فصلنامه دنیای نانو
پیاپی 42 (بهار 1395)

بسته بندی مواد غذایی راه کاری حیاتی برای تضمین ایمنی آن ها است. با توجه به رشد روزافزون جمعیت و نیاز به حفظ منابع برای نسل های آینده روش های جدید بسته بندی مواد غذایی حائز اهمیت شده است. در این میان نانوفناوری می تواند نقش موثری در این مهم داشته باشد و استفاده از نانومواد سبب گسترش افزایش زمان ماندگاری و حفاظت مواد غذایی در برابر اکسیژن، نور، میکروارگانیسم و رطوبت می شود. خواص متمایز در نانومواد به دلیل مساحت سطح تماس بالا مشاهده می شود. از جمله نانوموادی که به صورت گسترده در بسته بندی مواد غذایی استفاده می شوند می توان به نانوذرات با ساختار صفربعدی نظیر نانونقره و نانومیله ها با ساختار یک بعدی نظیر نانواکسید روی با خاصیت ضدباکتری و همچنین نانوصفحه ها با ساختار دوبعدی نظیر نانورس با خاصیت سد عبوری در برابر اکسیژن اشاره نمود. در این مقاله مروری سعی شده است انواع نانوکامپوزیت ها به خصوص بر پایه ترکیبات زیست سازگار مورد استفاده در بسته بندی مواد غذایی معرفی و بررسی شوند.

فناوری نانو درک و کنترل ماده در ابعادی تقریبا بین 1 تا 100 نانومتر است که در آن مفاهیم منحصر به فردی از کاربرد های جدیدی را ممکن می سازد. اگرچه دامنه کاربرد نانومواد مهندسی ساز در علوم مختلف در حال افزایش است، اما نگرانی های زیادی در رابطه با پتانسیل خطرات نانو ذرات برای سلامتی انسان و محیط زیست وجود دارد. به طوری که مطالعات حاکی از آن است که برخی از نانو مواد مهندسی ساز می توانند موجب بروز آسیب های از جمله: شکستن ملکول DNA و موتاسیون کروموزومی، استرس های اکسیداتیو، التهاب و فیبریوزیس سیستم تنفسی و... در موجودات زنده شوند. هدف از این مطالعه بررسی آثار منفی نانومواد مهندسی ساز در اجزا مختلف محیط زیست است که با توجه به تعداد مقالات منتشر شده، در بازه زمانی 2010 - 2000 بیان گردیده است. تعداد مطالعاتی که در زمینه آثار منفی نانومواد مهندسی ساز گزارش شده است، نسبت به پژوهشهای که درباره اثرات مثبت این مواد صورت گرفته، بسیار محدود می باشد. لذا قبل از استفاده از این مواد، ضرورت تام دارد تا مطالعه ی پیرامون پیامدهای منفی و آثار منفی احتمالی استفاده از آنها بر محیط زیست و موجودات زنده به خوبی انجام شود و بدین وسیله از بروز فاجعه های زیست محیطی در آینده جلوگیری گردد. در این راستا تدوین استاندارد های زیست محیطی استفاده از نانو مواد مختلف ضرورت دارد.

نانولوله های کربنی CNTs به علت ساختار مویینه مانند و سطح بسیار زیادی که دارند، به آن ها خصوصیت ظرف به عنوان میزبان برای پرکننده های گوناگون و بارگذاری داروها بر روی سطح شان می دهد و بنابراین به عنوان یک ابزار جدید برای رساندن مولکول های درمانی به داخل سلول ها پدید آمده اند. دارورسانی هدفمند یکی از قابل اعتمادترین کاربردهای زیستی نانولوله های کربنی می باشد. کارهای بسیار گسترده ای بر روی تهیه CNTها و عامل دار کردن آن ها هم بصورت خارجی، یعنی اتصال عناصر عاملی به دیواره خارجی و هم درونی با پر کردن مواد مختلف می باشد. مخصوصا ویژگی ظرف بودن نانولوله ها امکان پرکردن CNTها را با مواد مختلف می دهد. در مقاله پیش رو مروری می شود بر کاربرد نانولوله های کربنی به عنوان حامل در درمان سرطان. مطالعات انجام گرفته بر روی عامل دار کردن یا پر کردن این نانوذرات با داروهایی مختلف و تاثیر آن در مقایسه با داروهای تنها و بدون حامل مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

ابتدا به تغییر مورفولوژی نانوساختارهای کربنی شامل فولرن، نانولوله های کربنی و گرافن پرداخته و سپس مطالعه ساختاری آنها مورد بررسی قرار گرفت. مشاهده شد فرایند اکسیداسیون در نانوساختارهای کربنی تاثیر بسیار متنوعی در مقدار تخلخل و زبری سطح دارند و در ساختار گرافن با سطح متخلخل اثر گذاری کمتری از خود نشان می دهند. به عبارتی اثر فرایند اکسیداسیون بر قسمتی از سطوح نانوساختار بیشتر متمرکز می گردد که دارای سطحی صاف تر باشد. این موضوع در گرافن خالص بسیار محسوس تر است زیرا سطح صفحات آن دارای صافی کافی می باشد درنتیجه فرایند اکسیداسیون 2/5 زبری سطح و 2/35 تخلخل را افزایش می دهد. در حالیکه گرافن هامرز 1/13 زبری بیشتر نسبت به گرافن خالص دارد. با توجه به بررسی های بعمل آمده و نتایج AFM از نانوساختارهای کربنی نتیجه می شود که فرایند عاملدار کردن در کنار مورفولوژی اولیه نانوساختار می تواند موجب افزایش تخلخل و زبری سطح شود و مقدار این افزایش کاملا تابع میزان صافی سطح نانوساختار اولیه و هندسه چند بعدی آن می باشد. همچنین فرایندهای عاملدار کردن بر کاهش شدت پدیده کلاسترینگ نانوذرات اثر مثبت دارند و کاهش اندازه ذرات نانوساختارها در کلاسترهای خود موجب افزایش تخلخل و زبری سطحی می شود. بنابراین فرایندهای عاملدار کردن می توانند مورفولوژی نانوذرات را به لحاظ ساختاری، خواص سطحی و هندسه بشدت تغییر داده و بر اساس این تغییرات رفتار متفاوتی از آن نانوساختار ارائه دهند.

