پژوهش در عرصه نانوبیوتکنولوژی، بهویژه سنتز سبز نانوذرات، یکی از چشماندازهای نوین علم در دهه اخیر محسوب میشود. در این میان، همزیستی پیچیده قارچهای اندوفیت با گیاهان دارویی به عنوان کارخانههای طبیعی تولید نانومواد، توجه فراوانی را به خود جلب کرده است. گزارش پیش رو نگاهی دارد به پروژهای با محوریت همین ایده که توسط گروهی از پژوهشگران دانشگاه علوم پزشکی مشهد انجام شده و نتایج قابل توجهی در سطح بینالمللی به همراه داشته است.
سنتز سبز، گامی نوین در جهت تولید نانوذرات
سنتز سبز نانوپارتیکل نقره با استفاده از اندوفیتهای قارچی جنس Fusarium جدا شده از گیاه دارویی Salvia persepolitana، از گیاهان دارویی اندمیک ایران گاهی شکلگیری یک تیم پژوهشی، نه از یک برنامهریزی از پیش تعیینشده، بلکه از یک جرقه علمی آغاز میشود. سرآغاز این همکاری نیز به جلسه دفاع دکتری عمومی دکتر رضا مصطفیزاده در دانشکده داروسازی دانشگاه علوم پزشکی مشهد بازمیگردد؛ جایی که دکتر بیبی صدیقه فضلی بزاز بهعنوان داور پایاننامه حضور داشتند. بحثهای علمی شکلگرفته در آن جلسه، بهویژه در زمینه ظرفیتهای زیستی میکروارگانیسمها، نقطه شروع گفتوگوهایی شد که بعدها به یک مسیر پژوهشی مشترک تبدیل شد.
بهتدریج و در ادامه این تعاملات علمی، اعضای دیگری نیز به این هسته اولیه پیوستند و تیمی متشکل از دکتر لیلا عربی (متخصص نانوتکنولوژی دارویی)، دکتر جواد اصیلی و دکتر مریم اکابری (متخصصین فارماکوگنوزی و گیاهشناسی)، دکتر وحید سهیلی (متخصص کنترل دارو)، دکتر زهرا تازیک (متخصص قارچشناسی) و دکتر رضا مصطفیزاده (پژوهشگر نخبه) شکل گرفت؛ تیمی که همکاریهای خود را در حوزه نانوبیوتکنولوژی و سنتز سبز گسترش داد. در این مصاحبه تلاش کردیم با دکتر فضلی بزاز، استاد میکروبشناسی دارویی، سردبیر مجله علوم پایه پزشکی ایران و عضو مرکز تحقیقات بیوتکنولوژی دانشگاه علوم پزشکی مشهد پیرامون این حوزه تحقیقاتی صحبت کنیم.
وب دا: دکتر فضلی بزاز، در سالهای اخیر اصطلاح سنتز سبز خیلی زیاد شنیده میشود. بهطور خلاصه بفرمایید چرا این موضوع تا این حد مهم شده است؟
سنتز سبز در واقع پاسخ علم به نگرانیهای زیستمحیطی و ایمنی زیستی است. روشهای کلاسیک و مرسومی که پیش از این جهت تولید نانوذرات فلزی استفاده میشد، نظیر روشهای فیزیکی و شیمیایی، معمولا مبتنی بر مواد شیمیایی سمی، مصرف انرژی بالا و تولید پسماندهای خطرناک هستند. در مقابل، سنتز سبز با استفاده از منابع زیستی مثل گیاهان، باکتریها و قارچها انجام میشود. این روشها نهتنها کمهزینهتر و ایمنتر هستند، بلکه محصول نهایی نیز زیستسازگارتر است؛ موضوعی که در کاربردهای پزشکی، دارورسانی، بیوسنسورها و حتی صنایع غذایی اهمیت حیاتی دارد.
وب دا: در میان عوامل زیستی، چرا قارچهای اندوفیت اینقدر مورد توجه قرار گرفتهاند؟
قارچهای اندوفیت میکروارگانیسمهایی هستند که بدون ایجاد بیماری و بهصورت همزیست همراه با گیاه زندگی میکنند. این موجودات کارخانههای بیوشیمیایی طبیعیاند و انواع آنزیمها و متابولیتهای فعال زیستی تولید میکنند. همین ترکیبات میتوانند یونهای فلزی را احیا کرده و نانوذرات را همزمان پایدارسازی کنند. به بیان ساده، قارچهای اندوفیت هم عامل ساخت هستند و هم عامل پوششدهنده طبیعی نانوذرات. این ویژگی باعث تولید نانوذرات پایدار، یکنواخت و زیستسازگار میشود. علاوه بر این نسبت سطح به حجم بالای آنها، محیط کشت ساده، توانایی ترشح آنزیمها به محیط کشت و توانایی سنتز داخل سلولی و خارج سلولی از دیگر ویژگیهای برجسته این قارچها میباشد.
