Document Type : Original Article- Persian
Authors
1 Department of Microbiology, Faculty of Biological Sciences, Alzahra University, Tehran, Iran
2 Department of Biotechnology, Faculty of Biological Sciences, Alzahra University, Tehran, Iran
Abstract
Keywords
Main Subjects
مقدمه
برای مدتهای طولانی، اعتقاد بر این بود که فرایندهای فیزیکی و شیمیایی، فاکتورهای اصلی در تخریب میراث فرهنگی هستند؛ اما در دهههای اخیر نقش مخرب میکروارگانیسمها در فرسودگی میراث فرهنگی به اثبات رسیده است (1). اصطلاح فرسودگی زیستی اولینبار توسط هوک در سال 1965 وارد ادبیات علمی شد (2). فرسودگی زیستی یک فرایند پیچیده است که باعث ایجاد تغییرات نامطلوب در ویژگیهای فیزیکوشیمیایی و مکانیکی مواد توسط فعالیت موجودات زنده میشود (3). آسیبهای فرسودگی زیستی میراث فرهنگی، موضوعی جدی است که همه کشورهای جهان بهخصوص کشورهایی با میراث ملموس فرهنگی با آن مواجهاند (4).
مطابق نظر برخی محققان، قارچها یکی از مهمترین عوامل در فرسودگی زیستی آثار فرهنگی در محیطهای بیرونی هستند (5) و بهدلیل ترشح مقدار زیادی از اسیدهای آلی نسبت به باکتریها، فرسایش زیادی در بسترهای تاریخی و میراثی ایجاد میکنند (6). بهعلاوه، کلنی بسیاری از قارچها بهدلیل تولید ملانین و تجمع آن در دیواره سلولی، به شکل لکه یا لایههای رنگی در سطوح ظاهر میشوند (7). همچنین مطالعات نشان میدهند که هیف قارچها میتواند در سنگها نفوذ کنند و با ایجاد شکاف و ترک در سنگها و مواد ساختمانی، باعث آسیب فیزیکی به سنگ شود (5, 8). گفتنی است این نفوذ، باعث انتقال همزمان آب و مواد غذایی و تسهیل استقرار قارچها و سایر میکروارگانیسمها درون سنگ و به تبع آن ایجاد فرسودگی میشوند (9). قارچها همچنین با تولید انواع اسیدهای آلی مانند اسید اگزالیک، اسید گلوکونیک و اسید لاکتیک باعث کلاتهکردن یونهای منیزیوم، منگنز، آهن و کلسیم از سطح سنگ میشوند و فرسودگی زیستی بستر را فراهم میکنند (10).
کنترل و تیمار فرسودگی زیستی مواد میراثی و هنری اغلب نیازمند هزینه هنگفت است که این هزینه به مؤسساتی که عهدهدار حفاظت و مراقبت از میراث فرهنگی تحمیل میشود. کنترل فرسودگی زیستی میتواند از دو طریق پیشگیری و استفاده از تیمارهای مختلف انجام شود (2). در این اقدامات محافظتی و پیشگیرانه، بهطور سنتی از ترکیبات سنتزی متفاوتی استفاده میشود که دارای سمیت انسانی و محیط زیستی هستند و گاهی اثرات نامطلوبی بر مواد تیمارشده بر جای میگذارند. افزایش آگاهی نسبت به بهرهبرداری از منابع طبیعی و عوارض جانبی زیستکشهای تجاری متداول، نیاز به ترکیبات طبیعی دارای فعالیت زیستکشی را ضروری کرده است. امروزه زیستکشهایی با طیف اثر گسترده و هزینه کم ترجیح داده میشوند که بر پایه مواد طبیعی مشتق از گیاهان تولید شده باشند؛ زیرا این مواد عموماً کاربردی آسانتر، پایداری بیشتر و سمیت محیط زیستی کمتری دارند (11).
