مقدمه

نانوذرات، باتوجه به خواص منحصربه‌فرد فیزیکی و شیمیایی‌شان، می‌توانند در بسیاری از مطالعات بیولوژیکی و زیست محیطی مورد استفاده قرار بگیرند و به همین دلیل، توجه زیاد دانشمندان و محققان را به خود جلب کرده‌اند. علاوه بر این، نانوذرات در علم آبزی پروری، صید آبزیان، و همچنین در فراوری محصولات شیلاتی کاربرد دارند. در این جا به برخی از این کاربردها اشاره خواهد شد.

 

 

1) کاربرد نانوذرات در آبزی پروری

1-1)  تصفیه و پاکسازی آب

از نانوذرات میتوان برای حذف آلاینده‌های موجود در آب، از طریق تصفیه فاضلاب‌ها، استفاده کرد. نانوذرات کربن یا آلومینیوم با مواد افزودنی زئولیت و آهن می‌توانند در آبزی پروری برای حفظ شرایط هوازی و حذف آلاینده‌هایی چون نیتریت، نیترات و آمونیاک مفید واقع شوند. بسیاری از استخرهای پرورش ماهی به انواع باکتری‌ها آلوده هستند و از طرفی، امروزه مسئله مقاومت آنتی‌بیوتیکی در مقابل داروهای آنتی‌بیوتیک مطرح است؛ از همین رو، محققان در یک آزمایش استفاده از نانوذرات نقره جهت حذف باکتری‌های Lactococcusgarvieae و Streptococcus iniae از آب را بررسی نمودند. نتایج نشان داد که این روش یک روش مناسب برای ضدعفونی سازی آب استخرهای پرورش ماهی در برابر باکتری‌ها است. امروزه برخی کمپانی‌ها محصولاتی را بر پایه فناوری نانو برای تصفیه یا فیلتراسیون آب تولید کرده‌اند. به عنوان مثال، شرکت Argonide در آمریکا موفق به تولید فیلترهای آبی شده که قادر است بسیاری از میکروارگانیزم‌ها و باکتری‌های آب را از بین ببرد.

 

2-1) نانوذرات افزایش‌دهنده رشد ماهی

در بحث آبزی‌پروری میزان رشد آبزیان از مهم‌ترین مسائل محسوب می‌شود، زیرا با افزایش رشد ماهی، مدت نگهداری آن و در نتیجه هزینه نگهداری کاهش می‌یابد. بعضی از عناصر غذایی محدود کننده رشد هستند و در صورت وجود آن‌ها در جیره غذایی آبزی، میزان رشد هم افزایش می‌یابد. در این راستا، محققان آکادمی علوم روسیه گزارش داده‌اند که وقتی ماهیان جوان کپور و تاسماهی را با نانوذرات آهن تغذیه کردند، رشد آن‌ها تا ۳۰ درصد در کپور و ۲۴ درصد در تاسماهی افزایش پیدا کرد. همچنین نشان داده شده که نانوذرات سلنيوم ( nano- Se )  موجود در جیره غذایی می‌تواند به افزایش وزن نهایی ماهی، افزایش سطح انتی‌اکسیدان، و افزایش غلظت سلنيوم در ماهیچه‌ها منجر شود.

 

3-1) نانوواکسن‌­ها ( Nano- vaccines )

شیوع بیماری‌ها یک مشکل عمده در آبزی‌پروری محسوب می‌شود. امروزه راهکار درمان برخی بیماری‌های آبزیان با واکسن‌ها مطرح است. استفاده از امولسیون‌های روغنی در ساخت واکسن‌ها می‌تواند عوارض جانبی به همراه داشته باشد. استفاده از حامل‌های نانوذرات مثل کیتوسان و پلی لاکتیت کوگلیکولید اسید (PLGA) منجر به ایجاد سطح بالایی از ایمنی نه فقط در برابر بیماری‌های باکتریایی بلکه در برابر بیماری‌های ویروسی می‌شود. واکسینه‌کردن ماهیان میتواند با استفاده از نانو کپسول‌های حاوی نانوذرات انجام شود. مزیت این روش آن است که مواد با این روش تجزیه نمی‌شوند و نانو کپسول‌ها، که حاوی رشته‌های کوتاهی از DNA هستند، بعد از ورود به آب، می‌توانند وارد سلول‌های ماهی شوند. دلایل گوناگونی برای استفاده از نانوذرات به عنوان دارو وجود دارد؛ از جمله: 1) بهبود دسترسی به داروهایی که خواص جذب کمی دارند؛ ۲) افزایش زمان اثر دارو و پایداری آن در روده؛ ۳) کنترل میزان و زمان رهاسازی داروها و افزایش پراکنش دارو در سطح مولکولی و در نتیجه، افزایش جذب آن.

 

4-1) ژن رسانی (Gene delivery)

توسعه سیستم‌‌های انتقال‌دهنده ژن منجر به توانایی محققان در برطرف نمودن آسیب‌های ژنتیکی شده است. امروزه سیستم‌های انتقال‌دهنده غیرویروسی به خاطر ایمنی بالاتر نسبت به وکتورهای ویروسی، پایداری، و نیز توانایی تولید آن‌ها در مقادیر زیاد، بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. در آزمایش‌ها دیده شده که استفاده از نانوذرات کیتوسان باعث افزایش کارایی عملیات gene delivery می‌شود؛ همچنین استفاده از پیوند دهنده‌های مناسب برای کمپلکس کیتوسان DNA به افزایش بیشتر این کارایی می­‌انجامد.

