الدكتورة سحر عبد العزيز تكتب : تطبيقات تقنية النانو في المجال الطبي

تعتبر تقنية النانو (Nanotechnology) تقنية حديثة ولها العديد من التطبيقات التى تتضمن تصنيع جزيئات أو جسيمات في مدى مقياس النانو. وعرفت تقنية النانو بأنها مجال متطور ينطوي على تصنيع وتجهيز وتطبيق العديد من التركيبات والأجهزة والأنظمة المتكونة من وحدات متناهية الصغر.

لقد انبثقت فكرة تقنية النانو من الكلمة اليونانية “nanos” وتعني القزم  كما عرفت الجسيمات النانونية (NPs Nanoparticles) بأنها الجسيمات المنفردة التى لا يزيد أبعادها عن 100 نانومتر. وترجع الخصائص والميزات الفريدة من نوعها للجسيمات النانونية إلى صغر قياسها بالإضافة إلى التركيب الكيميائي والبنية السطحية لها. ولقد أفسحت الخصائص المميزة والتغييرات الفيزيائية للمواد المختلفة فى قياس النانو إلى تطوير خواص المنتجات الصناعية الأمر الذى نتج عنه زيادة حقيقية ومؤثرة فى التطبيقات الصناعية والطبية. لقد بدأت الجسيمات النانونية تجد طريقها إلى البيئة المحيطة بنا نتيجةً للاستخدام اللامحدود لمنتجات تقنية النانو وللمواد النانونية.

كانت البداية في ابحاث مجال تقنية النانو (Nanotechnology) عام 2003 ، واستمر الإنتاج العلمي في هذا المجال – ببطء- حتى عام 2009 ،وفي عام 2010 تضاعف عدد الأوراق العلمية المنشورة ثلاث مرات، وتم تسجيل أكبر عدد من الأبحاث المنشورة خلال الفترة 2015 2016- ،وبلغ ذروة الإنتاج العلمي في عام 2016 .

أشكال المواد النانوية:

تتخذ المواد النانوية أشكالا عدة , لكل منها تركيب وخصائص ومقياس لقطرها وطولها , ولكل منها استخدامات مميزة أيضا , ويمكن تصنيف المواد النانوية حسب الشكل إلى:

1- النقاط الكميه(Quantum Dots) .               2- الفولورين (Fullerene) .

3- النانوية الكرات (Nano balls).                  4- الجسيمات النانويه (Nano particales).

5- الانابيب النانويه (Nanotubes) .                6- الالياف النانويه (Nanofibers).

7- المركبات النانويه (Nano composites).    8- الاسلاك النانويه( Nanowires) .

الاصطناع الحيوي لجسيمات الأكاسيد المعدنية النانوية :

تحتل الأكاسيد المعدنية مكانة مهمة في تطبيقات النانو، نظرا لكونها أنصاف نواقل جيدة، وهي لذلك تستخدم على نطاق واسع في المجال الطبى .

– اكتسبت هذه  الاكاسيد المعدنية اهتماما كبيرا من قبل الباحثين بسبب خصائصها الكبيرة مثل الموصلية الجيدة، والاستقرار الكيميائي، والخصائص التحفيزية؛ والأهم من ذلك الأنشطة المضادة للفطريات والبكتيريا والفيروسات دون أن يسبب سمية., كما وجد أنها  تؤثر في البكتريا السالبة والموجبة لغرام .

تمت دراسات عديدة استخدمت فيها المستخلصات النباتية في تصنيع الأكاسيد المعدنية النانوية  ومن ميزات هذه الطريقة أنها صديقة للبيئة وآمنة ،لا تحتاج طاقة، رخيصة وسريعة ، مثل:

أكسيد الزنك النانوي

ويتم تصنيعه من اوراق عشكار(procera Calotropis) ، و الروبيوس Aspalathus linearis) ) ،

، ( (Moringa oleifera) وأوراق المورينغا (Azadirachta indica) اوراق الأزدرخت وأوراق شجرة فيتكس الصينية (Vitex negundo) وأوراق زهر العطره (Plectranthus amboinicus) .

أكسيد النحاس النانوي

خدمت العديد من المستخلصات النباتية تصنيع أكسيد النحاس النانو ي، مثل مستخلص أوراق أبو طيلون الهندي(indicum Abutilon)، مستخلص أوراق ساراكة الشو كية (Saraca indica ) ، ومستخلص اوراق السدر الهندي (Ziziphus mauritiana)ومستخلص جذور راوند(Rheum palmatum)  ومستخلص اوراق (Aglaia elaeagnoidea)  ومستخلص اوراق التفاح (Malus domestica) .

أكسيد الحديد النانوي.

– يستخدم المستخلص المائي لجذور odorata Chromolaena لتصنيع أكسيد الحديد النانوي Fe3O4NPs)  ) .

استخدام المواد النانوية في  مجال النانوحيوى    : Nano biology

تستخدم تطبيقات تقنية النانو فى انتاج بدائل للمضادات الحيوية وهذه البدائل المستخدمة هي المضادات النانو حيوي حيث تستطيع هذه المضادات الحيوية الجديدة من ثقب جدران البكتيريا بواسطة الببتيدات الحلقية ذاتية التجمع حول جدران البكتيريا التي تثقبها ومن ثم تقتلها، وبذلك يمكن تقليص عملية الاستهلاك الكلية للدواء بالإضافة إلى الأعراض الجانبية بشكل واضح ، ويقلل هذا الأسلوب الانتقائي من التكلفة ومعاناة الألم المتواصل.

