دانلود تحقیق با موضوع تولید، افزایش، فلزی

است2001;Kobayashi et al., 2006) ., et al Klemm).
استفاده از سلولز میکروبی براى اولین بار در سال 1980،به عنوان پانسمانى پوشیده شده با مایع برای بهبود زخم انجام گرفت (Klemm et al., 2001) .فونتانا و همکارانش از سلولزمیکروبی، محصولی را با نام بیوفیلم تولید کردند و جهت سوختگی های درجه دوم و سوم، زخم های عمیق، پیوند پوست و به طور کلی برای درمان آسیب های پوستی به کار گرفتند(Fontana et al., 1991 ).
1-3- مقدمه و کاربردهای نانوذرات نقره
نانو” عبارتی یونانی است که معنای 9-10 را داشته و یک نانو یک میلیاردیم می باشد. کاربرد این واژه امروزه بیشتر در نانو تکنولوژی یا فناوری نانو است( Narayanan and Sakthivel, 2010 ). از میان انواع مختلف نانوذرات، پرکاربردترین آن ها نانوذرات نقره است. نانو ذرات نقره، یکی از پر کاربرد ترین ذرات در حوزه نانو پس از نانو لوله های کربن است، که هر روزه بر کاربرد آن در دنیای نانو افزوده می شود.
نانوذرات نقره عمدتاً، به‌دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی ویژه‌ای که از خود نشان می‌دهند در مصارف الکترونیکی، نوری، دارویی و بهداشتی و کاتالیتیکی کاربرد فراوان دارند. یکی از دلایل کاربرد گسترده این ذرات ، به دلیل خاصیت آنتی باکتریال این ذرات است و در واقع نانوذرات نقره برای عوامل بیماری‌زا یک سم تلقی می‌شوند و ‌برای بدن انسان، غذاها و بافت‌ها بی‌ضررند. این در حالی است که نقره به خودی خود فاقد و یا خیلی کمتر این خاصیت است. این خاصیت دوگانه ذرات نانو در مقایسه با ذرات ماکروی نقره به دلیل اثر افزایش سطح در نتیجه افزایش واکنش پذیری ماده و پیروی ماده از فیزیک و شیمی کوانتم15 در حالت نانو است. خصوصیات نانو ذرات نقره شامل: تاثیر بسیار زیاد، تاثیر سریع، غیر سمی بودن، غیر محرک برای بدن، غیر حساسیت زا، قابلیت تحمل شرایط مختلف (پایداری زیاد)، آب دوست بودن، سازگاری با محیط زیست، مقاوم در برابر حرارت، عدم ایجاد و افزایش مقاومت و سازگاری در میکروارگانیسم میباشد. نقره در ابعاد بزرگتر، فلزی با خاصیت واکنش دهی کم می باشد، ولی زمانی که به ابعاد کوچک در حد نانومتر تبدیل می شود خاصیت میکروب کشی آن بیش از 99 درصد افزایش می یابد، به حدی که می توان از آن جهت بهبود جراحات و عفونت ها استفاده کرد. نقره در ابعاد نانو بر متابولیسم، تنفس و تولید مثل میکروارگانیسم اثر می گذارد. تاکنون بیش از 650 نوع باکتری شناخته شده را از بین برده است. هر چند این فناوری به تازگی مورد توجه زیادی قرار گرفته و رونق بسیاری پیدا کرده ، اما از آن در طب قدیم استفاده می شده بدون آنکه دلیل تاثیر آن شناخته شود و حتی در جنگ برای کنترل عفونت زخم سربازان از سکه های نقره استفاده می شده است (Rai et al., 2009).
فصل دوم
مروری بر تحقیقات گذشته
2-1-مقدمه
“نانو” عبارتی یونانی است که معنای 9-10 را داشته و یک نانو یک میلیاردیم می باشد. کاربرد این واژه امروزه بیشتر در نانو تکنولوژی یا فناوری نانو است. نشانه اختصاری نانو در سیستم متریک n می‌باشد. فناوری نانو یا نانوتکنولوژی رشته‌ای از دانش است که به مطالعه مواد، دستگاه ها و سیستم هادر ابعاد نانو می پردازد و موضوع اصلی آن مهار ماده یا دستگاه‌های در ابعاد کمتر از یک میکرومتر، معمولاً حدود ? تا ??? نانومتر است. این دانش به فهم و به کارگیری خواص جدیدی از مواد و سیستمهایی در این ابعاد پرداخته که اثرات فیزیکی جدیدی، عمدتا متاثر از غلبه خواص کوانتومی بر خواص کلاسیک، از خود نشان می‌دهند. همچنین موجودات زنده از سلول هایی که به طور معمول دارای طولی حدود 10 میکرومتر است، ساخته می شوند با این حال بخش های درونی سلول ها بسیار کوچک بوده و در اندازه کمترازیک میکرون است.برای مثال کوچکترین پروتئین ها دراندازه معمولی 5 نانومتر می باشند که این اندازه قابل مقایسه باکوچکترین ابعاد نانو ذرات ساخته شده توسط انسان است(Narayanan and Sakthivel, 2010 ).