در سالهای اخیر از نانوفناوری برای حفاظت انواع متفاوت سطوح میراث فرهنگی از فرسودگی زیستی استفاده شده است (12)؛ بنابراین، استفاده از نانوذرات بهعنوان راهکاری نوآورانه، برای جلوگیری از استقرار و کنترل رشد میکروارگانیسمهای روی آثار باستانی، پیشنهاد شده است (5). تولید مواد نانو بر پایه ترکیبات طبیعی که به آن سنتز زیستی نانومواد نیز گفته میشود، نسبت به روشهای شیمیایی مزیتهای بسیاری دارد؛ ازجمله اینکه تولید آن کمهزینهتر و سریعتر است و از طرف دیگر در مدت کوتاهی میتوان مقادیر زیادی از آن را تولید کرد. تولید این نوع نانوذرات اثرات مخرب زیستمحیطی کمتری دارد و برای تولید آن میتوان از ضایعات کشاورزی یا مواد زائد صنایع غذایی استفاده کرد (13). تولید نانوذرات با استفاده از عصاره گیاهان یک واکنش تکمرحلهای، آسان و با طراحی مطلوب است که طی آن میتوان نانوذرات با اندازه و شکل دلخواه به دست آورد (14).
اسانسهای گیاهی بهدلیل خواص ضدمیکروبی طبیعی خود، قرنهاست که در طب سنتی مورد استفاده قرار میگیرند. امروزه این اسانسها به صورت تجاری در دسترس بوده و بهطور گسترده در صنایع داروسازی، عطر درمانی، غذا، کشاورزی و لوازم آرایشی به کار میروند. فعالیت ضدمیکروبی بسیاری از اسانسها و نیز برخی از اجزای آنها بهویژه بر روی باکتریها، به خوبی شناخته شده است. برخی از اسانسها در غلظتهای کم نیز بر روی باکتریها، جلبکها و قارچها بسیار مؤثر هستند. مکانیسم اثر آنها میتواند شامل تخریب غشای سیتوپلاسمی، اختلال در متابولیسم و مهار واکنشهای آنزیمی باشد. با این حال، سازوکار دقیق عمل این ترکیبات به دلیل تنوع شیمیایی بالا و اثرات گستردهشان هنوز بهطور کامل شناخته نشده است (15).
در این راستا، هدف از پژوهش حاضر، ارزیابی فعالیت ضدقارچی نانوذرات نقره زیستسنتز شده با استفاده از عصاره آبی پوست سبز گردو و اسانس گیاه اسطوخودوس علیه قارچهای فرسایشگر جداشده از سطوح تاریخی مسجد جامع اصفهان در شرایط آزمایشگاهی است. این مطالعه گامی به سوی شناخت گزینههای سازگار با محیط زیست، کمخطر برای بافت تاریخی و مؤثر برای جایگزینی یا تکمیل زیستکشهای متعارف در فرایند حفاظت پایدار از میراث فرهنگی است.
مواد و رججوججشها
اسانس مورد استفاده
اسانس اسطوخودوس (Lavandula angustifolia) از شرکت باریج اسانس تهیه شده است و برای تعیین ترکیبات شیمیایی آن، توسط همان شرکت مورد تحلیل کروماتوگرافی گازی (GC) قرار گرفت. براساس نتایج حاصل از این آنالیز، مشخص شد ترکیبات اصلی تشکیلدهندة اسانس بهترتیب شامل ۸-۱ سینئول (84/36 درصد)، کامفور (84/31 درصد) و برنئول ( 35/0 درصد) هستند. این اسانس تا زمان مصرف، در محیط تاریک و در دمای ۴ درجه سانتیگراد نگهداری شد.
