بررسی اثر لیگنین به عنوان محافظ زیستی در جذب اشعه ماورای بنفش
دوازدهمین دوره از پروژه های دانش آموزی تبیان نیز با یاری خداوند و حضور پر شور شما دوستان و علاقمندان به پایان رسید اما کار ما هنوز تمام نشده است! این دوره نیز همچون سال های گذشته دوستان بسیاری با ثبت طرح ها و ایده های خلاقانه خود در منوی "پیشنهاد موضوع" ما را در ارتقای تنوع پروژه ها یاری نموده اند. هم چون گذشته بر آن شدیم تا با گردآوری این ایده های جالب ، علاوه بر قدر دانی از این دوستان نوآور، زمینه ای را برای ایده پروری سایر پژوهشگران علاقمند فراهم آوریم. فراموش نکنید که ما همیشه منتظر طرح های جدید شما عزیزان هستیم.
نام ایده: بررسی اثر لیگنین به عنوان محافظ زیستی در جذب اشعه ماورای بنفش
نام ارائه دهنده/دهند گان: مرضیه شکرانیان، نازنین آقابابائی، کمند کشته گر و رامینا باوند
زمینه و نوع پروژه: محیط زیست
درجه سختی: متوسط
نام مدرسه: مجتمع اموزشی نوآور
مقدمه
اشعه فرابنفش انرژی الکترومغناطیسی است که طول موج کوتاه و انرژی زیادی دارد و برای چشم انسان نامرئی است و در طیف الکترومغناطیسی بین اشعه ایکس و نور مرئی قرار دارد و وجود این اشعه در نور خورشید باعث آفتاب سوختگی بدن می شود. اشعه فرابنفش با وسیله ای به نام پیل ترموالکتریک اندازه گیری می شود و از روش جذب اشعه و اندازه گیری حرارت حاصله انجام می شود.
اشعه ماورای بنفش ضررهای هم به بدن می رساند که چند مورد از آن ها عبارتند از: افزایش سرطان پوست، ایجاد بیماری های چشمی مثلآب مروارید. و در عین حال کاربردهایی هم دارد مثل: ضد عفونی کردن آب ها، تحریک پذیری شدید روی اعضای حسی سطحی، تخریب نسوج، تخریب باکتری ها. اشعه ماورای بنفش به طور فعال توانایی شکستن پروتئین ها را دارد و در اثر تابش زیاد به پوست باعث بروز انواع سرطان ها از جمله سرطان پوست و ... می شود به همین دلیل از کرم ها و موانع زیادی برای رسیدن به پوست استفاده می کنند.
اشعه فرابنفش در عین حال که برای سلامت انسان ها آثار سوئی به دنبال دارد ولی بسیاری از گیاهان، میوه ها، گل ها، بذر ها. قدرت مقاومت فوق العاده ای نسبت به قدرت انسان در مقابل این تابش نشان می دهند. و یکی از دلایل این موضوع وجود جو و اکسیژن در هوا است که مقداری از این اشعه را جذب می کنند و جلوگیری از خشک شدن و سوختن گیاه می کند.
راه های مختلفی در گیاهان برای حفاظت در برابر آثار مضر اشعه ماورای بنفش وجود دارد. به عنوان مثال گیاهان با تولید آنتی اکسیدان های همانند فنول ها، تانن ها و نیز لایه های حفاظتی بر روی کوتیکول پوست خود آثار مضر اشعه یو وی را کاهش می دهد. فنول ها به عنوان یکی از ترکیبات آنتی اکسیدان در بسیاری از پوشش های حفاظتی گیاه وجود دارند لیگنین به عنوان لایه حفاظتی بیرونی گیاه یکی از این مثال ها می باشد.
