الرصاص النانوي واستخدامه للمحاصيل ولعلاج السرطان وبالأدوية

الرصاص النانوي واستخدامه للمحاصيل ولعلاج السرطان وبالأدوية

الرصاصة النانوية

في بداية القرن العشرين، اقترح الطبيب الألماني بول إيرليش مفهوم “الرصاصة السحرية” أو “الرصاصة النانوية”. حتى الآن، يتم إجراء بحث مكثف حول التطبيقات المختلفة للرصاص النانوي وتقنيات توصيلها. يناقش هذا المقال التطورات الأخيرة في استخدام الرصاص النانوي في تطوير النبات والزراعة ومقاومة مسببات الأمراض وأنظمة توصيل الأدوية.

طلقات نانوية لتعزيز إنتاجية المحاصيل

يمكن للعديد من الجسيمات النانوية تحسين امتصاص النبات للمغذيات الأساسية بالإضافة إلى حماية النبات من الآفات الضارة ومسببات الأمراض. بفضل هذه التطبيقات، تُستخدم الجسيمات النانوية بفعالية كعوامل كيميائية زراعية لزراعة محاصيل صحية وزيادة إنتاجيتها.

تعمل الجسيمات النانوية، مثل جزيئات الفضة النانوية وجسيمات الذهب النانوية، بمثابة “رصاصات سحرية” تعمل كمبيدات حشرية ومبيدات أعشاب وأسمدة.

تحمل هذه الذرات النانوية أيضًا مواد كيميائية محتملة ويمكنها توصيلها ببطء إلى المواقع المستهدفة. وذلك لأن النانوية يمكن أن تخترق بسهولة داخل بشرة وأنسجة النباتات. فيما يلي أنشطة الجسيمات النانوية الفضية كـ “الرصاص النانوي” في تحسين المحاصيل.

مبيدات الآفات النانوية

تغزو الآفات ومسببات الأمراض عددًا كبيرًا من المحاصيل؛ يؤدي هذا إلى خسارة كبيرة في المنتجات الزراعية. على الرغم من أن تعديل مبيدات الآفات الكيميائية فعال، إلا أنها تتسبب في تدهور شديد في جودة التربة وتعوق زراعة المحاصيل المستقبلية. يعمل الرصاص النانوي الفضي كأداة مفيدة لإدارة الآفات. هذه المواد آمنة وغير سامة ويمكن إطلاقها في الموقع المستهدف، مما يضمن الاستخدام المفرط غير الضروري للمواد الكيميائية.

الأسمدة النانوية

العديد من الأسمدة المتاحة تجاريًا، مثل اليوريا والنترات، لها تأثيرات سامة على النباتات والنباتات الدقيقة المفيدة الأخرى المحيطة. هذه الأسمدة الكيماوية تسبب التلوث أيضًا.

تعتبر آلية الرصاص النانوي، والتي تتضمن الإطلاق البطيء للمواد الكيميائية الزراعية إلى الموقع المستهدف، مفيدة للغاية على استخدام الأسمدة الاصطناعية. بالإضافة إلى ذلك، فإن جسيمات الفضة النانوية لها أيضًا خصائص فريدة لزيادة كفاءة امتصاص العناصر الغذائية للنباتات. تستخدم هذه الرصاصة الفضية النانوية بكفاءة كأسمدة نانوية. في العديد من النباتات، يمكن لجسيمات الفضة النانوية أن تعزز معدل إنبات البذور.

محسن الجذور والممرضات المدمرة

السبب الرئيسي وراء معاناة البستنة من خسارة اقتصادية هو غزو مسببات الأمراض النباتية التي تمنع التجذير وتؤدي إلى تطورات جذر ضعيفة. للتغلب على هذه المشاكل، طور العلماء “الرصاص النانوي” الفضي الذي يعمل كمعزز للجذر ويمنع نمو مسببات الأمراض الضارة في الموقع المستهدف.

أنتج الباحثون أيضًا جزيئات الفضة النانوية باستخدام هرموني تأصيل (أوكسين)، أي حمض الإندول -3 حمض الزبد وحمض الإندول -3 الخليك. تعمل هذه الهرمونات كعامل مخفض واستقرار. تُظهر الخلايا النانوية زيادة كبيرة في نمو الجذر وتحفز أيضًا قدرة تجذير النبات في وجود مسببات الأمراض النباتية التي تمنع نمو الجذور.

الطلقات النانوية في التخفيف من إجهاد الجفاف في النباتات

الجفاف هو إجهاد غير حيوي شائع له تأثير كبير على كمية المنتجات الزراعية وجودتها. لقد صمم العلماء طرقًا جديدة لمكافحة هذه الخسارة الزراعية. أظهرت العديد من الجسيمات النانوية (على سبيل المثال، جسيمات النحاس والزنك وأكسيد الزنك) كفاءتها في التخفيف من إجهاد الجفاف وزادت أيضًا من إنتاجية المنتجات الزراعية.