نانوذره نقره سنتزشده از عصاره آبی پوست سبز گردو
نانوذرات نقره کلوئیدی استفادهشده در این پژوهش، محصول شرکت نانوزیران (ایران) با نام تجاری AgNP-GH است. براساس گواهی تجزیه و تحلیل ارائهشده توسط شرکت سازنده، این نانوذرات به روش سنتز سبز (زیستی) و با استفاده از عصاره آبی پوست سبز گردو بهعنوان عامل تولیدکننده و پایدارکننده سنتز شدهاند. در این فرایند، زیستمولکولهای موجود در عصاره بهطور همزمان یونهای نقره (Ag⁺) را به نقره فلزی (Ag⁰) احیا میکنند و یک لایه پوششی در اطراف نانوذرات تشکیل میدهند. به این ترتیب، نانوذره حاصل از دو بخش مجزا اما به هم پیوسته تشکیل شده است: هسته فلزی (کور) از نقره فلزی که توسط احیا ایجاد میشود و پوسته (کپ) شامل زیستمولکولهای حاصل از عصاره گیاهی که پیرامون هسته را پوشانده است و آن را پایدار میکند؛ بنابراین، هم هسته فلزی و هم پوسته زیستی این نانوذره مستقیماً توسط عصاره گیاهی ایجاد میشوند. بهمنظور جداسازی نانوذرات سنتزشده از ترکیبات آزاد و اضافی عصاره، سوسپانسیون کلوئیدی تحت سه مرحله سانتریفیوژ و شستوشو با آب دیونیزه قرار گرفت. پس از آخرین مرحله شستوشو، نانوذرات خالصسازیشده در آب دیونیزه با غلظت نهایی ۱ میلیگرم بر میلیلیتر پخش شدند. تنها آن دسته از زیستمولکولهایی که پیوند قوی با سطح نانوذره دارند، پس از این فرایند شستوشو باقی میمانند؛ درحالیکه ترکیبات باقیمانده با جذب ضعیف یا آزاد حذف میشوند. این لایه پوششی محکم، از تجمع نانوذرات، جلوگیری و پایداری کلوئیدی را تضمین میکند. حضور لایه پوششی توسط آنالیز FTIR تأیید شد که حتی پس از شستوشوی مکرر نیز پیکهای مشخصه ترکیبات فنلی، پروتئینها و کربوهیدراتها را نشان داد (16) . تمامی ویژگیهای فیزیکی - شیمیایی ذکرشده در جدول ۱، مستخرج از مستندات شرکت تولیدکننده است و نانوذره در این تحقیق بدون هیچگونه اصلاح یا پردازش اضافی استفاده شد.
جدول ۱: مشخصات نانوذرات نقره کلوئیدی تجاری
Table 1: Technical specifications of commercial colloidal silver nanoparticles
|
Parameter |
Method/Explanation |
Value/Description |
|
Trade name and model |
- |
AgNp-GH |
|
Synthesis method |
Using aqueous extract of green walnut hull |
Green synthesis |
|
Crystal structure |
X-ray diffraction analysis (XRD) |
Face-centered cubic (FCC) |
|
Miller indices |
XRD |
(311), (220), (200), (111) |
|
Polydispersity index, PDI |
Dynamic Light Scattering (DLS) |
1,88 |
|
Associated elements |
Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDX) |
K، P، Mg، Sr |
|
Stabilizing functional groups |
Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) |
O-H، C=O، N-H، C-H، C=C |
|
Average particle size |
Transmission electron microscopy (TEM) |
7 nm |
|
Size distribution range |
TEM |
3 to 50 nm |
|
Hydrodynamic diameter |
DLS |
67 nm |
|
Surface plasmon resonance peak |
UV-Vis spectroscopy |
460 nm |
|
Suspension color |
Visual observation |
Brick red |
|
Stabilizing agent |
- |
Natural organic molecules |
|
Initial suspension concentration |
- |
1 mg/mL |
|
Manufacturer |
- |
NanoZiran, Iran |
قارچهای استفادهشده
شش قارچ استفادهشده در این پژوهش شامل Aspergillus niger، Penicillium polonicum، Parengyodontium album، Cladosporium limoniform، Aspergillus flavus وPenicillium chrysogenom هستند که در مطالعه قبلی از بسترهای فرسوده کاشی لعابدار، آجر و گچ مسجد جامع اصفهان جدا شده بودند و در پایگاه NCBI با شماره دسترسی MW876236، MW876234، MW767610، MW729033، MW774373، MW896114 بهترتیب ثبت شدهاند (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/). در مطالعات انجامشده، وجود فاکتورهای فرسایشی در این قارچها در شرایط آزمایشگاهی تأیید شده بود (17).