References

     Cho-E Choi, Aishik Chakraborty, Ali Coyle, Yasmeen Shamiya, and Arghya Paul (2022). Contact-Free Remote Manipulation of Hydrogel PropertiesUsing Light-Triggerable Nanoparticles: A Materials SciencePerspective for Biomedical Applications .Adv. Healthcare Mater. 2022,11, 2102088.

     Citlaly Gutiérrez Rodelo, Rafael A. Salinas , Erika Armenta Jaime , Silvia Armenta, Andrés Galdámez-Martínez, Silvia E. Castillo-Blum, Horacio Astudillo-de la Vega, Andrews Nirmala Grace, Carlos A. Aguilar-Salinas, Juliana Gutiérrez Rodelo, Graham Christie, Walaa F Alsanie k, Guillermo Santana, Vijay Kumar Thakur and Ateet Dutt ( 2022). Zinc associated nanomaterials and their intervention in emerging respiratory viruses: Journey to the field of biomedicine and biomaterials. Coordination Chemistry Reviews 457 – 214402.

        Diallo, A., B.D. Ngom, E. Park and M. Maaza. (2015) . Green synthesis of ZnO nanoparticles by Aspalathus linearis: structural & optical properties. Journal of Alloys and Compounds, 646: 425-430.

       Elumalai, K., S. Velmurugan, S.  Ravi, V. Kathiravan, and S. Ashokkumar. (2015). RETRACTED: Green synthesis of zinc oxide nanoparticles using Moringa oleifera leaf extract and evaluation of its antimicrobial activity. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 143: 158-164.

       Hulkoti, N.I. and T.C. Taranath. ( 2014). Biosynthesis of nanoparticles using microbes—a review. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 121: 474-483.

       Madkour, L.H. (2019). Nanoelectronic Materials: Fundamentals and Applications. Springer. 814 pp.

      MaryamPourhajibagher and AbbasBahador (2022). Effects of incorporation of nanoparticles into dental acrylic resins on antimicrobial and physico-mechanical properties: A meta-analysis of in vitro studies journal of Oral Biology and Craniofacial Research .Volume 12, Issue 5, September–October 2022, Pages 557-568.

      Mohammad Tavakkoli Yaraki ,Shima Zahed Nasab, Iman Zare, Mohammad Dahri, Mohammad Moein Sadeghi, Maedeh Koohi, and Yen Nee Tan( 2022). Biomimetic Metallic Nanostructures for Biomedical Applications, Catalysis,andBeyond .Ind. Eng. Chem. Res., 61, 7547−7593.

     Nasrollahzadeh, M. and S.M. Sajadi. (2015) . Green synthesis of copper nanoparticles using Ginkgo biloba L. leaf extract and their catalytic activity for the Huisgen [3+ 2] cycloaddition of azides and alkynes at room temperature. Journal of Colloid and Interface Science, 457: 141-147.

      Patil, R.S., M.R. Kokate, D.V. Shinde, S.S. Kolekar and S.H. Han. (2014). Synthesis and enhancement of photocatalytic activities of ZnO by silver nanoparticles. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 122: 113-117.

       Prachi, A.N. and D.S. Negi. (2019) . Plant Mediated Synthesis of Zinc Oxide Nanoparticles Using Leaf and Twig Extract of Premna barbata: A Comparative Approach on Its Physical Characteristic and Antibacterial Property. Plant Archives, 19: 2469-2475.

       Prasad, K.S., A. Patra, G. Shruthi and S. Chandan. (2017). Aqueous extract of Saraca indica leaves in the synthesis of copper oxide nanoparticles: finding a way towards going green. Journal of Nanotechnology,

      Sandhya, J. and S. Kalaiselvam. (2020) . Biogenic synthesis of magnetic iron oxide nanoparticles using inedible Borassus flabellifer seed coat: characterization, antimicrobial, antioxidant activity and in vitro cytotoxicity analysis. Materials Research Express, 7(1).

       Shaik, A.M., M. David Raju and D. Rama Sekhara Reddy. (2020) . Green synthesis of zinc oxide nanoparticles using aqueous root extract of Sphagneticola trilobata Lin and investigate its role in toxic metal removal, sowing germination and fostering of plant growth. Inorganic and Nano-Metal Chemistry 1–11.

1. Shen, S. Lu, W. Xu, A. Lv, Z. Wang, H. Wang, …, Y. Zhang (2021) Fabrication of composite material with pd nanoparticles and graphene on nickel foam for its excellent electrocatalytic performance Electrocatalysis, 11 (5) , pp. 522-535

       Singh, P., Y.-J. Kim, D. Zhang and D.-C. Yang. (2016) . Biological synthesis of nanoparticles from plants and microorganisms. Trends in biotechnology, 34: 588– 599.

1. Song, P. Bayati, M. Gupta, M. Elahinia, M. Haghshenas (2021) Fracture of magnesium matrix nanocomposites – a review Int. J. Lightweight Mater. Manufact., 4 (1) , pp. 67-98

     Zhang, X., Z. Xu, X. Qian, D. Lin, T. Zeng, J. Filser, L. Li and M. Kah. (2020) . Assessing the Impacts of Cu (OH)₂ Nanopesticide and Ionic Copper on the Soil Enzyme Activity and Bacterial Community. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 68: 3372–3381.

1.  Zhang, Y. Wang, Q. Ma, S. Zhang, H. Liu, B. Zhao, …, D. Kong (2021) Biomimetic carrier-free nanoparticle delivers digoxin and doxorubicin to exhibit synergetic antitumor activity in vitro and in vivo Chem. Eng. J., 406 

 د/ سحر جمال عبد العزيز – باحث بقسم البكتريولوجي  –  معهد بحوث الصحة الحيوانية معمل قنا – مركز البحوث الزراعية – مصر