دانلود تحقیق با موضوع استرس

t al.,2010 )
2-3-1-تولید فیزیکی
این روش یک نمونه از روش‌های بالا به پایین است و براساس متلاشی شدن ساختار دانه‌های درشت استوار است. در این فرایند، با استفاده از یک آسیاب ساچمه‌ای31 با صرف انرژی بالا، مخلوط پودرهای مختلف را در سطح اتمی با یکدیگر آسیاب و ترکیب می‌کنند. با استفاده از این تکنیک علاوه بر پودرهای عنصری خالص از پودرهای آلیاژی و سرامیک‌ها، نظیر اکسیدها32، نیتریدها33 و غیره برای ایجاد آلیاژها34 و کامپوزیت‌ها35 استفاده می‌شود. به این ترتیب با سایش مکانیکی همراه با خرد شدن، می توان به ابعاد نانو از یک ماده جامد دست یافت. شکست دانه‌ها به علت انرژی می باشد که به آنها انتقال داده می‌شود، که این انرژی به سرعت دورانی یا ارتعاشی، محفظه و مدت سایش در حین فرآیند سایش بستگی دارد. از جمله معایب این روش می توان به آلودگی و ناخالصی ناشی از ماده ساینده، ایجاد ساختار خشن در پودرهای تولیدی، عدم یکنواختی در اندازه دانه‌ها و ترکیب شیمیایی غیر یکنواخت نانوذرات تولیدی اشاره نمود.
از روش های فیزیکی به دلیل میزان تولید کم و هزینه زیاد استقبال چندانی نشده است.علاوه بر این، این روش ها نیاز به انرژی لازم برای حفظ فشار بالا و حرارت مورد استفاده در ساخت دارند.این در حالی است که اکثر فرآیندهای زیستی تحت فشار هوا و دمای طبیعی(تولید بیولوژیک) رخ می دهند که موجب صرفه جویی در مصرف انرژی شده که این نوعی مزیت نسبت به روش فیزیکی تولید نانوذرات محسوب می شودet al., 2010; Li et al., 1999) Thakkar )
2-3-2-تولید شیمیایی
در این روش جهت جلوگیری از تراکم نانوذرات فلزی و ایجادپایداری در نانوذرات می توان از موادی همچون سدیم دودسیل بنزیل سولفات36(et al., 1999 Li) یا پلی وینیل پیرولیدون37(et al., 2003 Tan) استفاده نمود . روش های شیمیایی تولید نانوذرات در حجم زیاد کم هزینه بوده ولی مشکلاتی همچون آلودگی حاصل از مواد شیمیایی، حلال های سمی و محصولات خطرناک را دارد. از روش های تولید شیمیایی نانوذرات رایج ترین روش احیای شیمیایی محلول نمک های نقره است که توسط عامل احیایی نظیر (NaBH4)، سیترات38 و آسکوربات39 صورت می گیرد(sondi et al., 2003). از دهنده های الکترون در این روش می توان به بروهیدرید اشاره نمود که توانایی احیاء نانوذرات را دارد.با این حال کنترل واکنش مشکل است و به همین دلیل می توان از احیاکننده های ضعیف تر مانند سیترات استفاده نمود که گرچه سرعت احیا کمتری دارد ولی می تواند واکنش را کنترل نماید((Schneider et al., 1994. علاوه بر این سنتزنانو ذرات نقره به وسیله امواج مایکروویو در محیط الکلی قابل انجام است. ساخت نانوذرات از این طریق دارای مزایایی از جمله : واکنش سریع، تمیز بودن ساز و کار عمل، اقتصادی ومقرون به صرفه بودن می باشد.هم چنین واکنش مایکروویو در زمان کوتاهی انجام پذیر است.در تولید شیمیایی نانوذرات می توان به رشد نانوذرات در یک واسط مایع با واکنش دهنده های مختلف به ویژه عوامل کاهنده مانند بروهیدرید سدیم40(et al., 2007 Kim) ، بی تار تارات پتاسیم41(et al., 2003 Tan)،متوکسی پلی اتیلن گلیکول42(et al., 2004 Mallick) یا هیدرازین43(et al., 1999 Li) اشاره نمود.
تولید به صورت شیمیایی شامل انواع روش ها نظیر سل ـ ژل، واکنش حالت‌های جامد ـ مایعو چگالش فاز گازی می باشد که مختصرا توضیح داده می شوندet al., 2010) Thakkar).
2-3-2-1- سل ـ ژل
سل ژل عبارتست از یک فرآیند خودآرایی به ‌هم پیوستگی یا انباشتگی که در طی آن نانو مواد تشکیل می‌شوند.