روش انتشار دیسک
برای ارزیابی فعالیت ضدقارچی، هر شش سویه قارچی روی محیط سیبزمینی-دکستروز آگار (PDA) شرکت مرک، آلمان)، کشت و در دمای ۲۸ درجه سانتیگراد گرماگذاری شدند. با توجه به گونه قارچ و نرخ رشد، زمان گرماگذاری برای تهیه اسپور بین ۳ تا ۷ روز متغیر بود. پس از گرماگذاری، کلنیهای قارچ توسط اسکالپل استریل از سطح پلیتها، جمعآوری و در محیط سیبزمینی-دکستروز براث (PDB) معلق شدند. سوسپانسیون به مدت ۵ دقیقه ساکن ماند تا ذرات درشت و توده زیستی قارچ تهنشین شوند. سپس مایع رویی حاوی کنیدیهای قارچ به لوله استریل منتقل شد. پس از ورتکسکردن، غلظت کنیدیها با استفاده از لام نئوبار به میزان ۱۰5 اسپور در میلیلیتر تنظیم شد. در پایان، ۲۰۰ میکرولیتر از سوسپانسیون اسپور روی محیط PDA برای سنجش فعالیت ضدقارچی کشت شد.
در مرحله بعد، دیسکهای کاغذی با قطر ۶ میلیمتر آغشتهشده با حجم ۳۰ میکرولیتر از هریک از غلظتهای مختلف اسانس (۱۰۰، ۵۰ و ۲۵ درصد) روی کشتهای قارچ قرار داده شدند. اسانس خریداریشده بهعنوان غلظت ۱۰۰ درصد در نظر گرفته شد و رقتهای سریالی ۱:۲ و ۱:۴ از آن، بهترتیب بهعنوان غلظتهای ۵۰ و ۲۵ درصد استفاده شدند. پلیتها به مدت ۲ تا ۷ روز در دمای ۲۸ درجه سانتیگراد گرماگذاری شدند (18) و در نهایت، قطر هاله مهار رشد دیسکها اندازهگیری شد.
روش میکروتیتر پلیت برای تعیینMIC [1] و MFC[2]
سوسپانسیون اسپور قارچی با غلظت 105 در میلیلیتر تهیه شد. 100 میکرولیتر از رقتهای مختلف نانوذره و اسانس اسطوخودوس به چاهکهای 1 تا 10 میکروتیتر پلیت اضافه شد. به همه چاهکها، 100 میکرولیتر سوسپانسیون قارچی اضافه شد. چاهک ستون 11 بهعنوان کنترل مثبت حاوی سوسپانسیون اسپور قارچ و محیط کشت و چاهک ستون 12 بهعنوان کنترل منفی حاوی فقط محیط کشت در نظر گرفته شد. سپس پلیتها به مدت 48 تا 72 ساعت در دمای 30-28 درجه سانتیگراد گرماگذاری شدند. MIC نانوذره و اسانس بهعنوان کمترین غلظتی از ماده گزارش شد که از رشد قارچ مدنظر ممانعت کرده است.
برای تعیین MFC، یعنی حداقل غلظتی از ماده ضدقارچی که باعث کشتن قارچ میشود، از چاهکهایی که رشد قارچی در آنها مشاهده نشده بود، 10 میکرولیتر در محیط PDA کشت داده شد و به مدت 48 تا 72 ساعت در دمای 30 درجه سانتیگراد گرماگذاری شد.
نتایج
بررسی فعالیت ضدقارچی توسط روش انتشار در آگار
فعالیت ضدقارچی نانوذرات نقره زیستسنتز شده (شکل 1) با غلظت 1 میلیگرم بر میلیلیتر و اسانس اسطوخودوس در غلظتهای 25، 50 و 100 درصد علیه شش گونه قارچی بررسی شد. نتایج حاصل از این ارزیابی در جدول 2 ارائه شدهاند.
