حوزه های صنعتـــی
حوزه های صنعتـــی
مشاهده گزارش
کشف حشره‌کش‌های جدید با استفاده از نانوذرات

کشف حشره‌کش‌های جدید با استفاده از نانوذرات

تاریخ : ۱۴۰۰/۰۸/۱۸ تعداد بازدید :‌ ۱۱۸۲
نویسندگان : فائزه باغانی-مترجم
فناوری نانو طیف وسیعی از کاربردها از جمله کشاورزی مدرن را شامل می‌شود. این فناوری با نانوذراتی با اندازه ۱ تا ۱۰۰ نانومتر، به منظور افزایش رشد گیاه و حفاظت از آن‌ها در برابر آفات مضر مثل حشرات و سایر عوامل بیماری‌زا مثل باکتری‌ها، قارچ‌ها و ویروس‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. مزیت اصلی استفاده از نانوسیدها (آفت‌کش‌های مبتنی بر نانوفناوری) این است که آن‌ها کم‌ترین تأثیر را بر حشرات غیر هدف داشته و دوست‌دار محیط‌زیست هستند.

نانوذرات به دلیل خواص منحصر به فرد خود به عنوان نانوآفت‌کش مورد استفاده قرار می‌گیرند و می‌توانند از طریق روش‌های مختلف، مانند شیمیایی و بیولوژیکی یا سبز، سنتز شوند. در مورد نانوذرات زیستی، آن‌ها با استفاده از عصاره گیاهی سنتز می‌شوند. چندین نانوذره زیستی در برابر شته سبز هلو مؤثر واقع شده‌اند.

 

حشره‌کش‌های معمولی در مقایسه با نانوسیدها

استفاده گسترده از حشره‌کش‌ها در کشاورزی به دلیل تاثیرات زیان‌آور بر محیط‌زیست و سلامت انسان، توجه زیادی را به خود جلب کرده‌است. در کشاورزی سنتی، از مواد شیمیایی مانند ارگانوفسفر، پیرتروئیدها و کاربامات به عنوان حشره‌کش استفاده می‌شود. اگرچه این حشره‌کش‌های شیمیایی مؤثر هستند اما در اکثر موارد، پژوهشگرها مشاهده کرده‌اند به حشره مورد نظر نمی‌رسند؛ یا در هوا از بین می‌روند و یا در خاک و آب شسته می‌شوند.

استفاده بیش از حد یا سوء استفاده از این مواد شیمیایی ممکن است باعث مقاومت شود و به همین دلیل کشاورزان به دلیل هجوم حشرات متحمل خسارات زیادی در کشاورزی می‌شوند. علاوه بر این، این مواد شیمیایی اثرات مخربی بر روی مزرعه کشاورزی می‌گذارند و برای انسان‌ها نیز مضر هستند.

فناوری نانو ابزارهایی را برای غلبه بر این عوارض جانبی ارائه کرده است. آفت‌کش‌های مبتنی بر فناوری نانو که برای حفاظت از گیاهان استفاده می‌شوند شامل استفاده از مواد فعال در ابعاد نانو هستند. دانشمندان از نانوذرات هم به عنوان مواد اولیه در فرمولاسیون جدید حشره‌کش‌ها و هم برای ارائه اجزای فعال مؤثر در برابر آفات هدفمند استفاده کرده‌اند.

نانوسیدها اجزای محلول در آب هستند و برخلاف آفت‌کش‌های آب‌گریز معمولی، قادر به حذف استفاده از حلال‌های آلی سمی هستند. آن‌ها همچنین دارای قابلیت فعالیت بالا و یکپارچگی پوشش هستند. این آفت‌کش‌های مبتنی بر نانو می‌تواند باعث کاهش رشد مقاومت در آفات هدفمند شود، زیرا نوعاً در مقادیر کم به کار گرفته می‌شوند و به سرعت توسط سلول‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، تحقیقات نشان داده است که انباشته شدن نانوذرات فلزی در میوه‌های درگیر در این مطالعه وجود ندارد.

 

سیستم تحویل آفت‌کش (PDS) با استفاده از نانوذرات به عنوان نانوحامل

بسیاری از محصولات مشتق شده از گیاه (PDP)، مانند ترپنوئیدها، فلاونوئیدها و آلکالوئیدها، می‌توانند به طور موثری حشرات را از طریق مکانیسم‌های مختلفی مانند ضد تغذیه، دفع‌کننده‌ها، بازدارنده‌های تخم‌گذاری، تنظیم‌کننده‌های رشد حشرات و سمیت محدود کنند. این اجزای فعال را می‌توان با استفاده از نانوحامل‌ها به طور مؤثر به محل مورد نظر معرفی کرد.

"سیستم تحویل آفت‌کش" (PDS) از مفهوم دارورسانی با استفاده از نانوذرات در تحقیقات پزشکی توسعه یافته است. دانشمندان PDS را برای ارائه مواد تشکیل‌دهنده فعال به یک هدف خاص در غلظت و مدت زمان دقیق برای به دست آوردن اثربخشی بیولوژیکی بهینه طراحی کرده‌اند که اثرات مضر برای حشرات غیر هدف را به حداقل می‌رساند.

