التكنولوجيا الحيوية

النانوتكنولوجيا وتغذية الحيوان: Nanotechnology And Animal Nutntion تعتبر اقتصاديات المزارع والحيوان والدواجن وكذلك جودة وأمان المدخلات والنواتج ومخلفات الانتاج الحيواني من الأمور الهامة الحاسمة ،وباستخدام النانوتكنولوجي nanotechnologyيدعم أمان

علف ومخلفات الحيوان.

تحسين كفاءة التغذية وتغذية حيوانات المزرعة:

Improving Feeding Efficiency And Nuytrition Of Agricultural Animals يعتبر تدعيم انتاج المزرعة من حيث تقليل مدخلات الانتاج لأأدني حد وتعظيم المنتجات لأعلي حد من الأمور الهامة ويعتبر العلف من أحد المدخلات الهامة في الانتاج الحيواني ،وينتج عن

بيئيا ثقيلا

انخفاض كفاءة التغذية زيادة الطلب علي العلف وزيادة تفريغ مخلفات الحيوان وعبئا وتكلفة انتاج عالية ومع استخدام النانوتكنولوجي nanotechnologyيتحسن بروفيل المركبات الغذائية وكفاءة الاستفادة من المركبات الغذائية الصغري بالأعلاف ،وامداد الحيوانات بمركبات غذائية اضافية يعتبر طريقة فعالة لتحسين كفاءة تخليق البروتين والاستفادة من المركبات الغذائية الصغري كما أن المساعدات الهضمية مثل الانزيمات الهاضمة للسيليوز تجعل الاستفادة من الطاقة افضل علاوة علي أن المغذيات الصغري والمنشطات البيولوجية تحسن من صحة الحيوان وتحافظ علي حالة الحيوان الفسيولوجية في صورتها المثلي .ولقد استخدم توليفة من انظمة توزيع nanoscaleمن خلال ابحاث علمية بغرض التطبيقات الغذائية واظهرت هذه الانظمة ميزات وفوائد كثيرة جدا مثل الثبات الافضل عند الاجهاد البيئي وتأثيرات عمليات التصنيع والامتصاص العالي والاستفادة البيولوجية وغيرها من الفوائد.

يستفاد من انظمة توزيع nanoscaleفي البروفيلات الغذائية للعلف وكفاءة التغذية بالإضافة الي امكانية تصميمها بغرض توزيع الأدوية البيطرية التي تحمي الأدوية في القناة الهضمية .ومن ثم فإن هذه الفوائد تحسن من كفاءة الاستفادة عن طريق استفادة الحيوانات للمركبات الغذائية وتقليل العبأ المادي للمنتجين وتحسين نوعية المنتج وكمية محصول الانتاج أمان ونوعية الغذاء والسمية :Food Safety And Quality And Toxicity ينتج عن سوء ظروف تخزين اعلاف الحيوانات نمو كثير من الفطريات وانتاج السموم التي تسبب الميكوتوكسينات .ولقد ذكرت منظمة الاغذية والزراعة بالأمم المتحدة FAOان %٢٥من الحبوب الزراعية ملوثة بالميكوتوكسينات ،كل عام وهذا يسبب تقليل القيمة الغذائية للغذاء والعلف وانخفاض انتاج اللحم من الحيوانات وسمية مستخدمي منتجات الألبان .استخدام كل من ثاني اكسد السيليكون واكسيد الماغنسيوم كعامل ادمصاص فعال لازالة الافلاتوكسين من دقيق القمح.

* -تعتبر الدواجن مصدر عدوي الانسان ب compylobacteyكما ان تلوث ذبائح الدواجن بها

عاليا.

* -يمكن احلال الحبيبات الصغيرة جدا nanoparticlesمحل الأدوية التقليدية )المضادات الحيوية( وتقليل نمو وتطور البكتريا المقاومة للمضادات الحيوية ويمكنه من توزيع الكيماويات الزراعية )الأسمدة ،المبيدات ،ومنظمات النمو النباتية( وغيرها ..وكثير من حوامل nanoscale تستخدم للتخزين أو الحماية والتوزيع وتتحرر بواسطة التحكم payloasفي عمليات انتاج

المحصول.

* -تقدم تكنولوجيا النانو nanotechnologiesمجموعة من الفوائد لسلسلة الغذاء الكاملة من تصنيع الغذاء ،التعبئة ،المطابقة والوصول الي التحكم في نوعية منتجات الحيوان بالاضافة الي

٤٤٢

ذلك تمدنا هذه التكنولوجيا بمعلومات تتعلق بنشأة الحيوان والممارسات البيئية التي تستخدم في الانتاج وأمان الغذاء والسجلات والأخري المتعلقة بحقوق الحيوان.

* -تعديل اعلاف الحيوان نتج عنه تحسن في انتاج الحيوان وخاصة نوعية انتاجه كما ان تنظيم الاستفادة من المركبات الغذائية افاد في تدعيم كفاءة انتاج الحيوان وتصميم الأغذية الحيوانية التي تتناسب مع توصيات الصحة وملاحظات المستهلك .فعلي سبيل المثال :استخدام تنظيم المركبات الغذائية في اعادة تصميم الاغذية مثل الأحماض الدهنية باللبن cis 9, trans-11 linoleic acid وحامض vaccenicالتي لها دور هام في منع أمراض الانسان المزمنه الخطيرة مثل السرطان atherogenesisوالتخليق الحيوي لهذه الاحماض في دهن لبن المجترات الحلابة يدعم ويتحكم فيه عن طريق النانو تكنولوجيا nanotechnologyالتي تمكن من توزيع المركبات الغذائية .مع استخدام النانو تكنولوجيا nanotechnologyتقل بدرجة كبيرة كمية المضادات الحيوية بسبب

الصفات التي تحرزها المواد عندما يقل حجمها.

