نانوذرات طلا و اطمينان از سلامت بستههاي گوشت
مقدمه
در دهه اخير نانوبلورهاي في به دليل اندازه بي نهايت کوچک و پتانسيل مفيدشان در گستره وسيعي از صنعت و تکنولوژي توجه زيادي را به سمت خود جلب کرده اند. تغيير شکل نانوبلور هاي في مي تواند خواص و کاربرد آن ها را تغيير دهد. نانوذرات طلا (Au) وابسته به اندازه‌شان تشديد پلاسمون سطح (SPR- Surface Plasmon Resonance) مناسبي دارند و به طور کلي جذب SPR در ناحيه مرئي نشان مي دهند. نانوميله هاي Au، نانوقفس هاي Au (Nanocage) و نانوکره هاي تهي Au (Hollow Nanosphere) جذب زيرقرمز نزديک (Near infrared- NIR) دارند. نانوساختارهاي نقره (Ag) با گوشه و لبه هاي نوک تيز فعاليت پراکندگي رامان افزايش يافته با سطح (surface-Enhanced Raman Scattering -SERS) مناسب و بيشتري نسبت به نانوذرات کروي (بدون لبه) نقره دارند. به طور معمول نانوذرات در مقياس 10-1 نانومتر اثرهاي الکترونيکي و نوري مناسبي به دليل مسير آزاد الکترون خواهند داشت. بنابراين با کنترل پارامترهاي اساسي مي توان پتانسيل هاي کاربردي آن ها را در زمينه هاي کاتاليست، الکترونيک، فوتونيک، حسگرها، علوم پزشکي و زمينه هاي مرتبط افزايش داد. [1]
نانو ذرات طلا داراي خصوصيات فيزيکي و شيميايي منحصربه فردي مانند پايداري بسيار بالاء مقاوم بودن به گرما و توانايي بالا در جذب و انتشار نور هستند و به اندازه‌هاي گوناگون و شکل‌هاي مختلف مان کروي, ميله‌اي, کريستالي, و مارپيچي ستتز مي‌شوند. نانو ذرات طلا کاريرد. گسترده‌اي در زمينه‌هاي پزشکي مانشد تشخيص و درمان بيماري ها دارد.[2]
نانومواد في نجيب براي حسگرهاي رنگ‌سنجي (Colorimetry)
حسگرهاي رنگ‌سنجي به علت سادگي، حساسيت بالا، قيمت ارزان جذاب هستند و مي توانند با اسپکتروسکوپي مرئي/ فرابنفش (vis/uv) کوپل شده و به جاي وسايل پيچيده به کار روند. محلول نانوذرات طلا قرمز رنگ است ولي در حسگر رنگ‌سنجي از تغيير رنگ محلول نانوذرات طلا به ارغواني يا آبي مي شود. بنابراين در حال حاضر پژوهش نانوذرات طلا براساس سنجش رنگ‌سنجي DNA، فعاليت آنزيم، مولکول هاي کوچک، يون هاي في و پروتئين ها انجام مي شود. نانوذرات طلا با مولکول هاي ديگر مي توانند حسگر خوبي را براي تشخيص مولکول هاي هدف ايجاد کنند. در حسگرهاي نوري نانوذرات Ag سودمند هستند زيرا نانوذرات Ag ضريب خاموشي (Extinction Coefficient) بالاتري نسبت به نانوذرات Au با همان اندازه دارند. بنابراين طراحي نانوذرات Ag با مولکول هاي DNA و مولکول هاي ديگر، زيست حسگر رنگ‌سنجي گزينش پذيري را به وجود مي آورد و اخيراً براي تشخيص بعضي آناليت هاي مهم استفاده مي شود. برخلاف نانوذرات Au و Ag نانوذرات Pt و Pd درگستره مرئي جذب تشديد پلاسمون سطح (SPR) ندارند و بنابراين براي حسگر رنگ‌سنجي استفاده نمي شوند. در (شکل4) حسگر رنگ‌سنجي حساس و ساده اي را براساس Aptamer (آپتامرها بيشتر RNA يا DNA و يا ترکيبي از اين دو با مولکولهاي ديگر است) براي تشخيص Thrombin (ترومبين پروتئيني است که براي انعقاد خون لازم است) با استفاده از نانوذرات طلاي اصلاح شده نشان مي دهد. هنگامي که Thrombin به محلول نانوذرات طلاي اصلاح شده اضافه مي شود Thrombin با Aptamer در سطح نانوذرات طلا برهمکنش مي کند و پس از اين که غلظت بالاي نمک سديم کلريد (NaCl) اضافه شد تغييرات رنگ نانوذرات طلا مي تواند حضور کمي thrombin را تشخيص دهد.
