خواص درمانی طلا در ابعاد نـانو

به عبارت دیگر افزایش نسبت سطح به حجم در ذره سبب می‌شود اتم‌هایی که در سطح قرار دارند، نسبت به اتم‌های داخل فعالیت بیشتری داشته باشند که در نتیجه خواص نمونه دچار تغییر می‌شود.

نانوذرات طلا و کاربردهای آن

طلا در حالت توده‌ای فلزی زرد رنگ، نرم، خنثی با دمای ذوب 1068 درجه سانتی‌گراد است. این فلز در مقیاس نانو، خصوصیات و ویژگی‌هایی را بروز می‌دهد که آن را به فلز مهمی در فرآیندها و محصولات متعدد فناوری نانو تبدیل می‌کند.

نانوذرات طلا در زمینه‌های کشاورزی، الکترونیک، کاتالیزور، رنگ‌ها، پوشش‌دهی و داروهای زیستی کاربرد دارد. ازجمله مسائل دیگری که اهمیت تولید نانوذرات طلا را مشخص می‌کند، استفاده از آن به منظور ایجاد روش‌های نوین برای تشخیص انواع بیماری‌های ژنتیک و پاتوژنیک است که معمولا در این موارد از اتصال رشته‌های دی‌ان‌ای به نانوذرات طلا و نیز اتصال آنتی‌بادی به این نانوذرات استفاده می‌شود.

همچنین می‌توان با استفاده از نانوذرات طلا و اتصال این ذرات به پپتیدها، پروتئین‌ها، دی‌ان‌ای‌ها و پلیمرهای زیست شیمیایی، مواد جدیدی تولید کرد که در شناسایی بیماری‌های مختلف و کاربردهای متعدد پزشکی مورد استفاده قرار گیرد.

روش‌های ساخت نانوذرات

تولید نانوذرات به دو روش سبز و غیرسبز انجام می‌شود. ساخت غیرسبز شامل روش‌های فیزیکی و شیمیایی و ساخت سبز شامل استفاده از عوامل زیستی برای تولید نانوذرات است. روش‌های شیمیایی ساخت نانوذرات، بازده بالایی داشته و نانوذرات تولیدی کاملا خالص هستند که توزیع یکسانی از نظر اندازه دارند.

مواد شیمیایی احیاکننده و پایدارکننده‌ای که در این روش‌ها استفاده می‌شود، اغلب سمی و اشتعال‌پذیر بوده و به‌دلیل مشکلات زیست‌محیطی نمی‌توان آنها را براحتی دور ریخت. روش‌های فیزیکی بسیار سریع است و از مواد خطرناک شیمیایی که در روش قبلی برای احیا و پایداری نانوذرات به کار می‌رفت، استفاده نمی‌شود.استفاده از میزان بالای انرژی برای حفظ فشار و دمای مورد نیاز مراحل انجام واکنش از معایب روش‌های فیزیکی محسوب می‌شود. با توجه به معایب گفته شده در مورد سایر روش‌ها، یک روش تمیز، دوستدار محیط زیست و غیرسمی برای تولید نانوذرات مورد نیاز است. روش‌های زیستی از نوع روش‌های سبز ایمن، مقرون به‌صرفه و دوستدار محیط زیست هستند. در این روش از عصاره حاصل از ارگانیسم‌های زیستی شامل گیاهان، جلبک‌ها و میکروارگانیسم‌ها، به‌عنوان هر دو عامل پایدارکننده و احیاکننده برای ساخت نانوذرات استفاده می‌شود.

اهمیت و ضرورت سنتز زیستی نانوذرات

براساس تقسیم‌بندی‌های بین‌المللی در حیطه تحقیقات زیست‌فناوری، مطالعاتی که در زمینه نانوبیوتکنولوژی انجام می‌گیرد حوزه Gold biotechnology نامیده می‌شود. یکی از عرصه‌های مهم تحقیقات در این حوزه، سنتز نانوذرات
مختلف است.

امروزه نیاز روز افزون به روش‌های قابل اطمینان برای تولید نانوذراتی که به محیط زیست آسیب وارد نکنند، سبب شده محققانی که در این زمینه فعالیت می‌کنند، به سیستم‌های بیولوژیک روی آورند. بسیاری از ارگانیسم‌ها چه به صورت تک‌سلولی و چه پرسلولی برای تولید نانوذرات غیرآلی شناخته شده‌اند که به صورت درون‌سلولی یا برون‌سلولی نانوذرات را تولید می‌کنند.

قارچ‌ها به دلیل تولید آنزیم‌های برون سلولی در مقادیر بالا این امکان را می‌دهند که نانوذرات به روش برون‌سلولی تولید شوند. به عبارت دیگر، در این روش از محیط کشت بدون سلول برای تولید نانوذرات استفاده می‌شود و کارایی آنزیم‌های برون‌سلولی در تولید نانوذرات بررسی می‌شوند.

