حرف استفاده اقتصادی از دریاها و آب‌های کشور که پیش می آید، معمولا جدیدترین پیشنهادهایی که به آنها اشاره می شود، حداکثر «پرورش ماهی در قفس» و یا «پرورش میگو» است، در قرن بیست و یکم،اما، مفهوم استفاده از دریا، تفاوت بسیاری با گذشته دارد، حالا به کمک بیوتکنولوژی دریایی ، استفاده‌هایی فراتر از پرورش ماهی و میگو در سراسر جهان مد نظر است.
دکتر نبوی در پاسخ به این سئوال که اکوسیستم دریایی ایران چه ظرفیت هایی برای تولید محصولات دانش بنیان دارد؟ به ده مورد از این ایده ها و توانمندی ها اشاره می کند که توضیحات مربوط به هر بخش برای اطلاع خوانندگان نشریه بیان شده است:
استخراج هیدروکسی آپاتیت از مرجان های دریایی:
هیدروکسی آپاتیت (Hydroxyapatite) یک ترکیب معدنی از کلسیم فسفات است که در بسیاری از بخش‌های بدن انسان و حیوانات یافت می‌شود. این ماده، به‌خصوص در استخوان‌ها و دندان‌ها به میزان زیادی وجود دارد و نقش اصلی آن در ساختار و استحکام این بافت‌هاست.
این ترکیب، به شکل بلوری و طبیعی در بدن تولید می‌شود و توانایی خوبی در ارتباط و پیوند با بافت‌های زیستی دارد و به همین دلیل در پزشکی و دندانپزشکی به‌طور گسترده‌ای برای ترمیم استخوان‌ها، پروتزهای دندانی و پوشش ایمپلنت‌ها استفاده می‌شود. ویژگی‌های مهم هیدروکسی آپاتیت ، زیست‌سازگاری، زیست‌فعال بودن و قابلیت جذب زیستی است.
هیدروکسی آپاتیت می‌تواند از مرجان‌های دریایی استخراج شود، این جانداران به دلیل شباهت ساختاری بافت‌های معدنی‌شان با استخوان‌های انسان، یکی از منابع طبیعی برای استخراج هیدروکسی آپاتیت هستند.
فرآیند استخراج هیدروکسی آپاتیت از مرجان‌ها به این صورت است که ابتدا مرجان‌ها طی فرآیندهای شیمیایی، کربنات کلسیم خود را از دست می‌دهند و سپس به هیدروکسی آپاتیت تبدیل میشوند. ماده حاصل شده به‌دلیل ویژگی‌های زیست‌سازگار و توانایی بازسازی بافت استخوان، در جراحی‌های ارتوپدی و دندانپزشکی به‌عنوان ماده پیوند استخوان و ایمپلنت، کاربرد فراوانی دارد.
ساختار متخلخل مرجان‌های دریایی، شباهت زیادی به ساختار طبیعی استخوان انسان دارد و به تسهیل فرآیند رشد و ترمیم بافت استخوانی کمک می‌کند.
هیدروکسی آپاتیت استخراج‌شده از مرجان‌های دریایی، در پزشکی کاربردهای گسترده‌ای دارد که پیوند استخوان (Bone Grafting) مهمترین کاربرد آن است، هیدروکسی آپاتیت حاصل از مرجان‌ها، به دلیل داشتن ساختار متخلخل و مشابه بافت استخوان، به‌عنوان ماده‌ای برای پیوند استخوان استفاده می‌شود، این ماده می‌تواند برای ترمیم شکستگی‌های استخوان، نقص‌های استخوانی ناشی از بیماری یا جراحی و در جراحی‌های ارتوپدی و ترمیمی استفاده شود. هیدروکسی آپاتیت به رشد بافت استخوانی کمک می‌کند و به تدریج با استخوان طبیعی جایگزین می‌شود. تولید ایمپلنت‌های دندانی (Dental Implants)، پر کردن حفره‌های استخوانی، ترمیم دندان و درمان حساسیت دندان، جراحی‌های ترمیمی و پلاستیک از دیگر موارد استفاده از هیدروکسی آپاتیت است.
استخراج روغن و الکل اتیلیک از میکرو جلبک‌های دریایی
جلبک‌های دریایی مقدار قابل‌توجهی روغن (لیپید) تولید می‌کنند که برای تولید سوخت زیستی (بیودیزل) یا محصولات دیگر قابل استفاده است. روش‌های مختلفی برای استخراج روغن از میکروجلبک‌ها وجود دارد که «استخراج مکانیکی» – با استفاده از روش‌هایی مانند پرس سرد یا فشار بالا برای فشردن جلبک و استخراج روغن- ، «استخراج با حلال» – با استفاده از حلال‌هایی مانند هگزان یا اتانول که با لیپیدها ترکیب می شوند، آنها را جدا کرده و سپس با تبخیر حلال، روغن خالص به دست می‌آید- و «استخراج به کمک امواج مافوق صوت یا مایکروویو»، روش‌های اصلی برای تجزیه سلول‌های جلبک و آزادسازی لیپیدها است.
