نانو ذرات اکسید روی ،یکی دیگر از ذرات پرکاربرد و از غنی ترین نانو ساختار ها در علم نانو هستند.این نانو ذرات،ذرات معدنی و غیر ارگانیکی (غیر آلی) هستند که در دو مقیاس یا دو گرید آزمایشگاهی و صنعتی مورد استفاده قرار میگیرند.با سنتز این نانوذرات میتوان خواص و ویژگی های این ماده را بهینه ساخت و کاربرد های بسیار بیشتری از این نانوذرات را در صنعت ارائه داد.
ویژگی ها و کاربرد های نانو ذرات اکسید روی
ساختار نانو ذرات اکسید روی
نانوذرات اکسید روی دارای دو ساختار کریستالی هستند که یکی شش وجهی و دیگری مکعبی است به که به دلیل پایدارتر بودن ساختار شش وجهی نسبت به ساختار مکعبی در دمای محیط،این ساختار در صنعت معمول تر است.
خواص آنتی باکتریال ذرات اکسید روی
از جمله خواص این نانوذرات میتوان به خواص ضدباکتریایی اشاره کرد.این نانوذرات بدلیل داشتن خاصیت ضد اشعه فرابنفش،مصارف دارویی بالایی در داروهای ضدسرطان و درمان مشکلات پوستی دارند.
خواص شیمیایی و آمفوتری اکسید روی
- نانو ذرات اکسید روی دارای پایداری شیمیایی بالایی هستند.دلیل این پایداری هم این است که اکسید روی در دمای 1975 درجه سانتی گراد به اکسیژن و بخار روی تجزیه میشود که این موضوع بیان کننده پایداری بالای این نانوذرات است.
- این ماده یک اکسید آمفوتر است.یعنی میتواند هم بعنوان یک باز و هم بعنوان یک اسید عمل کند.
نقش نانو ذرات اکسید روی در صنایع الکترونیکی
- با استفاده از نانو ذرات اکسید روی،میتوان نانو تسمه هایی را تولید کرد که کاربرد بسیار گسترده ای در صنایع اپتیک،الکترواپتیک،الکترونیک و کاتالیزور ها داشته باشند.به همین دلیل فعالیت کاتالیزوری بالا از دیگر خواص و ویژگی های این نانو ذرات است.
- این نانوذرات ثابت دی الکتریک پایینی دارند.
کاربرد نانو ذرات اکسید روی در صنایع بهداشتی
- بدلیل ویژگی ضد باکتریایی بودن این نانو ذرات و تضعیف اشعه فرابنفش نور خورشید،از این نانو ذرات میتوان در تولید کرم های ضدآفتاب استفاده کرد.
- از این نانوذرات میتوان برای تولید پانسمان های طبیعی در جهت ترمیم و درمان زخم ها استفاده کرد.
- این نانو ذرات دارای قدرت چسبندگی بسیار بالای اند و همچنین پوشش ده خوبی هستند.
کاربرد نانو ذرات اکسید روی در تصفیه آب
- نانو ذرات اکسید بدلیل خاصیت ضدباکتریایی و ضدعفونی در تصفیه آب و پساب برای حذف آلودگی های محیط زیست بکار برده میشوند.
- این نانوذرات نیمه رسانا هستند.
- دارای خاصیت ضد احتراقی اند.
- نانو ذرات اکسید روی کارایی بسیار بالایی در فعالیت آنزیم های انسانی و حیوانی دارند.
- در قیاس با سایر اکسید های فلزی،سمیت کمتری را برخوردار هستند.
- این نانو ذرات بدلیل داشتن ظرفیت حرارتی بالا در انتقال و نارسایی بودن در برابر جریان الکتریسیته باعث شده که در صنعت الکتریسیته مورد استقبال و استفاده قرار گیرد.
- این نانو ذرات در پارچه به عنوان عامل ضدباکتری و ضداشعه فرابنفش عمل میکند و همچنین عامل ضد بوی بد است.
- مورد استفاده در پودر بچه
- این نانو ذرات در آینه های ضدبخار و سطوح خود تمیز شونده،مورد استفاده قرار میگیرند.
