التكنولوجيا الحيوية

السطحي للمادة تقل كمية الإحتياج إليها عند الإستخدام وكذلك سرعة التفاعل فى وقت أقل

).(Zhang et al.,2012, Gao and Hairoshi 2005

ومن الأمثلة الواضحة على ذلك فإن معدن الذهب فى الحجم الطبيعي يكون ذات لون أصفر لامع، واذا تم تصغيره الى ١٠٠نانومتر فإنه يحتفظ بنفس اللون .وعند أقل من ١٠٠نانومتر فإن لونه يصير أحمر براق .وعند حجم ٣٠نانومتر يصير لونه قرمزي .وعند أقل من ٣٠نانومتر يصير لونه بني ،بالاضافة الى التغير فى شكل البللورة والقوة ودرجة توصيل الح اررة والكهرباء وصفات

المغنطة.

وهناك أسلوبان للحصول علي المادة فى حجم النانومتر .يعرف الأسلوب الأول ب Top-down وفيها يتم تكسير الجزئ الكبير الى جزيئات أصغر .أما الأسلوب الثاني يعرف ب Bottom-up وفيها يتم البدء بالذره ليتم تجميعها الى أحجام أكبر .ويلاحظ أن الطريقة الأولي تستخدم بكثرة فى الصناعات الألكترونية مثل الكمبيوتر والذي صار أسرع.

كما يمكن إتباع الطرق الفيزيقيه مثل إستخدام أسلوب البلازما الباردة ،الحزم الجزيئية للموجات الصادمة ،للليزر .الا أن هذه الطرق تعطي أحجاما مختلفة فى الأبعاد.

وهناك طرق كيماوية مثل التفاعلات المائية الح اررية ،تخليق ،Sol-gelالأملاح المنصهره وتعطي هذه الطرق احجاما متساوية تماما من الحبيبات وأكثر فاعلية .وكمثال فإن طرق Sol-gel methodتعتبر طريقة كيماوية رطبة لاتحتاج الى درجة ح اررة عالية أو درجة حموضة عالية.

وهذه الطريقة تفيد كثي ار فى دمج جزيئات الكالسيوم والفوسفور وينتج منتج موحد متجانس هو ثنائي فوسفات الكالسيوم .كما يمكن إتباعها فى صناعة السيراميك .وقد إستمدت هذه الطريقة إسمها فى انها تمر بطورين الأول سائل ) (Solثم بعد فترة تتبخر المادة لتتحول الى طور الجيل .Gelوفى طريقة Aerosolتبدأ بطور الغاز وتنتهي بطور السائل.

أمان وسمية مواد النانو المستخدمة في الحيوانات :

Safety And Toxicity Of Nanomaterial’s Used In Animals :

من الضروري ذكر نوع الدواجن التي سوف يعطي لها مكون حبيبات النانو .وبوجه عام تعتمد سمية حبيبة النانو علي عدة عوامل مثل :الجرعة ،تركيز العامل ،نوع البولي مير polymerالمستخدم لكبسولة النانو وغيرها .وسنة ٢٠٠٥وجد الباحث BraydichStolleأن حبيبات الفضة النانو اثرت سلبيا علي تكون الانسجة gametogenesisفي الخنازير ولذلك يجب تجنب هذا العنصر

عند استخدام الحيوانات من اجل التناسل.

ويلاحظ ان تكنولوجيا النانو في تطور ثابت وتتباين كثي ار تطبيقاتها ويستفاد منها في تحسين انتاج الحيوان بوجه عام .ودراسة تكنولوجيا النانو في هذه الناحية مازال محدودا جدا .وعمليا يمكن تطبيقها ومع النتائج المشجعة التي سوف تسمح بتنفيذ عمليات أكثر سرعة وفاعلية وباقل خطورة علي المستهلك .ومن جهة اخري مازال هناك احتياج لمزيد من الأبحاث لتدعيم فاعلية هذه التكنولوجيا وخاصة امان تكنولوجيا النانو وتجنب اي ضرر للبيئة او للأنسان.

التأثيرات الجانبية لتكنولوجيا النانو : Side Effects Of Nanomaterials الحجم الصغير جدا للمواد النانو تعني سهولة أكثر لاستخدامها في جسم الانسان اكثر من الجزيئات ذات الحجم الكبير ،وبالتالي التفاعلات تكون تأثيرها قوي مما يؤدي الي التهاب وضعف دفاع الجسم ضد الأمراض .تتراكم جزيئات النانو في الأعضاء وتؤثر علي ميكانيكية التنظيم للأنزيمات

والبروتينات الاخري.