نانوفناوری یک دانش بین ‌رشته‌ای است و به رشته‌هایی چون فیزیک کاربردی، مهندسی مواد، شیمی ابرمولکول و حتی مهندسی مکانیک، مهندسی برق، مهندسی شیمی و رشته های بیولوژی نیز مربوط می‌شود. تحقیقات در زمینه نانوتکنولوژی به صورت گسترده ای انجام شده و دستیابی به مواد جدیدی در ابعاد نانو مانند نانوذرات، نانولوله ها، نانوسیم ها و … میسر شده است.
در میان این مواد، نانوذرات به دلیل خواص منحصر به فرد خود در خواص شیمیایی، الکترونیکی و مگنتیکی16 بسیار مورد توجه قرار گرفته اند( Zhang et al ., 2011).
زمینه‌هایی که نانوذرات در آن ها کاربرد دارند، شامل کاربرد نانوذرات در مواد کاتالیزور، کامپوزیت17، افزودنی‌های سوخت و مواد منفجره، بسته‌بندی و روکش‌ها، ساینده‌ها18، روان‌کننده‌ها، پزشکی و داروسازی، باتری‌ها و پیل‌های سوختی،دارو رسانی، محافظت‌کننده‌ها، آنالیز زیستی و تشخیص پزشکی و لوازم آرایشی می شود. پزشکی نانو، بهره‌گیری از فناوری نانو در امور پزشکی است. این شاخه از پزشکی می‌کوشد تا با استفاده از فناوری نانو، به تشخیص بیماری‌ها، پیشگیری از آن‌ها و معالجه بیماران بپردازد. از جمله کاربردهای نانوذرات در زیست شناسی و پزشکی می توان به:شناساگرهای بیولوژیکی فلورسنت19
Bruchez et al., 1998; Chan and Nie, 1998; Wang et al., 2002) ) تشخیص پاتوژن ها(Edelstein et al., 2000)، شناسایی پروتئین ها(et al., 2003 Nam )، کاوش ساختار (Mahtab et al., 1995) DNA، مهندسی بافت20(et al., 2003 de la IslaMa)، تخریب تومور از طریق حرارت دادن (هایپرترمی )21(( Yoshidaand Kobayashi, 1999، افزایش کنتراست22 در MRI( (Weissleder et al., 1990 و…اشاره نمود.
همچنین افزایش رسانش دارویی یکی از کاربردهای نانو پزشکی23 است که در آن با استفاده از مواد نانو کوشش می شود تا میزان فراهمی زیستی داروها افزایش یابد. فراهمی زیستی، به میزان وجود دارو در بخش‌هایی از بدن نظر دارد که به آن دارو نیاز دارند یا کارکرد دارو در آن محل‌ها بیشتر مورد نیاز است. در رسانش دارویی سعی می شود که میزان فراهمی زیستی را در محل‌هایی خاص از بدن و حتی در زمان‌هایی خاص، افزایش دهند. چنین کاری به وسیله‌ی ابزارهای نانو امکان‌پذیر است و به عنوان نمونه، موفقیت‌هایی در زمینه‌ی ارسال مستقیم داروهای مربوط به شیمی درمانی، به سلول‌های سرطانی صورت گرفته است. در حال حاضر، یکی از مشکل‌های اساسی در درمان سرطان‌های مختلف آن است که داروها، هم برای سلول‌های سرطانی و هم برای سلول‌های سالم، به یک اندازه می‌توانند سمی باشند، در نتیجه در شیمی ‌درمانی آن‌جا که آسیب‌ها برای سلول‌های سالم رو به فزونی باشد، با محدودیت اساسی مواجه می‌شود. از طریق نشان گذاری سلول‌های سرطانی و افزایش رسانش دارویی می‌توان بر این مشکل اساسی پیروز شد. نانومواد سرامیکی، میسل‌های24 پوشیده شده با سیلیس و لیپوزوم های25 با پیوند عرضی می‌توانند برای این منظور، مورد استفاده قرار گیرند. همچنین نانوذرات سرامیکی به عنوان کاتالیزوربوده ودر مهندسی بافت و اصلاح و ترمیم عیوب استخوانی استفاده می شوند(Thakkar et al., 2010 )
علاوه بر این دیگر کاربردهای مورد استفاده از نانوذارت نقره در زیر به صورت خلاصه آورده شده اند.
نانوذرات نقره به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی ویژه ای که از خود نشان می دهند در مصارف الکترونیکی،نوری، دارویی، بهداشتی و کاتالیکی کاربرد زیادی دارند بنابراین سنتز آن از اهمیت بالایی برخوردار است(kan – sen and Yueh – sheng, 2003) . همچنین نانوذرات نقره درمتابولیسم26،تنفس وتولیدمثل میکروارگانیزم ها اثر دارند وبه صورت پایه فلزی، پایه یونی (AgNo3)، کامپوزیتی (Sio2,Tio2) موجود می باشند. نقره به صورت نانوذره دارای قدرت و انحلال زیادی بوده و به صورت کلوئیدی در محلولی به حالت سوسپانسیون (کلوئیدی جامد در مایع ) وجود دارد و این نقره کلوئیدی در پانسمان زخم ها قابل استفاده است.
