عنوان الرسالة : تأثير مركبات +RH-SiO2-Ag النانوية من مخلفات الرز ضد بكتريا Streptococcus mutans المعزولة من مرضى تسوس الاسنان.
مقدمة:
يعتبر تسوس الأسنان من أكثر الأمراض المعدية شيوعًا على مستوى العالم، حيث يتأثر به الرجال والنساء والأطفال على حد سواء. يحدث تسوس الأسنان نتيجة تفاعلات معقدة بين تركيب الأسنان والغشاء الحيوي (Biofilm) الميكروبي الذي يتكون على سطح الأسنان، بالإضافة إلى تأثير السكريات والعوامل الوراثية. تعتبر بكتيريا Streptococcus mutans العامل الرئيسي المسبب لهذا المرض، حيث تستعمر سطح الأسنان وتؤدي إلى تدهور الصحة الفموية. في هذا السياق، تم استخدام المواد النانوية كعوامل علاجية بديلة للأدوية التقليدية، حيث تُظهر فعالية كمضادات للميكروبات ضد الفطريات والبكتيريا. تعمل هذه المواد على تقليل التصاق البكتيريا وتكوين الغشاء الحيوي، مما يسهم في مكافحة التسوس.
تعتبر الجسيمات الفضة النانوية من بين أكثر التطبيقات فعالية في هذا المجال، حيث تمتاز بنشاطها المضاد للميكروبات. تتفاعل هذه الجسيمات مع الحمض النووي داخل الخلايا الميكروبية، مما يؤدي إلى تثبيط تكاثرها. بالإضافة إلى ذلك، تمتلك هذه الجسيمات خصائص كيميائية استثنائية، مثل الثبات الكيميائي والنشاط التحفيزي، مما يجعلها خيارًا آمنًا وفعالًا في معالجة العدوى. تُظهر الدراسات أن استخدام الجسيمات الفضة النانوية يمكن أن يكون له تأثيرات إيجابية في علاج العديد من الأمراض، بما في ذلك الأمراض المعوية وأمراض اللثة.
علاوة على ذلك، تلعب قشور الأرز دورًا هامًا كمصدر محتمل للسيليكا، حيث تحتوي على نسبة عالية من السيليكا التي يمكن استخدامها في تطبيقات متعددة. يُظهر البحث أن قشور الأرز تُعد مصدرًا غير مكلف للسيليكا، مما يساهم في تقليل التلوث الناتج عن حرقها. بالنظر إلى الإنتاج العالمي الكبير من الرز، يمكن تحويل قشور الأرز إلى موارد قيمة، مما يعزز الاستدامة البيئية. تساهم هذه الاستراتيجيات في معالجة مشاكل مقاومة المضادات الحيوية، حيث يُعتبر تطوير مواد جديدة مضادة للميكروبات ضرورة ملحة، مما يجعل التقنية النانوية واحدة من الحلول الواعدة لمواجهة هذه التحديات.
مخلفات الرز
يمكن الحصول على رماد قشر الرز (RHA) من خلال حرق قشور الأرز عند درجات حرارة تتراوح بين 500 و800 درجة مئوية. يعتبر RHA منتج نفايات ناتج عن محطات طاقة الكتلة الحيوية لنبات الأرز، ومع قلة المساحة المتاحة. يصبح التخلص من هذا الرماد في مدافن النفايات تحديًا كبيرًا. يمكن أن يؤدي ذلك إلى مشاكل بيئية خطيرة. حيث يحتوي RHA على كميات كبيرة من السيليكا غير المتبلورة والكربون، بالإضافة إلى تكوينات معدنية ثانوية أخرى. يعتبر RHA مصدراً بديلاً وغير مكلف للسيليكا غير المتبلورة. مما يجعله مفيدًا في التطبيقات التجارية والعلمية، حيث تمثل السيليكا حوالي 94% من مكوناته. بينما تشكل الشوائب غير العضوية النسبة المتبقية.
عند معالجة قشر الأرز، يمكن الحصول على RHA من خلال طرق حرارية أو كيميائية. يتم معالجة RHA حرارياً عند درجات حرارة عالية أو استخراجه كيميائيًا على شكل سيليكات الصوديوم باستخدام طريقة الهضم القلوي. عادةً ما يكون RHA أكثر ملاءمة من أنواع الرماد الأخرى، ويعتمد شكل RHA الناتج بشكل كبير على درجات الحرارة المستخدمة في عملية الاحتراق. تشكل السيليكا غير المتبلورة في نطاق درجات الحرارة بين 550 و800 درجة مئوية. بينما تتشكل السيليكا المتبلورة عند درجات حرارة أعلى. مما يؤثر على خصائص هذا الرماد ويزيد من إمكانية استخدامه في مجالات متعددة.