٤٣٢

تستطيع جزيئات النانو الصغيرة جدا:

تترك بقايا في المنتجات. تسبب الأمراض الرئوية وتليفها. تسبب تلف وهدم الكروموسوم.DNA ، تتسلل خلف النظام المناعي في جسم الانسان. الانانبيب النانو كربونية اكثر ضر ار من غبار الكوارتز).(Silicosis disease الخوف من nano-botلتصبح انتاجها ذاتيا.مجالات النانو تكنولوجي : Field Of Nano Technology إن تكنولوجيا النانو واعدة فى إيجاد تطبيقات جديدة فى معظم فروع العلم وفى مجالات الصناعات الدوائية والإلكترونيات والمنظفات ومجال الزراعة والأغذية والملابس والأصباغ والمعلومات والهندسة .وقد كان مقدار سوق النانو فى عام ٢٠٠٨مبلغ ٧٠٠مليون دولار وصار ٢.٦تريليون فى عام ٢٠١٥م مع زيادة فرص العمالة وذلك بسبب تحول النانو تكنولوجي من مرحلة الأبحاث الي مرحلة الإنتاج والتجارة ،وفى مجال الإنتاج الحيواني يتم تحسين المناعة مما يقلل من اللجوء الى المضادات الحيوية كما يقلل من الروث الناتج من الحيوان مما يقلل من تلوث البيئة والإحتباس

الحراري الناتج عن غاز الميثان فى الجو.

بعض مجالات إستخدام النانو تكنولوجي :Nano Technology Uses تعرف تكنولوجيا النانو بأنها تلك التكنولوجيا حيث تتواجد المواد والتركيبات في نطاقات النانومتر nanometricوازدادت تطبيقاتها وابحاثها لأن المواد باحجام صغيرة لها صفات وخصائص مختلفة مقارنه بمثيلاتها باحجام كبيرة .وحديثا ازدادت الابحاث علي تكنولوجيا النانوالحيوية nano biotechnologyوخاصة تلك الأبحاث التي ركزت علي الأدوية المستخدمة من أجل صحة الإنسان ،وهناك احتياج لتطبيق تلك المعرفة والمعلومات علي صحة الحيوان لكي تتحسن الانتاج

الحيواني.

ومن ناحية اخري هناك نقص في المعلومات عن هذه الجزئية وحتي الابحاث التي ركزت علي صحة الانسان قد اجريت باستخدام نماذج الحيوان .ويجب الاخذ في الاعتبار بأن تتضمن تكنولوجيا النانو العوامل البيئية والأمن الغذائي.

وتعرف تكنولوجيا النانو بانها تكنولوجيا المواد والتركيبات التي يقاس حجمها بالنانو مع تطبيقها في مجالات عديدة مثل الفيزياء والكيمياء والبيولوجي وهذا يتضمن تفهم معين وتحكم في المادة المقاسة من ١الي ١٠٠نانومتر مع امكانية وجود تطبيقات جديدة اخري وهذا يعزي الي انه عند الاحجام الصغيرة جدا تختلف صفات المادة عن مثيلاتها عند الاحجام الكبيرة وجدير بالذكر فان النانو متر يساوي /١بليون من المتر) (٩-١٠وسمك شيت الورق يساوي ١٠٠٠٠٠نانومتر .ويتراوح طول موجة الضوء المرئي من ٤٠٠الي ٧٠٠نانو متر )جدول .(٧٧ تعتبر الولايات المتحدة واليابان والمانيا من الدول التي لها أكبر استثمار في تكنولوجيا النانو ) ١١٠٠ ،١٦٠٦و ٤١٣مليون دولار( علي الترتيب وذلك حسب تقارير NRCلسنة ،٢٠٠٠ ويوضح الجدول التالي حجم بعض التركيبات البيولوجية بالنانومتر.

٤٣٣

جدول ) (٧٧حجم التركيبات البيولوجية المختلفة )نانومتر(

الحجم )نانومتر(

التركيب البيولوجي

١٠٠٠٠

كرات الدم البيضاء

١٠٠٠٠ -١٠٠٠

البكتريا

١٠٠ – ٧٥

الفيروس

٥٠ – ٥

البروتين

٢٠٠

الحامض النووي ) DNAالعرض(

١٠٠-٠

الذرة

وتاريخيا تتواجد حبيبات النانو علي الكوكب لفترة زمنيه طويلة جدا ويتم تخليقها عن طريق ظواهر طبيعية عديدة وهي التفاعلات الضوئية الكيماوية والانفجار البركاني أو حرائق الغابات .وبالرغم من أن تطبيقات تكنولوجيا النانو كانت موجودة منذ الازمنه القديمة ألا أنه ظهرت استخداماتها الان في

مجالات مختلفة.

ومن المعروف ان الصيغة المستخدمة في البروسلين porcelainفي الصين يحتوي علي حبيبات نانو من الذهب .كما ان فنجان ال ) Lycurgusالمعروض في المتحف البريطاني( صنع اثناء الامبراطورية الرومانيه )القرن السادس قبل الميلاد( وهو يمتلك مادة زجاجية تحتوي علي حبيبات النانو المشكلة من الذهب والفضة .وهي مسئولة عن خلق تأثير بصري في الفنجان يعتمد علي اتجاه الضوء .فلو عكس الفنجان الضوء فانه يبدو اخضر اللون ولو انه انفذ الضوء فانه يتحول الي

اللون الاحمر.

وفي بلاد المشرق استخدمت المواد الغروية colloidsالمحتوية علي حبيبات نانو من الذهب في علاج أمراض العظام المزمنه مثل مرض التهاب المفاصل .وفي سنة ١٩٧٥طور الباحث Ringdrofنموذج a joint pharmaco-polyemersولاحظ ان هذا النموذج يتغير حسب خواص البوليمر plolymerواصبحت تطبيقات تكنولوجيا النانو عديدة ومختلفة .فعلي سبيل المثال تستخدم تكنولوجيا النانو في الالكترونيات من أجل تركيب ال processorsوالبطاريات.