با توجه به رشد سریع جمعیت جهان، پیش بینی شده است که تولید جهانی محصولات کشاورزی در سال 2050 باید 70 درصد افزایش یابد تا نیازهای بشر به غذا را تامین کند. برای حفظ سطح فعلی تولید محصولات کشاورزی، کاربرد کودهای مختلف به مقدار زیاد و برای مدت طولانی در بخش کشاورزی باعث ایجاد مسائل جدی زیست محیطی در سطح جهان شده است. نانوکودها می توانند یک نوآوری بزرگ برای کشاورزی باشند. در مورد نانوکودهای نیتروژنی که اوره پرمصرف ترین آنها می باشد، مطالعاتی انجام شده است. برای مثال از نانوذرات هیدروکسی آپاتایت، نانوذرات سیلیکا با روزنه های میان اندازه و پوشش اوره با نانوذرات اکسید روی برای رهاسازی تدریجی نیتروژن استفاده شده است. برخی مطالعات نیز کاهش آبشویی نیتروژن و افزایش عملکرد گیاهانی مانند گوجه فرنگی را گزارش کرده اند. این تحقیقات در مراحل ابتدایی بوده و هنوز برای مصرف کلان نانوکودها از طرف نویسندگان پیشنهادی ارائه نشده است. همچنین اقتصادی بودن این نانوکودها و برتری آنها نسبت به کودهای مرسوم مورد سوال است.

به طور کلی در این مطالعه به بررسی نانوساختارهای اکسیدروی و نحوه عملکرد آن به عنوان حسگر نوری و همچنین اصول و طریقه سنتز نانوساختارهای اکسیدروی آلاییده شده با آهن پرداخته شده است. در ابتدا به مکانیزم جذب نور فرابنفش توسط نانوساختارهای یک بعدی اشاره شده، سپس سنتز نانوساختارهای آلاییده شده با آهن و تاثیر این ناخالصی بر مورفولوژی و خواص الکتریکی آن مورد بررسی قرار گرفته است و در نهایت کاربردهای آن بیان شده است.

شناسایی حساس و دقیق بیومولکول ها و پروتئین ها در حوزه های مختلف شامل آنالیز غذا، زهرشناسی، دارویی و بالینی کاربرد دارد. ایمنی سنجی روشی حساس، دقیق و سریع برای شناسایی مولکولی خاص بوده و براساس توانایی آنتی بادی برای اتصال به آنتی ژن و تشکیل کمپلکس آنتی ژن- آنتی بادی برای جداسازی و شناسایی آنالیت موردنظر می باشد. آنتی بادی ها پروتئین هایی هستند که در اثر تزریق یک مولکول خارجی آنتی ژن به بدن حیوان، در خون و سیالات بافتی حیوان تولید می شوند. ازآنجاییکه آنتی بادی ها دربرابر ساختار خاص سه بعدی آنتی ژن تولید می شوند، برای اتصال به آنتی ژن اختصاصی عمل می کنند و هنگامی که آنتی بادی مونوکلونال یا پلی کلونال از خون موجود زنده تخلیض می شود واکنشگری ایده ال برای شناسایی مولکول هدف با ویژه-گزینی بالا به شمار می رود. بنابراین به دلیل مزایای بسیار روش های ایمنی سنجی و ایمونوحسگر از قبیل ویژه گزینی و حساسیت بالا، امروزه توجه زیادی به سوی این شاخه علم معطوف شده است. نانوساختارها به دلیل مزایایی مثل نسبت سطح به حجم بالا می تواند برای بهبود حدتشخیص و ساخت ابزارهای مینیاتوره مفید باشد. نانوساختارها می توانند به عنوان نشانگر برای شناسایی یا به عنوان بستری که واکنش ایمنی شیمیایی روی آن رخ می دهد به کارروند. مقاله حاضر به توصیف موارد قابل توجه در توسعه ایمنی سنجی، روش های تولید آنتی بادی و انواع روش های عملکرد و بهینه سازی سیستم های تشخیص آنالیت می پردازد.

امروزه به علت افزایش جمعیت، رشد روز افزون صنایع غذایی، دارویی و نفتی، سطح آلودگی خاک، آب و هوا در وضعیت بحرانی قرار دارد. بنابراین، محققان به دنبال روش های جدید، آسان، ارزان قیمت و سریع برای تعیین، شناسایی و حذف آلاینده ها از نمونه های مختلف محیط زیستی می باشند. روش های تحلیلی زیادی برای این منظور پیشنهاد شده اند، ولی به علت آنکه مقدار این آلاینده ها در محیط زیست بسیار کم است، اغلب شناسایی کیفی و اندازه گیری کمی آنها را با مشکل رو به رو می کند. برای رفع این مشکل، به منظور پیش تغلیظ نمونه ها می توان از روش استخراج فاز جامد استفاده نمود. در این مقاله سعی بر آن است که عملکرد و تاثیر جاذب های نانو ساختار مانند نانو فایبر ها، نانو ساختار های کربنی و مغناطیسی بر استخراج فاز جامد مورد بحث و بررسی قرار گیرد.