تحويل مخلفات الحيوان الي منتجات ذات قيمة:

Turning Animal By Products And Weste Into Value Added Products :

تعتبر مخلفات الحيوان من احدي هموم صيانة الانتاج الحيواني ،ولكن عن طريق السياسات البيئية الدقيقة سوف يمنع تصريف مخلفات الحيوان .الرائحة غير المناسبة الناتجة عن الانتاج الحيواني المكثف تؤثر سلبيا علي نوعية الهواء وظروف الحياة والقيمة الحقيقية للمكانة الاجتماعية للمنطقة

المجاورة.

التحويل البيولوجي لمخلفات الحيوان الي طاقة وكهرباء ينتج عنه عائد مادي وطاقة متجددة وسماد

عضوي عالي النوعية وتحسن نوعية البيئة.

Nanotechnology enabled catalystsتلعب دو ار هاما في فاعلية وتكلفة التجول البيولوجي الفعال وخلية الوقود fuel cellمن أجل انتاج الكهرباء وتخزين قدر كافي من الطاقة وهذا يسهل ويفيد في توزيع الطاقة في المجتمعات الريفية ومن ثم ينتج عن هذا الاجراء عدم الاحتياج الي الالواح الكهربية مما يسرع من تطور الريف وتحسين الانتاج والعمل والمعيشه وخاصة في الدول

النامية.

الاتاحة البيولوجية لحبيبات النانو في نظام توزيع المركبات الغذائية:

Bioavailability Of Nanoparticles In Nutrient Delivery System :

الاهتمام بالصيدلية Pharmaceuticalوالتطبيقات المرتبطة بالغذاء لتكنولوجيا انظمة توزيع حبيبات جزئيات النانو Nanoparticlesللمركبات الغذائية أدت الي تطورات هائلة في العمليات الميكانيكية والكيماوية للحصول علي أنظمة حبيبات النانو nanoparticalesولقد تمكنت الطرق الميكانيكية من انتاج حبيبات النانو ١٠٠٠-١٠٠بينما انتجت الطرق الكيماوية .10-100 mm وقد أظهرت البيانات التجريبية انه في بعض الحالات تستطيع حبيبات النانو ١٠٠٠–١٠٠انتاج تحسن كبير في المتاح الحيوي للمواد النشطة .active ingredients

العمليات الميكانيكية : Mechanical Processes

يستخدم في هذه العمليات مجزة "مقص" او تصادمات حبيبة كمصدر للطاقة لكسر الموجودات الأكبر حجما الي تكتلات أصغر حجما علي نطاق صغيرة جدا nanoscaleوتتميز العمليات الميكانيكية عن مثيلاتها الكيماوية في أنها تحتاج أدني استخدام للأضافات الكيماوية.

يوجد نمطان من العمليات الميكانيكية وهما المطاحن millsللحبيبات الصلبة ،عمليات اسالة صغيرة microfluidicللسائل والمواد الذائبة .هناك تحديات في انظمة الحبيبات النانو مع

٤٤٣

العمليات الميكانيكية ومن هذه التحديثات :خلق كثافة طاقة عالية لتكسير الحبيبات ،منع اعادة تكتل الحبيبات ،فصل الحبيبات الكبيرة والصغيرة الحجم.

العمليات الكيماوية : Chemical Processes

يشار الي العمليات الكيماوية بأنها من تجهيز الحبيبات النانو عن طريق التفاعلات الكيماوية او عن طريق التجميع الذاتي self assemblyللمركبات الكيماوية المتبلمرة )البولميرات( polymers وفي هذه العمليات الكيماوية تكون الطاقة الميكانيكية محدودة للمحافظة علي المعلق suspension

في صورة مختلطة تماما ولمنع التكتل والترسيب.

يستخدم في العمليات الكيماوية خمس مكونات وهي :المذاب soluteمذيب داخلي ،مذيب خارجي )ماء( surfactantالذي ينتشر في المذيب الخارجي ،وفي بعض الحالات البوليمر polymer

الذي يذاب في المذيب الداخلي.

تدعيم المتاح بيولوجيا مع الحبيبات الصغيرة جدا :

Bioavailability Enhancement With Nanoparticles :

يشار الي المتاح البيولوجي بأنه المكون من جرعة تتوفر عند موضع التأثير في الجسم .وفي معظم جرعات الفم يفسر هذا التعريف بأنه المكون من الجرعة التي تدخل تيار الدم .ويشار الي الممتص بالأمعاء Uptakeبأنه المكون من الجرعة التي تمتص عن طريق جدر الأمعاء.

تصميم انظمة توزيع الحبيبات الصغيرة جدا manoparticlesللمركبات الغذائية يستوجب تفهم العمليات البيولوجية التي تنظم الامتصاص والاستفادة البيولوجية .عندما تحتاج الحبيبات الغذائية الدقيقة nanoparticlesللحماية من البيئة الحامضية للمعدة فإنها تحاد بكبسولة عن طريق الاغطية الداخلية وعند مغادرة الغذاء المهضوم المعدة فإنه يدخل الاثني عشر ويختلط مع أملاح الصفراء ويتحرر بواسطة الحوصلة الم اررية وتقوم أملاح الصفراء بتحويل الدهون الي مستحلب.

تتكتل الأحجام المتوسطة لأملاح الصفراء الميسيلات 4nm ،micellesلأملاح صفراء الحويصلات cevesicelsوفي بعض الحالات تكون هذه الاملاح نظام توزيع حبيبات النانو

nanotechnologyبطبيعتها الذاتيه.