وفي مجال الاحياء ecologyتستخدم تكنولوجيا النانو في التخلص من ملوثات معينه في الماء والهواء .وفي صناعة مستحضرات التجميل cosmeticsتستخدم تكنولوجيا النانو في صنع منتجات مثل الكريم الواقي من اشعة الشمس وادوات التجميل وصبغات الشعر .وهناك كثير من زيوت الطلاء الصناعية وزيوت التشحيم تحتوي علي حبيبات النانو.

وفي مجال الزراعة تستخدم تكنولوجيا النانو في تكوين اسمدة النانو وماسكات المياه water catchersومحابس المواد السامة وبالعكس فإن اهم استخدامات تكنولوجيا النانو تتركز في مجال أدوية الانسان حيث يستفاد من حبيبات النانو في علاج السرطان بالاضافة الي اهميتها في المركبات الغذائية والهرمونات والمعالجة الجينية كما يستفاد من تكنولوجيا النانو في مجال الادوية

البيطرية والانتاج الحيواني.

تطبيقات تكنولوجيا النانو فى مجال علوم الحيوان:

Applications Of Nanotechnology In Animal Science:

تفيد تكنولوجيا النانو في حل الكثير من المشاكل المرتبطة بصحة الحيوان والانتاج والتناسل والممارسات الصحية الجيدة اثناء حفظ الاغذية الحيوانية .والتطبيقات الممكنه لتكنولوجيا النانو فى

مجال الحيوان عديدة منها:

-١تحسين كفاءة التحويل الغذائي واستخدامه.

٤٣٤

-٢التحكم في امتصاص العناصر الغذائية الكبري والصغري.

-٣تقليل مخلفات الطاقة والبروتين في الاغراض الفسيولوجية غير الانتاجية وبالتالي زيادة استخدام

الغذاء.

-٤تقليل سعر لحم الدواجن والحيوان.

-٥تطهير المزارع.

-٦استخدام تكنولوجيا النانو في حقن الجنين في البيض بمختلف العناصر.

-٧استخدام تكنولوجيا النانو في تغذية الحيوان.

-٨استخدام تكنولوجيا النانو في صناعة الدواء للحيوان والدواجن.

-٩تقليل تكاليف تغذية الحيوان والدواجن بتقليل تكاليف اضافة العناصر المعدنية.

-١٠زيادة قوة اتاحة العناصر الغذائية بزيادة مساحات الاسطح وبالتالي القدرة علي زيادة الامتصاص واستخدام العناصر الغذائية مما يقلل من كمية الاضافات الغذائية وبالتالي يقلل

تكاليف الغذاء.

-١١تحسين قدرة الاتاحة للعناصر المعدنيه بأقل الجرعات ولا تتأثر او تتداخل مع مواد علف اخري كما يقلل اخراجها مما يحسن تأثيرها بيئيا.

-١٢تأثير التواجد الفعال للفوسفور في زرق الدواجن علي جودة مياه الاسطح تؤدي الي زيادة الضغط لتحديد كمية الفوسفور الزيادة في علائق الدواجن وبالتالي يقلل خروج الفوسفور في

الزرق.

-١٣جزيئات النانو للعناصر المعدنيه تساعد في تقليل خروج العناصر المعدنيه وبالتالي يقلل

التلوث البيئي خاصة في مزارع الدواجن الكبيرة.

٤٣٥

تطبيقات تكنولوجيا النانو في التغذية

Application Of Nanotechnology In Nutrition

تلقي النانوتكنولوجي المزيد من الاهتمام في العقد الأخير من هذا الزمان نظير وعدها بتحسين الغذاء عن طريق التطبيقات المضاعفة والمنتجات .ولقد عرفت النانوتكنولوجي بواسطة مبادرة النانوتكنولوجي بالولايات المتحدة الامريكية "تفهم وسيطرة المادة عند أبعاد ١الي١٠٠نانومتر" .ومن المتوقع ان تحدث النانوتكنولوجي تغي ار شاملا في كلا من العلم والمجتمع بجانب تزويدنا بفوائد كثيرة .وهناك صفات خاصة للنانوتكنولوجي وهي :قابلية أكبر للأحتراق ،التفاعل ،ومساحة سطح أكبر وصفات كمية quantumبسبب مقاسها .وهذه الصفات تسمح باستخدام مادة أقل وجديدة أو اكثر فاعلية من حيث التفاعلات الكيماوية والفيزيقية بالمقارنه مع المواد الأكبر حجما.

ازداد استخدام النانوتكنولوجي في الغذاء والزراعة في السنوات الأخيرة ولقد اجريت ابحاث عديدة علي الأغذية الزراعية باستخدام النانوتكنولوجي ولخصت هذه التقارير البحثية موضحه انماط استخدامها وحاليا هناك تداول للأغذية المرتبطة بمنتجات النانوتكنولوجي في الأسواق.

