چهارشنبه, ارديبهشت 04, 1398
     


مطالب سرگرمي
تاریخ: 1390/05/06 نظرات: 0 نظر نمایش: 2305 مرتبه تعداد امتیاز: 68   (Article Rating)
فناوری نانو ( قسمت دوم )

فناوری نانو ( قسمت دوم )
 
معرفيIntroduction 
 
امروزه رقابت بازارهاي تكنولوژيكي براي حفظ قدرت در صنعت غذا و فراوري غذا امري ضروري است . مصرف كننده ها متقاضي محصولات معتبر (مجاز) خوش طعم و سهل و ساده هستند . آينده متعلق به محصولات، فرآوري و فرآورده هاي جديدي است كه اهداف زير را دنبال مي كند :

بهبود كارايي محصول و طولاني شدن عمر ماندگاري و،تازگي محصول، بهبود كيفيت و ايمني غذا .
نانو تكنولوژي مي تواند براي توسعه مواد در اندازه هاي كوچك بهسازي، كنترل و انتقال محموله، شناسايي آلودگي و ابداع نانو ابزار هايي براي زيست شناسي سلولي و مولكولي استفاده شود . نانو تكنولوژي شامل ابداع و استفاده از مواد آلي و غير آلي در مقياس نانو مي باشد.

نانو تكنولوژي نويد مهيا كردن شيوه اي براي طراحي نانو مواد داده است و مواد ساخته شده سازگار با ويژگي هاي فيزيكي، شيميايي و بيولوژي اند و توسط ساختارهاي مولكولي و ديناميكي مشخصي،كنترل مي گردند . در اين تكنيك هاي بيولوژيكي قبل از تشكيل فرآورده ژن ها دچار تغيير مي شوند . نانو تكنولوژي مي تواند پيشرفت هاي آينده را كامل تر و با روش هاي موثر تري و به انواع ديگري آماده كند .

 دست كاري پليمرهاي غذا و مجموعه هاي پليمري باعث بهبود كيفيت غذا و سلامتي مي گردد . نانو تكنولوژي نه تنها مواد با ويژگي جديد ايجاد مي كند بلكه مواد ديگري با ويژگي هاي خود جمع كن، خود التيام و نگهداري توليد مي كند.

ارتباط نانو تكنولوژي با مهندسي كشاورزي و سيستم هاي غذايي
 

نانو تكنولوژي به عنوان تكنولوژي قدرتمند قادر است كه سيستم غذايي و كشاورزي را متحول كند .امنيت سيستم غذايي و كشاورزي، درمان بيماري زایی با سيستم توزيع دارو و ابزارهاي جديد بيولوژيکی مولكولي و اتمي (سلولي)،ابزارهاي جديد براي شناسايي پاتوژن و حفاظت از محيط زيست مثالهاي مهمي در رابطه با نانو مي باشند.

برخي نمونه هاي اساسي نانو به عنوان تكنولوژي قدرتمند مدرن عبارتند از :

توليد،فرآيند و ارسال محصولات غذايي كه با امنيت بيشتري توليد شده اند زيرا نانو سنسورها براي شناسايي پاتوژن و آلودگي پيشرفت كرده است.

توسعه نانو ابزارهايي، كه امكان ثبت تاريخچه محيط،موقعيت و روشهاي ارسال كالا را ثبت مي كند .

سيستم هايي كه تركيبي از حسگرهاي هوشمند اند و موقعيت، گزارش، كنترل از راه دور را با امنيت بيشتر و موثرتري انجام مي دهند .

امنيت سيستم غذايي و كشاورزي بسيار حائز اهميت است، غذاهاي سنتي بايد با كنترل و امنيت بيشتري تهيه گردند.

نانو تكنولوژي پتانسيل هاي واقعي اين سيستم ها را حفظ مي كند :
 

راندمان توليد محصولات وفرآيند هاي غذايي، امنيت غذا، و پيامد هاي زيست محيطي توليد، انبار، توزيع بهتر غذا خواهند شد . با این فناوری در كشاورزي اگر يك گياه يا حيوان دچار بيماري شود . روزها، هفته ها و ماهها قبل از حضور بيماري توسط نشانه هاي ارگانيسم شناسايي شده و از شيوع آن جلوگيري مي كنيم.

نانو در اندازه اي مشابه ويروس يا ذرات بيماري زا عفونت را شناسايي و ريشه كني سريع آنرا ممكن ميسازد . نانو امكان توزيع سريع دارو را قبل از ظهور علايم ماكرو فراهم مي كند . براي مثال اين مواد در بدن موجود زنده كاشته مي شوند و قبل از بروز تب هشدار داده و مي تواند حضور بيماري را شناسايي و اطلاع دهند و سيستم توزيع را فعال نمایند اين فناوری هوشمند براي سيستم بيولوژيكي و بيو اكتيوBioactive مثل دارو،آفت كش، مواد مغذي،مواد زيست شناسي، بيو راكتورهاي سلولي، nutraceutical ( هر ماده غذايي يا به کاررفته در اغذيه، که با خود مزاياي پزشکي و سلامتي- مثل جلوگيري يا درمان بيمار‌‌ي‌ها - را به همراه داشته باشد. انواع مختلف اين محصولات عبارتند از: غذاهاي جداشده، مکمل‌هاي رژيمي و افزودني‌هاي ويژه اغذيه مهندسي ژنتيکي‌شده، محصولات گياهي، و غذاهاي فرآوري‌شده همچون حبوبات، سوپ‌ها و نوشيدني‌ها )پيش بيني شده اند .