روغن استخراج‌شده از میکروجلبک‌ها به کمک فرآیند ترانس‌استریفیکاسیون به بیودیزل تبدیل می‌شود. در این فرآیند، روغن جلبک با یک الکل (مانند متانول یا اتانول) و یک کاتالیزور (مانند سود سوزآور) واکنش داده و بیودیزل و گلیسرین تولید می‌شود. برای تولید «اتانول» از میکروجلبک‌ها نیز باید ابتدا کربوهیدرات‌های موجود در سلول‌های جلبک (مانند نشاسته و سلولز) تخمیر شده و سپس برای جداسازی اتانول تولیدشده از مخلوط تخمیری و خالص‌سازی آن، «تقطیر» صورت گیرد.
استخراج رنگدانه های فوکوئیدان و فوکوکزانتین از جلبک‌های دریایی جهت استفاده در ساخت داروها
فوکوئیدان و فوکوکزانتین دو ترکیب طبیعی هستند که از جلبک‌های دریایی استخراج میشوند و به دلیل خواص بیولوژیکی متعددشان، در تحقیقات دارویی مورد توجه قرار گرفته‌اند. فوکوئیدان (Fucoidan)، یک پلی‌ساکارید سولفاته است که عمدتاً از جلبک‌های قهوه‌ای دریایی مانند لامیناریا و فوکوس استخراج شده و دارای خواص ضد سرطان، خواص ضد التهاب، خاصیت تقویت سیستم ایمنی و خواص ضد ویروس می باشد. فوکوکزانتین (Fucoxanthin) نیز یک کاروتنوئید است که رنگ نارنجی به جلبک‌های قهوه‌ای می‌بخشد.
فوکوکزانتین خواص مفید متعددی مانند کاهش وزن – از طریق افزایش متابولیسم چربی و کاهش چربی‌های شکمی – ، خاصیت ضد سرطانی – از طریق‌مهار تکثیر سلول‌های سرطانی و تحریک آپوپتوز (مرگ برنامه‌ریزی شده سلول) – ، خاصیت آنتی‌اکسیدانی – از طریق خنثی‌کردن رادیکال‌های آزاد و محافظت از سلول‌ها در برابر استرس اکسیداتیو- ، خاصیت ضد دیابتی – از طریق بهبود حساسیت به انسولین و کمک به کاهش قند خون- را دارد.
استخراج کلاژن از خیارها و ژله ماهی‌ها جهت جلوگیری از پیری پوست، پانسمان زخم و دیابت و….
کلاژن‌ها به دلیل تقویت ساختار پوست، کاهش چین و چروک و افزایش آبرسانی نقش مهمی در جلوگیری از پیری زودرس و بهبود ظاهر پوست ایفا می‌کنند،آنها همچنین در پانسمان زخم‌ها کاربرد دارند، پانسمان‌های کلاژنی با تسریع ترمیم زخم، کاهش عفونت و اسکار و حفظ محیط بهبودی، به عنوان یک گزینه مؤثر در درمان زخم‌ها به‌خصوص زخم‌های مزمن استفاده میشوند. استخراج کلاژن از منابع طبیعی مانند خیار و ژله ماهی‌ها (عروس دریایی) نیاز به فرآیندهای علمی و تخصصی دارد. این دو منبع به دلیل ساختار و ترکیبات خاص خود می‌توانند در استخراج کلاژن مفید باشند، اما هر یک به روش‌های متفاوتی نیاز دارند.
برای استخراج کلاژن از ژله ماهی‌ها (عروس دریایی) آنها بعد از فرآیند هیدرولیز اسیدی یا آنزیمی ، رسوب‌دهی، تصفیه وخشک میشوند. خیار‌های دریایی هم به دلیل داشتن آب و برخی آنتی‌اکسیدان‌ها، برای پوست مفید هستند و می توان در تولید محصولات تقویت‌کننده تولید کلاژن یا به عنوان مرطوب‌کننده در محصولات آرایشی از آنها استفاده کرد .
برای بهره‌برداری از خیار به عنوان یک عامل کمکی در محصولات پوستی یا مراقبتی، عصاره خیار از طریق روش‌های تصفیه خاص استخراج شده و این عصاره با مواد مغذی دیگری مانند ویتامین C یا آلوئه‌ورا ترکیب می‌شود که به تحریک تولید کلاژن طبیعی پوست کمک می کند.
استخراج ترکیبات مؤثره در حفظ سلامت پوست از جلبک‌های دریایی بدون هیچگونه اثر منفی
کرم های آرایشی اکثرا دارای ترکیبات شیمیایی هستند که می‌توانند بر روی سلامت انسان تاثیرات منفی داشته باشد
استخراج کیتوزان از سخت پوستان دریایی (عمدتا میگو) جهت درمان استخوان، بازسازی مینای دندان،استفاده در ساخت کرم های نرم کننده و مرطوب کننده
کیتوزان، پلی‌ساکاریدی است که از کیتین، ماده‌ای موجود در پوسته سخت‌پوستان دریایی مانند میگو، خرچنگ و لابستر استخراج می‌شود. این ماده به دلیل خواص منحصر به فرد خود در حوزه پزشکی کاربردهای گسترده‌ای دارد.