أمثلة مواد النانو في المنتجات الغذائية والتي تتواجد في الأسواق العالمية :مركبات النانو لمنع العفن ،أوعية تخزين الأغذية ذات حبيبات النانو الفضية لتثبيط النمو الميكروبي ،حبيبات النانو لتوصيل المغذيات nutraceuticasفي الغذاء وتوليفات النانو للغذاء من أجل افضل ثبات وتذوق ..ومن أمثلة تطبيقات استخدام النانو تكنولوجي في الزراعه :المبيدات الحشرية وعوامل بلل التربة الزراعية .وهناك تحديات عالمية مرتبطة بالانتاج الحيواني ومن أمثلتها :التدعيم البيئي، صحة الإنسان ،مقاومة الأمراض والأمن الغذائي .ومازالت النانو تكنولوجي تواصل وعودها من أجل صحة الحيوان والأدوية البيطرية والأمور الأخري المتعلقة بالإنتاج الحيواني.

النانوتكنولوجي لها القدرة علي الإمداد بالأدوات والبحوث لكي يتغير مستقبل تكنولوجيا الغذاء والعلف .وبتطبيق اسس النانو تكنولوجي يتمكن الباحثون من إنتاج المزيد من الغذاء والعلف والمشروبات beveragesوتحسين تعبئة الغذاء والعلف وتطوير مؤشرات بيولوجية معينه .وهذه الاحساسات البيولوجية مؤشرات مراقبة وضبط أمان الغذاء أو العلف وصحة المحاصيل الزراعية، مناطق الغابات ،البرك السمكية والدواب .وبالإضافة الي ذلك فإن الحساسات الذكية smart sensorsوالتوزيع الذكي للأنظمة المشابهة للتكنولوجيا من أجل الغذاء يمكن الاستفادة منها في الصناعة الزراعية لمقاومة الفيروسات والمسببات المرضية للمحاصيل الزراعية .في المستقبل القريب سوف يتوفر المواد الحفازة catalystsذات تركيبات النانو للأستفادة منها في زيادة كفاءة مبيدات الآفات والأعشاب مما يسمح باستخدام جرعات أقل منها .والنانوتكنولوجي ربما تحمي البيئة بصورة غير مباشرة عن طريق استخدام بدائل امدادات الطاقة والمرشحات اوالمواد الحفازة لتقليل

التلوث وازالة الملوثات الموجودة.

يعتقد علي المدي القصير والمتوسط امكانية استخدام النانوتكنولوجي في تطوير مواد علف الحيوان بالإضافة الي امكانية ادخال منتجات النانوتكنولوجي في علف الحيوان عن طريق مخلفات الغذاء او المصادر البيئية .ومن جهة اخري فإن تطبيقات المزرعة للنانو تكنولوجي تتضمن المزيد من الفاعلية والأنظمة الأمنه من أجل استخدام المبيدات الحشرية ومبيدات الاعشاب والأسمدة بتحكم افضل ،ومثال علي ذلك :امداد المبيدات الحشرية الصديقة للبيئة التي تدخل فيها مادة النانو كميكانيكية لمقاومة الآفات وتعمل فقط داخل العائل .والنانوتكنولوجي المراحل المتأخرة من التطور تشتمل علي المنتجات التي تقوم بإبطال والقضاء علي تأثير المسببات المرضية في الدواب قبل وصول المنتجات الغذائية المحتوية عليها الي المستهلك اما تطبيقات استخدام النانوتكنولوجي في

٤٣٦

البيئة الزراعية فإنها تتضمن توصيل المبيدات الحشرية وحماية المحاصيل وصحة الحيوان ومنع التلوث الميكروبي والكيماوي والمحافظة علي سلامة النبات صحيا بصورة كامله .ويمكن ايضا استخدام النانوتكنولوجي والمحافظة علي سلامة النبات صحيا بصورة امنة ويمكن ايضا استخدام النانوتكنولوجي في الزراعة لتطوير وسائل جديدة لمعالجة الأمراض والاكتشاف السريع للمرض وتشجيع قدرة النبات في امتصاص المركبات الغذائية والعناصر الغذائية الضرورية الاخري .كما أن النانوتكنولوجي لها القدرة علي حل مشاكل كثيرة مرتبطة بصحة الحيوان ،الانتاج ،التناسل، الممارسات الصحية الجدية أثناء التربية والمحافظة علي غذاء الحيوانات ،علاوة علي ذلك فإن أبحاث النانوتكنولوجي سوف تعيد تشكيل علم وتكنولوجيا صحة الحيوان وسوف تساعد في زيادة انتاج الدواب .والنانو تكنولوجي سوف يكون لديها تأثير كبير لعمل المهندسين والباحثين في مجال البيولوجيا عند المستويات الخلوية والجزئية من أجل احداث فوائد معنوية ،الرعاية الصحية ودواء الحيوان ومن ثم فإن ابحاث النانوتكنولوجي سوف تحدث تأثير وتغيير كامل في صحة الحيوان

والمساعدة في زيادة انتاج الدواب.

تكنولوجيا النانو المتكاملة في انتاج الحيوان:

لها استخدامات كثيرة في مجال ) (١اكتشاف وازالة المسببات المرضية ) (٢الأدوية البيطرية )(٣ تحسين العلف ومعالجة المخلفات ) (٤تربية الحيوان والوراثة ) (٥التعرف علي سلامة الحيوان.

