سلسلة أفضل البحوث الزراعية: دراسة مصرية سعودية إسترالية لتطوير خامات القطن

تواصل “أجري توداي”، نشر سلسلة أفضل البحوث العلمية من حيث معدل الاستشهاد بمركز البحوث الزراعية، وذلك ضمن خطة البحث العلمي كقاطرة للتطوير في مركز البحوث الزراعية لتحقيق أهداف التنمية الزراعية المنشودة وزيادة معدلات المنافسة بين الباحثين الزراعيين بمختلف المعاهد والمعامل التابعة لوزارة الزراعة وإستصلاح الأراضي.

وتنشر أحد أهم البحوث في مجال النهوض بالثروة السمكية ومواجهة تحدياتها وهو تحت عنوان “التأثير المضاد للبكتريا وحماية الانسجة القطنية من الاشعة الفوق بنفسجية أثناء التعرض لضوء الشمس مستخدما اكسيد النحاس النانوية المحملة على اكسيد التيتانيوم النانوي المحسن”

وهو بحث منشور فى مجلة علوم السطوح التطبيقية (Applied Surface Science)، وتم تنفيذ هذا البحث بقسم الكيمياء – كلية العلوم – جامعة الطائف – المملكة العربية السعودية كشراكة بحثية مصرية – سعودية – أسترالية، بين مركز البحوث الزراعية ممثلا في معهد بحوث تكنولوجيا الأغذية، وكلية العلوم بجامعة الطائف بالسعودية، ومدرسة الصيدلة بجامعة كوينزلاند بأستراليا.

وقد شارك في هذه الدراسة من مركز البحوث الزراعية من معهد بحوث تكنولوجيا الأغذية الدكتورة عبير أبوزيد، ووصل معدل الاستشهاد بهذا البحث حتى كتابة هذا المقال 13 مرة في أبحاث ودراسات عالمية، وهو معدل عالي للاستشهاد لبحث لم يمر على نشرة عام، وتتلخص أهمية البحث فيما يلي: –

الهدف من الدراسة

في الآونة الأخيرة اتجه العلماء الى الاهتمام والتحدى في انتاج وتطبيق المواد النانوية والاستفادة من علم النانو في مختلف المجالات التكنولوجية، وانتاج الجسيمات النانوية المعدنية التي لها تأثير سام على مستوى واسع من الكائنات الحية الدقيقة، وبفضل هذه الخصائص استخدمت الجسيمات النانوية المعدنية في كلا من التطبيقات الطبية الحيوية وغيرها من عمليات التطهير البيئي.

فتتمثل مشكلة البحث في ندرة الأنسجة القطنية المعالجة لمقاومة البكتريا والميكروبات والتي يكون في أشد الحاجة اليها العاملين في المجال الطبي وكدلك أفراد القوات المسلحة، فكان لابد من وجود حلول جزيئية، ونانوية تقترن بالدروس المستفادة من تلك النظم الطبيعية لتكون جزءًا لا يتجزأ من تقنيات نظام الحماية الحيوية الشخصي من التهديدات الكيماوية والبيولوجية الحالية والمستقبلية”. وهذا كان دافعاً لمواكبة التطور التكنولوجي، وتطبيق المعالجة بتقنية النانو تكنولوجي على الأنسجة القطنية لتحسين خواصها. وذلك عن طريق إنتاج انسجة قطنية معالجه ببلورات اكسيد النحاس االنانوية المحملة على اكسيد التيتانيوم النانوي والتي ساعدت على إكساب هذه الخامات خواص الألياف البيولوجية. حيث إن تحميل أكسيد النحاس بنسب مختلفة أدي الي تحسين الخواص المورفولوجية والفيزيقية والكيميائية التيتانيا النانوية لتكون نشطة في منطقة الضوء المرئي.

اهم الاختبارات التي اجريت خلال الدراسة البحثية

تم تحضير عدد من التركيزات المختلفة لأكسيد النحاس النانوية المحملة على اكسيد التيتانيوم النانوي بطريق بسيطة وآمنة مستخدما كلا من الثنائي ميثيل سلفوكسيد والبوليول كمذيبات، بهدف الحصول عليها في الجسيمات النانوية الأكثر كفاءة. ثم دراسة خصائص هذه المواد النانونية المحضرة باستخدام الميكروسكوب الإلكتروني النافذ وإنحراف الأشعة السينية والتحليل الحراري القياسي وتحليل فورييه الطيفي بالأشعة تحت الحمراء من أجل تأكيد حجم الجسيمات المتناهية الصغر والتراكيب والتعديلات السطحية. أيضا استخدام طاقة التشتت لأشعة الطيف والمجهر الإلكتروني عالي الدقة.

اهم النتائج المتحصل عليها من البحث:

وجد ان تغير نسب تركيز بلورات اكسيد النحاس النانوية المحملة على التيتانيا النانوية يحسن من الخواص الوظيفية وذلك من خلال تحديد فاعلية هذا المتغير على خواص النسيج المنتج، هذا بالإضافة إلى إمكانية الاستفادة من هذه الخواص في تصنيع الأنسجة القطنية بوجه عام مع تثبيت نوع التركيب النسيجي المستخدم وهو القطن. تم الحصول على أنسجة قطنية ذات جود ة عالية وحماية من التلوث الميكروبي واهم الاجناس البكتريا الموجبة لجرام مثل المكورات العنقودية الذهبية والبكتريا السالبة لجرام مثل الايشيريشا كولاى والكالبسيلا نيمونيا وكذلك الخمائر. كما ان عينات النسيج المعالجة بتركيزات عالية من اكاسيد النحاس النانوية المحملة أفضل بما لها من التأثير السام للبكتريا في جميع الخواص الوظيفية والحيوية، مما أدى الى زيادة القطر التثبيطي وانخفاض اعداد الخلايا اثناء الفحص بالمجهر الالكتروني. حيث ان ايقاف النشاط البكتيري على النسيج القطني المعدل بالبلورات النانوية يحسن من خواص الالياف نتيجة للاحتفاظ بالإلكترونات على الثقوب، وفصل الشحنات المتزايدة للإلكترون، وكذلك توالد الاكسجين النشط التي تكون محفزة لقتل البكتريا. بينما وجد أن التركيزات المنخفضة من اكاسيد النحاس النانوية المحملة ليس لها تأثير مثبط للخلايا بل محفزة للنمو لأنها تعتبر عامل مساعد لأنزيمات الخلية ويحفز تفاعلات الأكسدة والاختزال المختلفة.

الأهمية التطبيقية

يمكن الاستفادة مما توصلت اليه هذه الدراسة من النتائج والتي تعتمد على معايير علميه وقياسيه تساعد على تطوير هذه الخامات القطنية ولذلك يجب أن تتضافر الجهود البحثية مع الصناعات النسيجية لجعل هذه المنتجات منافسا لنظيره المستورد. وأن تطبق تلك الاستراتيجية البسيطة على النطاق التجاري والاستفادة من تحميل اكاسيد العناصر النانوية لما لها من ثبات حراري عالي مستقر في مختلف التطبيقات.