Biosynthesis of Tin oxide Nanoparticles using Sargassum wightii and their Biological Applications
تُظهر هذه الدراسة التخليق الأخضر لجسيمات ثاني أكسيد القصدير النانوية البلورية والكروية باستخدام مستخلص طحلب *Sargassum wightii*، والتي أظهرت أنشطة مضادة للميكروبات، ومضادة ليرقات الحشرات، ومضادة للسرطان بشكل ملحوظ ضد مسببات أمراض وسلالات خلوية محددة.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي لبحث مسبق لم يخضع لمراجعة الأقران. وهو ليس نصيحة طبية. لا تتخذ أي قرارات تتعلق بصحتك بناءً على هذا المحتوى. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
لطالما قدمت الطبيعة للبشرية مجموعة أدوات للشفاء والحماية، وغالبًا ما تخفي حلولاً قوية داخل النباتات والطحالب التي تكسو شواطئنا. وفي مجال علم المواد الحديث، يتجه الباحثون بشكل متزايد بعيدًا عن المصانع الكيميائية القاسية للعثور على طرق أنظف وأبسط لبناء الأدوات الدقيقة اللازمة للطب والتكنولوجيا. يركز هذا المجال على الجسيمات النانوية، وهي جزيئات صغيرة جدًا لدرجة أن ألفًا منها يمكن أن تتسع عبر عرض شعرة بشرية واحدة. وبسبب حجمها الضئيل، تسلك هذه الجسيمات سلوكًا مختلفًا عن المواد الضخمة التي صُنعت منها، حيث تكتسب غالبًا قدرات فريدة لمحاربة البكتيريا، أو استهداف الخلايا السرطانية، أو تنظيف الملوثات. أحد هذه المواد هو أكسيد القصدير، وهي مادة معروفة باستقرارها وقدرتها على توصيل الكهرباء، والتي يحاول العلماء الآن إنتاجها بطريقة آضلة على البيئة. فبدلاً من استخدام المذيبات السامة أو العمليات عالية الطاقة، طرح فريق من الباحثين سؤالاً بسيطًا: هل يمكنهم استخدام نوع شائع من الأعشاب البحرية لبناء هذه الجسيمات بشكل طبيعي؟
لقد وضعت الدراسة، التي أجراها علماء في معهد فيلور للتكنولوجيا في الهند، هدفها للإجابة على ذلك باستخدام طحلب "سارجاسوم ويتي" (Sargassum wightii)، وهو نوع من الطحالب البنية توجد على سواحل كيرالا. بدأ الباحثون بحصاد الطحلب، وغسله جيدًا، وتجفيفه في الظل. ثم قاموا بطحن النبات المجفف إلى مسحوق ناعم وخلطه بالماء والكحول لإنشاء مستخلص سائل غني بالمركبات الطبيعية مثل البروتينات والسكريات والأصباغ النباتية. ثم تم دمج هذا المستخلص مع محلول يحتوي على القصدير، وهو ملح معدني. وفي غض_ن ساعات، حدث تفاعل كيميائي مدفوع بالمكونات الطبيعية الموجودة في الطحلب. تغير لون الخليط، متحولًا من الأصفر البني إلى الأصفر الشاحب، وهي علامة بصرية على تحول أيونات القصدير إلى جسيمات نانوية صلبة. قام الفريق بترشيح المسحوق الناتج وتسخينه لضمان نقائه، مما نتج عنه غبار ناعم بني اللون من جسيمات أكسيد القصدير النانوية.
لفهم ما صنعوه، فحص العلماء الجسيمات باستخدام مجاهر قوية ومستشعرات ضوئية. ووجدوا أن الجسيمات النانوية كانت كروية الشكل وصغيرة للغاية، بمتوسط حجم يبلغ 3.3 نانومتر فقط. ولتوضيح ذلك، إذا كان جسيم نانوي واحد بحجم كرة رخامية، فإن شعرة الإنسان ستكون بعرض ملعب كرة قدم. أكد التحليل أن مستخلص الطحالب لم يكتفِ ببناء الجسيمات فحسب، بل عمل أيضًا كطبقة واقية، مما منعها من التكتل معًا. هذه الطبقة المغلفة الطبيعية، التي تشكلت بفعل كيمياء الطحلب نفسها، هي ما يسمح للجسيمات بالبقاء مستقرة وفعالة.