برخی از مهمترین کاربردهای پزشکی کیتوزان عبارتند از:
ترمیم زخم و التیام بافت‌ها ، کنترل خونریزی (هموستاز)، دارو رسانی هدفمند ، ترمیم بافت‌های استخوانی ، خاصیت ضد باکتری و ضد عفونت، کاربردهای دندانپزشکی و تولید محصولات دندانپزشکی مانند ژل‌ها و خمیرهای محافظ لثه و دندان، تولید مکمل‌های غذایی جهت کاهش وزن
استخراج رنگدانه بتا کاروتن از جلبک های دریایی با خواص ضد سرطانی و استفاده از دیگر رنگدانه‌های دریایی در صنایع غذایی.
بتاکاروتن به عنوان رنگ‌خوراکی، آنتی‌اکسیدان و همچنین مکمل ویتامین A در صنایع غذایی، دارویی و آرایشی استفاده می‌شود. استخراج بتاکاروتن از جلبک‌های دریایی فرآیندی چند مرحله‌ای است که شامل جداسازی و خالص‌سازی این رنگدانه مفید می‌باشد. بتاکاروتن در بسیاری از گونه‌های جلبک‌های دریایی یافت می‌شود، به‌ویژه در گونه‌های دونالیلا سالینا که یکی از غنی‌ترین منابع این ترکیب است.
استخراج رنگدانه‌های پلی فنولیک از خارپوستان دریایی برای حفاظت از پوست در برابر تشعشعات ماورای بنفش به صورت کرم‌های بهداشتی.
گونه‌های خارپوستان دریایی مانند ستاره دریایی، جلبک دریایی و خیار دریایی حاوی پلی‌فنول‌ها و سایر ترکیبات بیواکتیو هستند.
استفاده از رنگدانه‌های پلی‌فنولیک خارپوستان دریایی در محافظت از پوست در برابر تشعشعات، نه‌تنها طبیعی و ایمن است، بلکه پتانسیل زیادی برای صنعت مراقبت از پوست دارد.
استخراج رنگدانه‌های پلی‌فنولیک از خارپوستان دریایی به‌ویژه به دلیل خواص آنتی‌اکسیدانی و ضدالتهابی این ترکیبات توجه زیادی در صنایع آرایشی و بهداشتی دارد. پلی‌فنول‌ها از موادی هستند که می‌توانند پوست را در برابر اشعه ماوراء بنفش (UV) محافظت کنند. این ترکیبات به‌عنوان آنتی‌اکسیدان عمل کرده و با خنثی‌سازی رادیکال‌های آزاد ناشی از تابش UV، از آسیب به سلول‌های پوستی جلوگیری می‌کنند.
استخراج ترکیبات آنتی بیوتیکی و تولید کرم های ضد قارچ و ضد التهاب از اسفنج های دریایی.
اسفنج‌های دریایی یکی از منابع غنی و مهم ترکیبات زیست‌فعال هستند که در صنایع دارویی و پزشکی برای تولید محصولات مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. این موجودات دریایی به دلیل داشتن انواع متابولیت‌های ثانویه، از جمله ترکیبات آنتی‌بیوتیکی، ضد قارچ، ضد التهاب و ضد سرطان، توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند.
استخراج نوروتوکسین از شکم‌پایان دریایی با خصوصیات کاهش درد با پتانسیل ۱۰۰۰ برابر بیشتر از مورفین
نوروتوکسین‌ها (سموم عصبی) موادی هستند که بر سیستم عصبی تاثیر می‌گذارند و می‌توانند در برخی شرایط به عنوان مسکن‌های قوی مورد استفاده قرار گیرند. شکم‌پایان دریایی (مانند حلزون‌های دریایی) برخی از نوروتوکسین‌ها را تولید می‌کنند که به ویژه برای شکار یا دفاع در برابر شکارچیان به کار می‌روند. این سموم به طور معمول کانال‌های یونی عصبی را هدف قرار می‌دهند و می‌توانند از انتقال پیام‌های درد در اعصاب جلوگیری کنند.
یکی از معروف‌ترین نوروتوکسین‌های استخراج‌شده از شکم‌پایان دریایی، کونوکسین (Conotoxin) است که از سم حلزون‌های مخروطی دریایی (Cone snails) استخراج می‌شود.
این سموم می‌توانند با مسدود کردن کانال‌های کلسیمی یا سدیمی در اعصاب، انتقال پیام‌های درد را متوقف کنند. مطالعات نشان داده‌اند که برخی از این نوروتوکسین‌ها حتی می‌توانند از مورفین قوی‌تر عمل کنند، اما بدون ایجاد اثرات جانبی جدی مانند اعتیاد.
این سموم با تعدیل کانال‌های عصبی مسئول احساس درد، باعث کاهش درد میشوند و به دلیل هدف‌گیری بسیار خاص خود، اغلب کمترین اثرات جانبی را دارند. این ویژگی‌ها باعث شده که نوروتوکسین‌های شکم‌پایان دریایی به عنوان منبعی برای تولید داروهای جدید ضد درد مورد توجه قرار گیرند.
دیدگاهتان را بنویسید