لوگو

مطالب آموزشی کارآفرینی و تجارت ،خبر، سرگرمی، کسب و کار

نانوتکنولوژی و کشاورزی

نانوتکنولوژی و کشاورزی

نانوتکنولوژی به عنوان یک فناوری قدرتمند نوین، توانایی ایجاد انقلاب و تحولات عظیم را در سیستم تامین مواد غذایی و کشاورزی، در گستره جهانی دارد. نانوتکنولوژی قادر است که ابزارهای جدیدی را برای استفاده در بیولوژی مولکولی و سلولی و همچنین تولید مواد جدیدی، برای شناسایی اجرام بیماری زا معرفی نماید و بنابراین چندین دیدگاه مختلف در نانوتکنولوژی وجود دارد که می تواند در علوم کشاورزی و صنایع غذایی، کاربرد داشته باشد. به عنوان مثال امنیت زیستی تولیدات کشاورزی و مواد غذایی، سیستم های آزادکننده دارو بر علیه بیماری های شایع، حفظ سلامتی و حمایت از محیط زیست از جمله کاربردهای این علم می باشد.

علم نانوتکنولوژی چیست؟

انجمن ملی نوبنیاد نانوتکنولوژی که یک نهاد دولتی در کشور آمریکا است، واژه نانوتکنولوژی را چنین توصیف می کند:
«تحقیق و توسعه هدفمند، برای درک و دستکاری و اندازه گیری های مورد نیاز در سطح موادی با ابعاد در حد اتم»، مولکول و سوپرمولکول ها را نانوتکنولوژی می گویند. این مفهوم با واحدهایی از یک تا صد نانومتر، همبستگی دارد. در این مقیاس خصوصیات فیزیکی، بیولوژیکی و شیمیایی مواد تفاوت اساسی با یکدیگر دارند و غالبا اعمال غیر قابل انتظار از آنها مشاهده می شود. در سیستم کشاورزی امروزی، اگر دامی مبتلا به یک بیماری خاص شود، می توان چند روز و حتی چند هفته یا چند ماه قبل علایم نامحسوس بیماری را شناسایی کنند و قبل از انتشار و مرگ و میر کل گله، دامدار را برای اخذ تصمیمات مدیریتی و پیشگیری کننده آگاه کند و بنابراین می توان نسبت به مقابله با آن بیماری اقدام نماید.
نانوتکنولوژی به موضوعاتی در مقیاس هم اندازه با ویروس ها و سایر عوامل بیماری زا می پردازد و بنابراین پتانسیل بالایی را برای شناسایی و ریشه کنی عوامل بیماری زا دارد. نانوتکنولوژی امکان استفاده از سیستم های آزادکننده دارویی را که بتواند به طور طولانی مدت فعال باقی بماند، فراهم می کند.
به عنوان مثال استفاده از سیستم های آزادکننده دارو، می توان به ایمپلنت های ابداع شده مینیاتوری در حیوان اشاره کرد که نمونه های بزاقی را به طور مستمر کنترل می کنند و قبل از بروز علایم بالینی و تب، از طریق سیستم های هشداردهنده و سنسورهای ویژه، می تواند احتمال وقوع بیماری را مشخص و سیستم خاص آزادکننده ی داروی معینی را برای درمان موثر توصیه کنند. طراحی سیستم های آزادکننده مواد دارویی، یک آرزو و رویای همیشگی محققان برای سیستم های رهاکننده داروها، مواد مغذی و پروبیوتیک ها بوده و می باشد.
نانوتکنولوژی به عنوان یک فناوری قدرتمند به ما اجازه می دهد که نگرشی در سطح مولکولی و اتمی داشته و قادر باشیم که ساختارهایی در ابعاد نانومتر را بیافرینیم.
برای تعیین و شناسایی بسیار جزیی آلودگی های شیمیایی، ویروسی یا باکتریایی در کشاورزی و صنایع غذایی معمولا از روش های بیولوژیکی، فیزیکی و شیمیایی استفاده می گیرد. در روش های اخیر نانوتکنولوژی برای استفاده توام این روش ها، یک سنسور در مقیاس نانو طراحی کرده اند. در این سیستم جدید، مواد حاصل از متابولیسم و رشد باکتری ها با این سنسورها تعیین می گردد.
سطوح انتخابی بیولوژیکی، محیط هایی هستند که عمده واکنش ها و فعل و انفعالات بیولوژیکی و شیمیایی در آن محیط انجام می شود.
چنین سطوحی همچنین توانایی افزایش یا کاهش قدرت اتصال ارگانیزم ها و مولکول های ویژه را دارد. از جنبه های کاربردی استفاده از این سطوح، طراحی سنسورها، کاتالیست ها و توانایی جداسازی یا خالص سازی مخلوط های بیومولکول ها می باشد. نانومولکول ها موادی هستند که اخیرا از طریق نانوتکنولوژی به دست آمده اند و یا در طبیعت موجودند و به وسیله ی این ساختارها، امکان دست کاری های در سطح نانو و تنظیم و کاتالیز واکنش های شیمیایی وجود دارد. نانو مواد از اجزای با سایز بسیار ریز تشکیل شده اند و اجزا تشکیل دهنده چنین ساختارهایی بر خواص مواد حاصل در سطح ماکرو تاثر می گذارد.