 

5-1) دارورسانی هوشمندانه (Smart drug delivery)

دارورسانی عبارت است از رساندن دارو در یک زمان معین و با دوز کنترل شده به اهداف دارویی خاص؛ این فرایند باعث کاهش عوارض جانبی و درمان سریع و اختصاصی بیماران می‌شود. امروزه از روش‌های تزریق یا دارورسانی با تغذیه جهت پیشگیری از بیماری‌های ماهیان یا درمان این بیماری‌ها استفاده می‌شود. استفاده از روش‌ها و وسایل دارورسانی با سایز نانو می‌تواند راهی برای شناسایی و درمان بیماری‌ها و عفونت‌ها باشد. از مزایای این روش می‌توان موارد زیر را نام برد: قابلیت برنامه‌ریزی، امکان کنترل زمان دارورسانی، و امکان بررسی تاثیرات ناشی از داروها یا واکسن‌ها. در دهه گذشته، فناوری نانو مجموعه جدیدی از ابزارها را برای شناسایی، عکس برداری، و دارورسانی در بیماری‌های سرطانی فراهم کرده است. امروزه وکتورهایی نانویی با قابلیت کنترل مولکولی دقیق، هدف­‌گیری انتخابی تومورهای سرطانی، و انتقال داروها به تومورها بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. مهم ترین چالش‌ها برای تجویز نانوذرات به درون سیستم گردش خون عبارتند از جلوگیری از شناسایی آن‌ها توسط سیستم ایمنی بدن، رساندن داروها به سلول‌ها و ارگان‌های موردنظر با توجه به انتخاب دقیق جایگاه عمل دارو، و کاهش عوارض جانبی. نانوذرات شامل نانوسفرها و نانو کپسول‌هایی با اندازه 10 تا 200 نانومتر، به فرم جامد، که آمورف یا کریستالی هستند. نانو کپسول‌ها سیستم‌های وزیکولی هستند که در آن ها دارو در حفره‌ای قرار می‌گیرد که اطراف آن با یک غشای پلیمری احاطه شده است، در حالی که نانوسفرها سیستم‌های ماتریکسی هستند که در آنها دارو به صورت فیزیکی و یکنواخت در حامل پراکنده شده است.

 

2) کاربرد نانوذرات در صید آبزیان

 همان طور که گفته شد، فناوری نانو در صنایع مختلفی جا باز کرده است. در حال حاضر، به استفاده از محصولات و علم فناوری نانو در پرورش و صید آبزیان توجه ویژه‌ای شده است. امروزه بحث استفاده از قلاب‌هایی خاص که با رنگ‌های نانویی پلی ایمیدی (Polyimide) پوشیده شده‌اند و، با انعکاس نور در جهت‌های مختلف، ماهی‌ها را جذب می‌کنند برای صید آبزیان بسیار مطرح است. این قلاب‌های پوشیده شده با نانو پلی ایمید باعث افزایش جذب و صید ماهیان، تا سه برابر قلاب‌های معمولی، می‌شوند و می‌توانند صید ماهی را به میزان چشمگیری افزایش دهند.

 

3) کاربرد نانوذرات درفراوری محصولات شیلاتی

در سال‌های اخیر، فناوری نانو در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار گرفته است، اما استفاده از این فناوری در صنایع غذایی اولین بار توسط یک سازمان آمریکایی (United States Department of Agriculture: USDA) در سال ۲۰۰۳، مطرح شد. اکنون انتظار می‌رود که فناوری نانو بتواند صنایع غذایی را با تغییر نحوه تولید، فراوری، بسته بندی، و حمل و نقل محصولات تحت تاثیر قرار دهید. اصطلاح پرکاربرد «Nanofood» در واقع به معنای تمام تکنیک‌ها یا ابزارهای فناوری نانو است که طی پرورش، تولید، فراوری، و بسته بندی غذاها استفاده می‌شود، نه به معنای تولید یا اصلاح غذا با نانوذرات. استفاده از نانوذرات در بسته بندی محصولات کشاورزی و شیلاتی منجر به ایجاد سطوح ضدباکتریایی یا ضدقارچی در بسته بندی‌ها شده است. هدف اولیه فیلم‌های بسته‌بندی مواد غذایی جلوگیری از خشک شدن محصولات غذایی و در عین حال، جلوگیری از رسیدن رطوبت یا اکسیژن زیاد به آن است. محصولی که به تازگی به وسیله فناوری نانو و با این اهداف تولید شده «Hybrid System» نام دارد، این محصول مانع ورود رطوبت و گازها به داخل بسته‌بندی می‌شود و بنابراین، از فاسد شدن غذا هم جلوگیری می‌کند.

یک بخش مهم در فرآوری محصولات شیلاتی تولید نانو کپسول‌ها است که برای تامین مواد مغذی غذاها مورد توجه قرار گرفته است؛ دیگر بخش مهم افزودن نانوذرات افزایش دهنده جذب مواد مغذی است. محققان این مسئله را در یک نانوایی در غرب استرالیا مورد آزمایش قرار داده‌اند. آن‌ها نانوذرات حاوی روغن ماهی تون را وارد نان‌ها کردند؛ این میکروکپسول‌ها  به گونه‌ای طراحی شده بودند که تنها در معده گشوده می‌شدند و در واقع، از رهاسازی بوی بد روغن ماهی جلوگیری می‌شد. این فراوری، به نوبه خود، می‌تواند تحولی عظیم در صنایع غذایی محسوب شود. کاربردهای فناوری نانو در صنعت فراوری محصولات شیلاتی به موارد مختلفی از جمله شناسایی باکتری‌ها در بسته بندی‌ها، تولید چاشنی‌های قوی تر و افزایش کیفیت رنگ ماهی مربوط می‌شود.

 

منبع : میترا شبه‌رنگ هره‌دشت، علیرضا میرواقفی، کاربردهای فناوری نانو در شیلات، ماهنامه فناوری نانو، شهریور 1391.