Green Synthesized Gold Nanoparticles Using Olive Leaf Extract as an Electrochemical Sensor for Paracetamol and Aspirin in Pharmaceutical and Biological Samples

في عالم الطب الحديث، يعتمد الأطباء والصيادلة على قياسات دقيقة لضمان وجود الأدوية المنقذة للحياة بالكميات الصحيحة وخلوها من الملوثات الضارة. ولتحقيق ذلك، يستخدم العلماء أدوات تحليلية يمكنها اكتشاف آثار ضئيلة من المواد الكيميائية في مخاليط معقدة مثل الدم أو البول أو تركيبات الحبوب. ولعقود من الزمن، كان المعيار الذهبي لهذه القياسات هو الكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء، وهي تقنية تفصل المواد الكيميائية باستخدام مضخات قوية ومذيبات عضوية. ورغم فعاليتها، إلا أن هذه الطريقة غالباً ما تولد نفايات كيميائية كبيرة وتتطلب معدات باهظة الثمن. وفي السنوات الأخيرة، كانت هناك ثورة هادئة تحدث في مجال الكيمياء الخضراء، التي تسعى إلى إجراء هذه التحليلات الضرورية باستخدام طاقة أقل، ومواد أقل سمية، وموارد أكثر استدامة. والهدف هو إنشاء مستشعرات ليست دقيقة فحسب، بل هي أيضاً لطيفة على البيئة، مما يحول عملية القياس نفسها إلى ممارسة تحمي الكوكب.

هذا التحول نحو الاستدامة يمثل الخلفية لدراسة جديدة أجراها باحثون في جامعة نجران وجامعة تبوك في المملكة العربية السعودية. فقد شرع الفريق في بناء مستشعر إلكتروني عالي الحساسية قادر على اكتشاف اثنين من أكثر مسكنات الألم شيوعاً في العالم: الباراسيتامول والأسبرين. وبدلاً من استخدام المواد الكيميائية القاسية والسامة المطلوبة عادةً لتصنيع الجسيمات المعدنية الصغيرة التي تجعل هذه المستشعرات تعمل، لجأ العلماء إلى الطبيعة. فقد حصدوا أوراق الزيتون الطازجة، وهي من بقايا المحاصيل الوفيرة في منطقتهم، واستخدموا مستخلصاً من هذه الأوراق لإنشاء جسيمات الذهب النانوية. هذه الجسيمات النانوية هي عبارة عن كرات ذهبية مجهرية، صغيرة جداً لدرجة أنه يمكن وضع الآلاف منها على رأس دبوس، وهي تعمل كمضخمات قوية للإشارات الكهربائية. ومن خلال استخدام مستخلص ورق الزيتون كعامل اختزال لتحويل أيونات الذهب إلى معدن صلب وكعامل تثبيت لمنع الجسيمات من التكتل، أنشأ الباحثون مستشعراً فعالاً وصديقاً للبيئة في آن واحد.

بدأت العملية بالتحضير الدقيق لأوراق الزيتون. حيث جمع الباحثون أوراقاً طازجة من أشجار ناضجة من منطقة الجوف، وغسلوها جيداً، ثم جففوها في الظل للحفاظ على خصائصها الكيميائية الطبيعية. بعد ذلك، قاموا بطحن الأوراق المجففة إلى مسحوق ناعم وغلوها في الماء لإنشاء سائل مستخلص غني ذي لون بني مصفر. هذا المستخلص مليء بالمركبات الطبيعية مثل الفينولات والفلافونويد، المعروفة بقدرتها على منح الإلكترونات. وعندما خُلط هذا المستخلص مع محلول يحتوي على أملاح الذهب وسُخن، حدث تحول مذهل. فقد تحولت أيونات الذهب في المحلول، والتي كانت في البداية صفراء باهتة، بسرعة إلى لون أحمر نبيذي داكن. وقد أشار هذا التغير في اللون إلى أن أيونات الذهب قد تم اختزالها بنجاح إلى جسيمات نانوية صلبة، وهي عملية مدفوعة بالكامل بالمواد الكيميائية الطبيعية الموجودة في أوراق الزيتون. كانت الجسيمات النانوية الناتجة كروية، بمتوسط قطر يبلغ حوالي 19 نانومتر، وظلت مستقرة في المحلول دون تكتل، بفضل الغطاء الطبيعي الذي وفره مستخلص الأوراق.