کلوئیدی که در یک مایع معلق شده است سل و سوسپانسیونی که شکل خودش را حفظ می‌کند ژل نامیده می شوند. در نتیجه سل ‌ـ ژل‌ها سوسپانسیون‌هایی از کلوئید‌ها در مایعات هستند که شکل را نگه می‌دارند. فرآیند سل ـ ژل همان‌طوری که از نامش پیداست مستلزم تکمیل تدریجی شبکه‌ها از طریق تشکیل یک سوسپانسون کلوئیدی (سل) و ژله‌ای شدن سل جهت تشکیل شبکه‌ای در یک فاز مایع پیوسته (ژل) است. پیش ماده‌های لازم برای تولید این کلوئید‌ها عموما شامل یون‌هایی از یک فلز است. تشکیل سل ـ ژل در چهار مرحله به‌وقوع می‌پیوندد:
1.هیدرولیز، 2.تراکم و پلیمری شدن منومر‌ها برای تشکیل ذرات، 3.رشد ذرات، 4.به‌هم چسبیدن ذرات و توده‌ای شدن آنها از طریق تشکیل شبکه‌هایی که در سراسر محیط مایع گسترش یافته‌اند سبب زخیم شدن آنها می‌شود که نهایتا تشکیل یک ژل را خواهند دادet al., 2010) Thakkar).
2-3-2-2- واکنش حالت‌های جامد ـ مایع
این روش شامل رسوب ذرات از درون فاز محلول بر روی یک هسته اولیه می باشد که بنابراین فرآیند آن بر پایه وجود هسته مورد نظر استوار است.
برای مثال پودر دی اکسید تیتانیوم با اندازه‌های بین 70 تا 300 نانومتر با استفاده از این روش، از تیتانیوم تترا ایزو پروپوکساید44 به عنوان هسته اولیه تولید می‌شودet al., 2010) Thakkar).
2-3-2-3- چگالش فاز گازی
این روش به‌طور کلی بر مبنای پیرولیز ماده اصلی تولید کننده نانو ذرات استوار است و فرآیند آن بدین‌گونه است که یک گاز بی‌اثر و خالص وارد محفظه حاوی مایع اصلی تولید نانو ذرات می‌شود. مایع در این محفظه توسط یک مشعل تجزیه شده و به‌وسیله گاز حامل به مبرد فرستاده می‌شود. بخارات در مبرد سرد شده و به صورت دانه یا خوشه در می‌آیند. اندازه دانه‌های تولید شده در این روش به عواملی همچون نوع گاز بی‌اثر به‌کار برده شده، فشار گاز بی‌اثر، زمان باقی ماندن ذرات در محدوده رشد و نسبت نرخ تبخیر به فشار بخار ماده تبخیر شده بستگی دارد. از مزایای این روش می توان به توانایی کنترل بهینه بر روی اندازه دانه‌ها و خلوص محصولات تولیدی در سیستم‌های تولید خلاء اشاره نمود . از معایب آن نیز می توان به بالا بودن قیمت تجهیزات و عدم امکان تولید در ابعاد صنعتی اشاره کرد et al., 2010) Thakkar).
2-3-3-تولید بیولوژیکی
تولید بیولوژیکی اشاره به روندی دارد که توسط روش های بیولوژیکی و روندهای آنزیمی رخ می دهد. این روش ها به دلیل اینکه مواد سمی در محیط تولید نمی نمایند، به نام تکنولوژی سبز نیز خوانده می شوند که در طی آن می توان نانوذرات فلزی بهتری نسبت به انواع دیگر تولید نمود.در تولید بیولوژیک خارج سلولی یا داخل سلولی نانوذرات از هر دو نوع موجودات تک سلولی و پرسلولی استفاده می شود. منابع طبیعی و باکتری های پروکاریوتی گسترده ترین منابع ساخت نانوذرات فلزی می باشند.از دلایل اصلی استفاده از باکتری ها در ساخت نانوذرات سهولت نسبی در دستکاری آنهاست. تولید به روش بیولوژیک نسبت به دو روش فیزیکی و شیمیایی بنا بر دلایل زیر بسیار بهتر عمل می نماید:
تولید بیولوژیکی نانوذرات فلزی قابلیت تجاری بالاتری داشته و در مصرف انرژی کم هزینه تر عمل می نماید به طوریکه در مقایسه با روش های فیزیکی و شیمیایی که نیاز به دما و فشار هایی بالا دارند، معمولا کم هزینه و آسان می باشد.
همچنین این روش، سرعت تولید بالاتری در مقایسه با روش های معمول، به خصوص در نوع فیزیکی، دارد(Bansal V Rautaray et al., 2004; Mukherjee et al., 2002 ) .
تولید در سطح بالا در روش های فیزیکی و شیمیایی معمولا سبب افزایش اندازه ذرات شده که از میکرومتر تجاوز می نماید، در حالیکه روش بیولوژیکی می تواند به صورت موثری در تولید نانوذره ها با اندازه کوچک ولی در حجم بزرگ عمل نماید(et al., 1999 Klaus ).
این روش، روشی تمیز، غیر سمی و دوستدار طبیعت می باشد(et al., 2005 Senapati ).