شکل 1: نانوذرات نقره زیستسنتز شده با استفاده از عصاره آبی پوست سبز گردو
Figure 1: Biosynthesized silver nanoparticles using aqueous extract of green walnut shell
مطابق جدول 2، نانوذره نقره، تأثیر چشمگیری در مهار قارچهای Cladosporium limoniform و Penicillium polonicum با هاله مهار 15 میلیمتری داشته است. علاوه بر این، اثرات مطلوبی بر قارچهای Penicillium chrysogenum با هاله 12 میلیمتری و Aspergillus niger با هاله 11 میلیمتری مشاهده شد. با این حال، این نانوذره علیه قارچهای Aspergillus flavus و Parengyodontium album فاقد هرگونه فعالیت قابل اندازهگیری بود. اسانس اسطوخودوس الگوی تأثیر وابسته به غلظت نشان داد. در کمترین غلظت بررسیشده (25 درصد)، این اسانس هیچ اثر مهارکنندهای روی قارچها نداشت. با افزایش غلظت به 50 درصد، فعالیت ضدقارچی آن آغاز شد و بیشترین حساسیت در این غلظت علیه Parengyodontium album با قطر هاله مهار 17 میلیمتر بود. در بالاترین غلظت (100 درصد)، اسانس اسطوخودوس قدرت ضدقارچی چشمگیری از خود نشان داد و علیه چهار گونه قارچی از مجموع شش گونه آزمایششده شامل A. niger، P. polonicum، C. limoniform و P. album هاله مهار کامل رشد (++) ایجاد شد (شکل 2 -الف تا د). Aspergillus flavus که در برابر نانوذرههای نقره نسبتاً مقاوم بود، در برابر غلظت 100 درصد اسانس اسطوخودوس، هاله مهار رشد 10 میلیمتری ایجاد کرد.
مقایسه کلی دو ترکیب فوق نشان داد نانوذرات نقره در غلظت ثابت بر طیف گستردهتری از قارچها، در مقایسه با غلظتهای کم اسانس، اثر بیشتری داشت؛ اما اسانس اسطوخودوس در غلظت 100 درصد بر برخی قارچها ازجمله P. album اثر بهتری نشان داد و همچنین توانست رشد A. flavus را مهار کند؛ درحالیکه نانوذرات نقره در برابر این قارچ مؤثر واقع نشدند.
شکل 2: هاله مهار رشد در حضور غلظت اولیه اسانس اسطوخودوس و نانوذره نقره با غلظت 1 میلیگرم بر میلیلیتر، الف) هاله مهار رشد C. limoniform سمت راست نانوذره نقره، سمت چپ اسانس اسطوخودوس، ب) هاله مهار رشد P. polonicum سمت راست نانوذره نقره، سمت چپ اسانس اسطوخودوس، ج) هاله مهار رشد P. album سمت راست نانوذره نقره، سمت چپ اسانس، د) A. niger سمت راست نانوذره نقره، سمت چپ اسانس اسطوخودوس
Figure 2: Growth inhibition zone in the presence of initial concentration of lavender essential oil and silver nanoparticles at a concentration of 1 mg/ml, a) Growth inhibition zone of C. limoniform, right side of silver nanoparticles, left side of lavender essential oil, b) Growth inhibition zone of P. polonicum, right side of silver nanoparticles, left side of lavender essential oil, c) Growth inhibition zone of P. album, right side of silver nanoparticles, left side of essential oil, d) A. niger, right side of silver nanoparticles, left side of lavender essential oil
جدول 2: مقایسه فعالیت ضدقارچی نانوذره نقره زیستسنتز شده و اسانس اسطوخودوس براساس قطر هاله مهار رشد (میلیمتر)
Table 2: Comparison of antifungal activity of biosynthesized silver nanoparticles and lavender essential oil based on growth inhibition zone diameter (mm)
|
AgNP- GH )mg/ml( |
Lavender essential oil (%) |
Fungi |
||
|
1 |
25 |
50 |
100 |
|
|
11 |
0 |
0 |
++ |
Aspergillus niger |
|
0 |
0 |
0 |
10 |
Aspergillus flavus |
|
15 |
0 |
12 |
++ |
Cladosporium limoniform |
|
15 |
0 |
10 |
++ |
Penicillium polonicum |
|
12 |
0 |
10 |
15 |
Penicillium chrysogenum |
|
0 |
0 |
17 |
++ |
Parengyodontium album |
* مقادیر برای AgNP- GH برحسب mg/ml و برای اسانس اسطوخودوس برحسب درصد حجمی-حجمی (v/v) گزارش شده است.
* صفر (0) نشاندهنده عدم رشد قارچ است. علامت ++ نشاندهنده هاله کامل مهار رشد (بیش از ۴۰ میلیمتر) است.