أظهرت الدراسات البحثية ان الكاروتينات carotenoidsلا تكون متاحة بيولوجيا اذا لم تستهلك مع الغذاء وهذا ينعكس علي الحقيقة التي تشير الي ان املاح الصفراء تستطيع استحلاب الكاروتينات الذائبة في الجلسريدات الثلاثية ولكن املاح صفراء الميسيلات لا تستطيع اذابة الكاروتينات النقية.

يتحرر محلول البيكروبنات المحتوي علي انزيم التربسين في الاثني عشر مما يزيد من درجة الحموضة للمحلول الي ٧–٦وبعد ذلك يدخل الملخوط المعلق الي اوسع جزء للأمعاء الدقيقة –٧ ٤ويمكث حوالي ٥-٣ساعات قبل دخوله الأمعاء الغليظة وتقوم الخملات المبطنة لجدار الأمعاء الدقيقة بامتصاص المركبات الغذائية المهضومة -والطبيعة المخاطبة للجليكوبروبين glycoproteinالميوسين mucinالمغطية سطح خلايا الخملات تمثل عامل رئيسي في

امتصاص حبيبات النانو .nanoparticles

أصبح مجال نانو تكنولوجيا الغذاء ذا أهمية كبيرة بسبب حشد اهتمامات الصناعة والحكومة والاكاديمية بالإضافة الي ذلك هناك تقدم ملحوظ في تشكيلات حبيبات النانو nanoparticles المصممة لتحسين الاستفادة البيولوجية للمكونات الفقيرة الذوبان في الماء ولقد اشتغل معظم الباحثين نحو افتراض ان التحسين في الاستفادة البيولوجية ينتج عن التحسن في الذوبان الظاهري وأهملوا تأثير النقل الكمي ،transfer massوالامتصاص المباشر للحبيبات النانو nanoparticlesله دور هام في تدعيم وزيادة الاستفادة البيولوجية.

٤٤٤

* -احتشاد علوم التغذية والصيدلية والغرويات colloidsمع هندسة الغذاء سوف يمكن من زيادة التوجه لآنظمة توزيع الحبيبات النانو nanoparticleفي استخدامات الغذاء .بالإضافة الي التأثير التكنولوجي المحتمل لأنظمة توزيع حبيبات النانو في صناعة الغذاء ،هناك ايضا اهتمامات عن التأثيرات الجانبية غير المتوقعة للتكنولوجيا ومن هذه التأثيرات نقل وترسب المكونات النشطة او

الأدوية المستساغة في الانسجة.

) (١التطبيقات الممكنه في الانتاج الحيواني

Possible Applications In Animal Production:

طبقت أبحاث تكنولوجيا النانو في علاج الانسان بعد اختبارها في الحيوانات المعملية )الفئران، الخنازير ،الارانب وغيرها( ومن جهة اخري حسب ما اشار اليه الباحث scottسنة ٢٠٠٥هناك اربع تطبيقات ممكنه لتكنولوجيا النانو في الحيوانات وهي:

-١ادارة العلاج والمركبات الغذائية والبروبيوتيك والاضافات والمواد الاخري.

-٢تشخيص وعلاج الامراض بحبيبات النانو التي تسمح باكتشاف وازالة مسببات المرض بدون

الاحتياج الي العمليات الجراحية.

-٣التسجيل المطابق الذي يسمح بتتبع تاريخ حيوان ومنتجاته )لحم ،لبن ،بيض(.

-٤رعاية التناسل مع الحساسات المناعية الهرمونية .hormonal immunosensors وطبقا للتقارير المستمدة من بيانات مستخلصة من INEGIسنة ٢٠٠٧فان أكثر من %٦٠من المساحة الكلية بالمكسيك عبارة عن استزراع وتربية الحيوان وغابات ولذلك فإن انظمة الانتاج الحيواني اما رعي حر أو رعي مختلط يعيد معه هذه التكنولوجيا باستخدام اسمدة النانو التي تنقل المركبات الغذائية الي اماكن معينه في المرعي الاخضر Foragesوهذا يمكن اجراءه بمساعدة حجر المغناطيس .ويمكن تحسين احتجاز الماء في التربة مع استخدام السليكات المائية zeolites باستخدام مواد النامو التي تمتص المواد السامة وكذلك الاجهزة التي تقدر خواص التربة.

حديثا ،صممت حبيبات نانو سلينات الصوديوم من أجل الاستعمال الفمي في المجترات باستخدام Copolymers of metacryloateالحساسة لدرجة pHوالتي لا تهدم في الكرش ولكن تهدم في المعدة الحقيقية حيث تكون درجة ال pHحامضية ومشابهة لمثيلاتها في الحيوانات غير المجترة.

ومن جهة اخري اختبرت بنجاح حبيبات الفضة النانو في اجنة الدجاج .وبالرغم من عدم تأثيرها علي تطور اجنة الدجاج فإنها قللت من عدد وحجم حويصلات اللمف بغدة البيرسا .ولقد طورت ايضا حساسات المناعة علي اساس قدرة تركيبات النانو علي اكتشاف تركيز هرمون البروجسترون في لبن الابقار واكتشاف التبويض ovulationفي هذه الحيوانات وكذلك اكتشاف B-agonistفي علف حيوانات اللحم والذي يستخدم كمنشط نمو .ولما كانت سلامة صحة الحيوان والانسان تعتبر من الأمور الهامة فقد تم تحصين الحيوانات من أجل سلامتها من أمراض عديدة .وتحتوي هذه التحصينات علي مواد اخري بجانب الانتيجين مما يحسن من الاستجابة المناعية وبعض المواد مثل هيدروكسيد الالمونيوم لها تأثيرات جانبيه ضارة فهي تبسب التهيج irritationsوالتهاب الموضع المصاب وتقلل من مناعة الخلايا وخاصة المناعة من الفيروسات.

