نانوذرات نقره یکی از دستاوردهای شگرف علمی در فناوری نانو و از پرکاربردترین ذرات در این حوزه، پس از نانولوله های کربنی می باشد. نانوذرات نقره، به دلیل خواص ویژه ای که از خود نشان می دهند، در عرصه های مختلف پزشکی، بهداشتی، کشاورزی، دامپروری، بسته بندی، لوازم خانگی و الکتریکی کاربرد فراوان دارند و هر روزه بر کاربرد آنها در دنیای نانو افزوده می شود.

کاربرد ذرات نانو نقره در آسیب های پوستی:

پوست بدن نقش مهمی در هموستاز و پیشگیری از تهاجم میکروارگانیسم ها ایفا می کند. در صورت آسیب پوستی پوشاندن سریع محل زخم با پانسمان امری ضروری است. در حال حاضر سه نوع پانسمان زخم وجود دارد:پانسمان بیولوژیک ، پانسمان سنتتیک و پانسمان بیولوژیک-سنتتیک. پوست مشتق شده از گونه یکسان از موجود مورد بررسی و نیز پوست خوک از جمله پانسمان های بیولوژیکی می باشند که کاربرد بالینی شایعی دارند اگرچه برخی از مضرات آنها از جمله دسترسی محدود، ناهمگونی شدید، چسبندگی ضعیف و احتمال خطر آلودگی گزارش شده است. پانسمان های سنتتیک پایداری بالا با حداقل احتمال ایجاد واکنش های التهابی را داشته و تقریباً خطر انتقال پاتوژن را ندارند. در سالهای اخیر تحقیقات بر پانسمان های بیولوژیک-سنتتیک متمرکز شده که از دو لایه حاوی مواد بیولوژیک و پلیمر تشکیل شده است. هر سه نوع پانسمان زخم کاربردهای بالینی فراوانی دارند، اگرچه هیچ کدام بدون عیب نبوده و هریک مضراتی دارد. حفظ محیط مرطوب در محل زخم،ایجاد تهویه هوا، ممانعت از انتقال میکروارگانیسم ها و حذف ترشحات زخم از جمله ویژگی های پانسمان ایده آل است. همچنین پانسمان باید سمی و آلرژی زا نبوده و به راحتی و بدون ایجاد آسیب در محل زخم هنگام تعویض پانسمان جدا شود و از مواد زیستی قابل دسترس نیازمند به حداقل فرایند قابل تولید باشد و نیز خواص ضد میکروبی داشته و باعث تسهیل در بهبود زخم گردد. اخیراً چندین گروه تحقیقاتی با سنتز و تغییر مواد زیستی پانسمان های جدیدی را ارائه نموده اند. نانوتکنولوژی به طور ناگهانی در قرن بیست پدید آمد و شاخه ای از علم است که به کاربرد اتم ها و مولکولها در مقیاس نانو (اغلب 100 نانومتر یا کمتر) اختصاص دارد. از جمله خصوصیات منحصر به فرد ذرات نانو دارا بودن نسبت بالای سطح به حجم، سطح فعال چند مرکزی و برهمکنش های سطحی بالا می باشد. امیدوارکننده ترین زمینه کاربردهای جدید نانوتکنولوژی علاوه بر شیمی و فیزیک در علوم پزشکی است. اگرچه تاکنون محصولات نانو کمی با اهداف درمانی تولید شده است. از جمله کاربردهای اولیه ذرات نانو در علم پزشکی می توان به القاء تکثیر هپاتوسیت ها با غیر متحرک کردن آنها روی کلویید طلا در مقیاس 24 نانومتر در سال 2004 اشاره نمود. همچنین کشت کراتینوسایت ها بر روی فیبرهای نانو کلاژن گزارش شده است. برخی از تجهیزات پزشکی حاوی ذرات نانو از جمله پانسمان زخم تولید شده است. ایمنی زیستی ذرات در مقیاس نانو موضوع مورد توجه برخی بررسی ها شده است و گزارشات ضد و نقیضی ارائه شده است. از جمله پانسمان های زخم مورد بررسی ترکیب ذرات نانو نقره با ترکیبات دیگر زیستی است که برای درمان زخم های عمیق کاربرد دارد. از جمله عمده ترین محصولات نانو، ذرات نانو نقره می باشد. نقره در کنار مس و طلا از جمله اولین فلزاتی است که کشف شده و قرن هاست که کاربرد آن در پزشکی شناخته شده است. در طول تاریخ به کاربرد نقره به عنوان دارو و