-١اكتشاف وازالة المسببات المرضية:

استخدام النانوتكنولوجي nanosensorsعند نقاط متنوعه في سلسلة انتاج الغذاء يعتبر ذو قيمة كبيرة لأن النانوتكنولوجي تستطيع ان تمكن المزيد من اجهزة الحساسية الأصغر حجما والحساسة.

وتحتاج nanosensorsلمادة أقل لانجاز نفس المستوي او مستوي افضل للأكتشاف بالإضافة إلي ذلك تستخدم مواد النانو nanomaterialsفي إزالة المسببات المرضية في المزرعة وفي النهاية تكون نتيجة ذلك حماية صحة الإنسان والحيوان والأمن الاقتصادي.

النظام المتكامل مع قدرات اكتشاف وازالة المسببات المرضية قبل أو أثناء تصنيع غذاء الدواب لها فوائد عظيمه في تقليل خطورة المرض المتولد من الغذاء ومن جهة اخري تستخدم حبيبات النانوتكنولوجي في تصنيع الغذاء ،والبيانات عن جمعها من جلود الدواجن سوف تفيد في ضمان وتأكيد ان التركيز العالي لا يتراكم في غذاء الانسان .وبالرغم من أن هذه الحبيبات ليس لها سمية عاليه فإن البيانات المتعلقة بتقييم المخاطرة لهذا الاستخدام يحتاج اليها قبل استخدام هذه الحبيبات

علي نطاق واسع.

-٢الأدوية البيطرية :Veterinary Medicine

تتنوع تطبيقات استخدام النانوتكنولوجي في الأدوية البيطرية مشتملة :حبيبات الذهب النانو المستخدمة في علاج مرض السرطان ،النقاط الكمية quantum dotsالمستخدمة في تشخيص المرض علي الحيوان وحبيبات النانو المستخدمة في التوصيل الجيني .وأكدت الأبحاث العلمية امكانية اكتشاف الأمراض ومقاومتها وعلاجها عن طريق تكامل الأنظمة الذكية التي تعتمد علي النانوتكنولوجي .ومن جهة أخري تحتاج البحوث المعنوية التأثير لتحقيق تكامل المكونات التي تستلزم تقارب النانوتكنولوجي والبيوتكنولوجي والمعلومات التكنولوجيه وأنظمة المعلومات الجغرافية.

أختير تطبيقات للنانوتكنولوجي للأدوية البيطرية (١) :استخدام حبيبات النانو الكروية في توصيل الأدوية الحيوانية ) (٢استخدام حبيبات النانو في تحسين تحصينات الحيوان بوجه عام .وكلا المشروعين قد صمما لتحسين كفاءة توصيل الدواء في الانتاج الحيواني عن طريق استخدام

النانوتكنولوجي.

٤٣٧

اقترح بعض الباحثين استخدام حبيبات الطين النانو nanohybrid clay materialsمثل الماغنسيوم والالومنيوم والجزئيات البيولوجيه كجزئيات مصممة لاعاقة حركة الخلايا السرطانية وتوصيل الأدوية او الجينات اليها ،وهذا الإجراء يفيد في تقليل التأثيرات العكسية للعلاج الكيماوي .عند توصيل فاكسينات "تحصينات" الحيوان باستخدام النانو تكنولوجي تتشكل مواد إضافية adjuvantsمع حبيبات النانو الكروية للبولي سيترين polystyreneوتتطور لزيادة كفاءة الفاكسين "التحصين" بدون ان يحدث التهاب من استخدام مواد اضافية الأخري ففي سنة ٢٠٠٦قام الباحث scheerlincrوزملاؤه بربط حبيبات النانو لابولي ستيرين بالالبيومين ovalbuminثم حقنها داخل الاغنام ولم يجدواأي تأثيرات عكسية عند مواضع الحقن عن المقارنه بالمجموعة الكنترول

لهذه الاغنام.

تجنب التأثيرات الجانبية للفاكسين عن طريق استخدام حبيبات النانو الكروية يحسن من صحة الحيوان ومن انتاج المزرعة .وهناك مخاطرات قليلة للحيوان مصاحبة مع كريات النانو في هذه الحالة ولكنها غير سامه .ومن جهة اخري يجب اجراء دراسات بحثية طويله الأمد عن أمان منتجات الحيوان الناتجة من استخدام كريات النانو من أجل الفاكسينات ،بالرغم من توقع أمام هذه

المنتجات عند اعطاء الفاكسينات بجرعات منخفضة.

-٣تحسين العلف ومعالجة المخلفات Feed Improvement And Wate Remediation من أجل صحة الحيوان والإنسان وسلامة البيئة وأمثل اقتصاديات للمزرعة فإن نوعية وأمان مدخلات ونواتج ومخلفات انتاج الحيوان تعتبر من الأمور الحاسمة ومن ثم تناول استخدام النانوتكنولوجي من أجل تحسين سلامة علف الحيوان والمخلفات والتركيز علي اكتشاف المسببات المرضية في زرق طيور الرومي وكذلك استخدام حبيبات النانو للحث علي اكتشاف توليفة من الملوثات الكيماوية والميكروبية في العلف .أصبحت إنتاج الدواجن أكثر صداقة للبيئة لانها مصادر تلوث الهواء والماء والتربة الزراعية وكذلك المسببات المرضية للإنسان ومن ثم التركيز علي طرق المعالجة لزرق طيور الرومي عن طريق استخدام حبيبات النانو polymericلتقييد