ولتجنب ذلك طورت بعض المواد الاضافية في صورة حبيبات نانو فوسفات الكالسيوم التي تمتاز بقدرتها علي تخليق مناعة فعالة ضد الفيروسات .وفي سنة ٢٠٠٥اثبت الباحث Devilleأهمية المواد الاضافية في صورة نانو من حيث دورها في استجابة المناعة للخنازير ضد انتيجين Trichinellaوحموله اليرقات larva cargoفي انسجتها العضلية ويعتبر هذا تقدما لتكنولوجيا

النانو في الانتاج الحيواني.

٤٤٥

استخدام تكنولوجيا النانو من كمية المضادات الحيوية المستخدمة بدرجة كبيرة وذلك بسبب صغر حجمها وهذا ما اثبته الباحث Fattalسنة ١٩٨٩علي الخنازير المصابة بعدوي السالمونيلا Salmonella typhimuriumوالمعالجة بالامبيسلين المدمج مع حبيبات النانو حيث كانت نسبة الشفاء عاليه بالاضافة توزيعها الاكثر تخصصا في الانسجة.

وتطبق تكنولوجيا النانو في مجال التغذية وتحقق أهدافا عديدة مثل الحصول علي معلومات عن المركب الغذائي أو المكون النشط بيولوجيا وتحرره في مواضع معينه من التاثير وزيادة المتاح منه واستمرار المستويات المضبوطة لفترات زمنيه اطول وعدم تكسيره بالاضافة الي عدم اجهاد

الحيوانات عند نقلها من مكان لاخر.

وتعتبر العناصر المعدنيه من أكثر الاضافات الغذائية المستخدمة في تغذية الحيوان .ولكن عندما تكون قيمتها البيولوجية منخفضة فإن الحيوانات لا تستفيد منها بالقدر المناسب .فعلي سبيل المثال:

نقص الحديد مازال يشكل مشكلة في تغذية الحيوان والانسان وخاصة في المراحل الأولي من العمر واثناء الحمل وفي حالة غزو الطفيليات الداخلية .وتعتبر كبريتات الحديدوز من أكثر المصادر البيولوجية المقيدة لهذا العنصر المعدني .أما فوسفات الحديديك فهي من مصادر الحديد الاقل إستفادة ولكنها اكثر ثباتا feloyولقد اشار الي هذا الباحث Rohnerسنة ٢٠٠٧وطور بدرجة كبيرة من حبيبات نانو فوسفات الحديديك واثبت انه عند نطاق النانو تزداد القيمه الغذائية لهذا

المصدر من الحديد.

وفي الولايات المتحدة الامريكية تنفق ملايين الدولارات سنويا علي صحة الكلاب وكثير من هذه الأموال توجه لعلاج مرض السرطان والقلب وأمراض المناعة وداء الصرع والعمي .ومن المعروف ان السرطان ينمو في الكلاب وبسرعة اكبر من مثيله في الانسان .وتعتبر المثانة bladderمن اكثر الاماكن التي ينمو فيها الورم الخبيث ولذلك طور الباحث luلسنة ٢٠٠٤حبيبات نانو paclitaxelمدمجة مع جيل gelلعلاج سرطان المثانة في الكلاب.

يواجه الانتاج الحيواني تحديات كبيرة في ضوء تلوث الانسان النامي والاحتياج المتزايد للمنتجات الحيوانية حالة الانحطاط البيئي .وتكنولوجيا النانو يمكنها ان تساعد في الحد من هذه التحديات وذلك من خلال التمكين من مجموعة التطبيقات والوسائل والأدوات التي تكون عنا عند انتشارها انتشا ار ملاءما في المحيط البيئي كما تفيد تكنولوجيا النانو في تحسين اقتصاديات الانتاج وصحة الحيوان والأمان البيئي وجودة وسلامة المنتج وصحة الانسان.

تطبيقات تكنولوجيا النانو في الانتاج الحيواني متنوعة جدا ويجب تذكر ان معظم الأمور المتعلقة بتكنولوجيا النانو والانتاج الحيواني تشتمل علي كل ما نوقش سابقا في هذا وتعكس علم وسياسة تكنولوجيا اكبر .والاستثناء الوحيد الملحوظ هو مستوي مخاطرة حبيبات النانو الحرة الطافية free floatingعلي صحة الانسان والبيئة -ومن القياسات المنظمة الحالية ذات الاهمية الكتلة mass اوالتركيز الذي يعطي سمية زائدة لحبيبات النانو عند الجرعات المنخفضة عند المقارنه مع الحجم

الأكبر للمنتجات.

) (٢تكنولوجيا النانو وتغذية الدواجن :Nanotechnology and Poultry Nutrition تتضمن تكولوجيا النانو التطورات التكنولوجية علي نطاق النانو متر nanometerوالنانو متر = /١بليون متر .وسمك شعرة الانسان تساوي ٨٠٠٠٠نانو متر تقريبا وتعتبر حبيبه النانو متر أصغر من الخلية الحية ويمكن رؤيتها بالميكروسكوبات القوية المتاحة حاليا.

بعض المعروضات الأخري الواضحة تركز علي نشوء منتجات حبيبات نانوجديدة ذات استعمالات غذائية كما تركز احداها علي استغلال تكنولوجيا النانو في تحسين تكنيكات الفصل لازالة الماء من

٤٤٦

المنتجات الغذائية واستخلاص مكونات لانتاج مكونات جديدة وتجميل المظهر التقليدي للغذاء

وازالة المواد الصلبة والملوثات.