کاربرد نانوتکنولوژی در علوم دامی

سلامتی دام های اهلی از جمله مسایلی است که با اقتصاد دامداری ها در ارتباط می باشد. یک دامپزشک می نویسد که «علم نانوتکنولوژی توانایی و پتانسیل بالقوه ای بر روی ره یافت های آتی دامپزشکی و درمان دام های اهلی خواهد داشت». تامین اقلام غذایی برای دام های اهلی همواره با افزایش هزینه و نیاز به مراقبت های خاص دامپزشکی و تجویز دارو و واکسن همراه بوده است و نانوتکنولوژی توانایی ارایه راهکارهای مناسب برای حل این معضلات را دارد.
سیستم های سنتتیک آزاد کننده مواد دارویی
امروزه مصرف آنتی بیوتیک ها، واکسن ها، پروبیوتیک ها و عمده داروها از طریق وارد کردن آنها از راه غذا یا آب دام ها و یا از راه تزریق عضلانی صورت می گیرد. رهاسازی یک مرحله ای دارو در برابر یک میکروارگانیزم علی رغم تاثیرات درمانی و اثرات بازدارنده پیشرفت یک بیماری معمولا با بازگشت مجدد علایم بیماری و تخفیف اثرات دارویی مصرفی همراه است. روش های موجود در سطح نانو، قابلیت تشخیص و درمان عفونت، اختلالات تغذیه ای و متابولیکی را دارا می باشد.
سیستم های سنتتیک رهاسازی دارو می تواند خواص چندجانبه برای حذف موانع بیولوژیکی در افزایش بازده درمانی داروی مورد استفاده و رسیدن آن به بافت هدف داشته باشد که از جمله این خواص می توان به موارد ذیل اشاره کرد:
۱-تنظیم زمانی مناسب برای آزادسازی دارو
۲-قابلیت خودتنظیمی
۳-توانایی برنامه ریزی قبلی
بنابراین در آینده نزدیک پیشرفت های بیشتر تکنولوژی امکانات زیر را فراهم می کند:
-توسعه سیستم های سنتتیک ها، رهاسازی داروها، پروبیوتیک ها، مواد مغذی
-افزایش سرعت شناسایی علایم بیماری و کاربرد روش های درمانی سریع
-توسعه سیستم های رهاسازی اسیدهای نوکلئیک و مولکول های DNA

-کاربرد نانومولکول ها در تولید واکسن های دامی

تشخیص بیماری و درمان دام ها

تصور امکان تزریق نانوپارتیک ها به دام ها و فعال شدن تدریجی ماده موثر همراه با این نانوذرات در بدن حیوان برای از بین بردن و تخریب سلول های سرطانی، افق تحقیقاتی جدیدی را به روی محققان باز کرده است. محققان دانشگاه رایس مراحل مقدماتی کاربرد نانوشل ها را برای تزریق به جریان خون ارزیابی کردند.
این ذرات نانو به گیرنده های غشاء سلول های سرطانی متصل می شوند و با ایجاد امواج مادون قرمز باعث بالا رفتن دمای سلول های مذکور به ۵۵ درجه و ترکیدن و از بین رفتن تومورهای موجود می گردند. همچنین نانوپارتیک هایی که از اکسیدهای آهن ساخته می شوند، با ایجاد امواج مگنتیک در محل استقرار سلول های سرطانی باعث از بین بردن این سلول ها می شوند. یکی از اساسی ترین محورهای تحقیقاتی کنونی، توسعه سیستم های رهاسازی DNA غیر زنده، با بازدهی مناسب و با حداقل هزینه و عوارض جانبی و سمی می باشد، که در ژن درمانی مورد استفاده قرار می گیرد.

اصلاح نژاد دام

مدیریت تلاقی و زمان مناسب جفت گیری دام ها، از جمله مواردی است که در مزارع پرورش گاو شیرده به هزینه و زمان طولانی نیاز دارد. از راهکارهایی که اخیرا مورد استفاده قرار گرفته است، استفاده از نانوتیوپ های خاص در داخل پوست است که زمان واقعی پیک هورمون استروژن و وقوع فحلی را در دام ها نشان می دهد و لذا با علایمی که سنسورهای موجود به دستگاه مانیتور می فرستد، زمان دقیق و واقعی تلقیح را به دامدار نشان می دهد.

نویسنده: مهندس نرگس اطمینان

منبع :
ماهنامه دام کشت و صنعت، شماره ۱۰۳

تاریخ ارسال : ۵ام مرداد ۱۳۸۹
بازدید : 205 بازدید
مطالب مشابه
نظرات کاربران
رحمت
۱۳۹۰/۵/۲ - در ۵:۰۷ ب.ظ

مطالب شما خیلی خوب