پيشرفت هاي اخير در خواص نانومواد في جديد زمينه مناسبي را براي طراحي حسگرهاي فلورسانس بيولوژيکي و شيميايي ايجاد مي کنند. به طور کلي نانومواد في براساس حسگرهاي فلورسانس به 4 طرح زير دسته بندي مي شوند:
الف) فلورسانسي که براساس مکانيسم خاموشي (Quenching) نانوذرات في القا شده به وسيله هدف بيان مي شود. به طور مثال نانوذرات Ag براي تعيين يون هاي جيوه (Hg+2) با حدتشخيص پايين و گزينش پذيري بالا بکار گرفته مي شود (شکل 1)
.png)
شکل1- مکانيسم فلورسانس خاموشي براي تعيين+Hg2 با حساسيت بالا
ب) فلورسانسي که براساس توانايي خاموشي مؤثر نانوذرات في به واسطه انتقال الکترون/انرژي غير تابشي (Nonirradiative) است. مانند نانوپروب طلاي ژانگ (Zang) که چند رنگ را براي اندازه گيري همزمان 3 آناليت آدنوزين (A)، يون پتاسيم (+K) و کوکايين (Cocaine) که با هم ترکيب شده اند، به کارگرفته مي شود (شکل2)
شکل2- نانوپروب طلاي چند رنگ براي تشخيص آدنوزين، پتاسيم و کوکايين
ج) فلورسانسي که براساس اثر داخلي (Inner filter Effect- IFE) نانوذرات في است که نانوذرات في به عنوان جاذب براي مدوله نشر فلوروفور (عامل ايجاد فلوروسانس) هستند. در همين راستا شانگ و دونگ (Shang و Dong) نشان دادند که نانوذرات طلا مي توانند به عنوان جاذب قوي در فلورسانس IFE براي تشخيص سيانيد (CN-) و پراکسيد هيدروژن (H2O2) به کار گرفته شوند (شکل3).
شکل3- شماتيکي از سنجش فلورسانس براساس IFE
د) فلورسانس افزايش يافته با ف (Metal-enhanced fluorescence-MEF) (يعني نشر فلوروفور در فاصله مشخصي (10-5 نانومتر) از نانوساختارهاي في مي تواند افزايش داده شود). اين حسگر جالبي براي افزايش حد تشخيص (Limit of Detection-LOD) مولکول هاي هدف است. [3]
اگر گوشت يخ‌زده‌اي از بازار خريداري شود، چگونه مي‌توان مطمئن شد که اين بسته گوشت تا پيش از رسيدن به‌دست مصرف‌کننده يخ آن باز نشده و مجددا يخ نزده باشد؟
در حال حاضر هيچ روشي براي تشخيص اين موضوع وجود ندارد و فرض مصرف‌کننده بر اين است که گوشت در تمام طول مسير از بسته‌بندي تا مصرف، کاملا يخ‌زده بوده و هيچ‌گاه يخ آن براي مدتي آب نشده است، فرآيندي که مي‌تواند منجر به فساد گوشت شود. استفاده از نانوذرات طلا به‌عنوان نشانگر سنجش ذوب يخ در بسته‌بندي مواد غذايي يک راه حل پيشنهادي است.
استفاده از کيتوزان که از چيتن (دومين پليمر طبيعي) به دست مي آيد به همراه نانوذرات طلا در بسته بندي گوشت مي تواند نشانگر سلامت يا فساد گوشت باشد. کيتوزان با استفاده از آمينواسيدهاي داراي بار مثبت به نانوذرات طلا متصل مي‌شود. با محاط شدن نانوذرات توسط اين گروه‌ها، تجمع نانوذرات طلا و خوشه‌اي شدن اتفاق نمي‌افتد. اما اگر دما تغيير کند نانوذرات فرصت تجمع پيدا کرده و تغيير رنگ ايجاد مي‌شود. بنابراين رنگ بسته بندي که ابتدا به رنگ سرخ بوده با افزايش دما، ذرات طلا به هم چسبيده و رنگ بنفش ايجاد مي‌شود.
حسگرهاي رنگ‌سنجي به علت سادگي، حساسيت بالا، قيمت ارزان جذاب هستند و مي توانند با اسپکتروسکوپي مرئي/ فرابنفش کوپل شده و به جاي وسايل پيچيده به کار روند.
مي‌توان از اين زيست‌شناساگر براي تشخيص زدايش يخ از گوشت و ديگر مواد غذايي استفاده کرد. هر قدر زمان گرم شدن گوشت بيشتر شود، رنگ ساختار نانوذرات تيره‌تر مي‌شود[4]. البته از اين مکانيسم به عنوان سنجشگر دما در جاهاي ديگر هم مي توان استفاده کرد.
پي نوشت
[1] http://edu.nano.ir/paper/127
[2] بيوسنتز داخلي و خارجي نانوذرات طلا توسط قارچ رايزوپوس اوريزا، زينب شيخ لو، مجله علمي پژوهشي دانشگاه علوم پزشکي زنجان، دوره 20، شماره78، فروردين و ارديبهشت1391،ص37.
[3] http://edu.nano.ir/paper/127
[4] http://news.nano.ir/65677
منابع
http://edu.nano.ir
بيوسنتز داخلي و خارجي نانوذرات طلا توسط قارچ رايزوپوس اوريزا، زينب شيخ لو، مجله علمي پژوهشي دانشگاه علوم پزشکي زنجان، دوره 20، شماره78، فروردين و ارديبهشت1391.
http://news.nano.ir
.png)
.png)
درباره این سایت