قابلیت تولید نانوذره‌ نقره به کمک بافت‌های مختلف گیاه انار، جلسه دوم

هدف: در این پروژه می ‌خواهیم با استفاده از گیاه انار، ذرات بزرگ نقره را به ذرات نقره در ابعاد نانو تبدیل کنیم تا خواص بیشتری از آن بگیریم و در ادامه توانایی قسمت ‌های مختلف این گیاه را در تولید نانوذرات، باهم مقایسه کنیم

حداقل زمان مورد نیاز برای انجام پروژه: 3 هفته

هزینه برآوردی: متوسط

سطح دشواری: متوسط

مواد و وسایل لازم

- قسمت ‌های مختلف گیاه انار (پوست میوه، دانه، برگ، پوست درخت)

- ترازو

- تنظیف و یا گاز استریل

- دستگاه سوکسله برای عصاره‌گیری

- توری نسوز، سه پایه و شعله‌ی گاز

- دو شلنگ و شیر آب

- نیترات نقره

- دستگاه اسپکتروفتومتر (طیف سنجی)

روش انجام پروژه

مرحله‌ اول: عصاره‌گیری

در مرحله‌ اول باید از قسمت ‌های مختلف گیاه ‌تان عصاره ‌گیری کنید. از آنجا که قصد دارید در این پروژه قسمت ‌های مختلف گیاه انار را از لحاظ میزان تولید نانوذره با یکدیگر مقایسه کنید، باید از هر قسمت گیاه، مقادیر هم ‌اندازه استفاده كنید لذا ابتدا مقداری نمونه از دانه، پوست میوه، برگ‌ های گیاه و پوست درخت آن تهیه كنید. سپس این نمونه ‌ها را در آفتاب خشک کرده و آن را پودر ‌نمایید. از پودر هریک از نمونه ‌ها به مقدار مساوی وزن کرده (5 گرم) و به کمک دستگاه سوکسله عصاره‌گیری ‌کنید.

سوار کردن قسمت ‌های مختلف دستگاه سوکسله:

همان‌طور‌که در شکل مشاهده می‌شود دستگاه سوکسله از پایین به یک بالن ته ‌گردی متصل می‌شود که حاوی حلال است (حلال در این پروژه: آب) و بر روی شعله قرار گرفته و از بالا نیز به یک مبرد صاف و کوتاه متصل است که مسئول سرد و مایع کردن بخارات خروجی است. مبرد باید دو شلنگ ورودی و خروجی آب نیز داشته باشد.

نمونه‌ وزن شده‌ ای که قصد دارید عصاره‌ آن را بگیرید لای پارچه‌ تنظیف پیچیده و داخل سوکسله قرار ‌دهید. بعد از سوار کردن قسمت ‌های مختلف دستگاه و روشن کردن شعله، حلال کم‌کم تبخیر شده و از بالن وارد قسمت سوکسله می‌ شود و مواد موثره‌ گیاه‌ تان را در خود حل می‌کند. این بخارات به سمت بالا حرکت می‌کنند اما در بین راه به دلیل وجود مبردی که به شیر آب متصل است، سرد و مایع شده و دوباره به قسمت سوکسله باز می‌گردد. زمانی که مخزن سوکسله پر شود، به صورت خودکار توسط سیفون جانبی تعبیه شده، سوکسله تخلیه می ‌شود و حلال دوباره به داخل محفظه تقطیر می‌ریزد. شاید لازم باشد که این چرخه ساعت ‌ها و یا روز‌ها تکرار شود. در هر چرخه بخشی از مواد غیر فرار در حلال حل می‌ گردد. پس از چرخه‌ های زیاد ترکیب مورد نظر در ظرف تقطیر غلیظ می ‌شود. مزیت این سیستم این است که بجای استفاده از مقدار زیادی از حلال، همان حلالی که از داخل نمونه عبور کرده دوباره بازیافت می‌شود‌.

مرحله‌ دوم: سنجش توانایی تولید نانوذرات نقره

روش سنجش کیفی:

به 10 سی‌ سی از آب دانه ‌های انار و همچنین عصاره‌ های گرفته شده از برگ، پوست میوه و پوست درخت، 2 سی‌سی محلول 1 میلی‌مولار نیترات نقره اضافه کنید و تغییر رنگ نمونه‌ ها را ثبت ‌کنید.

در صورت ندیدن تغییر رنگ، نمونه‌ها را 5 تا 10 دقیقه حرارت ‌دهید.

روش سنجش کمی:

به کمک دستگاه اسپکتروفتومتر (Spectrophotometer) می ‌توان احیا شدن یون‌های Ag++ را که نشان دهنده‌ تولید نانو ذره‌ نقره است، اندازه‌گیری نمود. برای این کار، 5 ساعت بعد از اضافه کردن نیترات نقره به نمونه‌ ها، آنها را با آب مقطر رقیق کرده سپس جذب‌ شان را در طول موج ‌های 200 تا 800 نانومتر  با فواصل 5 نانومتری بخوانید.

جعبه ابزار زیستی

اسپکتروفتومتر (Spectrophotometer)

برای تعیین غلظت مولکول و یا سلولی خاص در یک محلول از روش طیف ‌سنجی توسط اسپکتروفتومتر استفاده می‌شود. این دستگاه شامل منبع نور، تک‌رنگ ساز، شکاف متمرکز کننده‌ پرتو، کووت، آشکار‌ساز و صفحه‌ی نمایشگر می‌باشد.

