محققان دانشگاه علوم پزشکی مشهد، روشی ساده، کم هزینه و سریع جهت تولید نانوذرات، اکسیدفلزی پیشنهاد داده‌اند که مطابق با اصول شیمی سبز است. استفاده از مواد اولیه‌ی ارزان و سازگار با محیط زیست و جایگزین نمودن آن با حلال‌های شیمیایی مضر و آلوده از مزایای مهم این روش است.
مشهد: ساخت نانوذرات اکسید سریم به روشی ساده و سازگار با محیط زیست
یکی از مشکلاتی که امروزه محیط زیست و سلامت انسان را تهدید می‌کند، استفاده از مواد و معرف‌های شیمیایی خطرناک در تهیه‌ی مواد صنعتی، آزمایشگاهی و پزشکی است. از این‌رو، معرفی و بسط دادن بیشتر روش‌های سنتزی بر پایه‌ی اصول شیمی سبز، در مقیاس آزمایشگاهی و صنعتی، برای جوامع علمی مرتبط یک ضرورت است. در این کار تحقیقاتی سعی شده است تا با رعایت اصول شیمی سبز، سنتز، شناسایی و بررسی سمیت سلولی نانوذرات اکسید سریم (CeO2) انجام شود.
مزیت‌های روش پیشنهاد شده در تحقیق حاضر شامل سادگی روش تولید، راندمان و سرعت بالای واکنش، کاهش هزینه‌های مصرفی و رعایت اصول شیمی سبز در سنتز نانوذرات اکسید سریم است که در نهایت منجر به تولید نانوذراتی با توزیع اندازه ذرات مناسب می‌شود.
به گفته‌ی دکتر مجید درّودی، نانوذرات اکسید سریم تولید شده، غیر سمی با میانگین اندازه ذرات حدود ۲۰ نانومتر و کروی شکل هستند. این نانوذرات در حوزه‌ی پزشکی به عنوان آنتی اکسیدان و ترمیم کننده‌ی ضایعات عصبی و نخاعی، جاذب نور ماورای بنفش در تهیه مواد آرایشی و بهداشتی از جمله کرم‌های ضد آفتاب، ساخت حسگرهای گازی، پیل‌های سوختی، مواد جلا دهنده و صنایع تولیدی شیشه و سرامیک کاربرد دارد.
وی در ادامه افزود: «از آنجایی که در این پروژه از فرایند سل-ژل با رعایت اصول دوازده گانه‌ی شیمی سبز، نانوذرات کاربردی اکسید سریم در اندازه‌های متفاوت تهیه شده، پیش بینی می‌شود که این روش را می‌توان برای بسیاری از نانوذرات اکسیدی دیگر نیز بکار برد.»
در این فرآیند برای نخستین بار از آگاروز که یک پلیمر طبیعی و دوستدار طبیعت است، به عنوان کنترل کننده‌ی رشد نانوبلورها و توزیع انداز‌ه‌ی آن‌ها، استفاده شده است. با توجه به نتایج مطلوب حاصل شده، استفاده از این پلیمر زیستی در سنتز سایر نانوذرات اکسید فلزی نیز پیشنهاد می‌گردد.
به گفته‌ی این محقق، برای ساخت نانوذرات مذکور، از نیترات سریم شش آبه و آگاروز، به ترتیب به عنوان منبع تأمین کننده‌ی عنصر سریم و عامل کنترل کننده‌ی اندازه ذرات در محیط آبی استفاده گردید. در روند این مطالعه، تأثیر عوامل دمای کلسیناسیون (۲۰۰ تا ۸۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد) بر تشکیل فاز بلوری، خلوص بلوری و اندازه نانوبلورهای اکسید سریم بررسی شده است. همچنین نمونه‌های سنتزی با دستگاه‌های مختلف شناسایی، نظیر TGA/DTA، XRD، UV-vis، FT-IR و FESEM مورد مشخصه‌یابی قرار گرفتند.
وی در پایان تاکید کرد: «با انجام آزمون سمیت سلولی (MTT Assay) در گروه علوم و فنون نوین دانشگاه علوم پزشکی مشهد بر روی رده‌ی سلولی L929، مشخص گردید که نانوذرات سنتزی، تا غلظت ۸۰۰ میکروگرم بر میلی لیتر فاقد هرگونه سمیت سلولی هستند. به همین دلیل استفاده از این نانوذرات در مطالعات تحقیقاتی-کاربردی در حوزه‌ی پزشکی هسته‌ای، نظیر نشاندارکردن این نانوذرات با مواد رادیواکتیو در راستای شناسایی و درمان سلول‌های سرطانی در مرکز تحقیقات پزشکی هسته‌ای بیمارستان قائم (عج) مشهد، در دستور کار این گروه قرار دارد.»