نیز ماده نگهدارنده در بسیاری از فرهنگها اشاره شده است. یونانی ها از ظروف نقره برای تازه نگه داشتن آب و سایر نوشیدنی ها استفاده می کردند. در رم نیز برای پیشگیری از فساد برخی از نوشیدنی ها آنها را در ظروف نقره نگهداری می کردند. در نوشته های یافت شده از مصر باستان نیز به نقره اشاره شده است. در فرهنگ قدیم کشور چین استفاده از چوب های غذاخوری از جنس نقره شایع بوده است. هندی ها نیز از مقادیر جزئی نقره به عنوان عامل نیروبخش، اکسیر و جوان کننده در بیمارانی که در اثر کهولت و یا بیماری ناتوان شده بودند، استفاده می کردند. ذرات نانو نقره معمولاً کوچکتر از 100 نانومتر بوده و ار 20 تا 15000 اتم نقره تشکیل شده اند. نقره در مقیاس نانو خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی متمایزی را نشان می دهد. به علت فعالیت ضد باکتریایی قوی ذرات نانو نقره، پوششی از آن در بافت های مختلف و پیوندهای خاص به کار می رود. به علاوه، ذرات نانو نقره برای درمان زخم و سوختگی ها و یا به عنوان داروی ضد بارداری و نیز ضد عفونی کننده آب و اسپری هوا به کار می رود. نقره به علت عملکرد ضد میکروبی متمایز در برابر دامنه وسیعی از باکتری ها، مخمرها، قارچ ها و ویروس هادر میان سایر فلزات نانو، کاربرد پزشکی وسیع تری دارد. نقره از طریق ایجاد اختلال در زنجیره تنفسی سیتوکروم ها و یا سیستم انتقال الکترون میکروبها و نیز اتصال به DNA و ممانعت از تکثیر آن، اعمال ضد میکروبی خود را ایفا می کند. به نظر می رسد نقره اثرات ضد التهابی نیز دارد و نیز قادر است سرعت اپیتلیالیزاسیون مجدد را تا 40 % افزایش دهد. لایه در تماس پوست در پانسمان های زخم دارای ذرات نانو نقره از چند لایه تشکیل شده اند؛ لایه ای مستقیماً با زخم در روی پوست تماس دارد و از پوشش هیدروفیلیک ساخته شده، لایه ضد عفونی کننده (یا باکتری کش) که لایه ای ضد سمی است و از پوششی از مخلوط زغال فعال به همراه کریستال های نانو نقره می باشد. لایه بند آورنده و جاذب خون نیز لایه صافی است که از پلیمرهای با قدرت جذب بالا تشکیل شده است. لایه ایزوله از بافتی مختلط با روزنه هایی با اندازه کمتر از 5 میکرومتر ساخته شده است و در نهایت باند کشی که برای تثبیت پانسمان در محل زخم به کار می رود. لبه های لایه ایزوله و لایه مماس پوست به طور یکپارچه قست عمده پانسمان را تشکیل می دهند، در حالیکه لایه ضد عفونی کننده و لایه جاذب خون از یکدیگر جدا بوده و هر دو قسمت مرکزی پانسمان را احاطه می کنند. نوع بسیار جدید پانسمان های حاوی ذرات نانو نقره در ترکیب با کیتوسان می باشند که با تکنولوژی نانو و تجمع خودبخودی ذرات قابل تولید می باشد. کیتوسان پلی ساکارید خطی است که از اتصال b 1 به 4 D-گلوکزآمین (واحدهای داستیله) و N-استیل-D-گلوکزآمین (واحدهای استیله)ایجاد می شود. کیتوسان از داستیلاسیون کیتین تولید می شود و واحد ساختاری در اسکلت سخت پوستان از جمله خرچنگ و میگو می باشد. صدف این جانوران جدا و آسیاب می شود و پس از داستیلاسیون کیتوسان که در صنایع آرایشی و غذایی کاربرد دارد، تولید می شود. تست های ایمنی زیستی و کارایی این نوع دیگر از پانسمان های بیولوژیک-سنتیکی که با ذرات نانو نقره تولید می شود در مدل های حیوانی با زخم عمیق مورد بررسی قرار گرفته و نتایج مطلوبی از آن گزارش شده است که بیانگر بلا مانع بودن کاربرد وسیع آن در زمینه های بالینی است.

