Nanotechnology: Current Status and Future with Emphasis on Pesticides
ارائه دهنده: سيد محمد ابطحي
به راهنمايي: دکتر منصوره شايقي
نانوتکنولوژي شاخه اي جديد از علوم است که شامل درک، شناخت و کنترل مواد و خواص آنها در مقياس نانومتر يا 9-10 متر مي باشد. اجزاي نانو تکنولوژي يا همان ذرات نانويي (nano-particles) نيز ساختارهاي طبيعي يا مصنوعي با اندازه کوچکتر از 100 نانومتر هستند.
نانو ذرات فقط نسخه کوچکتري از مواد نيستند بلکه خصوصيات فيزيکي و شيميايي مواد در مقياس نانو به خاطر تغييرات در خواص موجي الکترونهاي اطراف هسته اتمها، افزايش نسبت سطح به حجم و ديگر خصوصيات تغيير مي کند، به همين دليل مواد نانو مقياس مي توانند سيماي ديگري از خود نشان دهند به طور مثال مي توان به تغيير در ميزان سختي مواد، شفافيت، واکنش پذيري، رسانايي، حلاليت در آب، فرم فيزيکي و... اشاره کرد.
اولين نانو تکنولوژيست ها را شيشه گران قرون وسطي مي دانند که به طور اتفاقي از ذرات نانويي طلا و نقره در شيشه هاي کليساها استفاده مي کرده اند و به همين جهت اين شيشه ها واکنشهاي متفاوتي در برابر نور تابيده شده به آنها از خود نشان مي دادند. با اين حال و با وجود نظريات قبلي ريچارد فاينمن را پايه گذار اين علم مي دانند. وي در سال 1959 ايده فضاهاي زياد در سطوح پايين را مطرح کرد. فاينمن در اصل پروسه اي را توصيف کرد که طي آن بشر توانايي دستکاري اتم ها و ملکول ها را با وسايل و دستگاه هاي خاص داشته باشد.
در حال حاضر از نانو مواد در شاخه هاي مختلف علوم و بخشهاي مختلف زندگي مردم استفاده مي شود و به سرعت توليد و کشف نانو مواد وتحقيق بر روي آنها همچنان ادامه دارد.
يکي از کاربرد هاي نانو تکنولوژي و نانو مواد، استفاده از آنها در رابطه با حشره کش ها و آفت کش ها است که محققين تا کنون به پيشرفت هاي چشمگيری نايل شده اند.
از مزاياي آفت کش هاي نانو سايز شده مي توان به اين 4 مورد اشاره کرد:
کاهش مصرف سموم، افزايش کارايي آنها، آلودگي کمتر محيط زيست و کاهش مواجهه سموم با انسان و حيوانات.
مهمترين پيشرفتي که در زمينه حشره کش ها با نانو تکنولوژي به دست آمده است، به وجود آوردن فرمولاسيون هاي جديد براي استفاده بهينه از سموم مي باشد که در زير به اختصار ذکر شده اند:
1- Nano-capsules: مواد موثر نانو مقياس داخل محفظه اي با پوسته کوچک ساخته مي شوند و طوري طراحي مي شوند که ماده موثره در موقعيتهاي خاص مثل داخل معده حشرات يا در تماس با برگ از درون محفظه رها مي شود. به همين سبب استفاده از سموم کمتر شده و مواجهه انسان و محيط با سم کمتر خواهد شد. تا کنون نيز دو شرکت توليد کننده سموم نانوکپسول هاي حاوي آفت کش ها را به صورت تجاري به نام هاي Agsome®, Gutbuster®, zeon® توليد کرده اند.
2- Nano-tubes: در اين حالت نانوتيوب هاي کربن را با ماده موثره سموم پر مي کنند که هنوز به صورت تجاري در نيامده است. اين نانوتيوب ها در هنگام تماس با حشره به راحتي به موهاي بدن حشره مي چسبند و حشره هنگام ليسيدن خود آنها را مي بلعد و سموم به صورت گوارشي تاثير خواهند کرد.
3- Nano-emulsions: به وجود آوردن ذرات نانو سايز شده سموم در امولسيون که قابليت انحلال آنها در آب بيشتر است. پايداري، سميت بيشتر، جذب بيشتر آفت کش توسط آفت، کاهش مصرف آفت کش، عدم تشکيل رسوب در تجهيزات توليد آفت کش و سمپاشي از مزاياي آنهاست.
Agrodelta®, Banner MAXX®, Primo MAXX® از جمله نانوامولسيون هايی هستند که توسط چند شرکت به صورت تجاري توليد و وارد بازار شده اند.
4- :Nano-suspensions در مجموع ملکولهايي که حلاليت اندکی دارند کمتر توسط ارگانيسم ها جذب می شوند و به دنبال آن bioavailability ضعيف تر و متغييري از خود نشان مي دهند که به شدت تحت تاثير شرايط آزمايشگاهي و محيطي است. با نانو سايز کردن ذرات سوسپانسيون قابليت حلاليت سوسپانسيون بهبود يافته و اين مشکلات رفع خواهند شد و اين در حالي است که خسارت به محيط نيز به حداقل مي رسد. محققين بر اين باورند که اين روش مي تواند در شيمي کشاورزي بسيار کار آمد باشد ولي هنوز به مرحله توليد تجاري نرسيده است.
Selected References:
1. Francesco Lai, Sylvia A. Wissing, Rainer H. Müller, and Anna M. Fadda, Artemisia arborescens L Essential Oil–Loaded Solid Lipid Nanoparticles for Potential Agricultural Application: Preparation and Characterization, AAPS Pharm Sci Tech 2006; 7 (1) Article 2.
2. Sasson.Y, Levy-Ruso.G, and Ishaaya.I, Nano-suspensions: Emerging Novel Agrochemical Formulations, Insecticides Design Using Advanced Technologies © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2007, XIV, 314p.
3. Kevin Dreher, In Vivo Toxicity Evaluation: Intratracheal (IT)-Instillation Studies, U.S. Environmental Protection Agency, Nanomaterial Safety EHS Subcommittee, Sept.15, 2006, Washington, D.C.
4. Lynn L.Bergeson, Nanotechnologies and FIFRA, Chem. Advisory, July 2006 Volume 35.
5. Harald Hake, Ravid Ben-Zur, Israel Schechter, and Angelika Anders, Fast optical assessment of pesticide coverage on plants, Analytica Chimica Acta, V.596, Issue 1, 2007, Pages 1-8.
6. Anna Salleh, Nanopesticides 'need specific regulation', ABC Science Online, Thursday, 19 July 2007.
7. www.ftrinc.net, Transcript of Meeting of Pesticide Program Dialogue Committee Conference Center - Lobby Level 2777 Crystal Drive (One Potomac Yard South) Arlington, Virginia, November 8 & 9, 2006.
8. http://www.syngenta.com/en/day_in_life/microcaps.aspx.
9. www.nanoforum.org