این سیستم تحویل کنترل‌شده نقش حیاتی در آزادسازی مقدار بهینه آفت‌کش‌ها در یک زمان خاص دارد. مزیت اصلی استفاده از نانوذرات در PDS ظرفیت بارگیری زیاد، انتقال سریع جرم به بدن حشرات (هدف)، مساحت سطح بزرگ‌تر و توانایی اتصال به مولکول‌های آفت‌کش مختلف است. دانشمندان دریافته‌اند که نانوحامل‌هایی مانند آلومینا، پلیمر، سیلیس مصنوعی، نقره و مس می‌توانند به طور مؤثر مواد فعال را که دارای خواص حشره‌کشی هستند، به حشره مورد نظر برسانند.

 

نانومواد به عنوان جایگزینی برای حشره‌کش‌های معمولی

نانوذراتی مانند نقره، آلومینیوم اکسید، روی اکسید و تیتانیوم اکسید دارای خواص حشره‌کشی هستند. بسیاری از مطالعات نشان داده‌اند که نانومواد مانند نانوذرات مس اکسید (CuONPs)، روی اکسید (ZnONPs)، منیزیم هیدروکسید (MgOHNPs) و منیزیم اکسید (MgONPs) نیز در برابر آفات مضر مؤثر هستند. برخی از دیگر نانوذرات متداول در کشاورزی در زیر مورد بحث قرار می‌گیرند.

 

نانو ذرات سیلیکا (SiO2)

نانوذرات سیلیکا به عنوان جایگزینی احتمالی برای حشره‌کش‌های معمولی در نظر گرفته می‌شوند که نحوه عملکرد آن ساییدن مستقیم کوتیکول حشره یا جذب از طریق لایه‌های کوتیکولی است. علاوه بر این، دانشمندان نشان دادند که نانوذرات سیلیکا دارای اثرات جانبی غیر مستقیم بر روی گیاهان و یا مواد غذایی با آسیب رساندن به دستگاه گوارش و یا ایجاد ناهنجاری مورفولوژی خارجی هستند. این نانوذرات می‌توانند با موفقیت بسیاری از آفت‌های حشرات از جمله کرم برگ‌خوار پنبه، شته اقاقیا، بال‌توری سبز معمولی و مگس مینوز را مهار کنند.

 

نانوذرات نقره (Ag)

این ماده به دلیل بسیاری از خواص منحصر به فرد نظیر خواص ضد میکروبی و حشره‌کشی به طور گسترده در تحقیقات کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرند. مطالعه اخیر با استفاده از سوسک زرد آرد (میلورم) نشان داد که نانوذرات نقره بیش از ۷۰ درصد مرگ و میر لاروی را ایجاد کرده‌اند. محققان همچنین گزارش داده‌اند که کلوئیدهای نانو نقره مبتنی بر اتانول می‌تواند باعث مرگ ۱۰۰ درصدی لارو پروانه لباس موردی (Tinea pellionella) شود.

 

نانوذرات آلومینا (Al2O3)

مشخص شده است که فرمول گَرد آلومینا نانوساختار علیه شپشه برنج و شپشه گندم در عرض سه روز از معرفی آن مؤثر است.

 

چالش‌های فعلی استفاده از حشره‌کش‌های مبتنی بر نانومواد

یکی از چالش‌های اصلی که دانشمندان در فرمولاسیون نانوآفت‌کش‌های درجه تجاری با آن مواجه می‌شوند این است که نانوفرمولاسیون محصورشده در هنگام قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش ناپایدار هستند. همچنین، برخی از نانوفرمولاسیون‌ها با استفاده از آزادیراکتین‌ها، ژنوتوکسیک بوده و دارای اثرات سیتوتوکسیک در گیاهان هستند. با این حال، محققان مشاهده کردند که این تاثیرات زیان‌آور را می‌توان در طول رشد گیاه در زیر نور خورشید کاهش داد.

برخی از نانومواد مانند کربن چند جداره و روی، بر شاخص جوانه‌زنی چچم و برخی سبزیجات مانند گوجه فرنگی تأثیر منفی می‌گذارند. نانومواد در اندازه بهینه ایمن هستند، اما ممکن است در اندازه آستانه خاصی سمی و زیست‌تخریب‌ناپذیر شوند. بنابراین، آنالیز مشخصات سمیت فرمول‌های جدید مبتنی بر نانو پیش از کاربرد، ضروری است.

 

درباره نویسنده «دکتر پریوم بوز»

پریوم بوز (Priyom Bose) دارای مدرک دکتری در زیست شناسی گیاهی و بیوتکنولوژی از دانشگاه مدرس هند است. او یک محقق فعال و یک نویسنده باتجربه علمی است. پریوم همچنین چندین مقاله تحقیقاتی اصلی را که در مجلات معتبر منتشر شده است، تألیف کرده است. او همچنین یک خواننده مشتاق و یک عکاس آماتور است.

نظرات

پاسخ به نظــر بازگشت به حالت عادی ثبت نظر

نظر شما
security code