بررسی اثر ضدقارچی با روش میکروتیتر پلیت
نتایج تعیینMIC وMFC نانوذرات نقره، همانطور که در جدول 3 و نمودار 1 مشخص شدهاند، نشاندهنده قدرت ضدقارچی چشمگیر این نانوذرات است. مقادیر MIC در غلظت کم 125/0 تا ۱ میلیگرم بر میلیلیتر، نشاندهنده اثربخشی قوی و طیف عمل گسترده آنها است و این بدان معناست که نانوذرات در غلظتهای بسیار کم نهتنها رشد قارچ را متوقف میکنند، بلکه بهطور مؤثری سلولهای قارچی را از بین میبرند.
نمودار 1: مقایسه MIC و MFC نانوذره نقره علیه قارچهای منتخب
Chart 1: Comparison of MIC and MFC of silver nanoparticles against selected fungi
جدول 3: مقایسه MIC و MFC نانوذره نقره و اسانس اسطوخودوس علیه قارچهای منتخب
Table 3: Comparison of MIC and MFC of silver nanoparticles and lavender essential oil against selected fungi
|
AgNP- GH (mg/ml) |
Lavender essential oil (%) |
Fungi |
||
|
MFC |
MIC |
MFC |
MIC |
|
|
0/50 |
0/25 |
0 |
12/5 |
Aspergillus niger |
|
0/50 |
0/25 |
0 |
3/125 |
Aspergillus flavus |
|
0/25 |
0/125 |
0 |
100 |
Cladosporium limoniform |
|
0/50 |
0/25 |
50 |
3/125 |
Penicillium polonicum |
|
0/50 |
0/125 |
100 |
6/25 |
Penicillium chrysogenum |
|
1 |
0/25 |
0/78 |
0/78 |
Parengyodontium album |
الگوی فعالیت اسانس اسطوخودوس کاملاً متفاوت بود. برای دستیابی به اثر بازدارندگی، به غلظتهای بهمراتب بالاتری از 78/0 تا ۱۰۰ درصد نیاز بود. براساس دادههای جدول 3، اسانس اسطوخودوس در غلظتهای آزمایششده فاقد خاصیت کشندگی قابل اندازهگیری علیه سه قارچ A. nier، A. flavus و C. limoniform بود؛ بهطوریکه برای این گونههای قارچی فقط حداقل غلظت مهارکنندگی رشد مشاهده شد. در مقابل، نانوذرات نقره زیستسنتز شده خاصیت کشندگی را علیه همان قارچها نشان دادند. این تفاوت نشان میدهد نانوذرات نهتنها رشد قارچ را مهار میکنند، بلکه توانایی حذف این قارچها را دارند؛ درحالیکه اسانس در بهترین حالت صرفاً بازدارنده رشد است.
بحث
میراث فرهنگی به لحاظ درک تمدن بشری و تاریخ کشورها حائز اهمیت زیادی است؛ بنابراین، حفاظت پایدار آنها امری ضروری است. با این حال، حملات میکروبی به مواد با ارزش تاریخی باعث ایجاد مشکلات جدی فرسودگی در میراث فرهنگی جهانی شده است. میکروارگانیسمها، ازجمله باکتریها، آرکیها، ریزجلبکها و قارچها میتوانند در مواد تاریخی مستقر شوند و رشد کنند و در نهایت تشکیل بیوفیلم دهند. چنین عوامل زیستی از طریق مکانیسمهای فیزیکی و بیوشیمیایی میتواند پیامدهای مخرب غیرقابل برگشت مختلفی را روی مواد آلی و معدنی تاریخی و هنری اعمال کنند (4).