اساس کار دستگاه

محلول را درون کووت (Cuvette) (لوله‌ای شفاف و دردار از جنس شیشه، پلاستیک و یا کوارتز) ریخته و در محفظه‌ مخصوص خود در دستگاه قرار دهید. بعد از روشن کردن دستگاه، منبع نور را بر روی طول موج دلخواه تنظیم كنید، نور از شکاف متمرکز کننده عبور کرده و به نمونه‌ موجود در کووت می‌رسد. بعد از رسیدن نور به نمونه، با توجه به غلظت محلول، بعضی شعاع‌ های نوری جذب مولکول‌های درون محلول می‌شوند و بعضی دیگر بدون برخورد به مولکول‌ها از محلول عبور می‌کنند. در نهایت آشکار سازها پرتو های عبوری را تحلیل و به صورت عقربه ‌ای یا دیجیتیالی در صفحه نمایش نشان می ‌دهند. بر این اساس هرچه غلظت محلول بیشتر باشد تعداد پرتوهای جذبی بیشتر و تعداد پرتوهای عبوری کمتر خواهد بود.

نکته ‌ای که در استفاده از این دستگاه بسیار مهم است وجود یک محلول کنترل برای کالیبره کردن دستگاه است. در واقع محلول كنترل، حلال و یا بافری است كه تركیب و یا سلول مورد نظر در آن حل شده است. با محلول کنترل دستگاه را صفر کرده و بعد نمونه ‌های مورد آزمایش را درون آن قرار دهید. در این‌ صورت عددی كه دستگاه نشان می ‌دهد مربوط به پرتو های جذبی و عبوری از مولکول و یا سلول مورد نظر شما می ‌باشد. (نه سایر مولکول‌ های موجود در حلال)

نتایج قابل مشاهده

درصورت وجود نانو ذرات، شاهد تغیر رنگ محلول به رنگ قهوه‌ ای تیره خواهید بود. همچنین رسوباتی در لوله آزمایش تشکیل می ‌شود. از تغییر رنگ نمونه‌ های خود عکس بگیرید.

راه دیگری که برای اثبات وجود نانو ذرات نقره در سوسپانسیون وجود دارد طول موجی است که در آن نمونه بیشترین جذب را از خود نشان می‌ دهد. اگر عصاره‌ ای که مورد مطالعه قرار گرفته در طول موج 430 نانومتر بالاترین جذب را از خود نشان بدهد حاکی از وجود نانو ذره‌ نقره است.

می ‌توانید در ادامه‌ پروژه خاصیت آنتی‌ باکتریالی این ذرات را بر روی باکتری اشریشیاکلی  نیز تست کنید. (برای بررسی خاصیت آنتی ‌باكتریال می‌توانید به پروژه‌ «یافتن بهترین نگهدارنده‌ طبیعی برای فرآورده ‌های گوشتی» رجوع كنید.)

نمودار ثبت نتایج :

- نتایج حاصل از اسپکتروفتومتری هریک از عصاره‌ ها را با رنگ‌ های مختلف در نمودار وارد کنید

سؤالاتی كه بعد از انجام پروژه می‌توانید به آنها پاسخ گویید.

1-  كدام قسمت از گیاه انار، نانوذرات نقره ‌ای بیشتری تولید كرده است؟ این پروژه را با گیاهان دیگری نیز انجام دهید و ببینید آیا همیشه یك قسمت مشخص از گیاه بیش از سایر قسمت ‌ها نانو ذره‌ نقره می‌سازد؟

2- به‌ نظر شما چرا برای از بین بردن باكتری ‌ها بهتر است از نانو ذرات نقره استفاده شود نه ازخود فلز نقره؟

3- همان ‌طور‌كه می‌دانید یكی از شرایط لازم برای آزمایشات زیستی، وجود گروه شاهد است. به‌ نظر شما برای این پروژه چه شاهدی می ‌توان در نظر گرفت؟

4- در گیاهان نانوذرات دیگری غیر از نقره نیز وجود دارد. در مورد روش ‌های استخراج آنها تحقیق كنید.

منابع

1- كریم‌زاده، فتح‌اله، قاسمعلی، احسان، سالمی‌زاده. سامان، نانو مواد: خواص، تولید و كاربرد. جهاد دانشگاهی واحد صنعتی اصفهان، 1384.

2- كسری كرمانشاهی. روحا، حسین‌خانی. بهارك، نانوبیوتكنولوژی (از دیدگاه میكروبیولوژی)، انشارات دانشگاه اصفهان، 1386.

3- كریمی، جواد، محسن‌زاده. ساسان، تولید گیاهی نانو ذرات نقره توسط گیاه‌ دارویی بومادران. مجله‌ علوم پزشكی رازی، دوره 20، شماره 111، شهریور 1392.

* در سایت‌های زیر نیز می‌توانید اطلاعات جالبی در ارتباط با علم نانو، همراه با مثال‌ها و انیمشن‌های ساده و ملموس، به‌دست آورید:

Nanozone.org

Nanowerk.com/n-neatstuff.php

مطالب مرتبط:

قابلیت تولید نانوذره‌ نقره به کمک بافت‌های مختلف گیاه انار، جلسه اول

قابلیت تولید نانوذره‌ نقره به کمک بافت‌های مختلف گیاه انار، جلسه دوم

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه: مهبان رحیمی فرد

تنظیم: زینب شاه مرادی