الدكتورة شيماء عبده تكتب : تقنية النانو و إستخدامها في إضافات الأعلاف

 النانو هو ذاك العلم الذي يهتم بدراسة معالجة المادة على المقياس الذري والجزيئي، تهتم تقنية النانو بابتكار تقنيات ووسائل جديدة تقاس أبعادها بالنانومتر وهو جزء من الألف من الميكرومتر أي جزء من المليون من الميليمتر، عادة تتعامل تقنية النانو مع قياسات بين 0.1 إلى 100 نانومتر أي تتعامل مع تجمعات ذرية تتراوح بين خمس ذرات إلى ألف ذرة، وهي أبعاد أقل كثيرا من أبعاد البكتيريا والخلية الحية، حتى الآن لا تختص هذه التقنية بعلم الأحياء بل تهتم بخواص المواد، وتتنوع مجالاتها بشكل واسع من أشباه الموصلات إلى طرق حديثة تماما معتمدة على التجميع الذاتي الجزيئي .

– Eric Drexler  هو أول من استحدث مصطلح النانو تكنولوجي و إن اسم هذه التقنية جاء من الوحدة المترية النانو متر.

   – Richard Feynman أول من وضّح الأهمية العلمية لمجال النانو تكنولوجي (الحائز على جائزة نوبل الفيزيائي)  في محاضرته التي ألقاها في عام 1959م  وبدأ استخدام مفهوم النانو تكنولوجي في العام 1959 لكنه ظل مفهوما نظريا حتى العام 1981، حينما اكتشف العلماء ما يعرف بأسلوب الفحص المجهري الأنبوبي وهو فحص مجهري بأسلوب تكنولوجي خاص لا يتم عن طريق الرؤية العادية عبر الميكروسكوب، وتمكنوا باستخدام هذا الأسلوب من رؤية هياكل الذرات الدقيقة والجزيئات المتناهية الصغر المكونة للكربون في عامي 1981 و1991ويعتبر عام 1990م هو البداية الحقيقية لعصر تقنية النانو .                                                                                                                                  

 – تقنية النانو هي تقنية تعمل على دراسة المادة وفهمها ومراقبتها ، والتي يمكن استخدامها في جميع المجالات العلمية المختلفة، مثل: الفيزياء، والكيمياء، والبيولوجيا، وعلوم المواد، والهندسة و من الجدير بالذكر أنّ مصطلح تقنية النانو أو تكنولوجيا النانو يتعلق بالفهم الأساسي للخصائص الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية على المقاييس الذرية والجزيئية، والتحكم بهذه الخصائص الخاضعة للرقابة لإنشاء مواد وأنظمة وظيفية ذات قدرات فريدة .

– إن إعادة تشكيل الطبيعة على مقياس النانو متر تؤدي إلى مواد ذات خصائص جديدة عجيبة، تختلف عن المواد العادية بقوتها وخصائصها الكهربائية والحرارية، والفعالية الكيميائية ولونها وخصائصها المغناطيسية، وتستطيع أيضاً هذه التقنية أن تشكل مواد لم تري من قبل  حيث تتلخص فكرة استخدام تقنية النانو في إعادة ترتيب الذرات التي تتكون منها المواد في وضعها الصحيح، حيث أنه كلما تغير الترتيب الذري للمادة كلما تغير الناتج منها إلى حد كبير وتعتمد خصائص هذه المنتجات على كيفية ترتيب هذه الذرات، فإذا قمنا بإعادة ترتيب الذرات على سبيل المثال في الفحم يمكننا الحصول على الماس  ويتعامل العلماء والمهندسون مع المادة في هذا المقياس على مستوى دقيق جدا أي على مستوى الذرات والجزيئيات النانونية، ليس لبناء أجهزة نانونية فحسب، بل لخلق مواد جديدة ذات ترتيبات وتجمعات وخصائص مبتكرة وغير موجودة طبيعيا ، بالإضافة إلى إمكانية تحريك الذرات والجزيئيات بدقة لإحداث تفاعلات كيميائية .

• تتمثل قاعدة التقنيات النانوية العلمية في مسألتين :

الأولى: بناء المواد بدقة من لبنات صغيرة، والحرص على مرحلة الصغر يؤدي إلى مادة خالية من الشوائب ومستوى أعلى جداً من الجودة والتشغيل.

والثانية: أن خصائص المواد قد تتغير بصورة مدهشة عندما تتجزأ إلى قطع أصغر وأصغر، وخصوصا عند الوصول إلى مقياس النانو أو أقل، عندها قد تبدأ الحبيبات النانونية إظهار خصائص غير متوقعة ولم تعرف من قبل وغير موجودة في خصائص المادة الأم.

