تولید نانوذرات روی سولفید با روشی سبز برای مقابله با عفونت و آلاینده‌ها

سنتز نانوذرات ZnS با روش سبز

تیم پژوهشی در پژوهشگاه «علوم مواد» (Science Materials Institute) نشان داده‌اند که می‌توان با بهره‌گیری از فرآیندهای سبز، نانوذرات ZnS را در محیط‌های آبی و در دمای ۷۰ درجه سلسیوس تولید کرد. کل فرآیند در حضور کروسئیتین (Quercetin)، یک ماده طبیعی و مشتق گیاهی، انجام شد. این فلاونوئید به عنوان عامل کاهش‌دهنده و تثبیت‌کننده با کارایی بالا در سیستم‌های مبتنی بر آب عمل می‌کند.

مراحل تولید نانوذرات

• مخلوط و گرم کردن: محققان ابتدا محلول‌های نیتریک زینک و سولفات سدیم را مخلوط و گرم کردند.
• افزودن کروسئیتین: سپس در مدت زمان یک ساعت، قطره‌قطره کروسئیتین به مخلوط افزوده شد.
• هسته‌زایی: کروسئیتین به کمک ساختار پلی‌فنولی خود، سولفات‌ها را به سولفید تبدیل و هسته‌زایی نانوذرات ZnS را آغاز کرد.
• جمع‌آوری: نانوذرات حاصله در دو حالت پخش‌شده در مایع و پودر جداگانه برای ارزیابی جمع‌آوری شدند.

ویژگی‌های نوری و ساختاری

برای بررسی ویژگی‌های نوری و ساختاری این نانوذرات، از تکنیک‌های مختلفی بهره گرفته شد:

• تحلیل طیف‌سنجی UV-Vis: نانوذرات ZnS ویژگی‌های جذب قوی در حدود ۳۷۰ نانومتر و ۲۹۸ نانومتر دارند که نشان‌دهندهٔ تحت‌تأثیر قرار گرفتن فرآیند محدودیت کوانتومی است.
• طیف‌سنجی فلورسانس: در حدود ۴۸۰، ۶۱۳ و ۶۴۵ نانومتر، تابش‌هایی ظاهر شد که نشان‌دهندهٔ وجود نقص‌ها و ساختارهای سطحی کنترل شده توسط تثبیت‌کننده طبیعی کروسئیتین است.

تحلیل‌های تکمیلی

تحلیل‌های FTIR و اشعه ایکس‌ نشان دادند که گروه‌های عاملی مشتق شده از کروسئیتین، شامل گروه‌های هیدروکسی، کربوکسی و آروماتیک، بر سطح نانوذرات سوار شده‌اند. این امر نشان‌دهندهٔ تثبیت ساختار و افزایش سازگاری زیستی این ذرات است. همچنین، الگوهای پراش اشعه ایکس بر وجود ساختار بلانده (zinc blende) در اندازه‌های کروی و کوچکتر از ده نانومتر تأکید داشتند که بیانگر دقت و کنترل فرآیند سنتز است.

کاربردهای بیومدیکال و زیست‌محیطی

این نانوذرات در زمینه‌های مختلف، اثربخشی قابل توجهی از خود نشان داده‌اند:

فعالیت ضد باکتریایی و ضد قارچی

• ضد باکتریایی: در آزمایش‌های بیوفیلم‌کوبی، کاهش عفونت با باکتری‌های مقاوم مانند Pseudomonas aeruginosa و Escherichia coli به میزان بیش از ۸۳ درصد مشاهده شد.
• ضد قارچی: نانوذرات ZnS توانستند در برابر کاندیدا آلبیکنس، منطقه‌ای به قطر ۲۲ میلی‌متر را از رشد قارچ‌ها بازدارند که با داروهای معمول مانند کلرهگزیدین رقابت می‌کند.

سازگاری زیستی و تخریب آلاینده‌ها

در تست‌های زیستی، بیش از ۷۵ درصد از سلول‌های فیبروبلاست L۹۲۹ زنده ماندند که این امر از بی‌خطر بودن و سازگاری زیستی آن‌ها حکایت دارد. علاوه بر این، نانوذرات در تخریب رنگ‌دانه‌های سمی نیز موثر بودند:

چشم‌انداز آینده

این پژوهش نشان می‌دهد که فرآیند تولید نانوذرات ZnS با بهره‌گیری از کروسئیتین، نه‌تنها روشی ایمن، پایدار و سازگار با محیط است، بلکه می‌تواند در حوزه‌های متنوعی مانند درمان بیماری‌ها، مراقبت‌های زیستی، پاکسازی محیط‌زیست و تصفیه آب، نقش‌آفرین باشد. این نانوذرات، با ترکیبی از خواص زیستی، نوری و شیمیایی، آینده درخشانی در توسعه فناوری‌های نانو و کاربردهای پزشکی و زیست‌محیطی دارند که می‌تواند تحولاتی اساسی در عرصه‌های علمی و صنعتی رقم بزنند.