تكنولوجيا النانو أداة جديدة لتربية وتنمية الأحياء المائية ومصايد الأسماك

إعداد

أ.د./ حنان على أبو ستيت
أستاذ مساعد بقسم الإنتاج الحيوانى
المركز القومى للبحوث

يعتبر النانو تكنولوجى من التكنولوجيات الواعدة والمتقدمة التى تمتد إلى علوم كثيرة وصناعات عدة، وقد أدى التقدم السريع فى علوم النانو فى السنوات الأخيرة إلى فتح أفاق عديدة لصناعات استهلاكية متعددة والتى  تعتبر نقطة ساخنة للإنطلاق نحو ثورة صناعية جديدة تشمل العلوم الزراعية والقطاعات المرتبطة بها.

ولذلك سوف يساهم التطور فى علوم النانو تكنولوجى فى إعادة رسم خريطة العلوم وتطورها للأجيال القادمة. مما ينعكس بدوره على تحسين ظروف الإنسان المعيشية.

تعريف النانو تكنولوجى:

تم تعريف النانو تكنولوجى بواسطة The National Nanotechnology initiative (NNI) in U.S بأنه الفهم الدقيق والتحكم فى المادة بأبعاد تقريبية 1-100 نانوميتر حيث تظهر خواص جديدة للمادة يمكن تطبيقها بتطبيقات حديثة تساعد فى حل كثير من المشاكل، كما يمكن تعريف النانو تكنولوجى على أنه " دراسة وتصميم وتخليق وتداول خواص المواد والأجهزة والنظم من خلال التحكم فى المادة من خلال مقياس نانوميتر 1-100 ( النانو يساوى 1x 10-9) من المادة وذلك على مستوى الذرة ومستوى الجزىء وبناءًا عليه تظهر خواص وظواهر جديدة للمادة. وقد تم استخدام تطبيقات عديدة للنانوتكنولوجى فى تطوير وإنتاج المزارع المائية وصناعة استزراع الأسماك بطريقة تكاملية.

ويمكن استعراض بعض تطبيقات تكنولوجيا النانو فى مجال الاستزراع المائى فيما يلى:

DNA Nano vaccines:

إن حدوث الأمراض بصورة وبائية من التحديات الأساسية فى تطور واستدامة إنتاج المزارع المائية وهناك العديد من المحاولات التى أجريت لحل مشاكل الاستزراع المائى ومن هذه المشاكل مشاكل التحصينات للأمراض الوبائية.

حيث وجد أن من الآثار السلبية لاستخدام العترة Oil emulsion as adjuvant هو ظهور بعض الأعراض الجانبية على بعض الأسماك والقشريات بدرجة عالية، بينما وجد أن استخدام جزئيات النانو المحملة على الكيتوزان يؤدى إلى مرتفع من الحماية للأسماك والقشريات ليس فقط ضد الأمراض البكتيرية ولكن بعض الأمراض الفيروسية.

كذلك يمكن إجراء التحصين للأسماك باستخدام كابسولات النانو التى تشمل الجزئيات النانو مما يجعلها مقاومة للهضم والتحلل كما أن كبسولات النانو تحتوى على سلسلة DNA قصيرة وعند استخدامها ووضعها فى البيئة المائية التى تربى فيها الأسماك تمتص بسهولة فى خلايا الأسماك.

ويستخدم تكنيك ULTRASOUND لكسر الكبسولات التى ينطلق منها DNA مما يحفز الجهاز المناعى للأسماك المحصنة وبالمثل فإن تناول هذا التحصين عن طريق الفم يطلق المواد النشطة مما يخفض من النفقات والمجهود كذلك تطبيق تكنولوجيا drug and vaccine delivery وبنفس التكاليف كل هذا سوف يؤدى إلى استدامة الاستزراع السمكى.

وباختصار فإن جزئيات النانو يمكن أن تستخدم as oral drug carriers  للأسباب التالية:

1. تحسين خواص الأدوية التى لها خواص فقيرة فى الإمتصاص.
2. إطالة وقت وثبات هضم الأدوية فى الأمعاء.
3. High dispersion على المستوى الجزيئي ويستتبع ذلك كفاءة الإمتصاص.
4. Delivery of vaccine antigens to-gut associated lymphoid tissue.
5. التحكم فى إطلاق الدواء.

Gene Delivery:

يؤدى التطور فى نظم إنتاج حوامل الجينات NEW CARRIER SYSTEM FOR GENE DELIVERY إلى العديد من أنواع الخلل الجينى التى يمكن اكتشافها مبكراً وتلافى أضرارها العديدة باستخدام النانو تكنولوجى.