ولاختبار ما إذا كانت هذه الجسيمات النانوية المصنوعة من الطبيعة يمكن أن تعمل كمستشعر، قام الباحثون بترسيبها على قطب كربوني زجاجي أملس، وهو أداة قياسية في التحليل الكهروكيميائي. ثم قارنوا هذا المستشعر الجديد بنسختين أخريين: إحداهما مصنوعة من جسيمات نانوية تم إنتاجها باستخدام طرق كيميائية تقليدية تتضمن السترات الاصطناعية، والأخرى قطب عارٍ بدون جسيمات نانوية على الإطلاق. وعندما أدخلوا الباراسيتامول والأسبرين إلى المستشعر، كانت النتائج مذهلة. فقد تمكن مستشعر ورق الزيتون من اكتشاف كلا الدواءين في وقت واحد بدقة عالية؛ حيث حدد الباراسيتامول بتركيزات منخفضة تصل إلى 0.032 ميكرومولار، والأسبرين بتركيز 0.15 ميكرومولار. وهذه الحدود للكشف تضاهي، وفي بعض الحالات تتفوق على، العديد من المستشعرات المبنية باستخدام جسيمات نانوية مصنعة كيميائياً. عمل المستشعر عن طريق قياس التيار الكهربائي الناتج عندما تتأكسد الأدوية على سطح جسيمات الذهب. وقد جعل وجود الجسيمات النانوية هذا التفاعل يحدث بشكل أسرع وعند فولتية أقل مما لو كان على قطب عارٍ، مما سمح للمستشعر بالتقاط حتى أضعف الإشارات من الأدوğu.

لم يتوقف الباحثون عند إثبات عمل المستشعر في المختبر؛ بل اختبروه على عينات من العالم الحقيقي لمعرفة ما إذا كان بإمكانه التعامل مع تعقيد الأدوية والسوائل البشرية الفعلية. فقد حللوا أقراصاً تجارية من الباراسيتامول والأسبرين، وقاموا بإذابتها وقياس محتوى الدواء. وطابقتت قراءات المستشعر الكميات المذكورة على العبوات بدقة تزيد عن 98 بالمائة، وهو ما يتوافق بشكل وثيق مع نتائج طريقة الكروماتوغرافيا المختبرية القياسية. كما اختبروا المستشعر على عينات من البول واللعاب البشري التي تم تعزيزها بكميات معروفة من الأدوğu. وفي هذه السوائل البيولوجية، التي تحتوي على العديد من المواد الأخرى التي قد تتداخل مع القياس، حافظ المستشعر على دقته، حيث استعاد ما بين 96.8 و103.8 بالمائة من الأدوية المضافة. وقد أثبت هذا أن جسيمات الزيتون النانوية كانت انتقائية بما يكفي لتجاهل "الضوضاء" الناتجة عن الأملاح والبروتينات والأيضات الأخرى الموجودة في الجسم، والتركيز فقط على الأدوك المستهدفة.

كان جزء حاسم من هذه الدراسة هو تقييم الأثر البيئي للطريقة الجديدة. استخدم الباحثون نظام تسجيل متخصص يسمى AGREE، والذي يقيم التقنيات التحليلية بناءً على اثني عشر مبدأً من مبادئ الكيمياء الخضراء، مثل تقليل النفايات، وكفاءة الطاقة، واستخدام المذيبات الآمنة. حصل المستشعر المبني بجسيمات الزيتون النانوية على درجة ممتازة بلغت 0.82 من 1.0، مما وضعه في الفئة العليا من الطرق التحليلية الخضراء. وفي المقابل، حصل المستشعر المبني بجسيمات نانوية مصنعة كيميائياً على 0.61، بينما سجلت طريقة الكروماتوغرافيا السائلة التقليدية 0.38 فقط. ويعود ارتفاع الدرجة للمستشعر الجديد بشكل كبير إلى استخدامه للماء كمذيب، وتجنب العوامل المختزلة السامة، واستغلال النفايات الزراعية كمادة خام. وقد أكد هذا التقييم الكمي أن الباحثين نجحوا في إنشاء منصة استشعار لا تضحي بالأداء من أجل البيئة.

تخلص الدراسة إلى أن استخدام مستخلص أوراق الزيتون لتخليق جسيمات الذهب النانوية يوفر مساراً قابلاً للتطبيق ومستداماً لبناء مستشعرات كهروكيميائية. وتحول هذه الطمة منتجاً ثانوياً زراعياً شائعاً إلى أداة عالية التقنية قادرة على مراقبة مستويات الأدوية في كل من المنتجات الصيدلانية والعينات البيولوجية. وبينما أشار الباحثون إلى أن إجراء المزيد من الاختبارات على عينات سريرية حقيقية من المرضى سيكون ذا قيمة، فإن نتائجهم الحالية تقدم دليلاً قوياً على أن التخليق الأخضر يمكن أن ينتج مستشعرات لا تقل موثوقية عن تلك المصنوعة بالكيمياء التقليدية. ومن خلال دمج مبادئ الكيمياء الخضراء مع تقنية النانو المتقدمة، يشير هذا العمل إلى مستقبل تكون فيه الأدوات المستخدمة لحماية صحة الإنسان مصممة هي نفسها لحماية الكوكب.