
برای تعیین و شناسایی بسیار جزئی آلودگیهای شیمیایی، ویروسی یا باكتریایی در كشاورزی و صنایع غذایی، معمولاً از روشهای بیولوژیكی، فیزیكی و شیمیایی استفاده می شود. در روشهای اخیر نانوتكنولوژی، برای استفاده توأم این روشها، یك حسگر در مقیاس نانو طراحی كرده اند. در این سامانه جدید، مواد حاصل از متابولیسم و رشد باكتری با این حسگرها تعیین می گردد.
سطوح انتخابی بیولوژیكی، محیطهایی هستند كه عمده واكنشها و فعل و انفعالهای بیولوژیكی و شیمیایی در آنها انجام می شود.
چنین سطوحی همچنین توانایی افزایش یا كاهش قدرت اتصال ارگانیزمها و مولكولهای ویژه را دارند. از جنبه های كاربردی استفاده از این سطوح، طراحی حسگرها و كاتالیستها و توانایی جداسازی یا خالص سازی مخلوطهای بیومولكولها است. نانو مولكولها موادی هستند كه اخیراً از طریق نانوتكنولوژی به دست آمده اند و یا در طبیعت موجودند و به وسیله این ساختارها، امكان دستكاریهایی در سطح نانو و تنظیم و كاتالیز واكنشهای شیمیایی وجود دارد. نانو مواد، از اجزای با سایز بسیار ریز تشكیل شده اند و اجزای تشكیل دهنده چنین ساختارهایی بر خواص مواد حاصل در سطح ماكر و تأثیر می گذارد.
ساختارهای كروی توخالی (buckey balls) كه با نام دیگر «فلورن» هم شناخته شده اند، مجموعه ای از اتمهای كربن متحدالشكل به صورت كروی هستند كه در چنین ساختاری هر اتم كربن به سه اتم كربن مجاورش متصل شده است. دانشمندان اكنون به خوبی می دانند كه چگونه چنین ساختاری را به وجود آورند و كاربردهای بیولوژیكی آن امروزه كاملاً شناخته شده است. از جمله كاربردهای چنین ساختارهایی، رها سازی دارو یا مواد رادیواكتیو در محلهای مبتلا به عوامل بیماری زاست.
كاربرد پلیمرهای سنتزی در داروسازی، پیشرفتهای چشمگیری داشته است. سبكی، نداشتن آثار جانبی و امكان شكل دهی پلیمرها، كاربرد آنها را در زمینه پزشكی و دامپزشكی افزایش داده است. در روشهای دارو رسانی مدرن، فرآورده، شكل دارویی مؤثر خود را با یك روند مشخص شده قبلی برای مدت زمان معلوم به طور سیستماتیك به عضو هدف آزاد می كند.
دانشمندان قادرند نانوشلهایی را بسازند كه مولكولهای آنتی ژنها بر روی آنها سوار شوند و در مجموع سلولهای سرطانی و تومورهای موجود را تحت تأثیر قرار دهند. این ویژگی بخصوص در رابطه با نانوشلهاست كه این ساختارها قادرند فقط تومورهای موجود را تحت تأثیر قرار دهند و سلولهای مجاور تومور دست نخورده باقی می ماند.

دكتر محمدرضا نجفی

منبع : روزنامه قدس