- خاصیت ضد احتراقی این نانو ذرات باعث بکارگیری آن ها در باتری شده است.
- مورد استفاده در سلول های خورشیدی.
- این نانو ذرات ها بدلیل نیمه رسانا بودن،تابناکی(لومینانس)بسیار قوی در دمای اتاق است.به همین خاطر انتخاب خوبی برای انواع دیود های لیزری،حسگرها، و نمایشگر ها هستند.
- نانو ذرات اکسید روی کاربرد های فراوانی در صنایع آرایشی بهداشتی،لاستیک،ساخت سرامیک و کاشی(بدلیل خاصیت ضد میکروبی)،بتن، و حسگر های گاز دارند.
سنتز نانوذرات اکسید روی
فعالیت بیولوژکی نانو ذرات به عواملی از جمله شیمی سطح،توزیع اندازه،مورفولوژی ذرات و واکنش ذرات در محلول بستگی دارد.بنابراین،توسعه نانوذرات با ساختار های کنترل شده که از نظر اندازه،مورفولوژی و عملکرد یکنواخت هستند برای کاربرد های مختلف زیست پزشکی ضروری است.
نانو ذرات روی اکسید در اندازه و شکل بسیار متنوعی رخ میدهند،طیف گسترده ای از خواص را فراهم میکنند.روش های آماده سازی پایدار روی این نانو ذرات بطور گسترده ای در سال های اخیر توسعه یافته است،که عمدتا شامل روش رسوب شیمیایی،روش های بیولوژیکی ،روش سل-ژل،روش پیرولیتیک حالت جامد،روش مکانیکی بدون محلول و روش بیوسنتز است.
روش های بیولوژیکی
روش های فیزیکی و شیمیایی برای آماده سازی نانوذرات روی بطور گسترده ای توسعه یافته است.امروزه توسعه شیمی سبز بیشتر و بیشتر مورد توجه قرار گرفته است،زیرا بیشتر دوستدار محیط زیست است .
بنظر میرسد فناوری بیوسینتیک و سازگاری با محیط زیست برای سنتز نانو ذرات اکسید روی از نظر محیط زیست،اقتصادی(مقرون به صرفه)،غیر سمی و غیر سازگارتر از روش های شیمیایی و فیزیکی است.نانو ذرات اکسید روی توسط این روش پتانسیل قوی برای برنامه های کاربردی پزشکی مانند ضدسرطان و فعالیت ضدباکتریایی عالی خود را نشان دادند.
کاربرد های پزشکی نانوذرات اکسید روی
نانو ذرات اکسید روی بعنوان نوع جدیدی از نانو مواد کم مصرف و کم مسمومیت،در زمین های مختلف پزشکی از جمله ضدسرطان،ضد باکتری،آنتی اکسیدان،ضد دیابتی و ضد التهابی و همچنین برای تحویل دارو و تجویز بیولوژیک مورد توجه بسیاری قرار گرفته است .
ما در اینجا پیشرفت اخیر در استفاده از نانوذرات روی اکسید در زیست پزشکی را خلاصه کردیم.نانو ذرات اکسید روی کمتر از 100 نانومتر بنظر میرسد که نسبتا سازگار زیست باشند و از کاربرد های زییست پزشکی آنها پشتیبانی میکنند و یک ویژگی قدرتمند در ارتقاء تحقیقات زیست پزشکی هستند.
فعایت ضد سرطان
سرطان یک وضعیت تکثیر سلولی بدخیم کنترل نشده،بطور معمول در چند دهه گذشته توسط شیمی درمانی،رادیوتراپی و جراحی درمان میشود.اگرچه بنظر میرسد تمام این روش های درمانی برای از بین بردن سلولهای سرطانی بسیار موثر هستند،اما این روش های درمانی نیز عوارض جانبی بسیار جدی و زیادی را به همراه دارند .
اخیرا،نانومادیسین مبتنی بر نانو مواد،با زیست سازگاری زیاد،قابلیت عملکرد سطحی،هدف قرار دادن سرطان و ظرفیت تحویل دارو و پتانسیل غلبه بر این عوارض جانبی را نشان داده است.روی یک ماده مغذی اساسی برای بزرگسالان است و این نانو ذرات در داخل بدن بی خطر است .