لیگنین یک بیوپلیمر منشعب و طبیعی گیاهی است که از زیر واحدهای هیدروکسی سینامیل الکل که منولیگنول نامیده می شوند ساخته می شود. در گیاهان این ترکیب به طور طبیعی در لایه بیرونی پوست و کوتیکول و نیز بافت درونی گیاه وجود دارد که به عنوان استحکام دهنده و محافظت کننده گیاه در برابر اشعه خورشید عمل می کند.
هدف
لذا فرض دانش آموزان بر این بود که ترکیبات فنولی موجود در لیگنین می تواند به عنوان محافظ برای اشعه مضر خورشید مورد استفاده گیاه قرار گیرد. هدف از این طرح استخراج لیگنین به روش فیزیکی و هضم شیمیایی در مراحل مختلف و در نهایت تغلیظ و خاص سازی آن بود. سپس برای بررسی تاثیر جاذب اشعه ماورا بنفش به وسیله ماده کوانتوم دات به عنوان جاذب یو وی در زیر دستگاه UV می توان به اثبات یا رد این خاصیت در لیگنین در نهایت رسید. در واقع کوانتوم دات که در زیر اشعه یو وی به رنگ های متفاوتی در می آید می تواند در این زمینه مورد استفاده قرار گیرد.
روش
استخراج لیگنین:
نمونه های چوب تهیه شده از پوسته جدا شده درختان توسط دستگاه خرد کن نجاری به ذرات ریز تبدیل گردیدند. سپس برای جداسازی مواد ناخالص از چوب، در ترکیب اتانول به استن با نسبت 1:2 به مدت 20 تا 24 ساعت خیسانده می شود. سپس بعد از صاف نمودن، به ترکیب باقیمانده اتانول 96 درصد مجددا اضافه می گردد و برای 4 ساعت دیگر خیسانده می شود. در مرحله بعدی، بعد از جدا نمودن اتانول، این ترکیب در آب داغ به مدت 1 ساعت غوطه ور می گردد.
به 1 گرم از ترکیب حاصله بعد از جدا نمودن محلول بالایی، اسید سولفوریک 72 درصد به میزان 15 میلی لیتر اضافه می گردد و به مدت 2 ساعت در دمای اتاق قرار می گیرد. مخلوط حاصله بعد از شستشوی اسید با آب مقطر در دستگاه رفلاکس حرارت داده می شود. ترکیب باقیمانده بعد از شستشو های مکرر و رسیدن به PH خنثی، در آون خشک و وزن می گردد.
ساخت کوانتوم دات:
سنتز کوانتوم دات به روش پیرولیز حرارتی:
سیتریک اسید را در بشر ریخته (بدون آب) روی هیتر گذاشته تا آرام آرام ذوب شود (پیرولیز حرارتی) -پیرولیز (کربونایز شدن) یعنی تبدیل ساختار مولکولی به صفحه- مولکول های آب موجود از ساختار اسید سیتریک جدا شده و کربن ها به تدریج تجمع می یابند و به صفحه تبدیل می شوند. حرارت باید به قدری ادامه پیدا کند تا به سمت نارنجی شدن پیش برود. سپس چند سی سی آب ریخته می شود تا حدود یک ساعت با دمای کم تر جوش بخورد و به یک نواختی برسد (نباید بسوزد). ماده به دست آمده را روی حرارت پایین می گذاریم تا آب آن آرام آرام تبخیر شود. ماده باقی مانده در ظرف کوانتوم دات است (با تاباندن UV رنگ سبز می دهد).
مهارت های کسب شده
1. روش ایده یابی (بارش مغزی)
2. مهارت کار در آزمایشگاه (رعایت نکات ایمنی)
3. آشنایی با مهارت کاربرد ابزار و وسایل مورد نیاز
4. آشنایی با پروپوزال نویسی
5. آَشنایی با مقاله نویسی
6. آشنایی با تهیه پاورپوینت
7. آشنایی با نحوه جستجوی اطلاعات
8. آشنایی نحوه فیش برداری
9. مهارت ساخت پوستر علمی
10. مهارت انجام کارگروهی
تنظیم کننده:محبوبه همت