نشان داده شده است چنانچه اکسیدآهن3 Fe3O4 به نانوذرات نقره متصل گردد، می توان از مخلوط حاصل در پاکسازی و تیمار آب استفاده نمود. سپس می توان به راحتی و با استفاده از میدان مغناطیسی دوباره نانوذرات را جداسازی نمود که به این ترتیب نه تنها در هزینه ها صرفه جویی می شود بلکه از آلودگی محیطی توسط نانوذرات نقره و اکسید آهن جلوگیری خواهد شد(et al., 2007 Gong ).
2-2-تاریخچه استفاده از نانوذرات
نانوذرات از زمانهای بسیار دور مورد استفاده قرار می گرفته است. شاید اولین استفاده آنها در لعاب های چینی و سرامیک های تزئینی سلسله های ابتدایی چین در قرن 4 و 5 میلادی بوده است. علاوه بر این در یک جام رومی موسوم به جام لیکرگوس27 نیز از نانو ذرات طلا استفاده شده است تا رنگهای متفاوتی از جام بر حسب نحوه تابش نور پدید آید، البته علت چنین اثراتی برای سازندگان آنها ناشناخته بوده است. کربن سیاه مشهورترین مثال از نانوذراتی است که ده ها سال به طور انبوه تولید شده است و در لاستیک اتومبیل به منظور افزایش طول عمر آنها به کار رفته است و علت رنگ سیاه لاستیک نیز، وجود این افزودنی سیاه رنگ است.گذشته از آن، در دهه 1930 برای اولین بار روشهای فرآوری بخار جهت تولید نانو ذرات بلوری مورد استفاده قرار گرفته شد.
در سال های اخیر پیشرفت های بسیار بزرگی در زمینه امکان ساخت نانوذرات از مواد گوناگون وکنترل شدید بر روی اندازه، ترکیب و یکنواختی آنها صورت گرفته است ( et al., 2006 Panacek).
2-3-روش های تولید نانوذرات
تولید نانوذرات فلزی
تولید نانوذرات فلزی با آزمایش مایکل فاراده آغاز شد. در روش احیافاراده نانو ذرات طلا با ابعاد 30-3 نانومتررا در محلول حاوی تتراکلرو اوریک اسید28(Aucl4) ایجاد نمود که در این روش فسفر به عنوان دهنده الکترون عمل می نماید(kan – sen and Yueh – sheng, 2003).
به طور کلی جهت تولید نانوذرات دو روش وجود دارد:
1-روش پایین به بالا
دراین روش رویکرد از پایین به بالا بوده و اشاره به ساخت اتم به اتم، مولکول به مولکول یا حالت خوشه ای دارد که ابتدا نانو ذرات شکل گرفته و در ادامه با استفاده از مواد شیمیایی یا بیولوژیکی تولید آن تکمیل می گردد. باید توجه داشت که اتم‌ها و مولکول‌ها همیشه در جایی که مورد نظر است قرار نخواهند گرفت و عاملی که محل قرارگیری آنها را تعیین می‌کند انرژی آنها است. به این صورت که مولکول‌ها در جایی قرار خواهند گرفت که کمترین انرژی آزاد را داشته باشند و به سمت انرژی آزاد منفی تمایل دارند. انرژی آزاد در یک سیستم به ‌وسیله استحکام پیوند و انتروپی29 تعیین می‌شود در این روش امکان ایجاد نانو ذرات فلزی با نقص کم و ترکیب شیمیایی همگن وجود دارد.
2-روش بالا به پایین
این روش عکس روش بالا بوده و با یک سری از ابزارها مواد اولیه خرد وکوچک می شوندتا به ابعاد نانو برسند که عمدتاطی فرایندفیزیکی (مکانیکی) یا شیمیایی است. از اشکالات عمده این روش نقص در ساختارهای سطحی است که اثر قابل توجهی بر خواص فیزیکی وشیمیایی سطح نانوذرات فلزی با توجه به ابعاد آن می گذارد(et al., 2010 Thakkar).
به طور عمده سنتز نانوذرات فلزی عمدتا با روش های فیزیکی و شیمیایی انجام گرفته و دارای مشکلاتی ازجمله استفاده از حلال های سمی، تولید محصول خطرناک و مصرف انرژی است. یک روش امیدبخش در تولید نانوذرات استفاده از مجموعه ای از منابع بیولوژیکی30 در طبیعت اعم از گیاهان، جلبک ها، قارچها، باکتری ها و ویروس هادر چندسال گذشته می باشد که بسیار کم هزینه عمل نموده وغیرسمی است. در ذیل به صورت خلاصه روش های شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیک در تولید نانوذرات فلزی توضیح داده می شوند. (Thakkar e

دیدگاهتان را بنویسید