Green synthesis of iron oxide nanoparticles using Gomphostemma mastersii leaf extract and evaluation of structural antioxidant and antimicrobial properties

في عالم علم المواد، يبحث الباحثون باستمرار عن طرق لإنشاء هياكل متناهية الصغر يمكنها التفاعل مع جسم الإنسان والبيئة بطرق مفيدة. إحدى هذه المواد هي أكسيد الحديد، وهو مركب يوجد طبيعيًا في الصدأ، ولكن يتم هندسته على مقياس مجهري ليعمل كأداة قوية. عندما يتم تقليص حجم أكسيد الحديد ليصل إلى حجم الجسيمات النانوية، فإنه يكتسب خصائص فريدة، مثل القدرة على التحرك في المجالات المغناطيسية أو الالتصاق بأهداف بيولوجية محددة. تحمل هذه الجسيمات الضئيلة وعودًا بتوصيل الدواء مباشرة إلى الخلايا المريضة، أو تنظيف الملوثات، أو حتى محاربة العدوى. ومع ذلك، فإن تصنيعها يتطلب عادةً مواد كيميائية قاسية ودرجات حرارة عالية، مما قد يكون خطيرًا ومبددًا للموارد. يسعى مجال متنامٍ من العلوم إلى استبدال هذه الأساليب الصناعية بـ "التخليق الأخضر"، باستخدام مستخلصات نباتية طبيعية لبناء هذه الجسيمات. تحتوي النباتات على مواد كيميائية معقدة يمكنها تحويل أيونات المعادن بلطف إلى جسيمات نانوية صلبة، حيث تعمل كمُصنِّع وطبقة حماية في آن واحد. يقدم هذا النهج مسارًا أنظف وأكثر أمانًا لإنشاء مواد يمكنها يومًا ما تحسين صحة الإنسان.

بناءً على هذه الفكرة، وجه فريق من الباحثين في الهند اهتمامهم مؤخرًا إلى نبات محدد يُعرف باسم Gomphostemma mastersii. هذا النبات، الذي ينمو في غابات شمال شرق الهند، له تاريخ طويل في الطب التقليدي لعلاج أمراض مثل السل، والإسهال، والتهاب المفاصل، والالتهابات، والملاريا. أراد العلماء معرفة ما إذا كانت أوراق هذا النبات قادرة على فعل أكثر من مجرد الشفاء بعصاراتها الطبيعية؛ فقد أرادوا معرفة ما إذا كان مستخلص الأوراق يمكن أن يعمل كمصنع لتصنيع جسيمات أكسيد الحديد النانوية. وباستخدام طريقة تجمع بين سائل النبات وأملاح الحديد مع تطبيق دفعة قصيرة من حرارة الميكروويف، نجح الفريق في إنشاء محلول أسود كثيف يحتوي على هذه الجسيمات الجديدة. تم تصميم العملية لتكون سريعة وصديقة للبيئة، متجنبة المذيبات السامة التي تُستخدم غالبًا في المختبرات التقليدية. وبمجرد تشكل الجسيمات، أمضى الباحثون وقتًا طويلاً في فحصها لفهم ماهية ما صنعوه بدقة وكيفية سلوكها.

كشف الاستقصاء أن مستخلص النبات قد عمل بالفعل كعامل حفاز ومثبت. وعندما فحص الباحثون الجسيمات تحت مجاهر قوية، رأوا أن أكسيد الحديد قد تشكل في عناقيد كروية صغيرة. وبينما أشارت بعض القياسات إلى أن الوحدات البلورية الفردية كانت صغيرة جدًا، إلا أن العناقيد الإجمالية ظهرت ككرات يتراوح قطرها بين 100 إلى 105 نانومتر تقريبًا. كما أكد الفريق الهوية الكيميائية للجسيمات، ووجدوا أنها تتكون أساسًا من الحديد والأكسجين، مع بنية بلورية مستقرة ومتسقة. وقد التصقت المركبات الطبيعية للنبات بسطح الجسيمات، مما منعها من التكتل وضمن بقاءها مستقرة في السائل، وهي ميزة حاسمة لأي تطبيق طبي مستقبلي.

بعيدًا عن بنيتها الفيزيائية، اختبر الباحثون ما إذا كانت هذه الجسيمات المصنوعة من النبات تمتلك أي نشاط بيولوجي. واكتشفوا أن الجسيمات النانوية كانت فعالة في تحييد الجذور الحرة الضارة، وهي جزيئات غير مستقرة في الجسم يمكن أن تسبب تلفًا للخلايا وتؤدي إلى الأمراض. وفي اختباراتهم، أظهرت الجسيمات قدرة قوية على التهام هذه الجذور، مما يشير إلى إمكانية عملها كمضاد أكسدة قوي. علاوة على ذلك، قيم الفريق الجسيمات ضد مجموعة متنوعة من البكتيريا والفطريات الضارة. وأظهرت النتائج أن الجسيمات النانوية يمكنها تثبيط نمو عدة سلالات خطيرة، بما في ذلك Staphylococcus aureus و Escherichia coli و Candida albicans. وكانت الجسيمات أكثر فعالية ضد Bacillus cereus، حيث خلقت منطقة واضحة لا تستطيع البكتيريا النمو فيها، بينما أظهرت قوة أقل قليلًا ضد أنواع معينة من Salmonella. وهذا التفاوت في الفعالية أمر شائع، حيث تمتلك البكتيريا المختلفة دفاعات مختلفة، لكن النتيجة الإجمالية أكدت أن الجسيمات المصنعة أخضرًا تمتلك خصائص مضادة للميكروبات حقيقية.

تخلص الدراسة إلى أن استخدام أوراق نبات Gomphostemma mastersii يعد وسيلة قابلة للتطبيق وفعالة لإنتاج جسيمات أكسيد الحديد النانوية. هذه العملية ليست فقط أسرع وأرخص من الطرق التقليدية، بل تنتج أيضًا جسيمات ذات استقرار ونشاط بيولوجي مرغوب فيهما. ويؤكد الباحثون أنه بينما تعد هذه النتائج واعدة، إلا أنها تمثل خطوة أولى فقط. ويشير عملهم إلى أن هذه الجسيمات النانوية يمكن أن تكون مفيدة في النهاية في المجالات الطبية الحيوية، مثل توصيل الدواء المستهدف أو علاجات جديدة للعدوى، لكن الفريق يشير إلى أن المزيد من الاختبارات الصارمة مطلوبة. وقبل أن يمكن استخدام هذه الجسيمات في البشر، يجب أن تستكشف الدراسات المستقبلية سلامتها داخل الكائنات الحية وتؤكد آثارها طويلة المدى. في الوقت الحالي، يقف هذا البحث كدليل واضح على أن الطبيعة، وتحديدًا كيمياء نبات غابوي شائع، يمكن تسخيرها لبناء مواد متقدمة لديها القدرة على الحماية والشفاء.