با در نظر گرفتن این مزایا،نانو ذرات اکسید روی را میتوان به عنوان نانو پلاتفرم های زیست سازگار و زیست تخریب پذیر انتخاب کرد و همچنین میتواند برای درمان سرطان مورد بررسی قرار گیرد.
ضد سرطان توسط اتوفاژی
اتوفاژی یک فرآیند کاتابولیک بسیار تنظیم شده است که در پاسخ به انواع مختلفی از استرس ها مانند اندام های آسیب دیده،عوامل ضد سرطان و تجمع پروتئین فعال میشود.
آسیب بیش از حد سلولی ممکن است با گسترش اتوفاژی و خود مصرف سلولی منجر به مرگ سلولی شود و منجر به آپوپتوز سلول های سرطانی شود.از این رو اتوفاژی نه تنها بقای سلول را تقویت میکند بلکه مکانیسم های کشنده را در سلول های سرطانی فعال میکند.
بنابراین به عنوان یک رویداد مهم در سمیت سلولی ناشی از نانوذرات در نظر گرفته میشود.
نانو ذرات روی برای درمان دیابت
دیابت قندی یک مشکل جدی در سلامت عمومی است و سازمان جهانی بهداشت تخمین زده است که در سال 2014 بیش از 400 میلیون بزرگسال مبتلا به دیابت در سرتاسر جهان وجود داشته است.
دیابت قندی نوعی بیماری متابولیک است که در اثر ناتوانی بدن در تولید انسولین یا بدلیل استفاده ناکارآمد از انسولین تولید شده ایجاد میشود.روی عنصر کمیاب و معدنی فراوان است که در تمام بافت های انسانی یافت میشود.
روی به خوبی از نظر حفظ انسجام ساختاری انسولین شناخته شده است و نقش مهمی در ترشح انسولین از سلولهای لوزالمعده دارد.همچنین در ترکیب،ذخیره و ترشح انسولین شرکت میکند.بنابراین نانوذرات روی بعنوان یک عامل جدید بمنظورتحویل روی برای پتانسیل ضد دیابتی آنها تهیه و ارزیابی شده است.
فعالیت ضد باکتری
نانو ذرات اکسید روی بدلیل داشتن خواص برتر مانند سطح ویژه خاص و فعالیت زیاد برای جلوگیری از محدوده وسیعی از عوامل بیماری زا بعنوان یک ماده ضد باکتری قابل انتخاب هستند.اما به تازگی،فعالیت ضد باکتریایی این نانو ذرات هنوز به ندرت شناخته شده است.
فعالیت ضد باکتریایی ممکن است باعث تجمع این نانو ذرات در غشای بیرونی یا سیتوپلاسم سلولهای باکتریایی و انتشار روی شود که باعث جدا شدن غشای سلول باکتریایی،آسیب پروتئین غشایی و بی ثباتی ژنومی و در نتیجه مرگ سلولهای باکتریایی میشود.
نتیجه گیری و دیدگاه های آتی
نانو ذرات اکسید روی برنامه های کاربردی پزشکی امیدوارکننده ای را بر اساس ضد سرطان،ضد باکتری،ضد دیابتی،تحویل دارو و همچنین فعالیت های تصویر برداری آن به نمایش گذاشته اند.با توجه به سمیت ذاتی نانوذرات اکسید روی،آنها با القای نسل گونه های فعال اکسیژن داخل سلول و فعال کردن مسیر سیگنالینگ آپوپتوز،اثرات مهار قوی در برابر سلولهای سرطانی و باکتری ها دارند و این امر باعث میشود این نانوذرات بعنوان ماده ضد سرطان و ضد باکتریها نامزد بالقوه شوند.
علاوه بر این این نانوذرات به خوبی شناخته شده اند که در هنگام عملکرد بعنوان حامل های دارویی برای دستیابی به راندمان درمانی پیشرفته،دستیابی به فراهمی زیستی دارو های درمانی با بیو مولکول ها را افزایش میدهند.
علاوه بر این بر کاهش قند خون و افزایش سطح انسولین،این نانو ذرات امیدوار کننده در درمان دیابت و کاهش عوارض آن نشان داده شده است.