مصدر للتلوث بهذه الميكروبات واصابة

وازالة ميكروبات campylobacterوتعتبر الدواجن

ا

الانسان بها بالاضافة الي تركيزها بمستويات عاليه في ذبائح هذه الطيور .وحاليا هناك اتجاهات جيدة قليلة لتقليل هذه الميكروبات في انتاج الدواجن والعمليات التصنيعية التي تجري عليها ولقد اقترح العديد من الباحثين تقليل هذه الميكروبات علي الطيور باستخدام حبيبات النانو polymericالمغذي عليها هذه الطيور ففي سنة ٢٠٠٢اقترح الباحث Latourوزملاؤه تطوير حبيبات النانو المكونه من قاعدة البولي ستيرين polystyreneوالرابط بولي اثيلين جليكول polyethaylene glycolجزئيات بيولوجي من سكر المانوز من أجل التصاق وتقييد ميكروب E.coliوالفكرة في هذه الطريقة هي التصاق الحبيبات مع المسببات المرضية في القناه الهضمية لمنع استعمارها ونموها وتزال هذه الميكروبات عن طريق خروجها مع الزرق.

وجود حبيبات النانو في العلف يمدنا ببديل تجاري للإستخدامات غير العلاجية للمضادات الحيوية في انتاج الدواجن .ومقاومة المضادات الميكروبية تزيد من توالد المسببات المرضية في الغذاء والتي من أمثلتها ميكروبات Campylobacterومن جهة اخري يمكن احلال حبيبات النانو محل بعض المضادات الحيوية التقليدية شبه علاجيه مثل التتراسيكلين والبنسلين واللينكومايسين التي تستخدم ايضا في دواء الانسان وتقليل تطور البكتريا المقاومة للمضاد الحيوي وهناك بعض المخاطر علي صحة الحيوان عند استخدام حبيبات النانو حيث تتراكم في المنتجات الغذائية المستمدة من الحيوان ،ولقد لوحظ تليف قولون الانسان ومستوي سمية منخفض عند استخدام

٤٣٨

حبيبات النانو المرتبطة بالمانوز ولكن لم يلاحظ أي تأثيرات علي الخلايا والأنسجه الحيوانية الأخري وهناك حاجة ملحة لإجراء دراسات تفصيلية كثيرة لتقييم اذا ما كانت هذه الحبيبات تتراكم في أنسجة الحيوان وتؤثر علي لحوم ومنتجات الدواجن والتلوث البيئي نتيجة لمخلفات الحيوان

المحتوية علي هذه الحببات.

في أوروبا استخدمت حبيبات النانو في اكتشاف الانزيمات مثل :انزيمات التحلل المائي التي تكسر المركبات الغريبة والسامة الموجودة في العلف وسوف تستخدم هذه الحبيبات في تطوير التقدير السريع عند الحساسية الأعلي وبتكلفة أقل وباستعمال اسهل وأفضل .وهذا التطوير للطرق السريعة من أجل التعرف علي المركبات الغريبة في العلف ضروري جدا لصحة الإنسان وأمان الغذاء

المستمد من المنتجات الحيوانية.

استخدمت حبيبات النانو المكونه من صدف PLGA chitosanالمحتوية علي تعاقبات من الحامض النووي DNAمن أجل التحرر لداخل البيئة بالإضافة الي استخدامها لتعقب مصادر وحركة المخلفات الزراعية ،وهذا الاجراء يفيد في زيادة تفهم المجمعات المائية watershed والمصادر الملوثة ،وباعطاء تنوع تعاقبا الحامض النووي DNAيستكشف الكميات المنخفضة )عن طريق تفاعل سلسلة البولي ميريز polymeraseومن ثم فإن النانوتكنولوجيا ضرورية لبحث كيفية تفاعل جزئيات الحامض النووي DNAالمغلفة مع الكائنات الحية في البيئة بالإضافة الي أهميتها في الأنظمة المستخدمة لضمان وحماية الأمن البيئ.

-٤تربية الحيوان : Animal Breeding

منذ قرون زمنيه ربيت الحيوانات من أجل صفات هامة مثل مقاومة الأمراض ،تحسين أداء ومظهر النمو وجودة المنتج ،ففي العقد الأول من الزمان أنجزت الهندسة الوراثية لأنواع عديدة من الدواب.

فعن طريق الهندسة الوراثية يمكن الاسراع من ادخال صفات مرغوبة داخل الدواب ،والسماح بتقديم دواب اخري جديدة .كما ان انتاج مستلزمات الصيدليه pharmaceuticalفي لين الابقار والماعز يمكن تحقيق عن طريق الهندسية الوراثية بالإضافة الي مقاومة الحيوانات للأمراض وتحسين نوعية اللحم وتصنيع افضل للعلف وازالة الملوثات من المخلفات.