 

کاربرد نانو ذرات نقره در پزشکی :

 

نانوذرات، ذرات جامد کلوئیدی با ابعاد 1 تا 100 نانومتر هستند. در این بین، نانوذرات نقره به علت خواص ضد باکتریایی خود کاربرد گسترده پیدا کرده‌اند. این ذرات بسته به نوع کاربرد، خواص فیزیکی و سیستم زنده درگیر، در اندازه و شکل‌های مختلفی به کار می‌روند. البته در مورد استفاده از آن‌ها بایستی در محدوده ای باشد که ضمن تخریب میکروارگانیسم‌ها و عوامل بیگانه بر سلول‌های انسانی بی اثر باشد. نانوذرات نقره علاوه بر خواص ضد باکتریایی، ویژگی‌هایی از قبیل اثرات ضد قارچی و ضدالتهابی، سازگاری با محیط زیست، غیر محرک و غیر حساسیت زا بودن، عدم ایجاد مقاومت در برابر میکروارگانیسم‌ها، مقاومت در برابر حرارت و پایداری زیاد را دارا هستند. خواص ضد باکتریایی ذرات باعث شده است که در زخم پوشش‌ها، پانسمان‌های زخم و کلیه وسایلی که در فرایند ترمیم زخم نقش دارند، کاربرد گسترده ای داشته باشند. استفاده از این ذرات در بیوسنسورها به منظور تشخیص و درمان بیماری‌هایی نظیر سرطان نیز بسیار ارزشمند است. به علاوه به کارگیری نقره در کاترها و پروتزهای عروقی ضمن کاهش کلون زایی، مقاومت باکتریایی را بالا می‌برد. روش سنتز نانوذرات نقره از نکات حائز اهمیت در به کارگیری این مواد است، زیرا نانوذرات نقره علاوه بر روشهای فیزیکی-شیمیایی به صورت بیولوژیکی از طریق قارچ‌ها و باکتری‌ها نیز سنتز می‌شوند.

 

  دانلود فایل مقاله

 

کاربرد خاصیت آنتی باکتریال نانو ذرات نقره در صنایع غذایی :

 