وب دا: در میان قارچهای اندوفیت، کدام جنس بیشتر در تحقیقات به کار میرود؟
جنس Fusarium از اندوفیتهای بسیار گسترده در گیاهان دارویی است و توانایی متابولیکی بالایی دارد. در مطالعه اخیر ما، گونههای Fusarium oxysporum، Fusarium avenaceum و Fusarium falciforme که با گیاه دارویی بومی ایران Salvia persepolitana همزیست بودند، توانستند نانوذرات نقره را بیوسنتز کنند. این نانوذرات اندازهای در محدوده نانومتری یکنواخت داشتند، از نظر شیمیایی و فیزیکی در گذر زمان پایدار بودند و فعالیت ضدباکتریایی قابل توجهی علیه باکتریهای گرم مثبت و منفی از خود نشان دادند.
وب دا: این مطالعات شما چه دستاوردهایی داشته است؟
این پروژه حاصل همکاری یک تیم پژوهشی فعال در حوزه نانوبیوتکنولوژی و سنتز سبز میباشد. آخرین مقاله پژوهشی این تیم که شامل دادههای مربوط به بیوسنتز نانوذرات نقره توسط قارچهای اندوفیت Fusarium است، در ژورنال Biocatalysis and Agricultural Biotechnology منتشر شده است. پیش از این نیز یک مقاله مروری در همین ژورنال پیرامون سنتز سبز نانوذرات فلزی توسط قارچهای اندوفیت توسط اغلب این پژوهشگران به چاپ رسیده است.
علاوه بر این، یک مقاله مروری جامع نیز در همین حوزه شامل سنتز سبز نانوکامپوزیتها و نانومواد توسط گیاهان، باکتریها، قارچها و جلبکها با همکاری دانشجویان کمیته تحقیقات دانشجویی دانشکده داروسازی دانشگاه علوم پزشکی مشهد( مائده موسوی طیبی، مهشاد وزیریان، نگار موسوی) و دستیار کنترل دارو دکتر آتنا حسنپور منتشر کردیم. این مقاله به بررسی روندهای نوین و چشماندازهای آینده این فناوری میپردازد و نشان میدهد هر سیستم بیولوژیکی مورد استفاده در سنتز سبز، از نظر هزینه، شرایط رشد و ترکیبات طبیعی، مزایا و معایبی نسبت به سایر سیستمها دارد.
گیاهان سرشار از ترکیبات طبیعی با قابلیت استخراج بالا هستند، اما کنترل کیفیت، استانداردسازی و ناخالصیها چالشهایی ایجاد میکند. باکتریها به سرعت تکثیر میشوند و محیط کشت سادهای دارند، ولی خالصسازی محصول و حفظ شرایط واکنش دشوار است. قارچها نیز به راحتی و با هزینهای پایین تکثیر میشوند و از کیتین و کیتوزان به عنوان ترکیبات پرکاربرد در این زمینه استفاده میشود. با این حال، مشکلاتی مانند تکرارپذیری پایین و تولید پروتئینهای آلرژیزا مانع پیشرفت کامل شدهاند. استفاده از بیوراکتورها و مهندسی ژنتیک، خصوصاً در رابطه با باکتریها و قارچها، میتواند تا حد زیادی این مشکلات را برطرف سازد. در نهایت، مطالعات کمتری روی جلبکها انجام شده و پتانسیل آنها در سنتز سبز هنوز کمتر شناخته شده است.
وب دا: در پایان، آینده این حوزه را چگونه میبینید؟
آینده نانوتکنولوژی بدون زیستفناوری قابل تصور نیست. حرکت از روشهای مرسوم به سمت فرایندهای زیستی هوشمند، مسیر اجتنابناپذیر علم است. قارچهای اندوفیت و سایر منابع زیستی نسل جدیدی از نانومواد ایمن، کارآمد و پایدار را برای پزشکی و صنعت فراهم خواهند کرد. نانوذرات نقره زیستی میتوانند در پانسمانهای ضدمیکروبی، سامانههای دارورسانی، کشاورزی و تصفیه آب استفاده شوند. تولید این ذرات از مسیر زیستی، ریسک سمیت و آلودگی محیطی را کاهش داده و پذیرش بالینی و صنعتی آنها را تسهیل میکند. گرچه دستاوردهای دلگرمکنندهای حاصل شده، مطالعات بیشتر برای مقیاسپذیری تولید صنعتی، کنترل ناخالصی و استانداردسازی روشها ضروری است.
گزارشی که خواندید، نمونهای گویا از تلفیق علم، تعهد و همکاری میانرشتهای است. پژوهش سنتز سبز نانوذرات با استفاده از قارچهای اندوفیت نهتنها الگویی نو برای تولید پایدار نانومواد فراهم کرده، بلکه مسیر تازهای را برای آینده علوم زیستی و دارویی گشوده است. همانگونه که دکتر بزاز بیان کرد، راه پیشرو روشن است؛ مسیری که از همزیستی در طبیعت آغاز میشود و به نوآوری در دستان انسان ادامه مییابد.
