کاربرد نانو کپسول در جلوگیری و کنترل آفات - جلسه پنجم

بخش پروژه های دانش آموزی - الهام گارسچی

اهداف جلسه:
·آشنایی با کاربردهای نانو در تولید سموم و کود های موثر و کم خطر
·آشنایی با خطرات و مضرات نانوذرات
·آشنایی با نانوکپسول ها

وسایل مورد نیاز:
·کامپیوتر مجهز به اینترنت

مقدمه
فرمولاسیون آفت کش ها شامل ماده و مواد بی اثر (Active Ingredient) فعال بوده که وظیفه ماده فعال موجود به عنوان آفت کش و مواد تشکیل دهنده بی اثر شامل حامل ها و کمکی ها است. افرادی که با آفت کش ها کار می کنند بایستی با مواد تشکیل دهنده فعال و انواع فرمولاسیون برای درك بهتر ماهیت محصولات آشنا باشند .
آفت کش ها در فرآیندهایی مانند فرمولاسیون آبی حاصل کنسانتره امولسیون شونده، کنسانتره سوسپانسیون ، پودرهای ترشونده، گرانول ها در آب برای اسپری هستند .بسیاری از فرمولاسیون های مایع و خشک قابل دسترس هستند. فرمولاسیون هایی مانند میکروکپسول ها، بسته های محلول در آب را به دلیل داشتن خواص ویژه در کنترل آفا ت خاص، نمی توان به عنوان فرمولاسیون آفت کش های خشک و مایع طبقه بندی نمود.
5-1 کاربردهای نانو در تولید سموم و کود های موثر و کم خطر
ذرات سموم کشاورزی به وسیله عواملی از قبیل باد، وارد هوا شده و با ورود به سیستم تنفسی انسان، آن را در معرض انواع بیماری های استنشاقی قرار می دهد. تحولات نانوفناوری، با افزایش میزان سوددهی و کاهش عوارض سموم کشاورزی، معضلات ناشی از این سموم را رفع می کند و آنها را به محصولاتی کاملاً مفید تبدیل می کند.
– تولید سموم و کودهای شیمیایی با استفاده از نانو ذرات و نانوکپسول ها که قابلیت رهایش کنترل شده یا تاخیری، جذب و تاثیرگذاری بیشتر و سازگاری با محیط زیست را دارا هستند.
– تولید کریستال های نانویی جهت افزایش کارایی استفاده از آفت کش ها که امکان کاربرد آفت کش ها با ضرر های کمتر را فراهم می آورد و این یعنی به حداقل رساندن ورود این ترکیبات خطرناك به طبیعت.
– کنترل فعالیت های اجزای سلولی گیاهان بدون آسیب رسانی به آنها شیوه های کنونی برای بررسی سلول ها بسیار ابتدایی است و دانشمندان برای شناخت آنچه که در سلول اتفاق می افتد ناگزیرند سلول ها را از هم بشکافند و در این حال بسیاری از اطلاعات مهم مربوط به سیال های درون سلول یا ارگان های موجود در آن از بین می رود. پیشرفت های نانوفناوری بطور خاص مطالعات بنیادی زیست شناسی را تقویت خواهد کرد. محققان امیدوارند در آینده ای نه چندان دور با استفاده از نانوفناوری موفق شوند فعالیت اجزای هر سلول را تحت کنترل خود در آورند. هم اکنون گام های بلندی در این زمینه برداشته شده. به عنوان نمونه دانشمندان می توانند فعالیت را در درون سلول کنترل کنند.
– حسگرهای هوشمند و سیستم های حمل هوشمند به منظور ردیابی و مبارزه ی سریع و مفید با ویروس ها و سایر عوامل بیماری زای گیاهی به کار می روند
5-2 خطرات و مضرات نانوذرات
به طور کلی این خطرات متوجه محیط زیست و از همه مهم تر، انسان به عنوان جزیی از محیط زیست می شود. تحقیقات نشان داده است که ذرات بسیار ریز فلز مانند اکسید تیتانیم و کربن سیاه بسیار سمی تر از ذرات از همان جنس و با همان ترکیبات ولی با اندازه های بزرگ تر می باشند. علت این امر اغلب به وسیله وجود فلزات انتقالی بر روی سطح برخی از ذرات نانومتری و متعاقب آن افزایش در قابلیت تولید رادیکال آزاد در تماس با عضلات بدن توضیح داده می شود.
سمیت این نانوذرات به سطح ذرات استنشاق شده و واکنش پذیری شیمیایی سطح آنها مربوط است. ذرات نانومتری یا به خودی خود سمی اند و یا در صورتی که در مجاورت مواد دیگر قرار بگیرند، می توانند سمیت ایجاد کنند. مثلاً وقتی که ذرات نانومتری وارد سلول می شوند، مواد سمی را نیز که به آنها چسبیده است با خود به داخل سلول می آورند. راه های تماس و ورود نانوذرات به بدن از طریق تنفس، جذب پوستی، بلعیدن و سیستم گوارشی میباشد. علی رغم اینکه سه عضو: پوست، ریه، شش و روده باریک به علت تماس مستقیم با عوامل محیطی، به عنوان راه های اصلی ورود ذرات به بدن شناخته شده اند، اما به طور غیرمستقیم سیستم های قلبی- عروقی، گردش خون، مغز ، کبد و … متأثر از حضور نانوذرات هستند. پوست، خود به عنوان یک محافظ است ولی شش ها و مجاری روده به راحتی اجازه عبور مواد غذایی و اکسیژن را از خود می دهند.
لایه بیرونی پوست تمام بدن را می پوشاند و فقط حاوی سلول های مرده است که به شدت کراتینه شده اند، که مرز اصلی و محافظ اصلی در برابر مواد شیمیایی است. از مشکلات نانو ذرات اینکه در دزهای خیلی بالا باعث التهاب ریه، ریسک سرطان، عبور نانوذرات از سد خونی و تغییر شارژ الکتریکی آن باعث عبور ذرات نانو از سد خونی مغزی می شوند. تعداد نانو ذرات آنیونی بیشتر از کاتیونی می باشد . نانوذرات آنیونی ناقل مواد شیمیایی به درون مغز و ذرات نانوکاتیونی باعث سمیت فوری و اثر سریع بر سد خونی مغزی می شوند.


