معرفی ۲ نانوکیت‌ پیشرفته برای تشخیص آلودگی‌های محصولات کشاورزی و پرورش آبزیان

به گزارش زیست آنلاین، فروغ قاسمی، عضو هیات علمی بخش تحقیقات نانوتکنولوژی پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی و مخترع این کیت‌های پیشرفته در زمینه تشخیص آلودگی‌های نیترات و نیتریت محصولات کشاورزی، گفت: نیتریت که در واکنش با اسیدهای آمینه به ترکیبات سمی و سرطان‌زای نیتروزآمین تبدیل می‌شود، با وجود مفید بودن در سطوح کم در غلظت‌های بالا، اثرات بسیار نامطلوبی بر محیط زیست، سلامت انسان و دیگر موجودات زنده دارد. نیتریت به عنوان عامل بیماری "متهموگلوبینمیا" (کمبود شدید اکسیژن در سلول‌های بدن) در اطفال شناخته شده و دریافت غلظت بالای نیتریت و نیترات در دوران بارداری احتمال بروز نقص عضو در نوزادان را افزایش می‌دهد.

وی غلظت بالای نیتریت و نیترات در دام‌ها را باعث سقط جنین، کاهش تولید شیر و مرگ دام و در منابع آبی منجر به پدیده یوتریفیکاسیون(غنی شدن اکوسیستم های آبی از مواد مغذی) و در پی آن مرگ آبزیان می‌شود و از این رو، کنترل دقیق، سریع و در محل نیتریت جهت نظارت بر سلامت تولیدات کشاورزی و مواد غذایی بسیار مهم است.

قاسمی با بیان این که نیتریت از نظر شیمیایی ناپایدار بوده و لذا باید از روشی استفاده کرد که امکان تشخیص سریع و در محل آن را فراهم کند، گفت: روش‌های آزمایشگاهی با وجود حساسیت بالا به دلیل گران بودن، زمان‌بر بودن و نیاز به اپراتور آموزش دیده، چندان رضایت‌بخش نیستند. از طرف دیگر، حسگرهای موجود براساس تغییر در شدت یک رنگ است که تشخیص چشمی را دشوار می‌کند؛ بنابراین لازم است روش‌های ساده، کم هزینه، دارای حساسیت ذاتی بالا و با قابلیت پاسخ سریع و با کاربری آسان گسترش یابند.

عضو هیات علمی پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی با بیان این که روش‌های رنگ‌سنجی مبتنی بر نانوذرات پلاسمونیک به ویژه نانومیله‌های طلا به دلیل ویژگی‌های مطلوب شیمیایی و نوری نسبت به روش‌های دیگر برتری دارند، خاطرنشان کرد: حسگر طراحی شده در این اختراع بر اساس برهمکنش نانوحسگر پلاسمونی و نیتریت عمل می‌کند که به صورت تغییر رنگ و طیف، تشخیص کیفی و کمی یون نیتریت را میسر می‌کند. در این اختراع از نانوذرات طلا با ساختار میله‌ای شکل به عنوان عنصر شناساگر و از اکسیداسیون نانوذرات به عنوان مکانیسم سنجش استفاده شده است.

وی اندازه‌گیری نیتریت در دمای اتاق، تشخیص چشمی نیتریت جهت کاربردهای در محل، غیر تجمعی بودن حسگر و عدم نیاز به برچسب‌گذاری نانوذرات، کاربری آسان و بدون نیاز به دستگاه‌های پیشرفته، عدم استفاده از واکنشگرهای سمی و قابلیت تشخیص رنگ‌سنجی نیترات بعد از احیا به نیتریت را از جمله مزایای فناوری ارائه‌شده عنوان کرد.

قاسمی، تشخیص کیفی را بر اساس مشاهده گستره وسیعی از رنگ‌ها شامل قهوه‌ای، سبز، آبی، بنفش، صورتی و آبی دانست، بنابراین این امکان وجود دارد که با چشم غیرمسلح و در محل از مقادیر نیتریت در نمونه‌های حقیقی مطلع شویم. تشخیص کمی نیز بر اساس طیف‌های اسپکتروفتومتری و با استفاده از منحنی کالیبراسیون است.

وی با بیان این که کارایی عملی حسگر توسعه‌یافته در تعیین نیتریت و نیترات در نمونه‌های آب، عصاره خاک و محصولات غذایی تأیید شده و کیت ساخته شده بر این اساس به عنوان اختراع ثبت شده است، اظهار کرد: روش جدید پیشنهادی به عنوان یک روش مناسب و قابل رقابت با سایر روش‌های اندازه گیری نیتریت – نیترات معرفی شده است.

عضو هیات علمی پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی همچنین در توضیح دستاورد دیگرش که کیت رنگ‌سنجی بر پایه نانوذرات پلاسمونی با قابلیت تشخیص بصری، سریع و ارزان آمونیاک محلول در آب است و کمک مؤثری به کاهش هزینه و افزایش تولید مزارع پرورش ماهیان خاویاری و قزل‌آلا می‌کند، گفت: آمونیاک محلول در آب یکی از عمده پارامترهای بحرانی در مدیریت حوضچه‌های پرورش متراکم و فوق متراکم ماهیان خاویاری است که با وجود توسعه سیستم‌های مداربسته، متراکم و فوق متراکم پرورش ماهیان خاویاری و البته ماهی قزل‌آلای رنگین کمان در استان‌های مختلف کشور، پرورش‌دهندگان ماهی تمایل چندانی به پایش این پارامتر مهم ندارند، چون هر تست اندازه گیری آمونیاک از هر نمونه آب حدود ۷۰ هزار تومان هزینه در پی دارد.

به نقل از ستاد نانو، وی با بیان اینکه علت بالا بودن هزینه تست آمونیاک، استفاده از کیت‌های مبتنی بر آنزیم است که هم هزینه کیت را بالا برده و هم شرایط نگهداری کیت را محدود می‌کند، خاطرنشان کرد: روش‌های موجود اندازه‌گیری آمونیاک، پیچیده و مستلزم تجهیزاتی با قیمت حدود ۲۰ میلیون تومان برای فراهم کردن شرایط آزمایشگاهی فتومتری و بهره‌گیری از اپراتور متخصص است که همین مساله اندازه‌گیری پارامترهای بحرانی در صنعت پرورش ماهی متراکم و فوق متراکم در کشور را با چالش مواجه کرده است.

مجری طرح با بیان اینکه روش استاندارد ملی اسپکتروفتومتری برپایه واکنش نسلر هم از واکنشگر بسیار سمی جیوه استفاده می‌کند، یادآور شد: تشخیص چشمی و کاربری آسان، عدم نیاز به واکنشگرهای سمی و نیروی متخصص از مزایای کیت رنگ‌سنجی آمونیاک ساخته شده است که بر پایه نانو ذرات پلاسمونی عمل می‌کند.

عضو هیات علمی پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی با تاکید بر این که مدیریت میزان آمونیاک محلول در آب که عاملی محدودکننده برای رشد و تولید ماهی است، اثر مهمی در افزایش تولید آبزی‌پروری خواهد داشت، تصریح کرد که کیت رنگ سنجی آمونیاک که توسط وی طراحی شده در ادامه پروژه در اختیار مؤسسه تحقیقات بین‌المللی تاسماهیان دریای خزر قرار می‌گیرد تا کارایی آن در کنترل آمونیاک موجود در آب حوضچه‌های پرورش ماهیان خاویاری به دقت ارزیابی و تایید شود.