وتفيد الاستفادة الذكية لمواد النانو في حفظ واطالة فترة حياة الغذاء shelf lifeواقتفاء أثر المنتجات .ولقد تضمنت المناقشات فيلما رقيقا لتركيبة النانو التي يمكن استخدامها في الفاكهة والخضروات من أجل تقليل ميكانيكيات الفساد ،مساحيق النانو التي تحسن من مظهر الغذاء والمشروبات المعبأه بالإضافة الي ذلك تفيد كل من nanotags/nanobarcodesفي تعقب المنتجات عن طريق التوزيع والتوصيل للمستهلكين.

في النهاية أدخلت فكرة استخدام اجهزة توصيل النانو للتحكم في تحرر المركبات الغذائية والفيتامينات في المنتجات الغذائية .كما أن الأمثلة المتضمنه لميكانيكيات التوصيل المبينه علي النانو والتي تحرر المركبات المغطاه encapsulated compoundsقد اعتمدت علي التعرض لانزيمات هضم معينه في الفم والمعدة أو الأمعاء.

واستخدم علماء جامعة Clemsonتكنولوجيا النانو للمحافظة علي صحة الطيور والمستهلكين .كما طور الباحثون طرق خالية من الأدوية للمحافظة علي الدواجن والانسان من العدوي المرضية .لقد تربية ٢٠٠مليون كتكوت تسمين ودجاجة بياضة في ولاية Palmettoوتحركت الصناعة تجاه مزارع بداري أكبر يصل حجم القطيع ما بين ١٥٠الف ٣٠٠ ،الف طائر .يتعرض الدجاج للإصابة بالأمراض .كما أن المرض في حفنة من الطيور يمكن ان ينتشر خلال الاف من مساكن الدجاج .والتحصين والمعالجة بالأدوية يمكن ان تكون فعالة ولكنها توقف المخاطر للطيور النامية والمستهلكين ونظ ار لان كل قطيع من الطيور له صحة خاصة "معينه" وبروفيل مناعة ،فإن الكتاكيت الناتجه من امهات مختلفة لا تستجيب للتحصينات والأمراض بنفس الطريقة بالإضافة الي ذلك فان البكتريا تصبح مقاومة للمضادات الحيوية مما يجعل الأدوية أقل فاعلية .وبالنسبة للمستهلكين تستطيع الدواجن ان تؤوي البكتريا والفيروسات والفطريات التي لا تؤثر عليهم ولكنها تسبب المرض للأنسان وخاصة عندما تطهي الدواجن او لاتتداول اثناء التجهيز.

وتم البحث عن بدائل خالية من الأدوية ولقد قدم علماء Clemsonاكتشافا واعدا يستخدم تكنولوجيا النانو ويعتبر تكنولوجيا النانو علم رقيق يعمل مع مواد لها حجم ١٠٠٠٠٠/١بحجم شعره الانسان كما ان العلماء قاموا بتقليص المواد الي حجم الذرات لخلق حبيبات لصنع ادوية افضل

واجهزة كمبيوتر اسرع واغذية اكثر امنا.

بني العديد من العلماء مثل JereningTzeng , Robert latour and Ya-ping sunحبيبات نانو التي سطح خلية العائل في الدواجن وتتثبت بالمسببات المرضية وبعد ذلك ترتبط الحبيبات معا وتنظف عن طريق الأحشاء والأمعاء bowelويسمي العالم Tzen,هذا بعلف الدجاج الذكي intelligent chicken feedمما يؤدي الي الاستغناء عن استعمال المضادات الحيوية وبذلك

تصبح فرصة الاحياء الدقيقة مقاومة لها صغيرة.

تكنولوجيا النانو لتكوين علف دواجن ذكي Nanotechnology to create intelligent poultry

.feed

تعتبر الدواجن عملا تجاريا كبي ار في جنوب كارولينا Carolinaبالولايات المتحدة الامريكية حيث يستخدم تكنولوجيا النانو للمحافظة علي المستهلكين والطيور في حالة صحية جيدة يمكن تقليل الأمراض في الدواجن باستخدام الفاكسينات والأدوية ولكن هذا ربما يسبب خطورة للمستهلكين والأشخاص النامين .بالإضافة الي ذلك فان كل قطيع له حالة صحية معينه وبروفيلات مناعة ومن ثم فإن الدجاج الناتج من أمهات مختلفة لا يستجب للفاكسينات والأمراض بنفس الطريقة.

٤٤٧

علف الدجاج الذكي : Intelligent Chicken Feed

بني علماء كثيرون مثل Ya-Ping Sun, RoberLataur, JexemyTzengحبيبات نانو تحاكي سطح خلية العائل في الدواجن وتتثبت بالمسببات المرضية وبعد ذلك تلتحم معا وتنظف بواسطة الاحشاء ولقد اطلق عليها العالم Tzengاسم :علف الدجاج الذكي .ولو استخدم هذا التنظيف "التطهير" الفيزيقي Physical purringيمكن الإستغناء عن استعمال المضادات الحيوية ومن ثم تصبح مقاومة الكائنات الدقيقة صغيرة مثال للعلف المبني علي تكنولوجيا النانو) (MMIوهو عبارة عن مسحوق كثيف لونه بني فاتح ويعبأ في اكياس بزنه ٥٠رطلا.

المكونات : Ingredients

خميرة جافة ،طين Montmorilloniteذرات أرضية ثنائية Diatomaceousومسحوق أعشاب بحرية جاف وتصنف جميع هذه المكونات ) GRASيشار اليها مكونات أمنه(.

متي يستخدم العلف المبني علي تكنولوجيا النانو : MMI تتغير الرطوبة بدرجة ثابته فيما بين دفعات الحبوب بسبب تنوع الظروف البيئية أثناء النمو والحصاد والتخزين ويلاحظ ايضا ان الحبوب التي تظهر جافة ونظيفة تحتفظ بقدر من الرطوبة.