نانوذرات رایج ترین عناصر در علم و فناوری نانو بوده و خواص جالب توجه آنها باعث گردیده است کاربردهای بسیار متنوعی در صنایع شیمیایی، پزشکی و دارویی، الکترونیک و کشاورزی داشته باشند. با توجه به ترکیب شیمیایی، این ذرات به انواع فلزی، سرامیکی، پلیمری و نیمه هادی تقسیم می شوند. گوناگونی مواد نانوذره ای به اندازه تنوع کاربرد های آنها است، زمینه هایی که نانوذرات کاربرد دارند عبارتند از:
1-پزشكی و داروسازی
2-محافظت کننده ها
3-لوازم آرایشی
4-کشاورزی و...
5-3 نانوکپسول
همان طوری که از اسم آن مشخص است، کپسول های هستند که قطر نانومتری دارند و می توان مواد مورد نظر را درون آنها قرار داد و کپسوله کرد. سالهاست که نانوکپسول ها در طبیعت تولید می شوند؛ مولكول های موسوم به فسفولیپیدها که یك سر آن ها آبگریز و سر دیگر آنها آب دوست است، وقتی در محیط آبی قرار می گیرند، خود به خود کپسول هایی را تشكیل می دهند که قسمت های آبگریز مولكول در درون آنها واقع می شود و از تماس با آب محافظت می شود .
نانوکپسول به هر نانوذره ای گفته می شود که دارای یک پوسته و یک فضای خالی جهت قرار دادن مواد مورد نظر در داخل آن باشد.
تکلیف1: با توجه به مطالب ارائه شده در این درس در مورد نانو ذرات و استفاده ی آن در کشاورزی و تولید آفت کش ها تحقیق و بررسی نمایید و مطالب خود را دسته بندی کنید.
تکلیف2: مطالب این درس را مطالعه نمایید سپس در مورد تفاوت نانو ذرات و نانو کپسول ها بررسی کنید.
محل بازدید/ اردو/ خرید: _________

منابع مطالعه: برای کسب اطلاعات بیش تر در زمینه مطالب مرتبط این درس کتاب " اثرات سوء استفاده از آفت کش ها بر انسان و محیط زیست" را مطالعه نمایید.

تنظیم: زینب شاه مرادی