نانوذرات نقره با ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی منحصربهفرد جایگزین مناسبی برای عوامل ضدمیکروبی در نظر گرفته میشوند. طیف عمل ضدمیکروبی نقره بهویژه نانوذرات نقره وسیعتر از بسیاری از زیستکشهای تجاری است. مکانیسم ضدمیکروبی نقره روی میکروارگانیسمها متنوع است. نقره میتواند تکثیر DNA را مهار کند، به گروههای سولفور آمینواسیدها متصل و باعث اختلال در عملکرد پپتیدها و پروتئینها شود. همچنین، در فرایندهای مربوط به تنفس سلولی، میتواند پتانسیل الکتریکی و عملکرد غشاهای سیتوپلاسمی را مختلکند که این مسئله منجر به خروج بسیاری از متابولیتها از سلول و در نهایت مرگ سلول میشود. نقره بهعلت پایداری زیاد، فعالیت ضدمیکروبی بلندمدتی دارد و امروزه در حوزههای مختلف پزشکی و صنایع غذایی، دارویی و بهداشتی استفاده میشود و مدتی است که استفاده از آن برای تمیزکردن اشیای تاریخی توصیه شده است. بهتازگی، نانوذرات نقره بهطور گسترده در محصولات مصرفی و کاربردهای پزشکی ازجمله پانسمانها، مواد دندانپزشکی، ماسکهای جراحی، ایمپلنتها، کرمها، منسوجات، سطوح پلیمری، فولاد، لوازم آرایشی، بستهبندی مواد غذایی، تصفیه آب، انرژیهای تجدیدپذیر، اصلاح محیط زیست، دستگاههای الکترونیکی و بسیاری دیگر از کاربردها به کار گرفته شدهاند (19).
در مطالعهای نشان داده شد نانوذره نقره بهدستآمده از عصاره گیاهان تکوما (Tecoma stans L) و رازیانه(Foeniculum vulgare Mill) در مهار رشد باکتریها و قارچهای جداشده از بیوفیلمهای دیوارههای سنگی مجموعه باستانی سیتادل[3] و مواد سنگی ساختمانهای تاریخی ساختهشده از سنگهای بازالتی و کلسیتی اثر مطلوبی دارد (13). همچنین، در مطالعهای دیگر، سنتز نانوذره نقره با استفاده از باکتری Nesterenkonia halobia انجام شد و فعالیت ضدمیکروبی آن علیه باکتریهای گرم مثبت Streptomyces parvullus و قارچ Apergillus niger ارزیابی شد. نتایج نشان دادند پلیمرهای سیلیکون آغشتهشده به نانوذرات نقره، فعالیت ضدمیکروبی مطلوبی علیه A. niger و S. parvullus داشتند (20). در مطالعه حاضر نیز فعالیت ضدقارچی نانوذرات نقره بهدستآمده از عصاره آبی پوست سبز گردو علیه 6 سویه قارچی دارای فاکتورهای فرسایش شایان توجه بود.
در راستای جستوجوی عوامل ضدمیکروبی مؤثر و سازگار با محیط زیست برای حفاظت از میراث فرهنگی، به رویکرد استفاده از اسانسهای گیاهی توجه شده است. در مطالعهای، اثر بازدارندگی اسانسهای آویشن و پونه کوهی بر میکروبیوتای سنگمرمر کلیسای جامع فلورانس ارزیابی شد. در آن پژوهش، اسانسها در غلظت بسیار کم (حتی بهصورت محلول ۲ درصد) توانستند رشد جامعه میکروبی را بدون ایجاد تغییر نامطلوب در ویژگیهای فیزیکی سنگ، بهطور مؤثر مهار کنند و کارایی آنها قابل قیاس با زیستکشهای تجاری گزارش شد (15).
در مطالعهای دیگر روی اسانس چهار گیاه مدیترانهای ازجملهLavandula viridis آزمونهای ضدمیکروبی انجام شد که در آن فعالیت این اسانسها علیه میکروارگانیسمهای جداشده از محوطه تاریخی کونیمبریگا[4] ارزیابی شد. نتایج نشان دادند اسانسها، برخلاف عصارههای آلی، دارای فعالیت ضدمیکروبی چشمگیری هستند که این فعالیت بهطور معناداری به گونه میکروارگانیسم و نوع اسانس وابسته است. بهطور خاص، اسانس Mentha pulegium دارای گستردهترین طیف فعالیت بود. نکته حائز اهمیت دیگر، عدم تغییر رنگ بستر سنگآهک بود که نشاندهنده سازگاری آنها با بسترهای تاریخی است (11).