استخلاص السيلكا من مخلفات الرز
تتعدد الطرق المستخدمة لاستخراج السيليكا من رماد قشر الأرز (RHA)، حيث تشمل هذه الطرائق خطوات تهدف إلى إزالة الشوائب قبل وبعد العمليات الحرارية. تعتبر عملية الاستخراج الكيميائي، التي تتضمن الترشيح باستخدام الأحماض، من بين أكثر الطرق نجاحًا وبساطة. هذا الأسلوب لا يتيح فقط فصل السيليكا عن الشوائب، بل يساعد أيضًا في تجميع السيليكا النانوية، مما يجعلها مفيدة في التطبيقات التكنولوجية المختلفة. يشير الباحث Shen (2017) إلى أن استخدام الأحماض في عملية الترشيح يعد خطوة فعالة لتحسين جودة السيليكا المستخلصة.
علاوة على ذلك، يمكن أن يتضمن استخراج السيليكا خطوات حرارية إضافية مثل التلدين، الذي يستخدم لتحسين خصائص السيليكا الناتجة. يساعد التلدين في تحويل السيليكا غير المتبلورة إلى شكل أكثر استقرارًا، مما يعزز من خصائصها الفيزيائية والكيميائية. يعد هذا التحسين ضروريًا عند استخدام السيليكا في تطبيقات صناعية مثل صناعة الأسمنت، المواد المركبة، والمواد النانوية.
في النهاية، يلعب استخراج السيليكا من RHA دورًا مهمًا في الاستفادة من النفايات الزراعية وتقليل الأثر البيئي الناتج عنها. من خلال تطوير طرق فعالة لاستخراج السيليكا، يمكن تحقيق فوائد اقتصادية وبيئية، مما يسهم في تعزيز الاستدامة. إن تحسين تقنيات الاستخراج لا يفتح فقط آفاقًا جديدة للبحث والتطوير، بل يساهم أيضًا في تعزيز استخدام الموارد المتجددة في الصناعات الحديثة.
الملخص
تضمنت هذه الدراسة تحضير مركبات نانوية من قشور الأرز ( مخلفات الرز ) واختبار فعاليتها في تثبيط بكتيريا Streptococcus mutans، التي تعد المسبب الرئيسي لتسوس الأسنان. تم جمع 100 عينة من مرضى تم تشخيصهم بتسوس الأسنان، وتم عزل البكتيريا باستخدام طرق تقليدية. تمكن الباحثون من الحصول على 45 عزلة من Streptococcus mutans من هذه العينات. شملت الدراسة تحضير أربع مركبات نانوية مختلفة، تم تقييم فعاليتها التثبيطية ضد العزلات المعزولة. تمت الدراسة في مركز صحي بحي العباس خلال الفترة من 3 فبراير 2022 حتى 3 يوليو 2022.
تمت دراسة المركبات النانوية باستخدام عدة تقنيات فيزيائية مثل مطيافية الأشعة تحت الحمراء (FT-IR) ومطيافية الأشعة السينية (XRD) ومجهر القوة الذرية (AFM) والمجهر الإلكتروني الماسح (SEM). أظهرت النتائج من FT-IR انزياحًا في ترددات بعض المجاميع الكيميائية، بينما كشفت نتائج XRD عن ظهور مستويات حيود جديدة. كما أوضحت نتائج AFM أن أبعاد أقطار دقائق المركبات النانوية كانت متفاوتة، في حين أظهرت SEM أشكالًا كروية وشبه كروية غير منتظمة.
تم اختبار فعالية المركبات النانوية المحضرة بمختلف التركيزات ضد عزلات Streptococcus mutans، حيث أظهرت النتائج أن البكتيريا كانت أقل حساسية للمركبات عند التركيزات المنخفضة (8 و16 ميكروغرام/مل) وأكثر مقاومة عند التركيزات المرتفعة (512 و1,024 ميكروغرام/مل). كما أظهرت تحليل السمية أن المركبات النانوية لم تحتوي على مكونات سامة، حيث كانت نسبة النشاط الانحلالي للمركب RH-SiO2 أقل من 0.4%، بينما كانت النسب للمركبات الأخرى (RH-SiO2-Ag، RH-SiO2AgG، وRH-SiO2Ags) كذلك أقل من الحد الأدنى للنشاط الانحلالي، مما يشير إلى عدم سميتها.