كرات نانوية على الميكروبات والأغشية الحيوية

أصبحت مقاومة الأدوية الجرثومية مصدر قلق كبير للباحثين. تحدث مقاومة العقاقير الجرثومية في الغالب بسبب الاستخدام غير المناسب للمضادات الحيوية أو التغيرات المتكررة في العلاجات المختلفة المضادة للميكروبات. علاوة على ذلك، غالبًا ما يؤدي تكوين الأغشية الحيوية إلى مقاومة بكتيرية تجاه الأدوية المضادة للبكتيريا الشائعة. أفاد العلماء أن العديد من الجسيمات النانوية غير العضوية أظهرت نشاطًا قويًا مضادًا للميكروبات جنبًا إلى جنب مع الاستقرار الكيميائي ومقاومة الحرارة.

في الآونة الأخيرة، تم تطوير جسيمات نانوية شبيهة بالرصاص تتكون من بروميد سيتيل ترايميثيل أمونيوم (CTAB) المحمّل بفضة جانوس من جزيئات السيليكا النانوية المسامية. تمتلك هذه الجسيمات النانوية الشبيهة بالرصاص تقاربًا كبيرًا لسطح الخلية البكتيرية، وبالتالي يضفي جزء أيون الفضة وظائف مضادة للبكتيريا. تم الإبلاغ عن أن هذه الخلايا النانوية توفر تأثيرًا مثبطًا لكل من البكتيريا موجبة الجرام وسالبة الجرام. هذا لأن CTAB يؤدي إلى تغيير في سلامة الغشاء البكتيري. يمكن أن تكون هذه الخلايا النانوية مفيدة للغاية في العديد من التطبيقات الطبية الحيوية.

الخلايا النانوية وعلاجات السرطان

الخلايا النانوية ضد الورم المنتشر في سرطان الثدي

تم العثور على هياكل نانوية بيضاوية الشكل على شكل رصاصة لتكون فعالة ضد الخلايا السرطانية المنتشرة المنتشرة. تطلق الرصاصة النانوية ببطء الدواء الفعال متعدد الاستجابة ، مما يؤدي إلى قتل الخلايا المستهدفة بشكل تلقائي وفعال.

Nanobullets للعلاج الكيميائي لسرطان الكبد ولوكيميا

لاحظ العلماء أنه يمكن التقليل من الآثار الضارة للعلاج الكيميائي ويمكن زيادة الفعالية من خلال تطوير استراتيجية تركز على التسليم المراقب للأدوية المضادة للسرطان في الموقع المستهدف. لعلاج سرطان الكبد، طور الباحثون مؤخرًا جسيمًا نانويًا مغناطيسيًا كنظام توصيل للأدوية السامة للخلايا اللازمة للعلاج. تم الإبلاغ عن أن الرصاصة النانوية المكونة من مركبات جانوس النانوية متعددة الوظائف (رأس Fe3O4 المغناطيسي وجسم من SiO2 ميسوبوروس يحتوي على دوكسوروبيسين) هو علاج آمن وفعال لسرطان الكبد.

تستخدم النانوي أيضًا في علاج اللوكيميا.

المزايا الرئيسية لاستخدام ناقلات النانو / النانوية لعلاج سرطان الدم هي:

1. يستهدفون خلايا اللوكيميا بشكل انتقائي
2. أنها تزيد من التوافر البيولوجي والعمر النصفي للدورة الدموية
3. تقلل من الآثار الجانبية

مراجع وقراءات أخرى

Ahmad J. et al. (2020) Nanoparticles: The Magic Bullets in Mitigating Drought Stress in Plants. In: Hakeem K., Pirzadah T. (eds) Nanobiotechnology in Agriculture. Nanotechnology in the Life Sciences. 145-161. https://doi.org/10.1007/978-3-030-39978-8_8

Dhandapani, R., Subramanian, A. and Sethuraman, S. (2020)  ECM-Mimetic Multiresponsive Nanobullets Targeted Against Metastasizing Circulating Tumor Clusters in Breast Cancer. Ann Biomed Eng. 48, 568–581. https://doi.org/10.1007/s10439-019-02370-6

Anand, R. and Bhagat, M. (2018) Silver nanoparticles (AgNPs): as nanopesticides and nanofertilizers. MOJ Biology and Medicine. 4(1):19‒20. https://medcraveonline.com/MOJBM/MOJBM-04-00107.pdf

Thangavelu, M.R. et al. (2018) Nanobiotechnology approach using plant rooting hormone synthesized silver nanoparticle as “nanobullets” for the dynamic applications in horticulture – An in vitro and ex vitro study. Arabian Journal of Chemistry. 11(1), 48-61. https://www.researchgate.net/deref/http%3A%2F%2Fdx.doi.org%2F10.1016%2Fj.arabjc.2016.09.022

Shao, D. et al. (2016) Janus “nano-bullets” for magnetic targeting liver cancer chemotherapy. Biomaterials. 100:118-133. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2016.05.030

يمكن قراءة المزيد من الابتكارات والاختراعات المختلفة من خلال الضغط هنا

للاطلاع على المزيد من المواضيع وأبرز المقالات عبر موقع سجلات الأردن اضغط هنا