بسیاری از مطالعات، تاکنون تولید نانوذرات را در اندازه ذره‌ای و مورفولوژی، از میکروارگانیسم‌هایی نظیر آسپرژیلوس فلاووس، آسپرژیلوس نایجر، کاندیدا آلبیکنز، اشیریشیا کولی، باسیلوس سابتیلیس و... گزارش کرده‌اند که با توجه به این که جزو میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا هستند و وجود آنها در فرآورده‌های دارویی و غذایی جزو آلودگی‌های خطرناک به شمار می‌رود، لذا برای ورود به صنعت با ملاحظات و محدودیت‌هایی همراهند. از طرف دیگر میکروارگانیسم‌هایی که تا به حال مورد مطالعه قرار گرفته‌اند، هر یک توان تولید نانوذرات را در یک محدوده و اندازه مشخص دارند؛ به طوری که برخی از آنان نانوذرات را در ابعاد کوچک‌تری در مقایسه با سایرین تولید می‌کنند.

بسیاری از تحقیقات اثبات کرده ارتباط منطقی بین اندازه نانوذرات و اثرات آنها بخصوص از نظر ویژگی‌های سطحی وجود دارد. به‌ عنوان نمونه اثبات شده اثرات ضدباکتریایی نانوذرات نقره کاملا وابسته به سایز است و هر چه سایز کوچک‌تر شود، اثرات ضدباکتریایی بیشتر می‌شود. لذا تلاش برای یافتن میکروارگانیسم‌های غیربیماری‌زای جدیدی که بتوانند مقادیر بالایی نانوذرات را با ابعاد کوچک‌تری تولید کنند، همچنان ادامه دارد. از طرف دیگر برای این که این سیستم زیستی همانند تولید داروی پنیسیلین از قارچ پنیسیلیوم کرایسوژنوم به شکل صنعتی در بیاید، نیازمند یافتن میکروارگانیسمی است که توانایی بالایی برای تولید نانوذرات فلزی داشته باشد و از طرفی غیربیماری‌زا باشد.

همنشینی قارچ و طلا

محققان دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی برای این که از مواد شیمیایی برای سنتز نانوذرات طلا استفاده نکنند، گونه‌ای قارچ تحت عنوان پنیسیلیوم اکولاتوم (Penicillium aculeatum) را مورد استفاده قرار داده‌اند.

دکتر حامد برآبادی ـ دستیار دکتری تخصصی بیوتکنولوژی دارویی دانشکده داروسازی شهید بهشتی ـ درباره انجام این تحقیق به جام‌جم می‌گوید: طبق مشاهدات، قارچ پنیسیلیوم اکولاتوم توانایی تولید نانوذرات طلا را به شکل کروی و همگن با ابعاد 60 نانومتر دارد. نکته قابل توجه در تولید این فلز خاصیت ضدانگلی آن علیه پروتواسکولکس کیست هیداتید است که می‌تواند کاربردهای مختلف دارویی و پزشکی داشته باشد.

وی درباره دلایل برتری نانوذرات طلای تولید شده با این روش نسبت به روش شیمیایی می‌گوید: سمی نبودن، ایجاد حداقل ضایعات و مواد غیرمصرفی در فرآیند تولید، حجم بالای تولید و تکرارپذیری تولید نانو ذرات حاصل از این تحقیق، مهم‌ترین دستاورد محققان این پروژه محسوب می‌شود.

به گفته دستیار دکتری تخصصی بیوتکنولوژی دارویی دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی، تغییرپذیر بودن خواص نانوذرات موجب شده محققان نتوانند نسبت به عملکرد مشابه و یکسان نانوذرات طلا و نقره یا فلزات دیگر در موقعیت‌های مختلف با اطمینان صحبت کنند و بگویند مثلا خواص ضدسرطانی نانوذرات طلا یا نقره روی سلول‌های سالم و بیمار به یک اندازه است یا این ذرات روی سلول‌های سالم بی‌اثر هستند.

دکتر برآبادی در پایان اظهارات خود می‌گوید: در این تحقیق خاصیت ضدانگلی نانوذرات طلا را مورد بررسی قرار دادیم، اما هنوز تاثیر آن را روی بافت سالم ارزیابی نکرده‌ایم. با توجه به خواصی که از نانوذرات فلزی ذکر شد، ممکن است همین نانوذراتی که خاصیت ضدانگلی دارند، برای بافت‌های سالم سمی باشند. هنوز مطالعه جامعی وجود ندارد که اثبات کند اثر سمیت روی سلول‌های سرطانی بیشتر از سلول‌های سالم بوده است.

سهیلا فلاحی