افت کش های نانو

[مهدی-S]

آشنايي با چند آفت‌کش‌نانومقياس پيشرفت روزافزون در زمينة فناوري نانو و کاربردهاي گوناگون و گستردة آن در گرايش‌هاي مختلف علمي و صنعتي ، باعث شده است که شرکت‌هاي توليدکنندة سموم دفع آفات نيز براي بهبود مشخصات محصولات خود، به دنبال بهره‌گيري از اين فناوري باشند. تحقيقات نشان داده است که مي‌توان با استفاده از فناوري نانو مزاياي فراواني در آفت‌کش‌ها ايجاد نمود که مواردي مانند کاهش مصرف سموم، افزايش کارايي، سازگاري بيشتر با محيط زيست، بهبود کيفيت و کاهش خطرات تماسي از آن جمله است. در اين مقاله فعاليت‌هايي كه شركت‌هاي بزرگ توليد كنندة سموم دفع آفات در اين مسير انجام داده‌اند و محصولات جديد آنها معرفي شده اند متن مقاله چکيده پيشرفت روزافزون در زمينه فناوري نانو و کاربردهاي گوناگون و گسترده آن در گرايش‌هاي مختلف علمي و صنعتي ، باعث شده است که شرکت‌هاي توليدکننده سموم دفع آفات نيز براي بهبود مشخصات محصولات خود، به دنبال بهره‌گيري از اين فناوري باشند. تحقيقات نشان داده است که مي‌توان با استفاده از فناوري نانو مزاياي فراواني در آفت‌کش‌ها ايجاد نمود که مواردي مانند کاهش مصرف سموم، افزايش کارايي، سازگاري بيشتر با محيط زيست، بهبود کيفيت و کاهش خطرات تماسي از آن جمله است. در اين مقاله فعاليت‌هايي كه شركت‌هاي بزرگ توليد كننده سموم دفع آفات در اين مسير انجام داده‌اند و محصولات جديد آنها معرفي شده اند. آفت‌کش‌هاي نانو به شکل امولسيون امروزه آفت‌کش‌هايي با ماده مؤثر نانومقياس به بازار راه يافته‌اند. بسياري از شرکت‌هاي شيمي کشاورزي پيشتاز در جهان ، فعاليت‌هاي تحقيق و توسعه خود را به سمت گسترش فرمولاسيون‌هاي جديد نانو مقياس هدايت مي کنند؛ براي مثال شرکت BASF آلمان ، كه رتبه چهارم شركت‌هاي شيمي کشاورزي و بزرگ‌ترين شرکت شيميايي دنيا را به خود اختصاص داده است، توان بالقوه و مفيد فناوري نانو را در توليد فرمولاسيون آفت‌كش‌ها مورد تأييد قرار داده و در اين رابطه دست به انجام تحقيقات پايه‌اي را زده است. اين شرکت پتنتي را تحت عنوان « نانوذرات بعنوان عامل محافظت از محصولات کشاورزي » ارائه كرده ، كه در آن از جزء فعال با اندازه ايده آل بين ده تا 150 نانومتر استفاده شده است [1]. اين ترکيب داراي مزايايي چون حلاليت آسان تر در آب ، پايداري بيشتر و قدرت آفت کشي بهينه است. يکي ديگر از شرکت‌هاي پيشرو در اين زمينه ، شرکت Bayer Crop Science آلمان است كه دومين شرکت بزرگ توليدکننده آفت‌کش در سطح جهان محسوب مي‌شود. اين شرکت نيز پتنتي را ارائه نموده كه در آن از شکل امولسيون با پايداري ترموديناميکي و داراي جزء فعال نانو مقياس در حدود ده تا 400 نانو متر استفاده شده است [2]. اين شرکت پتنت خود را تحت عنوان ميكروامولسيون غليظ نام نهاده