امروزه بسته بندی غذا به خصوص بر کنترل وتنظیم متمرکز شده  است.بسته بندی با استفاده از مواد نانو موادی به نام هوشمند انجام شده که میتوانند نسبت به شرایط پاتوژن محیطی پاسخ دهند و خود را ترمیم کنند .
فیلم پلاستیکی شفافی به نام دورتان که حاوی نانو مواد رسی است در سراسر پلاستیک پراکنده شده و قادر است که O و CO۲ و رطوبت را برای حفظ گوشت وسایر غذاها بلوکه میکند . این مواد میتوانند پلاستیکهای روشن تر ومقاومتر ایجاد نماید .
پژوهشگران با آزمایش بر روی بطری های پلاستیکی برای بسته بندی آبجو در یافتند عمر نگهداری تا ۶ ماه افزایش می یابد.
نحوه دیگر استفاده از فناوری نانو در بسته بندی غذا استفاده نانو ذرات نقره با خاصیت آنتی باکتریال در ظروف نگهداری می باشد . ظروفی که با استفاده از فناوری نانو ساخته شده خواص ضد میکروبی بسیار عالی علیه انواع میکروبها دارند . این اثر بواسطه پراکنده شدن ذرات نقره به صورت بسیار ظریف در ظروف می باشد . با عرضه کامپوزیت نانو سیلور قابل اختلاط با انواع خمیر کاغذ در صنعت مقوا سازی و با اختلاط با انواع پایه های پلیمری میتوان انواع کارتن و جعبه های آنتی باکتریال را تولید نمود وبا توجه به خاصیت فتو کاتالیستی نانوسید می توان مواد غذایی ومیوه جات و سبزیجات را به مدت طولانی تر نگهداری کرد تا بتوان آنها را به مسافتهای دور تر ارسال تمود . این به معنای توسعه و ارتقا سطح فروش می باشد و میتوان Shelf Life مواد غذایی را بالا برد و از خسارات فراوان جلوگیری کرد . این در حالی است که یکی از روشهای مرسوم در نگهداری مواد غذایی استفاده از سموم سیمیتیک شیمیایی خطرناک است که باعث ایجاد بیماری های فراوان در انسان میشود .
ظروف جدیدی یه وسیله شرکت Sharper Image در آمریکا عرضه شده که حاوی نانو ذرات نقره با قطر ۲۵ نانومتر بوده وذاتا خاصیت آنتی باکتریال دارند . این شرکت مدعی است که با استفاده از این ظروف می توان مواد غذایی را نسبت به حالت معمولی ۳ تا۴ برابر تازه تر نگه داشت .
این ظروف قادر هستند میوه ها وسبزیجات ، داروها ، نان ، پنیر ، سوپ و گوشت را در مدت طولانی بدون تغییر رنگ ومزه وخواص غذایی شان نگهداری میکنند . لذا استفاده از این ظروف در مقایسه با ظروف معمولی در ۲۴ ساعت اولیه میزان رشد باکتری ها را تا۹۸/۰ کاهش میدهد .همچنین این ظروف دارای پلیمری از جنس پروپیلن است که نسبت به هوا بو غیر قابل نفوذ بوده در نتیجه علاوه بر خاصیت آنتی باکتریال از تداخل بو مواد غذایی واکسیداسیون چربی های مواد غذایی جلوگیری میکند .
امروزه فناوری نانو یک شایه پوچ نیست بلکه حقیقتی لازم الاجرا در صنایع غذایی است و هر شرکتی که بخواهد در صنایع غذایی پیشگام باشد باید کار با فناوری نانو را سریعا شروع کند . شرکت های مختلف دیگری که فعالیت هایشان در زمینه بهبود روشهای ایمنی نگهداری غذا است نیز در توسعه صنعت بسته بندی مواد غذایی پیشگام هستند.

 

 

استفاده از نانونقره در مصارف ضد میکروبی:

 

توسعه مقاومت جدید باکتری ها به آنتی بیوتیک ها یک مشکل اساسی در حوزه سلامت می باشد از آنجا که نانو ذرات نقره دارای خواص ضد باکتریایی ، ضد قارچی ، ضد ویروسی  و پروتوزوئرها می باشد می توان با افزودن مقدار اندکی از این مواد در پوشش ، به تعداد بسیار زیادی از این ذرات نانو  در واحد سطح دست یافت . این پوشش ها برای تمامی سطوحی که با دست لمس می شود مورد استفاده قرار گیرد ، مثلاً در بیمارستان ها، ادارات، اماکن عمومی و حتی در منازل مسکونی به کار می روند. تاثیر نانو ذرات نقره بر روی باکتری های گرم منفی مانند اشریشیاکلی، ویبریوکلرا، سالمونلاتیفی، سودوموناس آئروجینوزا مورد آزمایش قرار گرفته که نتایج بسیار خوب و تعجب برانگیزی داشته است .