از دیگر مزایای استفاده از روش بیولوژیک جهت تولید نانوذرات فلزی کنترل دقیق شرایط واکنش، تولید نانوذرات مناسب و سازگار با بدن انسان و جلوگیری از استفاده از محلول های آلی سمی در طی مراحل تولید است. علاوه بر این باکتری ها به راحتی قابل کنترل می باشند و در موارد پیشرفته تر می توان آن ها را به صورت ژنتیکی دستکاری نمود. مشکلی که در این روش ها محسوس است، نیاز به روش مناسب جهت تخلیص و استخراج نانوذرات تولیدی می باشد. علاوه بر این باکتری های پاتوژن توانایی آلوده سازی کشت های میکروبی باکتری های تولید کننده نانوذرات را دارا بوده و به این ترتیب توانایی استفاده مستقیم از نانوذرات تولیدی در پزشکی را تحت الشعاع قرار می دهند ( et al., 2006 Sweeney ).
2-4- مکانیسم تولید نانوذرات توسط میکروارگانیسم ها
میکروارگانیسم ها به دلیل توانایی در برخورد مناسب با شرایط استرس، می توانند بر روی غلظت های بالایی از یون های فلزی رشد نموده و زنده بمانند. در این حالت یون های سمی فلزی موجود در محیط به وسیله فرایندهای عمدتا آنزیمی احیاء شده و فلز تولیدی در این مسیر در درون و یا بیرون از سلول ذخیره می شود(et al., 2011 Zhang). سایر مکانیسم هایی که میکروب ها در این شرایط می توانند مورد استفاده قرار دهند شامل استفاده از سیستم های جریان یونی45، تغییر در حلالیت و سمیت یون ها از طریق اکسیداسیون و احیاء، ایجاد پلی ساکاریدهای میکروبی خارج سلولی جهت رسوب فلزات و یا نداشتن سیستم های انتقال یون فلزی به درون سلول می باشد. با این حال همانگونه که اشاره شد، حالتی که بیشتر اتفاق می افتد احیاء بیولوژیکی فلزات توسط سیستم های آنزیمی مختلف می باشد. در این حالت سلول های میکروبی یون های فلزی را به وسیله استفاده از آنزیم های خاص مانند NADH ردوکتاز46 و یا نیترات ردوکتاز47 احیاء می نمایند .
شکل 2-1. مکانیسم تولید نانوذرات توسط میکروارگانیسم ها
در کنار فعالیت و عمل آنزیم ها، فاز رشد میکروارگانیسم ها نیز در تولید نانوذرات موثر می باشد. برای مثال مشاهده شده است که سلول های ورتیسیلیوم لوتئوآلبوم48جمع آوری شده در فازهای مختلف رشد، میزان متفاوتی از نانوذرات را تولید می نمایند (Gericke and Pinches, 2006 ). برای مثال سلول هایی که از انتهای فاز سکون جمع آوری شده بودند نسبت به سلول هایی که در ابتدای این فاز جمع آوری شده اند تعداد بسیار کمتری از نانوذرات را تولید نموده اند.
تقریبا در تمامی روش های تولید شیمیایی نانوذرات، یک ماده پایدار کننده مورد نیاز می باشد تا از تجمع و به هم پیوستن ذرات نانو جلوگیری نماید. به صورت معکوس، در تصاویر حاصل از نانوذرات به دست آمده با روش بیولوژیکی در میکروسکوپ الکترونی TEM، نشان داده شده است که حتی در تجمعات و توده هایی از نانوذرات نیز، این مواد با هم تماس مستقیم ندارند که احتمالا نانوذرات تولیدی در محلول به وسیله پروتئین هایی به نام پروتئین های پوشش دهنده 49 پایدار می شوند که این پروتئین ها از باکتری ها به درون محیط ترشح شده اند. از مواد دیگری که به عنوان کلاهک قابل استفاده می باشند، می توان به سیترات اشاره نمود که جهت جلوگیری از ایجاد توده و یا جلوگیری از به هم پیوستن نانوذرات تولیدی مورد استفاده قرار می گیرد(Mollazadeh Moghaddam, 2010).
از طرفی مشاهده شده است که نانوذرات فلزی می توانند هم به صورت خارج سلولی (به دلیل ترشح مواد سلولی و آنزیم ها به خارج از سلول) و هم به صورت داخل سلولی قابل تولید اند. بنابراین تعیین مکان تولید نانوذرات که درون سلولی یا برون سلولی باشد، وابسته به محل و مکانیسمی است که طی آن نانوذرات شکل می گیرند(Simkiss and Wilbur, 1989 ; Mann, 1996 ) .
روش درون سلولی مبتنی بر انتقال یون های سمی به درون سلول های میکروبی جهت تولید نانوذرات است که در حضور آنزیم های درون سلولی این واکنش هدایت می شود در حالیکه روش برون سلولی مبتنی بر به دام اندازی یون های فلزی در خارج از سلول بوده که احیاء یون های فلزی در حضور آنزیم های برون سلولی به وقوع می پیوندد( Zhang et al., 2011). تا به حال بسیاری از میکروب ها مانند باکتری های

دیدگاهتان را بنویسید