ستاد ویژه توسعه فناوری نانو

چشم‌اندازی متفاوت از محیط‌زیست

پیاده‌سازی روشی که معمولا در میکروبیولوژی استفاده می‌شود، راهی نو برای مطالعه‌ی فعل‌ و انفعالات نانوذرات با نمونه‌های محیطی فراهم می‌کند. نانوذرات برای محیط چه خطری دارند؟ چند نانوذره می‌توانند در محیط آزاد گردند پیش از آنکه مشکل‌آفرین شوند؟ پاسخ به این سوالات بنیادی به منظور ایجاد قاعده‌ای منظم برای استفاده از نانوذرات مهندسی‌شده، نه آنها که بصورت طبیعی وجوددارند، در محصولات امری ضروری است. اگرچه این سوالات ساده به نظر می‌آیند، اما پاسخ‌ گویی به آن‌ها به هیچ وجه آسان نیست. ویژگی‌های نانوذرات، مانند اثرات محیطی بالقوه‌شان، به فاکتورهای بسیاری از جمله اندازه، فرمول و شکل دقیق آن بستگی دارد. درنهایت، اثرات زیست‌محیطی نانوذرات، به شرایط خاصی که برای آزمایش در نظرگرفته‌شده نیز وابسته است و به همین‌دلیل مطالعات محیط زیستی فناوری نانو در شرایط واقع‌بینانه، مهم و درحال افزایش است.

 

در این شماره به یکی از این پژوهش‌ها می‌پردازیم. ژاکوب مچ[1] و همکارانش طی گزارشی نتایج تحقیق خود را پیرامون فعل‌ و انفعالات نانوذرات طلا با جامعه‌ی میکروبی استخراج شده از لجن فاضلاب منتشر کردند. آن‌ها با استفاده از آنالیز متاژنومیک[2] متوجه می‌شوند که پس از گذشت چندین هفته، شکل نانوذرات تاثیر آشکاری بر جامعه‌ی میکروبی گذاشته ‌است. بطورخلاصه، آنالیز متاژنومیک شامل توالی‌سنجی  DNA از یک نمونه‌ی محیطی است و هدف آن، کنترل تنوع کل جامعه میکروبی طبیعی در مقابل یک گونه از ارگانیسم‌های میکروبی است که معمولا با استفاده از پرورش و تکثیر سلولی در آزمایشگاه مورد مطالعه قرار می‌گیرند.

با اینکه متاژنومیک روشی نسبتا معمول در میکروبیولوژی محیطی است، اما پیاده‌سازی آن در مطالعۀ تاثیرات نانوذرات، رویکردی نو به حساب می‌آید و می‌تواند اطلاعاتی برپایۀ داده‌های فراوان در اختیارمان بگذارد که دستیابی به انها به طرق دیگر ممکن نیست. بررسی تاثیر نانوذرات فلزی با پوششی از مواد مختلف و مورفولوژی‌های متفاوت، بسیار مورد توجه مچ و همکارانش قرار گرفت. طلا اساسا به خاطر واکنش ناپذیری نسبی اش انتخاب شد تا تاثیر دو نوع پوشش و دو شکل، کروی و میله‌ای، مستقل از تاثیرات بالقوۀ فلز بررسی شود.

نانوذرات به مدت چند هفته در نمونۀ لجن آزاد شدند و آنالیز متاژنومیک برای ارزیابی آلودگی و اثرگذاری ژنی انجام شد. تاثیر پوشش و مورفولوژی معلوم شد، اما تاثیر مورفولوژی بطور شگفت آوری بارزتر بود. 

این نشان می‌دهد که با بررسی اثرات نانوذرات بسیار متنوع با استفاده از این نوع تحلیل پر بازده، امکان بررسی روندهای عمومی فراهم می‌شود. در چنین نمونه‌هایی، آنالیز می‌تواند تاثیرات غیرمنتظره‌ای نشان دهد که برای بررسی جزئی تر بسیار جالب خواهد بود. به علاوه، اینکه آنالیز بصورت پیش فرض بر نمونه‌های محیطی واقعی صورت می‌گیرد که یکی از جنبه‌های مثبت آن به حساب می‌آید.  

شاید بطور غیرمستقیم، تاثیر بالقوۀ مورفولوژی نانوذرات نیز تاییدی بر این احساس میان جامعۀ نانوفناوری محیطی باشد که در زمینۀ نانوذرات باید اطلاعات مشخص تری در دسترس قرار بگیرد، چه این ذرات در محصولات استفاده شوند، چه در محیط آزاد شوند، یا تنها در مطالعات پژوهشی به کار روند. اندازۀ ذره، توزیع و شکل آن و درنهایت روش‌های به کار گرفته شده در تعیین تمام این مشخصه‌ها تنها بخش کوچکی از اطلاعاتی هستند که می‌تواند به ایجاد تصویری کامل تر و نتایجی شفاف تر و تکرارپذیر کمک کنند.

در حوزۀ ادبیات علمی، ناشران میتوانند با ترغیب نویسندگان به ارائۀ جزئیات مرتبط، به شفاف سازی موضوع کمک کنند. در این مسیر، چند سالی است که مجلۀ Nature Nanotechnology ، از نویسندگان می‌خواهد تا فهرستی از آزمایشات علوم زیستی، با اطلاعاتی مانند اندازۀ نمونه یا تعداد و نوع تکرارها ارائه دهند. این مستندات هم اکنون بعنوان خلاصه گزارش درکنار مقالۀ مربوطه منتشر می‌شود.

 

منبع:

Nature Nanotechnology, VOL 13, MARCH 2018