این تحقیقات از همکاری دکتر مجید درّودی- عضو هیأت علمی دانشگاه علوم پزشکی مشهد- دکتر فائزه قاسمی- دانشجوی دکترای بیوتکنولوژی پزشکی این دانشگاه- و دکتر هادی کارگر – عضو هیأت علمی دانشگاه پیام نور شهرستان اردکان- حاصل شده که نتایج آن در مجله‌ی Ceramics International (جلد ۴۱، شماره ۱، سال ۲۰۱۵، صفحات ۱۵۸۹ تا ۱۵۹۴) منتشر شده است.
مزیت‌های روش پیشنهاد شده در تحقیق حاضر شامل سادگی روش تولید، راندمان و سرعت بالای واکنش، کاهش هزینه‌های مصرفی و رعایت اصول شیمی سبز در سنتز نانوذرات اکسید سریم است که در نهایت منجر به تولید نانوذراتی با توزیع اندازه ذرات مناسب می‌شود.
به گفته‌ی دکتر مجید درّودی، نانوذرات اکسید سریم تولید شده، غیر سمی با میانگین اندازه ذرات حدود ۲۰ نانومتر و کروی شکل هستند. این نانوذرات در حوزه‌ی پزشکی به عنوان آنتی اکسیدان و ترمیم کننده‌ی ضایعات عصبی و نخاعی، جاذب نور ماورای بنفش در تهیه مواد آرایشی و بهداشتی از جمله کرم‌های ضد آفتاب، ساخت حسگرهای گازی، پیل‌های سوختی، مواد جلا دهنده و صنایع تولیدی شیشه و سرامیک کاربرد دارد.
وی در ادامه افزود: «از آنجایی که در این پروژه از فرایند سل-ژل با رعایت اصول دوازده گانه‌ی شیمی سبز، نانوذرات کاربردی اکسید سریم در اندازه‌های متفاوت تهیه شده، پیش بینی می‌شود که این روش را می‌توان برای بسیاری از نانوذرات اکسیدی دیگر نیز بکار برد.»
در این فرآیند برای نخستین بار از آگاروز که یک پلیمر طبیعی و دوستدار طبیعت است، به عنوان کنترل کننده‌ی رشد نانوبلورها و توزیع انداز‌ه‌ی آن‌ها، استفاده شده است. با توجه به نتایج مطلوب حاصل شده، استفاده از این پلیمر زیستی در سنتز سایر نانوذرات اکسید فلزی نیز پیشنهاد می‌گردد.
به گفته‌ی این محقق، برای ساخت نانوذرات مذکور، از نیترات سریم شش آبه و آگاروز، به ترتیب به عنوان منبع تأمین کننده‌ی عنصر سریم و عامل کنترل کننده‌ی اندازه ذرات در محیط آبی استفاده گردید. در روند این مطالعه، تأثیر عوامل دمای کلسیناسیون (۲۰۰ تا ۸۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد) بر تشکیل فاز بلوری، خلوص بلوری و اندازه نانوبلورهای اکسید سریم بررسی شده است. همچنین نمونه‌های سنتزی با دستگاه‌های مختلف شناسایی، نظیر TGA/DTA، XRD، UV-vis، FT-IR و FESEM مورد مشخصه‌یابی قرار گرفتند.
وی در پایان تاکید کرد: «با انجام آزمون سمیت سلولی (MTT Assay) در گروه علوم و فنون نوین دانشگاه علوم پزشکی مشهد بر روی رده‌ی سلولی L929، مشخص گردید که نانوذرات سنتزی، تا غلظت ۸۰۰ میکروگرم بر میلی لیتر فاقد هرگونه سمیت سلولی هستند. به همین دلیل استفاده از این نانوذرات در مطالعات تحقیقاتی-کاربردی در حوزه‌ی پزشکی هسته‌ای، نظیر نشاندارکردن این نانوذرات با مواد رادیواکتیو در راستای شناسایی و درمان سلول‌های سرطانی در مرکز تحقیقات پزشکی هسته‌ای بیمارستان قائم (عج) مشهد، در دستور کار این گروه قرار دارد.»
این تحقیقات از همکاری دکتر مجید درّودی- عضو هیأت علمی دانشگاه علوم پزشکی مشهد- دکتر فائزه قاسمی- دانشجوی دکترای بیوتکنولوژی پزشکی این دانشگاه- و دکتر هادی کارگر – عضو هیأت علمی دانشگاه پیام نور شهرستان اردکان- حاصل شده که نتایج آن در مجله‌ی Ceramics International (جلد ۴۱، شماره ۱، سال ۲۰۱۵، صفحات ۱۵۸۹ تا ۱۵۹۴) منتشر شده است.