اما عن سرعة عمل العلف المبني علي تكنولوجيا النانو فان ادمصاص الرطوبة بواسطة MMI سوف يحدث علي الفور بمجرد الاحتكاك أو الاتصال المباشر وذلك للكتاكيت والدواجن ويتم التغذية

عليه بمعدل ١كيلو جرام للطن.

يوصي بهذا المستويات ولكن يجب ان تكون الجرعة مضبوطة علي اساس مستوي تلوث العلف:

واقصي معدل استخدام هو %٢من كمية العلف المأكول الكلي .كما يجب خلط MMIجيدا داخل

العلف لضمان توزيعه بكل العلف.

فوائد التغذية علي هذا المنتج:

قلة حدوث تعفن وقلة البكتريا والفطريات المرضية مما يؤدي الي أمان أكبر للعلف.

وفى مانيللا نجح العالم FerminM.Diazفي انتاج ٥٠٠٠٠٠كتكوت تسمين نمت بصحة جيدة وقاومت الامراض بدون استخدام مضادات حيوية وفاكسينات بالرغم من انتشار المشاكل الصحية للحيوانات في المنطقة . Central Luzonتناولت الدجاج العليقة المكونه من الذرة وكسب فول الصويا مثل الدجاج المربي في المزارع النموذجية لكتاكيت التسمين والخنازير .وعندما استهلكت هذه الطيور كميات اقل من العلف ازداد وزنها ونمت اسرع بنسبة %١٥-٨من تلك الطيور المرباه في المزارع التقليدية ،وبتلك الوسيلة حصل اصحاب هذه المزارع علي عائد ودخل مادي أعلي.

وأفرزت ايضا الطيور زرقا اقل نسبيا وجافا وعديم الرائحة .وهذا يجعلنا من غير الضروري وضع ادوات تجميع المخلفات المائية أو بناء منظم الغاز الحيوي لجمع المخلفات وتحويلها الي ميثان

كوقود مثلما يفعل اصحاب مزارع الخنازير.

يجمع ايضا الزرق عديم الرائحة لتحويله الي سماد عضوي ممتاز يستفاد منه في تسميد محاصيل كثيرة او اعادة تصنيعة ليصبح علفا ذا نوعية عالية ورخيص الثمن من مزارع الاستزراع السمكي.

وجدير بالذكر لوحظ ان الزرق لا يولد غاز الميثان والأمونيا وثاني اكسيد الكربون ومن ثم يساعد في تقليل انبعاث غازات صوبات النباتات الخضراء greenhouseالمعروفة بمساعدتها في الدفء

العالمي والتغير المناخي.

وتفيد تكنولوجيا النانو في معالجة واعادة ترتيب الذرات المستقلة المنفردة والجزيئات لخلق مواد مفيدة ،والاجهزة والانظمة .كما ان تكنولوجيا النانو تدخل في مجالات عديده مثل الفيزياء التطبيقية وعلم المواد وعلم الغرويات Colloidوالكيمياء الجزيئية والهندسة الكيماوية والهندسة الكهربية.

٤٤٨

ونظ ار لان المعالجة تتم عند مستوي النانو )واحد بليون من المتر( فان المنتجات يمكن تصنيعها بأقل شوائب او عيوب وفي نفس الوقت بأعلي متانة ،وتكون الأدوية أكثر فاعلية وذات اقل تأثيرات جانبية .كما ان مصادر الطاقة تكون أكثر نظافة وأكثر تأثي ار.

في مزرعة Aries Villaاستخدمت منتجات تكنولوجيا النانو كعلف مخلط يسمي Atoviطوره مهندس فلبيني يسمي Walther Alvarezولقد عدلت خواصه الفيزيقية والكيماوية عند مستوي شبه ذري sub-atomicوسجلت هذه المنتجات في Bureau of Animalكمشجعات للأداء والجهاز المناعي بالإضافة الي كونها تؤدي وظائف جديدة وتؤدي تأثيرات مفيدة أخري عندما

يتناولها الحيوان.

قبل ان تبدأ Yenita Villaاستخدام المنتج فان قطيعها المكون من ٧٠٠٠٠كتكوت تسمين لم تضمن عائدا ماديا لعائلتها وفي الحقيقة ،في أخر العقدين من الزمن حتي عام ٢٠٠٦شوهد تأرجحا غير متوقعا في المزارع التجارية لكتاكيت التسمين.

في شهر ديسمبر ٢٠٠٦سمع في الصباح الباكر "المنتج المسحوق العجيب" Wonder powderودوره في تشجيع النمو والاداء والجهاز المناعي في الدواجن والحيوانات الأخري واعطي العلف المضاف لكتاكيت التسمين ولكن بعد خلط مسحوقه مع كمية معينه من الماء ثم تركه لكي تشربه الطيور .ومع استمرار إستخدام هذا المنتج لوحظ انخفاض حاد في تكلفة الفاكسينات والأدوية البيطرية وقلة اخراج الزرق في الدجاج بنسبة %٣٠وكان هذا الزرق خاليا من الرائحة ولا يجذب

اي حشرات او ذباب.

وباستعمال الأعلاف المخلطة ذاتيا مع Atoviبدلا من الاعتماد علي العلف التجاري والمنتجات البيطرية الاخري أمكن توفير عائد قدره ٢٠٠٠٠٠جنيه لتربية قطيع مكون من ٤٥٠٠كتكوت تسمين في خمسة اسابيع وحتي الان استخدم المنتج في ٧دورات انتاج كتاكيت تسمين بدون اي

شكوي تمت الموافقة علي هذا المنتج عند توفره.

