گیاهان آب شیرین نانوذرات طلا را تجزیه می‌کنند
گیاهان آب شیرین نانوذرات طلا را تجزیه می‌کنند
طبق تحقیقات جدید، نانوذرات طلا که به دلیل ترکیب مفید خواصشان، کاربردهایی از الکترونیک گرفته تا زیست‌پزشکی دارند، ممکن است به آن اندازه که معمولاً تصور می‌شود در محیط پایدار نباشند.
با افزایش استفاده از نانوذرات در محصولات مصرفی، این ذرات مهندسی‌شده با تجزیه و دور ریخته شدن اقلام، راه خود را به خاک‌ها و سیستم‌های آبی پیدا می‌کنند. دانشمندان عموماً فرض می‌کردند که نانوذرات فلزی، به‌ویژه طلا، به اندازه کافی بی‌اثر هستند که در محیط پایدار بمانند.
با این حال، اکنون، گرگوری وی. لوری و همکارانش از مرکز پیامدهای زیست‌محیطی نانوفناوری، دانشگاه کارنگی ملون، دانشگاه دوک و دانشگاه کنتاکی، این فرض را به چالش می‌کشند.
این تیم با استفاده از یک کپی از محیط تالاب آب شیرین طبیعی در فضای باز، که به عنوان «مزوکاسم» شناخته می‌شود، دریافت که دوزهای کمی از نانوذرات طلا (Au-NPs) که به تدریج وارد سیستم می‌شوند، بدون تغییر باقی نمی‌مانند، بلکه طی چند ماه توسط گیاهان آبزی تجزیه می‌شوند.
Egeria densa، بومی برزیل، نوعی ماکروفیت است که در آب شیرین رشد می‌کند.
در طول یک دوره زمانی نه ماهه، E. densa تقریباً 70٪ از نانوذرات طلا وارد شده به سیستم را به کمپلکس‌های سیانید، هیدروکسید و تیول تبدیل و انباشته کرد.
پس از اتصال به گیاهان، تمام طلا به کمپلکس تبدیل می‌شود و هیچ طلای فلزی خالصی باقی نمی‌ماند.
مارک آر. ویزنر، استاد جیمز بی. دوک و رئیس دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست در دانشگاه دوک، می‌گوید: «ما کاملاً غافلگیر شدیم، نانوذراتی که قرار بود پایدارترین باشند، از همه ناپایدارتر شدند.»
محققان اصلاً به دنبال این اثر نبودند. در واقع، این مطالعه برای بررسی رفتار محیطی نانوذرات نیتروژن، فسفر و هیدروکسید مس از آفت‌کش‌ها و کودهای تجاری انجام شده بود.
لاوری توضیح می‌دهد: «نانوذرات طلا به عنوان ردیاب رفتارهای نانوذرات استفاده شدند. ما از یک ورودی طولانی مدت و با غلظت کم نانوذرات استفاده کردیم که به ما امکان مشاهده ورود آنها به چرخه بیوژئوشیمیایی طبیعی را می‌داد.
این امر به هیچ روش دیگری قابل مشاهده نبود و قبل از مطالعه ما نیز مشاهده نشده بود.»
سرنخ این نتیجه شگفت‌انگیز زمانی به دست آمد که محققان کلونی‌های باکتری‌هایی را که به عنوان بیوفیلم شناخته می‌شوند و روی شاخه‌ها و برگ‌های ماکروفیت‌ها رشد می‌کنند، بررسی کردند.
به نظر می‌رسد این بیوفیلم‌ها قادر به حل کردن نانوذرات طلا در عرض چند روز هستند. محققان معتقدند راز این قابلیت این است که میکروارگانیسم‌های تشکیل‌دهنده بیوفیلم، سیانید را به عنوان یک محصول جانبی ترشح می‌کنند که به عنوان کاتالیزوری برای انحلال زیستی ذرات فلزی عمل می‌کند.
لوری می‌گوید: «یافته‌های ما نشان می‌دهد که نانوذرات، حتی اگر از نظر ترمودینامیکی بسیار پایدار باشند، می‌توانند با سرعت بالایی هنگام ورود به محیط‌های آبی پیچیده بیولوژیکی تغییر شکل دهند.
از آنجایی که این تغییر شکل‌ها بر تحرک، پایداری و سمیت نانوذرات برای محیط زیست تأثیر می‌گذارند، این یافته برای تحقیقات آینده که پیش‌بینی رفتار نانوذرات را مد نظر قرار می‌دهند، بسیار مهم است.»
گیاهان و اکوسیستم‌های آبی، به ویژه آن‌هایی که شامل گونه‌های باکتریایی ناسازگار با محیط‌های فلزی هستند، می‌توانند به محل تجمع نانوذرات فلزی تبدیل شوند.
فرآیندهای مشابه می‌توانند بر بسیاری از نانوذرات فلزی دیگر و تجزیه آنها در محیط‌های آبی تأثیر بگذارند.
این تیم اکنون اصرار دارد که مطالعاتی که سرنوشت بلندمدت نانوذرات فلزی را در محیط ارزیابی می‌کنند، این تحولات بیولوژیکی را نیز در نظر بگیرند.
دیوید اسپورجن از مرکز بوم‌شناسی و هیدرولوژی بریتانیا توضیح می‌دهد: «به‌طور فزاینده‌ای مشخص شده است که مطالعات مربوط به سرنوشت و رفتار نانومواد باید تعاملات شیمیایی و زیستی را در مقیاس‌های زمانی طولانی‌تری نسبت به مقیاس‌های زمانی معمول در آزمایش‌های آزمایشگاهی در نظر بگیرند.»
او می‌افزاید، سیستم‌های مزوکازم ابزارهای مهمی برای چنین ارزیابی‌هایی هستند، زیرا به گونه‌های مختلف اجازه می‌دهند تا در شرایط طبیعی در دوره‌های زمانی طولانی‌تری نسبت به آزمایش‌های آزمایشگاهی معمول، با هم تعامل داشته باشند.
او می‌گوید: «این کار دقیقاً همان نوع بینش جدیدی را ارائه می‌دهد که می‌تواند از یک آزمایش مزوسکَس ناشی شود.
برخلاف فرضیات قبلی مبنی بر اینکه نانوذرات طلا در محیط‌های آب شیرین پایدار هستند، مطالعات آنها نشان می‌دهد که نانوذرات طلا در عوض توسط گونه‌های گیاهی غالب در سیستم (در این مورد، E. densa) زیست‌تبدیل و جذب می‌شوند.»
اسپورجن معتقد است که آزمایش‌ها، زیست‌تبدیل نانوذرات طلا را در یک سیستم با پیچیدگی بیولوژیکی کمتر، یا در دوره‌های زمانی کوتاه‌تر، یا اگر غلظت‌های بسیار بالای نانوذرات طلا وارد سیستم شده بود، نشان نمی‌دادند.
او می‌گوید اکنون مطالعات بیشتری برای درک کامل مکانیسم‌های عملکردی زیربنایی دگرگونی نانوذرات طلا، نقش آنها در چرخه ژئوشیمیایی و سرنوشت آنها در سیستم‌های آبی مورد نیاز است.
تاریخ:1404/6/2
مهسا نعمتی
آب آشامیدنی, آب , طلا, گیاهان