و مزيت‌هايي نظير كاهش مقدار استفاده ، تاثيرگذاري سريع‌تر، قابل اعتمادتر، طولاني‌تر و گسترده‌تر را براي آن مدعي شده است. شرکت سينجنتا (Syngenta) نيز که اداره مركزي آن در سوئيس واقع است، در شمار بزرگ‌ترين شرکت‌هاي شيمي كشاورزي قرار دارد. اين شركت سومين شرکت توليد بذر دنيا است و از گذشته به فروش محصولات آفت‌كش فرموله شده به‌صورت امولسيون با جزء فعال نانو مقياس مبادرت مي‌نموده، كه تنظيم‌کننده رشد Primo MAXX و قارچ‌کش Banner MAXX از آن جمله است. اين شرکت مدعي است که اين محصولات ذراتي به کوچکي حدود صد نانو متر دارند، و به همين دليل باعث گرفتگي *****هاي مخازن اسپري نشده و با آب کاملاً مخلوط مي‌شوند؛ به طوري که داخل مخزن اسپري ته‌نشين نمي‌گردند [3]. قارچ‌کش Banner MAXX حتي بعد از گذشت يک سال از آب جدا نمي‌شود ، در حالي كه قارچ‌کش‌هاي داراي ذرات فعال با اندازه بزرگتر، نوعاً جهت جلوگيري از کلوخه شدن هر دو ساعت يک بار نياز به هم زدن دارند. سينجنتا اعلام داشته که اندازه ذرات اين فرمولاسيون حدود 250 مرتبه کوچک‌تر از ذرات آفتکش معمولي است. براساس ادعاي شرکت مذکور، ماده مؤثره اين فرمولاسيون به داخل سيستم گياه جذب و به وسيله باران يا آبياري نيز شسته نمي‌شود [4]. همچنين شرکت Agropharm، به عنوان يک شرکت پيشرو انگليسي، محصولي با فرمولاسيون نانوامولسيون با نام Agrodelta به بازار ارائه كرده است که به علت استفاده از فناوري نانو در توليد آن ، اين امولسيون بسيار تآثيرگذارتر از نمونه‌هاي معمول مي‌باشد [5]. آفت‌کش‌هاي نانو کپسوله شده يك روش پيشرفته جهت فرمولاسيون آفت‌كش‌ها در مقياس نانو، کپسوله کردن آنهاست : در اين روش ماده موثره نانومقياس در داخل يك محفظه يا پوسته کوچک بسته‌بندي مي‌گردد. طبق اطلاعات صنعتي، فرموله كردن آفت‌كش‌ها در کپسول‌ها باعث تغييرات انقلاب گونه‌اي مي‌گردد كه توانايي کنترل رهايش آفت‌کش در شرايط مختلف را فراهم مي‌آورد. همچنين اين اقدام باعث بالا رفتن حلاليت، كاهش تماس مواد فعال با کاربران و حفاظت از محيط زيست مي گردد [6]. شرکت مونسانتو، بزرگ‌ترين توليدکننده بذر GM و علف‌كش پرمصرف رانداپ، در آمريكا، تاکنون تعدادي از آفت‌كش‌هاي ميكروكپسوله شده را به فروش رسانده است. در سال 1998 مونسانتو تفاهم‌نامه‌اي را با شرکت فناوري نانو فلامل جهت گسترش نانوكپسول‌هاي Agsome حاوي رانداپ منعقد نمود ، كه از نظر شيميايي بايد مؤثرتر از فرمولاسيون هاي معمول باشد [7]. همچنين شرکت سينجنتا که خود را رهبر جهاني در فناوري ميكروكپسوله کردن معرفي نموده و ادعاي پيشرو بودن در به‌کارگيري اين فناوري در آفت‌کش‌ها را دارد، محصولي به نام تجاري Zeon توليد مي‌کند که هر ليتر از فرمولاسيون ميكروكپسوله آن حاوي حدود 50 تريليون کپسول است. طراحي اين فراورده به‌صورتي