كان الاختبار الحقيقي لهذه الطريقة الخضراء يكمن في رؤية ما يمكن لهذه الجسيمات الصغيرة فعله حقًا. وضع الباحثون الجسيمات النانوية للعمل ضد مجموعة متنوع من الكائنات الدقيقة الضارة. وعند اختبارها ضد البكتيريا التي تسبب الالتهاب الرئوي وغيره من العدوى، أظهرت الجسيمات النانوية قدرة قوية على وقف نموها. وفي اختبار قياسي حيث توضع كمية صغيرة من المادة على طبق من البكتيريا، خلقت الجسيمات منطقة صافية حولها لا تستطيع أي بكتيريا البقاء فيها. وضد نوع معين من البكتيريا، وهي "كليبسيلا نيوموني" (Klebsiella pneumoniae)، بلغت هذه المنطقة الصافية 20 مليمترًا. كما اختبروا الجسيمات ضد الفطريات، بما في ذلك نوع شائع من العفن يسمى "أسبرجيلوس فوميجيتوس" (Aspergillus fumigatus)، حيث خلقت منطقة حماية بلغت 24 مليمترًا. تشير النتائج إلى أن الجسيمات النانوية يمكن أن تهاجم الجدران الخارجية لهذه الميكروبات، مما يؤدي إلى تسربها وموتها، مما يوفر طريقة جديدة محتملة لمكافحة العدوى التي أصبحت مقاومة للأدوية التقليدية.
بعيدًا عن محاربة العدوى، استكشفت الدراسة ما إذا كانت هذه الجسيمات يمكن أن تساعد في محاربة السرطان. عرض الباحثون خلايا سرطان الكبد، المعروفة باسم HepG2، لتركيزات مختلفة من الجسيمات النانوية في طبق مختبري. ولاحظوا أنه مع زيادة تركيز الجسيمات، انخفض عدد خلايا السرطان الحية. وعند جرعة محددة تبلغ 100 ميكروجرام لكل مليلتر، كانت الجسيمات النانوية فعالة للغاية في وقف نمو هذه الخلايا السرطانية، مع قيمة محسوبة تشير إلى أن نصف الخلايا سيُقتل عند تركيز يقارب 40 ميكروجرام لكل مليلتر. بدا أن الجسيمات تتفاعل مع الحمض النووي (DNA) داخل الخلايا، مما قد يعطل قدرتها على التكاثر. يشير هذا إلى أن جسيمات أكسيد القصدير النانوية، المصنوعة من الطحالب، يمكن أن تعمل كأداة لاستهداف الخلايا السرطانية، رغم أن هناك حاجة لمزيد من البحث لفهم كيفية عملها بدقة داخل الجسم.
كان التطبيق النهائي الذي تم اختباره هو ضد يرقات البعوض، وهي المرحلة غير الناضجة من البعوض الذي ينقل أمراضًا مثل حمى الضنك والملاريا. وضع الباحثون الجسيمات النانوية في ماء يحتوي على يرقات من نوعين خطيرين هما: "اليعسوب المصري" (Aedes aegypti) و"الأنوفيليس ستيفنسي" (Anopheles stephensi). وعلى مدار 48 ساعة، راقبوا عدد اليرقات التي نجت. كانت النتائج مذهلة؛ فعند تركيز 100 ميكروجرام لكل مليلتر، قتلت الجسيمات النانوية 96.33% من يرقات "الأنوفيليس ستيفنسي" و98.33% من يرقات "اليعسوب المصري" خلال يومين. يشير هذا إلى أن الجسيمات النانوية شديدة السمية لهذه الآفات، مما يوفر بديلًا واعدًا وصديقًا للبيئة للمبيدات الكيميائية للسيطرة على أعداد البعوض.
يُظهر هذا العمل أن عملية طبيعية بسيطة باستخدام الطحالب يمكن أن تنتج مواد متطورة ذات تأثيرات بيولوجية قوية. لقد نجح الباحثون في إنشاء جسيمات أكسيد القصديد النانوية التي ليست منتظمة الحجم والشكل فحسب، بل فعالة أيضًا ضد البكتيريا والفطريات والخلايا السرطانية ويرقات البعوض. وبينما تؤكد هذه الدراسة الإمكانات المتاحة لهذه الجسيمات في بيئة المختبر، فإنها تسلط الضوء أيضًا على الحاجة إلى مزيد من الاستقصاء لفهم آلياتها وسلامتها للاستخدام على نطاق أوسع. ومن خلال تحويل نبات ساحلي شائع إلى مصدر لتقنية النانو المتقدمة، تفتح هذه الدراسة مسارًا جديدًا لتطوير علاجات وأدوات تكون فعالة وصديقة للبيئة في آن واحد.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.