أجريت تجربة عام ٢٠١٥أكدت أن إستخدام الماء منزوع الأيونات كمذيب أدي الى إنتاج %١٠٠ ثنائي فوسفات الكالسيوم نانو بينما أدي إستخدام الإيثانول كمذيب الى إنتاج %٨١.٨ثنائي فوسفات الكالسيوم نانو %١٨.٢ +كربونات كالسيوم .وكان حجم الحبيبات ٣٤ ،٢٦نانومتر على الترتيب .كما تميز المنتج الأول فى درجة النقاوة وتكاليف الإنتاج .وبالمقارنة مع الفوسفات العادي معنويا فى وزن جسم لدجاج اللحم مع تحسن التمثيل الغذائي وزيادة

فإن الفوسفات النانو زاد

المأكول كما أدي الفوسفات النانو فى عليقة دجاج اللحم الى خفض كمية الفوسفور بمقدار %٧٥

فى العليقة.

أجريت دراسة بهدف إنتاج ثنائي فوسفات الكالسيوم فى حجم النانو بإستخدام طريقة Sol-Gel وذلك بإستخدام الماء منزوع الأيونات كمذيب ودراسة خصائصه وأختباره فى تغذية دجاج اللحم بالمقارنة مع ثنائي فوسفات الكالسيوم التقليدي .تم إنتاج عينتين من النانو ثنائي فوسفات الكالسيوم بإستخدام نوعين مختلفين من المذيبات وهما الماء المنزوع الأيونات أو الإيثانول وأجري فحص الخصائص المنتج عن طريق الأشعة تحت الحمراء ) (FTIRوحيود الأشعة السينية )(XRD والسيكروسكوب الإلكتروني النافذ ) (TEMوطاقة التحليل المتشتته بواسطة الأشعة السينيه ) .(EDAXأجريت تجربة نمو على كتاكيت دجاج التسمين لدراسة تأثير ثنائي فوسفات الكالسيوم النانو الناتج على آداء النمو وخصائص الذبيحة ومقاييس العظام وكذا كمية الفوسفور والكالسيوم الخارج فى الزرق .إستخدام ٢٨٠كتكوت لحم ) (Ross ٣٠٨ذكور عمر يوم قسمت الى سبع معاملات غذيت على ثلاثة مستويات من كلا من ثنائي فوسفات الكالسيوم التقليدي وثنائي فوسفات

٤٤٩

الكالسيوم الناو وهي %١٧٥و %١.٣١و %٠.٨٨ومستوي أقل من ثنائي فوسفات الكالسيوم النانو وهو .%٠.٤٤وهذه المستويات تمثل %١٠٠و %٧٥و %٥٠و %٢٥من الإحتياجات المطلوبة من الفوسفور واستمرت التجربة حتى اليوم ٢٦من العمر .أشارت النتائج الى أن استخدام الإيثانول كمذيب أدي الى إنتاج %٨١.٨ثنائي فوسفات الكالسيوم )نانو( و %١٨.٢كربونات الكالسيوم بينما أدي إستخدام الماء المنزوع الأيونات كمذيب الى %١٠٠ثنائي وفسفات الكالسيوم )نانو( كان حجم حبيبات ثنائي فوسفات الكالسيوم الناتج بإستخدام الماء منزوع الأيونات أو الإيثانول كمذيبات ٢٦نانومتر و ٤نانومتر على التوالي ثنائي فوسفات الكالسيوم النانو الذي تم تصنيعه بإستخدام الماء منزوع الأيونات كمذيب أفضل من ذلك الذي تم تصنيعه بإستخدام الإيثانول كمذيب من حيث درجة النقاوة وحجم الحبيبات الناتجة وتكاليف الإنتاج .كما إن الطريقة المقترحة صديقة للبيئة واقتصادية وموفرة للوقت ويمكن عملها فى درجة ح اررة الغرفة .الطيور التى غذيت على المستويات المختلفة من ثنائي فوسفات الكالسيوم النانو أظهرت زيادة معنوية ) (P<٠.٠٥فى وزن الجسم وتحسن فى التمثيل الغذائي مقارنة بالمعاملة الكونترول والتى غذيت على %١.٧٥ ثنائي فوسفات الكالسيوم التقليدي .إستخدام ثنائي فوسفات الكالسيوم التقليدي أدت الى زيادة ) (P<٠.٠٠١فى وزن الجسم وزيادة كمية الغذاء المأكول ب %٢٥و %١٠على التوالي .قيم معامل التحويل الغذائي تحسنت ) (P<٠.٠٠١من ١.٥٣الى (%١٢) ١.٣٥للطيور المغذاه على ثنائي فوسفات الكالسيوم التقليدي وثنائي فوسفات الكالسيوم النانو على التوالي .نسبة الرماد فى عظمة الساق ونسبة الكالسيوم والفوسفور إنخفضت بإنخفاض مستوي ثنائي فوسفات الكالسيوم التقليدي .التغذية على علائق تحتوي على ثنائي فوسفات الكالسيوم النانو أدي الى تحسن نسبة الرماد فى الساق ونسبة الكالسيوم والفوسفور ب %٩.٤٣و %٩.٦٠و %٢٣.٨مقارنة بالمغذاه على ثنائي فوسفات الكالسيوم التقليدي .إنخفاض مستوي ثنائي فوسفات الكالسيوم التقليدي أدي الى إنخفاض كثافة معادن العظام بينما إنخفاض مستوي ثنائي فوسفات الكالسيوم النانو لم يكن له تأثير على كثافة معادن العظام .إنخفض الخارج من الكالسيوم والفوسفور معنويا ) (P<٠.٠٠١بإنخفاض مستوي ثنائي فوسفات الكالسيوم فى العليقة .التغذية على عليقة تحتوي على %٠.٤٤ثنائي فوسفات الكالسيوم النانو أدت الى خفض نسبة الكالسيوم والفوسفور الخارج في الزرق بحوالى %٥٠.٧٤و %٤٦.٢٤على التوالي مقارنة بالعليقة الكونترول .الطيور التي غذيت على علائق تحتوي على %٠.٨٨و %٠.٤٤ثنائي فوسفات الكالسيوم النانو والتى تمثل %٥٠أو %٢٥من الإحتياجات أدت الى نفس آداء الطيور التى غذيت على علائق تحتوي على %١.٧٥ثنائي فوسفات الكالسيوم التقليدي بدون أى تأثير سلبي على الآداء وخصائص الذبيحة ومقاييس العظام.