است كه در تماس با برگ سريعاً آزاد مي شود [6 و11]. با توجه به اين كه اين كپسول‌ها به سختي به برگ‌ها مي‌چسبند، حتي در اثر بارش باران ، از برگ جدا نمي شوند. محصول ديگر سينجنتا که مشابه اين مورد است، در مورد بذرها و به منظور کنترل آفت‌هاي خاكي دانه‌هاي جوانه زده بكار مي‌رود. دانشمندان سينجنتا در حال تحقيق بر روي كپسول‌هايي هستند كه با سازوكار ماشه‌اي آزاد مي‌شوند و در آنها ديواره بيروني کپسول فقط در شرايط خاصي باز مي‌گردد. براي مثال سينجنتا پتنتي را در اختيار دارد كه به آن ميكروكپسول gutbuster گفته مي‌شود و مزيت آن اين است که تنها در محيط قليايي، نظير معده انواع خاصي از حشرات مي‌تواند باز شود [8]. به گفته سينجنتا، ميكروكپسوله کردن روشي است كه مي‌تواند اثرات جديد و اعجاب‌آوري از مواد مؤثره شناخته شده کنوني را توليد كند؛ اين عمل فروش را به گونه‌اي افزايش مي دهد كه گويي يک ماده موثر جديد اختراع شده است [6]. به عبارت ديگر اندازه كوچك، تأثيرات يك آفت‌كش را بهينه مي‌سازد و طراحي كپسول نيز مي‌تواند به‌صورتي باشد كه آزاد شدن جزء فعال فقط در شرايط ويژه‌اي اتفاق افتد. اين شرکت همچنين در حال تحقيق و بررسي روي آفت‌كش‌هاي نانو كپسوله شده است [9]. به هر حال اين واضح است كه استفاده از مقياس نانو باعث تغييرات شگرفي در رفتار محصول فرموله شده مي‌شود؛ از آن جمله مي‌توان به افزايش تأثير ماده مؤثره و فعاليت بيولوژيکي طولاني‌تر آن و در خصوص آفت‌کش‌هاي کپسوله شده به رهايش کنترل‌شده ماده مؤثره اشاره نمود. مزيت بزرگ فناوري کپسوله کردن سموم، ايجاد توانايي رهايش کنترل شده آنهاست که در اين مسير فناوري نانو شرکت‌ها را قادر به دستکاري کردن خواص قشر بيروني کپسول به‌منظور کنترل رهايش ماده مي سازد. رهايش کنترل شده علاوه بر صنايع شيمي-كشاورزي در صنايع ديگر همچون داروسازي نيز بسيار با اهميت است. فرايند رهايش ماشه‌اي ماده قرار گرفته در نانو يا ميکرو کپسول را مي توان با روش هاي مختلف انجام داد، مثال هايي از انواع آنها در ادامه آورده شده است: رهايش تدريجي: در اين شيوه كپسول محتويات خود را به‌آهستگي و در زمان بيشتري آزاد مي‌كند؛ براي مثال رسانش تدريجي يك ماده به بدن [10]. رهايش سريع: در اين فرايند پوسته كپسول در تماس با يك سطح مي شكند؛ براي مثال هنگامي كه آفت‌كش به برگ برخورد مي‌كند [11]. رهايش با رطوبت: در اين شيوه پوسته کپسول در تماس با آب مي شکند و محتوياتش را خالي مي‌كند؛ براي مثال رهايش آفت‌کش در خاك مرطوب [12]. رهايش با حرارت: هنگامي كه دماي محيط از يك درجه حرارت به خصوص بيشتر شود پوسته کپسول مي‌شكند و محتوياتش را آزاد مي كند [13]. رهايش با pH: عمل شكستن نانو كپسول فقط در يك محيط اسيدي يا قليايي اتفاق مي‌افتد؛ براي مثال در داخل شكم يک حشره يا يك