ابزارهاي جديد بيولوژيكي - مولكولي، سلولي نيازمند طراحي هاي ويژه براي جداسازي،شناسايي،سنجش خواص مولكولهاست و اين امكان پذير است كه با نانو پيشرفت وسيعي در تحقيقات كشاورزي، علوم وتكنولوژي توليد مثل، تبديل تفاله هاي غذا و كشاورزي به انرژي و ديگر محصولات  By product از طريق نانوبيو پروسسهاي آنزيماتيكي، ممانعت و درمان بيماري در گياه و حيوان، نانو موادهایی با مشخصه هاي جديد به عنوان كشف مهمي در شناسايي پاتوژن و آلودگي، مواد خود ترميم و كاربردهاي متعدد آنها در كشاورزي امكان پذير است .

بسته بندي غذا در ظروف خود ترميم مي تواند غذا را از آلودگي ميكروبي حفظ كند و نگهداري، انبار،توزيع غذا را راحتر نمايد . حفاظت هاي زيست محيطي از طريق كاهش و تبديل مواد كشاورزي به محصولات ارزشمند از طريق نانو راحتر است .طراحي و توسعه نانو كاتاليست كه روغن هاي نباتي را به سوختهاي با منشا زيستي Bio-based و حلالهاي صنعتي   Biodegradable (توسط ميكروبها متلاشي مي شوند) تبدیل می کنند بهبود یافته است . چنين روشهايي نانو را قدرتمند تر مي كند . حفاظت هاي زيست محيط از طريق مديريت مكان و محيط خارجي زمينه ايست كه نانو مي تواند مفيد باشد . قبل از مصرف كاهو براي سالاد، سيب زميني براي سرخ كردن،بروكلي و نان گندم داغ، بر محيط تاثير داشته و از محيط تاثير مي پذيرند . اين تاثيرات بر روي زمان مطلوب رشد محصولات،آبياري، حاصل خيزي و برداشت موثر خواهند بود .

محصولات كشاورزي بايد در برابر هجوم حيوانات وحشي، علف هرز، حشرات، آفات، پاتوژن ها و آب و هواي غير قابل پيش بيني محافظت شوند . برسيهاي دقيق روزانه يا شناسايي مسائلي كه سلامت محصول را به خطر مي اندازد و ميزان نياز به آفت كش را كاهش مي دهد بايد انجام شوند . مديريت آفت تلفيقي،زمان نياز به آفت كش را شناسايي و بدين روش ميزان نياز به آن را كاهش مي دهد اين روش معروف به"Scouting" بهترين زمان برداشت حصول را شناسايي كرده و سلامتي محصول را ازنظر آلودگي شيميايي،ميكروبي حفظ مي كند . در ميان كاربردهاي نانو تكنولوژي مي توان به بيوسنتز و بيو پروسس مواد شيميايي جديد محصولات دارويي،شكستن بلوك هاي ساختمان زيست شناسي و مواد سنتزي،سيستم هاي بيولوژيكي مصنوعي واكنش هاي Biodegradable براي گياهان مغذي و حفاظت در برابر حشرات،بهسازي (بهنژادي) ژنتيك،توزيع دارو و ژن در حيوانات،مجموعه هايي براي سنجش DNA اشاره كرد.(مطالب فوق مفهوم كلي كاربرد نانو بر سيستم غذا و كشاورزي است).

در دسته‌بندي مسايل نانويي همچنان مسائل حل نشده بسياري وجود دارد. اما شاخه هاي زير اساس نانوتكنولوژي را تشكيل مي‌دهند:

·        نانو مواد، بيو مواد

·        نانو لوله ها

·        نانو كامپوزيت،نانوكپسول

·        نانو سنسورها و بيوسنسورها

·        نانو فيلتر، نانو ماشين
 

عناصر پایه در فناوری نانو
تفاوت اصلی فناوری نانو با سایر فناوری ها   در مقیاس مواد و ساختارهایی که در این فناوری مورد استفاده قرار می گیرند ، مي باشد.
 البته تنها کوچک بودن اندازه مد نظر نیست بلکه زمانی که اندازه مواد در اين مقیاس قرار می گیرند، خصوصیات ذاتی آنها از قبیل رنگ، استحکام، مقاومت و خوردگی و... تغییر می کند در حقیقت تفاوت این فناوری با سایر فناوریها به عناصر پایه آن بر می گردد این عناصر همان عناصر نانو مقیاسی هستند كه داراي خواصي متفاوت با مقياس ماكروشان مي باشند.اولین و مهمترین عنصر پایه، نانو ذرات هستند.منظور از نانو ذرات، ذراتی در ابعاد نانومتری در هر سه بعد می باشند . نانو ذرات می توانند از مواد مختلفی تشکیل شده باشند مانند نانو ذرات فلزی، سرامیکی...
عنصر پایه بعدی نانو لوله کربنی است این عنصر در سال 1991 کشف شد و در حقیقت لوله هایی از گرافیت می باشند . اگر صفحات گرافیت را پیچیده و به شکل لوله در آوریم به نانو لوله های کربنی می رسیم .این لوله ها در     اندازه های متفاوت هستند و می توانند تک دیواره یا چند دیواره باشند این لوله ها خواص بسیار جالبی دارند که منجر به ایجاد کاربرد های قابل توجهی از آنها می شود .
سومین عنصر پایه نانو کپسول است .همان طوری که از اسم آن مشخص است کپسولهایی هستند که قطر نانو متری دارند و میتوان مواد مورد نظر را در درون آن کپسوله کرد سالهاست که نانو کپسول ها در طبیعت تولید میشوند مولکول هایی موسوم به فسفولیپیدها که یک سر آنها آبگریز و سر دیگر آنها آب دوست است که وقتی در محیط آبی قرار میگیرند خود به خود کپسول هایی را تشکیل می دهند، که قسمت های آبگریز مولکول در درون آنها واقع می شود و از تماس با آب ممانعت میشود، حالت برعکس این مورد قابل توجه است البته عناصر پایه گوناگون و متنوع دیگری نیز وجود دارد.
 
نانو بیو مواد، نانو مواد و کاربردهای آنها
 
 
نانو مواد به مواد ساخته شده از طریق نانو تکنولوژی یا به صورت طبیعی (مثل خاک) اطلاق می گردد.
این مواد قادرند، که فعل و انفعالات شیمیایی کاتالیزوها را کنترل کنند این مواد ترکیبی از اندازه های مختلف هستند. نانو مواد باعث آلودگی آب و هوا می شوند اما نیاز به تحقیقات بیشتری دارد.
نانو بیو مواد، مواد جدیدی هستند که مي توانند موانع فرآیند های قبلی را بشکند و نهایتا کاربردهایی با منافع بالقوه جهانی را تولید کنند . مواد در مقیاس نانو یعنی موادی که ویژگی هایشان در سطح کمتر از میکرو و یا نانو قابل کنترل است .
 
نانو بیو مواد به خاطر اندازه کوچکشان مورد توجه اند از جمله کاربردهای آنان می توان به موارد زیر اشاره کرد :
v         این مواد به داخل سلول نفوذ می کنند و باعث اثر بخشی بیشتر دارو می شوند .
v         در پاکسازی محیط زیست استفاده می شوند.
v         برای افزودن رنگ و طعم دلخواه به غذا
v          براي افزودن میکرو نوترینت های حساس به حرارت و PHمثل بتاکاروتن اسید چرب امگا 3
v         کالکیت ها   Cochleat،رسوبات 2 ظرفیتی فسفولیپیدی پایدار از مواد طبیعی هستند و در برابر عوامل محیطی مقاوم اند و می توانند برای کپسوله کردن و انتقال بسیاری از مواد فعال زیستی مثل ترکیباتی که به سختی در آب حل می شوند، داروهای پروتئنی، پپتیدی، مواد مغذی حساس به حرارت و PH و شرایط نا مساعد محیطی استفاده شوند.
v         حفظ سلامت غذا (نانو ذرات با چسبندگی خاص خود قادرند به صورت برگشت پذیر به برخی از انواع باکتریها متصل شوند و مانع آلوده کردن میزبان توسط آنها شوند.)
برای اینکه سیستم انتقال غذا موثر باشد ترکیبات فعال کپسوله کننده باید به مکان مشخصی برسند، و غلظتشان در سطح مناسب باشد و برای مدت زمان طولانی ثابت باشند و از تجزیه نا بهنگام آنها جلوگیری کنند .نانو ذرات توانایی بیشتری در كپسوله کردن و آزاد سازی مواد نسبت به سیستم های قدیمی تر دارند و به خصوص به خاطر اندازه کوچشان می توانند به طور مستقیم وارد سیستم گردش خون شوند.
 
 
با تشکر از آقای حسام صفدری


 

کد: 116
نویسنده خبر:
امتیاز بندی

در حال حاضر هیچ نظری ارسال نشده است
ارسال نظر:
تنها کاربران ثبت نام شده مجاز به ارسال نظر می باشند.
تبليغات
حريم كاربران  |  شرایط استفاده
كليه حقوق براي انجمن علمي فرهنگي آهار محفوظ است 1389