واجهت الهندسة الوراثية للدواب تحديات تكنيكية ولكن النانوتكنولوجي تستطيع التغلب عليها .وفيما يلي مثالين للهندسة الوراثية عن طريق استخدام حبيبات النانو .المثال الأول :يستخدم حبيبات النانو المتاخمة للمادة الأم matrixلتوصيل الحامض النووي DNAداخل أجنة الدواب .للتعبير المؤقت temporal expressionوانتخاب الجينات .أما المثال الثاني :فانه يستخدم حبيبات النانو الحرة الواقفة free standingلتوصيل الجينات داخل الأجنه من اجل تعديل سلالة germineالدواب او داخل انسجة الحيوانات البالغة بغرض المعالجة الجينية .gene therapyالحقن الدقيق لتوصيل الحامض النووي DNAداخل خلايا الحيوانات الثديية باستخدام انابيب دقيقة لتزرع الاحجام الصغيرة جدا من المادة ومرورها داخل النواه .ويعتبر الحقن الدقيق وسيلة شائعة من الوسائل المستخدمة من اجل الهندسة الوراثية للثدييات وعمل هندسة وراثية للدواب بوجه عام .ولقد وضعت حديثا طريقة فريدة لتوصيل الحامض النوي DNAباستخدام مجموعات مرتبه من حبيبات ليفية كربونية ملجنه حيث تمرر الخلايا داخل هذه الألياف المغطاه باللحام بالحامض النووي التي تخترق بعد ذلك الخلايا وتقدم الحامض النووي DNAوبالتالي يسمح بالتعبير المؤقت للجينات التي لم تدخل داخل المادة الوراثية القابلة للتوريث للأجنة ،ولكنها تستطيع ان تؤثر عليها عند أوقات حاسمة .ويستطيع هذا التعبير الجيني المؤقت تحسين الظروف التي تصاحب الدواب المهندسة وراثيا والتي من أمثلتها أمان الغذاء والمنتجات الحيوانية المهندسة وراثيا ،التلوث العرضي للدواب

٤٣٩

المهندسة وراثيا ذات تنوعات غير مهندسة زراعيا والتأثيرات الطويلة المدي علي صحة ورفاهية الحيوان نتيجة للجينات المدخلة ،ويمكن استخدام هذا التكتيك ايضا لانتخاب اجنة الدواب ذات صفات وراثية معينه ومن ثم تكون هذه الطرق أكثر فاعلية واقتصادية لتربية الدواب.

في المثال الثاني ،تستخدم حبيبات النانو لتوصيل الحامض النووي DNAداخل الدواب ولكنها تكون طافية وليست ملاصقة للمادة كما هو حادث في المثال الأول .وفي هذا التكنيك يتم توصيل الحامض النووي DNAعن طريق مسارات غير فيروسية ويصبح مرغوبا بدرجة اكبر .ولقد درست بحثيا حبيبات النانو من السليكا بغرض توصيل الحامض النووي DNAداخل خلايا الحيوانات الثديية ،ولوحظ انها تشجع وتزيد من امتصاص الخلايا للحامض النووي عند سطحها وزيادة كفاءة توصيل الحامض النووي بالمقارنة مع الأنظمة الكيماوية الأخري التي لا تعتمد علي الفيروسات كما تفيد حبيبات السليكا النانو في التحام وحماية بلازميد الحامض النوويDNA ) (plasmid DNAمعمليا ومن ثم يمكن استخدامها لتعديل خلايا الحيوان.

امتلك الباحثون براءة اختراع عن تكنولوجيا حبيبات السليكا النانو مع مطالباتهم بطريقة توصيل الحامض النووي داخل الخلايا معمليا تتشكل من الخطوات التالية:

)أ( -تكوين تجميع معقدات عامل الحامض النووي nucleic acid transfecting agen ) .complexesب( -اتصال معقدات عامل الحامض النووي مع حبيبات السليكا النانو لتكوين معقدات من حبيبات النانو والحامض النووي) .ج( -تحصين المعقدات الناتجة مع الخلايا للسماح بترسيب المعقدات علي الخلايا اثناء او قبل النقل transfectionحيث يتم توصيل الحامض

النووي داخل هذه الخلايا.

استخدام انظمة transfectionغير الفيروسية يحسن بدرجة كبيرة الهندسة الوراثية للدواب ويساعد الأمور الموجهة والمتعلقة بتأثير الناقلات الفيروسية علي صحة الحيوان ويشتبه في الناقلات الفيروسية للمعالجة الجينيه في الانسان تسببها للوفاه ومرض سرطان الدم ومن جهة اخري ثبت ان استخدام النانوتكنولوجي لتوصيل الحامض النووي DNAيفيد صحة الحيوان وأمان المنتجات المستمدة من الحيوان بالإضافة الي ذلك فإن أمان حبيبات النانو وتأثيراتها علي التطور الجنيني المبكر بعد المعاملة تؤكده بعض الدراسات البحثية بالرغم من سميتها القليلة.

-٥التعرف على سلامة الحيوان

Identity Preservation And Supply Chain Tracking :

معرفة مكان الدواب ومصادر اعلافها يساعد في منع انتشار الأمراض مثل مرض السل والانفلون از.