Smart Drug Delivery:

عملياً تستخدم المضادات الحيوية ومنشطات النمو والأدوية والمغذيات عن طريق نظم التغذية أو الحقن سواء كوسائل وقائية أو علاجية. وتوجد أجهزة على نطاق النانو لها القدرة على اكتشاف ومعالجة المشاكل الصحية مبكراً وكذلك إمكانية مراقبة تأثير البروبيوتيك والهرمونات والكيماويات والتحصينات المختلفة.

Nanoparticles for enhancement of fish growth:

وجد العلماء أن المبروك الصغير والإسترجون قد تحسن معدل نموهم بنسبة 30 و24% بالتتابع عند التغذية على جزيئات الحديد النانو.

كذلك أثبتت الأبحاث أن مصدر السيلنيوم النانو التى تضاف للعلائق الأساسية تحسن الوزن النهائى ومعدل النمو النسبى ويزيد من محتوى السيلنبوم فى العضلات مما ينعكس على زيادة خاصية التضاد لعوامل الأكسدة وتكون الشقوق الحرة الضارة.

Nanodelivery of Nutraceuticals:

استخدام النانو هام جداً لتحسين صحة الأسماك والقيمة المضافة وخفض الإجهاد فى الأسماك والقشريات.

وعلى الرغم من أن الإحتياج لهم يكون بكميات قليلة إلا أن تكاليف ال‘نتاج مرتفعة. لذا وجب أن يكون الفقد فيها على درجة منخفضة جداً لجعل المنتج النهائى متاح بصورة اقتصادية لذلك فإن تطور نظم استخدام هذه الجزئيات على مستوى النانو وتكوين العلائق وإيجاد هذه المغذيات بها يساعد على تحسين خواص وثبات الغذاء المقدم للكائنات المائية.

Tagging and Nano-Barcoding:

Radio Frequency ID هو عبارة عن شريحة من دائرة راديو تشمل مكونات نانوميترية مع كود يحمل Tags معروف بداخلها وهذا الملصق به معلومات كثيرة يستطيع من خلالها تتبع مراحل الإنتاج المختلفة بصورة أتوماتيكية، كما تستخدم هذه الملصقات كجهاز لمراقبة التمثيل الغذائى وسلوك السباحة وسلوك التغذية للأسماك.

كما أنه من خلال هذه الملصقات يمكن تتبع تصنيع وتصدير المنتجات المائية حتى وصولها إلى السوق. كما يمكن من خلالها التعرف على مسببات الأمراض ومراقبة التغيرات فى درجات الحرارة أو أى خلل آخر وبذلك تتحسن جودة المنتج النهائى.

Water filtration and Remediation:

تستخدم تكنولوجيا Nano-enabled لإزالة الملوثات من المياه وتكون المواد النانوميترية المستخدمة على هيئة مواد نشطة مثل الكربون مع وجود بعض الإضافات مثل الحديد و Zeolite وفى المزارع المائية تستخدم هذه المنشطات النانوميترية لإزالة الملوثات مثل النيتريت والنترات والأمونيا.

كما توجد مواد أخرى على سبيل المثال وليس الحصر مثل:

Ultra finenano scale المصنوع من الحديد كوسيلة مؤثرة للتخلص من بعض الملوثات مثل Trichloroethane Carbontetra chloride, Dioxins, polychlorinates biphenyls.

Nanotechnology devices for Aquatic Environment Management:

توجد الآن منتجات نانوميترية تستطيع امتصاص الفوسفات ومنع نمو الطحالب وتستخدم على نطاق واسع فى حمامات السباحة لمنع نمو الطحالب. كذلك يتم باستخدامها التحكم فى الحشائش وخفض الإجهاد الناتج عن التلوث فى البيئة المائية.

Harvest and Post-Harves Technology:

فى الطريقة التقليدية لصيد الأسماك يستخدم طعم لصيد الأسماك يعكس الضوء لجذب الأسماك حيث يكون على عكس الضوء فى إتجاه واحد فقط. وللتغلب على ذلك يتم تغطية سطح الطعم بفيلم رقيق من Polymide التى تؤدى إلى زيادة فرصة صيد الأسماك إلى 2-3 أضعاف الطريقة التقليدية.

مما لا شك فيه أن تكنولوجيا النانو تقدم فرصة جيدة لاستدامة إنتاج المزارع المائية بصورة اقتصادية فى العديد من البلدان. وعلى الرغم من أن هذه التكنولوجيا فى مراحلها المبكرة فى الاستزراع المائى إلا أنها من الممكن أن تحل العديد من المشاكل سواء فى الاستزراع أو المصائد أو تكنولوجيا تصنيع الأسماك، لذا وجب تضافر الجهود البحثية والعلمية والإنتاجية للوصول إلى مستويات وتقنيات متقدمة.

إعداد/ أسماء أحمد

إشراف م./ زينب محمود عثمان