أى أن إستخدام ثنائي فوسفات الكالسيوم النانو فى علائق دجاج اللحم يسمح بخفض %٧٥من كمية ثنائي فوسفات الكالسيوم المستخدم فى العليقة.

طريقة :Sol-Gel

فى هذه الطريقة يتم إستخدام الماء منزوع الأيونات كمذيب .وهذه الطريقة لا تستخدم بها ولا تنتج أية سموم أو مذيبات خطرة على البيئة أى مواد كيماوية عضوية سامة .هذه الطريقة إقتصادية وتوفر الوقت ويمكن إجراءها على درجة ح اررة الغرفة.

استخدام نانو فضه Nano-Silverفي تطهير المزارع:

-١المعاملة قبل ظهور الكثير من المشاكل المرضية مثل النيو كاسل والكوكسيديا والسالمونيلا

وانفولن از الطيور ،وتحد من انتشار المرض.

٤٥٠

-٢اختفاء المعاملة بعد مشاكل المرض الناتجة عن تأثيرات بيئية مثل البرد ويختفي تأثيرها من

جسم الطائر خلال ٢١يوم.

-٣ممكن استخدامها في اي عمر في اي دورة دواجن )أو حيوان(.

-٤ممكن استخدامها في وجود الطيور بدون التأثير عليهم.

-٥ممكن استخدامها لنظافة وتطهير المفرخات بدون ذات التأثير علي البيض المخصب.

-٦تأثيرها سريع وممكن استخدامها بعد نهاية الموسم وبداية دورة جديدة خلال ١٢ساعة للموسم

الاول وتساعد لتقليل الفترة بين الدورات.

تحسين كفاءة التغذية وتغذية حيوانات المزرعة:

Improving Feeding Efficiency And Nuytrition Of Agricultural

Animals:

يعتبر تدعيم انتاج المزرعة من حيث تقليل مدخلات الانتاج لأأدني حد وتعظيم المنتجات لأعلي حد من الأمور الهامة ويعتبر العلف من أحد المدخلات الهامة في الانتاج الحيواني ،وينتج عن انخفاض كفاءة التغذية زيادة الطلب علي العلف وزيادة تفريغ مخلفات الحيوان وعبءا بيئيا ثقيلا وتكلفة انتاج عالية ومع استخدام النانوتكنولوجي nanotechnologyيتحسن بروفيل المركبات الغذائية وكفاءة الاستفادة من المركبات الغذائية الصغري بالأعلاف وامداد الحيوانات بمركبات غذائية اضافية يعتبر طريقة فعالة لتحسين كفاءة تخليق البروتين والاستفادة من المركبات الغذائية الصغري كما أن المساعدات الهضمية مثل الانزيمات الهاضمة للسيليوز تجعل الاستفادة من الطاقة افضل علاوة علي أن المغذيات الصغري والمنشطات البيولوجية تحسن من صحة الحيوان وتحافظ علي حالة الحيوان الفسيولوجية في صورتها المثلي .ولقد استخدم توليفة من انظمة توزيع nanoscaleمن خلال ابحاث علمية بغرض التطبيقات الغذائية واظهرت هذه الانظمة ميزات وفوائد كثيرة جدا مثل الثبات الافضل عند الاجهاد البيئي وتأثيرات عمليات التصنيع والامتصاص العالي والاستفادة البيولوجية وغيرها من الفوائد.

يستفاد من انظمة توزيع nanoscaleفي البروفيلات الغذائية للعلف وكفاءة التغذية بالإضافة الي امكانية تصميمها بغرض توزيع الأدوية البيطرية التي تحمي الأدوية في القناة الهضمية .ومن ثم فإن هذه الفوائد تحسن من كفاءة الاستفادة عن طريق استفادة الحيوانات للمركبات الغذائية وتقليل العبأ المادي للمنتجين وتحسين نوعية المنتج وكمية محصول الانتاج أمان ونوعية الغذاء والسمية :Food Safety And Quality And Toxicity * -ينتج عن سوء ظروف تخزين اعلاف الحيوانات نمو كثير من الفطريات وانتاج السموم التي تسبب الميكوتوكسينات .ولقد ذكرت منظمة الاغذية والزراعة بالأمم المتحدة FAOان %٢٥من الحبوب الزراعية ملوثة بالميكوتوكسينات كل عام وهذا يسبب تقليل القيمة الغذائية للغذاء والعلف وانخفاض انتاج اللحم من الحيوانات وسمية مستخدمي منتجات الألبان.

* -استخدام كل من ثاني اكسد السيليكون واكسيد الماغنسيوم كعامل ادمصاص فعال لازالة

الافلاتوكسين من دقيق القمح.

* -تعتبر الدواجن مصدر عدوي الانسان ب compylobacteyكما ان تلوث ذبائح الدواجن بها

عاليا.

* -يمكن احلال الحبيبات الصغيرة جدا nanoparticlesمحل الأدوية التقليدية )المضادات الحيوية( وتقليل نمو وتطور البكتريا المقاومة للمضادات الحيوية ويمكنه من توزيع الكيماويات الزراعية )الأسمدة ،المبيدات ،ومنظمات النمو النباتية( وغيرها ..وكثير من حوامل nanoscale

٤٥١