– توفر تكنولوجيا النانو العديد من الفوائد التي تدخل في العديد من المجالات الحياتية، فهي تساعد على تحسين العديد من القطاعات التكنولوجية والصناعية إلى حد كبير، مثل: تكنولوجيا المعلومات، والطاقة، والطب ، وعلوم البيئة ، وسلامة الأغذية، والعديد من الأمور الأخرى، كما أنها تعمل على تكييف هياكل المواد في مقاييس صغيرة جداً لتحقيق خصائص محددة لها، حيث يمكن من خلالها تقوية فعالية المواد، مع أن تكون خفيفة الوزن، وأكثر متانة وتفاعلاً وتشابكا.    

الزنك :

– يعد الزنك ثاني أهم عنصر في جسم الحيوان ولكن لا يخزن في الجسم و كما يلعب الزنك دور هام في العمليات الحيوية مثل نشاط الإنزيمات وإرسال الإشارات لخلايا الجسم والتعبير الجيني لذا يجب أن يضاف الزنك علي علائق الحيوان بانتظام حتي يلبي الاحتياجات الفسيولوجية للجسم وتأثيره علي كفاءة الحيوان والغدة الدرقية ومضادات الأكسدة وهضم المواد الغذائية للحيوان.

– كما أثبتت كل الدراسات أن الزنك يلعب دورا هاما في الجهاز المناعي للجسم حيث أن نقص عنصر الزنك في الجسم يؤثر علي النمو والإنتاج والجهاز المناعي وخاصة في صغار السن من الحيوانات.

–  أوكسيد الزنك النانوي هو أحد أشباه الموصلات الأكثر استعمالا في مجالات مختلفة مثل شاشات العرض المسطحة والأجهزة الصوتية الكهربية والتحفيز الضوئي, أوكسيد الزنك مادة رائعة ذات خصائص متعددة ومناسبة للتكنولوجيا العالية مثل الثنائيات الباعثة للضوء ، وأجهزة الكشف الضوئية ، وأجهزة الاستشعار الكيميائية والبيولوجية ، وأجهزة تجميع الطاقة بما في ذلك الخلايا الشمسية والمولدات النانوية ، والكهرومغناطيسية وما إلى ذلك بسبب الاستقرار الكيميائي والحراري العالي ، والخصائص الإلكترونية والكهربائية الضوئية والكهربائية الانضغاطية .

– ولم يقتصر استعمال اوكسيد الزنك النانوي على هذه المجالات فحسب بل كان عنصرا مهم في المجال الطبي وخاصة في السنوات الاخيرة الماضية حيث شهدت تطور ملحوظ في استعمال مجال تكنولوجيا النانو في الطب, حيث يمكن تصنيع الجسيمات النانوية بالشكل والحجم المحددين للغرض المطلوب, اذ اصبح هناك إمكانية توفير طرق جديدة فيما يتعلق بعلاج الأمراض التي كان من الصعب التركيز عليها بسبب قيود الحجم, واصبح الطلب متزايد على الجسيمات النانوية الصديقة للبيئة من أكاسيد المعادن للتطبيقات الصيدلانية, اذ هناك حاجة متزايدة للبحث عن طرق بديلة لصياغة أنواع جديدة من المضادات الحيوية الآمنة والفعالة من حيث التكلفة للقضاء على العوامل الممرضة والسيطرة عليها.

– نظرًا لأن معظم العمليات البيولوجية تتم على مستوى النانو ، فإن الجهود المشتركة لتقنية النانو وعلم الأحياء يمكن أن تحل مشكلات طبية حيوية مهمة , ومن بين العديد من أشباه الموصلات، تعتبر أكاسيد المعادن  وخاصة أوكسيد الزنك آمنة بيولوجيًا   وفعالة من حيث التكلفة  وغير سامة  ومفيدة جدًا ضد البكتيريا المسببة للأمراض.

 – حظي اوكسيد الزنك باهتمام متزايد في السنوات الأخيرة بسبب استقراره في ظل الظروف البيئية القاسية ويستعمل اوكسيد الزنك النانوي في العديد من القطاعات الصناعية الطبية المختلفة مثل الأدوية ومستحضرات التجميل حيث أنه مدرج غير سام وآمن من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية  .

  د/ شيماء عبده عبد الرحيم اسماعيل- معهد بحوث الصحة الحيوانية فرع سوهاج – مركز البحوث الزراعية – مصر