در مطالعهای دیگر، پژوهشگران با تمرکز بر گیاهان دارویی سنتی چین مانند Scutellaria baicalensis و Coptis chinensis، ترکیبات مؤثره باکالین[5] و بربرین[6] را شناسایی کردند که فعالیت ضدقارچی و مهار تشکیل بیوفیلم از خود نشان میدهند. نکته درخور توجه، مشاهده اثر همافزایی بین این دو ترکیب بود که کارایی آنها را با اسانس دارچین قابل مقایسه میکند. همچنین، این مطالعه با در نظر گرفتن ملاحظات حفاظتی، حداکثر دوز قابل قبول این ترکیبات را تعیین کرده است که بدون ایجاد تغییر رنگ محسوس در سنگ آهک و دیوارنگاره، قادر به مهار رشد قارچ باشد و پتانسیل کاربردی آنها را بهعنوان زیستکشهای طبیعی جایگزین مورد تأکید قرار داده است (21).
در مطالعه حاضر، فعالیت ضدقارچی نانوذرات نقره زیستسنتز شده و اسانس اسطوخودوس علیه قارچهای فرسایشگر جداشده از مسجد جامع اصفهان ارزیابی شد. نتایج نشان دادند نانوذرات نقره زیستسنتز شده در مقایسه با اسانس اسطوخودوس، دارای فعالیت بازدارندگی بیشتر و طیف اثر گستردهتری هستند. در مقابل، اسانس اسطوخودوس تنها در غلظتهای زیاد (۱۰۰ درصد) اثر بازدارندگی چشمگیری از خود نشان داد که احتمالاً این موضوع به ترکیبات فرار و غلظتهای استفادهشده اسانس مرتبط است. این مطالعه، پتانسیل کاربرد نانوذرات نقره زیستسنتز شده و اسانس را بهعنوان عامل ضدقارچی مؤثر و امیدوارکننده در حفاظت از میراث فرهنگی مورد تأکید قرار میدهد.
نتیجهگیری
نانوذرات نقره مصرفی در این پژوهش، بهصورت تجاری از شرکت نانوزیران خریداری شد. این نانوذرات نقره با استفاده از روش سنتز زیستی و با استفاده از عصاره آبی پوست سبز گردو تولید شدند. ارزیابی فعالیت ضدقارچی این نانوذرات در مقایسه با اسانس اسطوخودوس علیه شش گونه قارچ فرسایشگر جداشده از میراث فرهنگی، نتایج چشمگیری ارائه کرد. نانوذرات تولیدشده در غلظتهای نسبتاً کم (براساس مقادیر MIC و MFC بهدستآمده) توانایی مهار رشد و حتی کشندگی مؤثر علیه طیف وسیعی از این قارچها را داشتند. این در حالی بود که اسانس اسطوخودوس عمدتاً تنها در غلظتهای زیاد و غالباً با اثر صرفاً بازدارندگی مؤثر بود. بهمنظور افزایش کارایی و کاهش غلظت مؤثر نانوذره در دستیابی به اثر مطلوب، استفاده همزمان این نانوذرات با سایر عوامل ضدمیکروبی طبیعی (مانند اسانسهای گیاهی مؤثر دیگر) یا زیستکشهای تجاری سازگار با آثار تاریخی پیشنهاد میشود. این رویکرد میتواند ضمن افزایش قدرت تأثیر، غلظت ماده شیمیایی استفادهشده و پیامدهای مضر احتمالی آن روی بسترهای تاریخی و نیز زیستمحیطی را کاهش دهد و گامی به سوی روشهای پایدارتر در حفاظت باشد. در گام بعدی، لازم است تثبیت این نانوذرات روی حاملهای پلیمری یا معدنی استفادهشده در مرمت مانند تثبیتکنندهها یا پوششهای نانوکامپوزیتی بررسی شود تا کارایی واقعی آنها بهعنوان بخشی از روش حفاظتی پیشگیرانه یا درمانی روی مواد فرهنگی - تاریخی ارزیابی شود.
قدردانی
این مطالعه در آزمایشگاههای دکتر شایسته سپهر گروه میکروبیولوژی دانشگاه الزهراس انجام شد و توسط معاونت محترم پژوهشی دانشگاه تأمین اعتبار شد که بدینوسیله تقدیر میشود.
[1] Minimum Inhibitory Concentration
[2] Minimum Fungicidal Concentration
[3] Citadel
[4] Conímbriga
[5] Baicalin
[6] Berberine
)