لقد طورت طرق الاستكشاف من أجل فاعلية وزيادة طرق المطابقة وفيما يلي مثالين لاستخدام هذه الطرق في مطابقة علف الحيوان والمنتجات الغذائية عن طريق السلسلة الممدة supply chain فالمثال الأول استفاد من النانوتكنولوجي في جهاز hand held deviceلاكتشاف جينات سيتوكروم الحيوانية في الغذاء او منتجات الاعلاف وفي هذا الجهاز تم تخليق عشرات الالاف من مسيارات الالوليجونيكليوتيد photo-nano-lithogrpahyويقوم الجهاز بطمر العدد الكبير من جزئيات الحامض النوي لربطها مع جينات سيتوكروم ط الفقارية والتمكن من اكتشاف ومطابقة الأنواع العديدة في العينة .يمكن نقل بروفيل جينات سيتوكروم ط داخل عينه العلف او الغذاء ومطابقة انماط الحيوانات المستخدمة من اجل المنتج .وهذا المنتج يستفاد منه في صناعات الاغذية والأعلاف وفي شركات التصنيع يبني food export IDعلي إشارة الحامض النووي DNA الفريدة للمنتج .كما يساهم Food expert IDفي ضمان وسلامة وجودة العلف الغذاء في المصنع عن طريق مطابقة كل خطوة من خطوات سلسلة التصنيع من المزرعة الي شركة تصنيع الغذاء.

٤٤٠

حجم الجهاز الصغير مع الكثافة العالية لفحوصات ستيوكروم تمكن من تعدد العينات وتقلل من تكلفة الانتاج والمخلفات البيئية ويعتبر امان الحيوان وسلامة المنتج من فوائد هذه التكنولوجيا فعلي سبيل المثال يمكن غربلة علف الماشية من أجل بروتين الحيوانات المجترة لمطاوعتها مع تنظيمات أمان العلف لمنع انتشار مرض bovinespongiform encelphalopathyعن طريق العلف

الملوث.

اقترح استخدام الشرائط المشفرة النانو nanobarcodesفي مراقبة وتعقب مكونات العلف .ومن جهة اخري فإن تكنولوجيات النانو بليكس Nanoplexعملت ايضا علي شرائط نانو مشفرة nanobarcodesمماثلة وأشتملت علي تلك المصنوعة من البلاتينيوم والبالاديوم والنيكل والكوبالت ففي nanobarcodesالمتعلقة بهم ارتبطت ايضا شرائط معدنية مع الاجسام المضادة لاكتشاف محللات analytesفي المنتج .يمكن استخدام nanobarcodesمباشرة باضافتها الي المنتجات والعلف وحقنها داخل الحيوان لانها تنتقل عن طريق التربية وسلسلة الانتاج.

مستقبل صناعة اللحوم ربما يعتمد علي القدرة علي اجتياز جميع مراحل حياة المنتج بحيث تشمل ميلاد الحيوان ،تاريخه الطبي وتحركاته بين المزرعة وعنبر الذبح وخطة تعبئة اللحوم.

استعمال شرائط النانو المشفرة من أجل تربية الحيوان اخذت ايضا في الاعتبار نظ ار لقدرتها علي اكتشاف التحليلات المفيدة في تقييم الحالة الهرمونية للحيوانات المدرة للبن علي الحيوان نفسه ومن ثم يتحقق افضل تحكم لوقت التربية ،وفي هذه الحالة تزرع هذه الشرائط تحت جلد الحيوان ويتحكم فيها حسيا من علي بعد باستخدام الاشعة تحت الحمراء.

هناك امكانية لاضافة اللدائن الشريطية tagsالي الحيوان ومنتجاته بدون معرفة المستهلك، والمعلومات الخاصة عن استخدام المنتجات يمكن جمعها وفي حالة ارتباط شرائط النانو المشفرة بالأجسام المضادة بغرض اكتشاف التحليلات المستخدمة فإنها تدخل الجسم وتجمع المعلومات عن الجينات اوالحالة الصحية .وعند استخدام شرائط النانو المشفرة في الحيوانات اومنتجات غذاء الانسان تدرس جيدا المخاطر المحتملة من استخدام المعادن metalsاو الاجسام المضادة.

وبصرف النظر عن هذه المخاطر فإن شرائط النانو المشفرة لها فوائد كبيرة في حجز ملوثات العلف وتتبع الحيوانات ومنتجاتها وضمان سلامة الغذاء.

) (١تطبيقات النانو تكنولوجي في تغذية الحيوان

Application Of Nano Technology In Animal Nutrition لقد قيم علم مقياس النانو nanoscaleالنانو تكنولوجيا nanotechnologyلإمدادنا بحلول محسنه وفريدة لكثير من التحديدات الكبيرة التي تواجه الزراعة والدواب والمجتمع اليوم ومستقبلا .ظهرت النانوتكنولوجي Nanotechnologyعند بدايات تطور البحث والتكنولوجيا .يستطيع الباحثون التعامل مع المواد البيولوجية )الحامض النووي RNA،DNAالبروتينات ،أو الخلايا( بكميات ضئيلة .ولقد أحدثت طرق توزيع الأدوية الذكية والتوزيع الجيني والفاكسينات الدقيقة وحساسيات النانو nanosensorsتغي ار كاملا في صحة وانتاج الحيوان وهناك استخدامات كثيرة جدا للتكنولوجيا بتشخيص المرض وتوزيع الأدوية وتغذية الحيوان وتربية الحيوان والتناسل وهندسة الأنسجة واضافة قيمة لمنتجات الحيوان .وحديثا هناك تركيز واهتمام علي التأثيرات السامة للحبيبات وللجزئيات الدقيقة في كلا من الإنسان والحيوان.

٤٤١