نانوبیوتکنولوژی، جنبه‌های مهندسی و بیولوژی مولکولی را در هم آمیخته و قابلیت بیولوژیکی نانوذرات در فرایندهای حیاتی و بیولوژیکی را ممکن می‌سازد. در همین راستا گفت‌وگویی با جناب آقای دکتر هدی جعفری‌زاده -نویسنده کتاب نانوبیوتکنولوژی در صنایع غذایی- ترتیب داده‌ایم که در ادامه به آن می‌پردازیم.
- با عرض سلام و خسته نباشید خدمت شما استاد گرامی، لطفاً خودتان را معرفی کنید و شرح مختصری از زمینه کاری، مرتبه علمی و سایر مسئولیت‌های خود بفرمایید.
اینجانب هدی جعفری‌زاده مالمیری، دانشیار دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی سهند می‌باشم و دارای مدرک دکترای مهندسی صنایع غذایی از دانشگاه پوترا (مالزی) در سال ۱۳۹۰ هستم. زمینه‌های اصلی کاری اینجانب در خصوص کاربرد بیوتکنولوژی و نانوتکنولوژی در صنعت غذا است. هم‌اکنون مسئولیت مرکز کارآفرینی و دانش‌آموختگان دانشگاه صنعتی سهند تبریز از سال ۱۳۹۲ تاکنون بر عهده اینجانب است.
- لطفاً پروژه‌های صنعتی را که توسط شما و گروه تحقیقاتی تحت نظر شما انجام شده است، به‌صورت مختصر بیان نمایید.
- تولید نانوامولسیون روغن در آب ویتامین E
- تهیه کامپوزیت PET-ZnO nanoparticles
- سنتز سبز نانوذرات معدنی نقره، طلا و سلنیوم
- سنتز نانودیسپرسیون‌ها و نانوامولسیون‌های خوراکی روغن در آب
- اخیراً کتابی در خصوص نانوبیوتکنولوژی در حوزه مواد غذایی با عنوان “Nanobiotechnology in Food: Concepts Applications and Perspectives”، توسط شما و همکارانتان منتشر گردیده است، ضمن معرفی سایر همکارانتان، لطفاً توضیحاتی در خصوص علت ورود خود به این حوزه را بفرمایید.
همکارانم عبارت‌اند از: خانم دکتر زهرا سیار، فارغ‌التحصیل سال ۱۳۹۷ از دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی سهند که اولین فارغ‌التحصیل دکترای بنده و متخصص در زمینه نانوتکنولوژی نیز هستند، خانم دکتر نویده انرجان، استادیار و عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز، همسر اینجانب و متخصص در زمینه نانوتکنولوژی، صنایع غذایی و بیوتکنولوژی و در نهایت آقای دکتر آیدین برنجیان دانشیار دانشکده مهندسی دانشگاه وایکاتو (نیوزلند) که ایشان مدرک لیسانس خود را در دانشگاه صنعتی سهند تبریز اخذ نموده و دانشجوی اینجانب بوده‌اند.
بیوتکنولوژی و نانوتکنولوژی هر دو از روش‌های پیشرفته محسوب می‌شوند که امروزه توانسته‌اند کاربردهای منحصربه‌فرد و ویژه‌ای در حوزه‌های مختلف شامل پزشکی، دارویی، غذایی و کشاورزی از خود نشان دهند. نانوتکنولوژی در واقع تولید مواد در مقیاس نانو با خواص عملکردی بسیار متفاوت از همان مواد در حالت توده است. همچنین حوزه بیوتکنولوژی در زمینه ژنتیک، فرآیندهای متابولیکی بر پایه سلول‌های زنده، آنزیم و میکروارگانیسم‌ها صحبت می‌کند.
نانوبیوتکنولوژی با در اختیارگرفتن هر دو فناوری مذکور، جنبه‌های مهندسی و بیولوژی مولکولی را در هم آمیخته و قابلیت بیولوژیکی نانوذرات و همچنین کاربرد نانوذرات در فرآیندهای حیاتی و بیولوژیکی را ممکن می‌سازد.
- لطفاً در خصوص پیشینه تحقیقات صورت گرفته در این حوزه و مقالات علمی منتشرشده توسط گروه نویسنده این کتاب، توضیحات مختصری بفرمایید.
پیش از تألیف این کتاب، چهار مقاله مروری بسیار ارزشمند توسط اینجانب و دانشجویان ارشد و دکترای خود در مجلات معتبر به شرح زیر منتشر گردید.