نانو ذرات نقره بر روی ویروس ها هم مؤثر بوده و به گروههای SH گلیکوپروتدین های سطح ویروس متصل شده و مانع از اتصال آنها به سلول میزبان می گردد. این ماده بر روی تمام ویروس های DNA ، RNA و پوشش دار و بدون پوشش مؤثر است. در آزمایش هایی که بر روی ویروس HIV (عامل بیماری ایدز) انجام شده است مشخص گردیده که این ویروس همراه با نانو ذرات نقره در مدت 3 ساعت در 37 درجه سانتی گراد به طور 100% نابود می گردد. همچنین بر روی انواع سویه های آنفولانزا (FLU  ) و باکتری خطرناک ای کولای  E.Coli تاثیر گذاری شگرف و بی نظیری داشته است . نانو ذرات نقره نسبت به آنتی بیوتیک ها دارای مزایایی می باشد که به تعدادی از آنها اشاره می شود :

- باکتری ها به نانو ذرات نقره مقاومت پیدا نمی کنند زیرا نانو ذرات نقره بر روی قسمت های مختلف و آنزیم های متعددی مؤثر هستند.

- نانو ذرات نقره بر روی طیف گسترده ای از باکتری ها مؤثر هستند.

- نانو ذرات بر روی سلول های انسانی اثر سوء ندارند زیرا سلول های انسانی به صورت بافت هستند.

- بر خلاف آنتی بیوتیک ها که پس از واکنش با سلول تغییر شکل یافته و بی اثر می شوند، نانو ذرات نقره پس از اثر بر میکروب ها آزاد شده و بر میکروارگانیسم های دیگر تأثیر می گذارند.

 

کاربرد نانونقره در نساجی:

 

 اثر نانو ذرات نقره به تنهایی و یا همراه با پلیمرها ، بر روی باکتری های مختلف از جمله باکتری استافیلوکوکوس آرئوس به عنوان نماینده گرم مثبت و اشریشیاکلی ( E-coli ) به عنوان نماینده گرم منفی، مورد بررسی قرار گرفته است. زمانی که نانو ذرات نقره به تنهایی برای گندزدایی استفاده می شود تا 99% از باکتری ها از بین می روند. هرگاه الیاف یا پلیمری که در محلول کلوئیدی نانونقره قرار گرفته تحت شرایطی خشک گردد الیافی که به این طریق تهیه شد خواص باکتریواستاتیکی داشته و در نتیجه می توان استنباط کرد که نانوذرات نقره با اندازه کوچکتر تأثیر بالقوه آنتی باکتریایی بر پلیمرها و پلی استرهای الیاف دارد و نسبت به سایر ذرات ریز نانوذرات نقره دارای سطح تماس بیشتری می باشد . پوشش های ضد باکتریایی به سه دلیل عمده برای پلیمرها و فیلترها بکار می روند:

- کنترل گسترش بیماری و خطر عفونت هایی که در پی جراحت ایجاد می شود.

- کنترل انواع بوهای بد  مثل بوی رنگ و یا بوی تعریق .

- جلوگیری از فساد و پوسیدگی مواد، خصوصاً آنهایی که از جنس الیاف طبیعی هستند.

 

موارد دیگری از کاربردهای نانوذرات نقره عبارتند از:
1. شیشه شیر و پستانک نوزادان، مسواک و برس های بهداشتی حمام و ...
2. ظروف پلاستیکی (غذایی، دارویی، آرایشی)
3. لوازم خانگی (یخچال، جاروبرقی، ماشین ظرف شویی، سیستم تهویه و تصفیه هوا و رطوبت زا)
4. مواد بسته بندی برای تازه و بهداشتی نگه داشتن مواد غذایی
5. وسایلی که به صورت مداوم استفاده می شود (گوشی موبایل، کیبورد و...)

 

 

منابع :

  • پژوهشگاه علوم غدد و متابولیسم - دانشگاه علوم پزشکی تهران
  • سایت ستاد فناوری نانو
  • ویستا
  • nanoclub
  • nanosilveral.com