- Assa, F., Jafarizadeh-Malmiri, H., Ajamein, H., Vaghari, H., Anarjan, N., Ahmadi, O., Berenjian, A. 2017. Chitosan magnetic nanoparticles for drug delivery systems. Critical Review in Biotechnology, 37 (4), 492-509.
- Assa, F., Jafarizadeh-Malmiri, H., Ajamein, H., Anarjan, N., Vaghari, H., Sayyar, Z., Berenjian, A. 2016. A biotechnological perspective on the application of iron oxide nanoparticles. Nano Research, 9(8), 2203-2225.
- Vaghari, H., Jafarizadeh-Malmiri, H., Mohammadlu, M.. Berenjian, A., Anarjan, N., Jafari, N., Nasiri, S. 2016. Application of magnetic nanoparticles in smart enzyme immobilization. Biotechnology Letters, 38(2), 223-233.
- Ghaz-Jahanian, M. A., Abbaspour-Aghdam, F., Anarjan, A., Berenjian, A. and Jafarizadeh Malmiri, H., 2015. Application of chitosan based nanocarriers in tumor targeted drug delivery. Molecular Biotechnology, 57 (3), 201-218.
- گردآوری، تألیف و انتشار این کتاب چه مدت طول کشیده است؟
کلیه مراحل شامل گردآوری، تألیف و انتشار این کتاب، حدود دو سال به طول انجامید.
- لطفاً مفهوم نانوبیوتکنولوژی را شرح دهید. با توجه به این‌که حوزه بیوتکنولوژی و نانوتکنولوژی متفاوت از یکدیگر هستند، نیاز به در کنار هم قرارگرفتن آن‌ها و ایجاد مفهوم نانوبیوتکنولوژی چگونه شکل گرفته است؟
مفهوم نانوبیوتکنولوژی از دو مقطع قابل توضیح است:
الف) استفاده از سیستم‌های بیولوژیکی نظیر سلول‌ها، میکروارگانیسم‌ها، آنزیم‌ها، بیومولکول‌ها و بیوپلیمرها؛ به‌منظور سنتز بیولوژیکی نانوذرات آلی و معدنی
ب) استفاده از نانوذرات آلی و معدنی در سیستم‌های بیولوژیکی به‌منظور تولید، تشخیص و انجام فرآیند
با توجه به کارایی بسیار بالای مواد در مقیاس نانوذرات و خواص بسیار ویژه و خاص آن‌ها در این مقیاس، خصوصاً در زمینه‌های تشخیص و درمان سرطان، تثبیت آنزیم‌ها و دارورسانی هدفمند، حس‌گرهای زیستی و …؛ تولید و ساخت آن‌ها بر پایه روش‌های بیولوژیکی از محاسن بسیار بالایی در مقایسه با روش‌های سنتز فیزیکی و شیمیایی برخوردار است. از جمله این محاسن، دامنه وسیع کاربرد نانوذرات سنتز شده به روش‌های بیولوژیکی، سازگاری آن‌ها با محیط‌زیست و قیمت پایین آن‌ها است.
- نانوبیوتکنولوژی در چه صنایع و حوزه‌هایی کاربرد دارد؟ لطفاً به صورت خلاصه هر کدام را بیان نمایید.
نانوبیوتکنولوژی دارای کاربردهای خاص در زمینه‌های پزشکی، دارویی، غذایی و کشاورزی است.
- به‌طور خاص، کاربردهای نانوبیوتکنولوژی در صنایع غذایی چیست؟
کاربرد نانوبیوتکنولوژی در صنایع غذایی معطوف به تثبیت آنزیم‌ها بر پایه نانوساختار، تولید نانوافزودنی‌ها و نگه‌دارنده‌ها، تولید نانوامولسیون و نانودیسپرسیون‌های غذایی روغن در آب و همچنین آب در روغن، افزایش مقاومت بسته‌بندی‌های غذایی و تغییر نفوذپذیری آن‌ها در برابر گازهای مختلف، تولید نانوسنسورها و بیوسنسورها و همچنین تولید نسل جدید ترکیبات برای خاصیت ضدمیکروبی در برابر طیف گسترده‌ای از میکروارگانیسم‌ها است.
- با توجه به این‌که فناوری‌های نوظهور، علاوه بر فواید فراوانی که دارند، دارای معایبی نیز هستند، خطرات و مضرات استفاده از مواد نانوذره در صنعت غذا چیست؟
با توجه به اندازه بسیار کوچک نانوذرات و نسبت سطح به حجم بسیار بالای آن‌ها، فعالیت این ترکیبات و نفوذپذیری آن‌ها بسیار بالا می‌باشد که این دو عامل می‌تواند اثرات منفی روی سلول‌های زنده ایجاد کند. لذا در زمینه استفاده از نانوذرات در صنایع غذایی محدودیت استفاده وجود دارد.
- به نظر شما آینده نانوبیوتکنولوژی چگونه ترسیم می‌شود؟ آیا شاهد ورود حداکثری این فناوری در صنعت خواهیم بود؟
با توجه به پیشرفت در زندگی انسان‌ها و تغییر سبک زندگی آن‌ها، فناوری‌های نوظهور برای پاسخ به این نیازها، از اهمیت بسیار بالایی برخوردار هستند. اما این فناوری‌ها برای صنعتی‌شدن نیازمند زمان هستند. امروزه از نانوبیوتکنولوژی در شناسایی و درمان تومورهای سرطانی استفاده می‌شود؛ اما هنوز به نقطه تکامل مناسبی نرسیده است. در زمینه صنعت غذا، هرچند استفاده از نانوذرات با خاصیت ضدمیکروبی در بسته‌بندی‌های مواد غذایی کاملاً به‌صورت تجاری و صنعتی بیرون آمده است، اما در خصوص تولید نانوسنسورها به‌منظور ارزیابی آلودگی میکروبی فرآورده‌های غذایی و فعالیت آنزیم‌ها، مراحل میانی خود را طی می‌کند.
- در حال حاضر، نقش و جایگاه نانوبیوتکنولوژی در صنعت غذا در دنیا چیست؟ این فناوری در کشور ایران چه وضعیتی دارد؟
در دنیا علاوه بر تهیه بسته‌بندی‌های غذایی، از نانوبیوتکنولوژی در زمینه تهیه نانوافزودنی‌ها، نانوکپسول‌ها، نانوحسگرها و تثبیت آنزیم‌ها و تهیه نانوامولسیون‌ها و نانودیسپرسیون‌های خوراکی استفاده می‌شود. درحالی‌که در کشور ایران، در مقیاس صنعتی از این فناوری در بسته‌بندی مواد غذایی و در مقیاس آزمایشگاهی در تهیه سایر مواد مذکور استفاده می‌گردد.
- برنامه شما برای تحقیقات بیشتر در این حوزه چیست؟ آیا قصد انجام فعالیت در مقیاس صنعتی با استفاده از این فناوری را دارید؟ به‌صورت تخصصی کدام یک از این کاربردها جذابیت بیشتری برای شما دارد؟
فعالیت‌های مرکز تحقیقات صنایع غذایی دانشگاه صنعتی سهند در راستای تولید نانوامولسیون‌ها و نانودیسپرسیون‌های روغن در آب و آب در روغن به‌صورت صنعتی است. هر چند در زمینه سنتز بیولوژیکی نانوذرات طلا، نقره، سلنیوم، اکسید روی و اکسید آهن نیز محصولات قابل قبولی تولید شده است.
- نقش نهادهای دولتی و سیاست‌گذار در به‌کارگیری و حمایت از این نوع تحقیقات چگونه است؟ تا چه میزان حاضر به همکاری با نهادهای دولتی و صنعتی مرتبط به این حوزه هستید؟
ستاد ویژه توسعه فناوری نانو و صندوق حمایت از پژوهشگران و فناوران کشور تاکنون حمایت‌های ارزنده‌ای از فعالیت‌های مرکز تحقیقات صنایع غذایی دانشگاه صنعتی سهند به‌عمل آورده‌اند. همچنین در بخش خصوصی، شرکت ناجی گیاه ناجیان حمایت‌های مادی و معنوی ارزنده‌ای از پژوهش‌های حوزه نانوبیوتکنولوژی این مرکز نموده است.
- موانع و مشکلاتی که در این پروژه با آن مواجه بودید را بیان کنید.
با توجه به هزینه‌های بسیار بالای سنتز و آنالیزهای مربوط به مواد نانوساختار، همچنین نیاز به تجهیزات آنالیز پیشرفته که در کشور با محدودیت آن‌ها روبرو هستیم، می‌توان موانع و مشکلات موجود را بیشتر مادی و دستگاهی دانست.
- لطفاً نام سازمان و یا نهادهایی که پروژه شما را حمایت کرده‌اند بیان کنید.
- دانشگاه صنعتی سهند
- ستاد ویژه توسعه فناوری نانو
- صندوق حمایت از پژوهشگران و فناوران کشور
- شرکت ناجی گیاه ناجیان
- ضمن تشکر و قدردانی از وقتی که به ما اختصاص دادید، به‌عنوان بخش پایانی اگر صحبتی برای خوانندگان دارید بفرمایید.
در نهایت از شما و مجموعه محترمتان تشکر و قدردانی می‌کنم.
☑ مصاحبه‌کننده: جواد طغیانی
