نبات زينة يقدم حلاً لإنتاج غذاء خالٍ من البكتيريا

باستخدام بذوره في إنتاج جسيمات الفضة النانوية

نبات أكاليفا
نبات أكاليفا
TT

نبات زينة يقدم حلاً لإنتاج غذاء خالٍ من البكتيريا

نبات أكاليفا
نبات أكاليفا

تمكن باحث مصري من استخدام مستخلص بذور نبات أكاليفا، المصنف نباتاً للزينة، لتحضير جسيمات فضية نانوية لها القدرة على تثبيط نشاط البكتيريا، بما يؤهلها للاستخدام في الصناعات الغذائية.
ويتجه نشاط الصناعات الغذائية حالياً إلى استبدال مواد طبيعية بالمواد الحافظة الكيميائية ، عبر ما بات يعرف بـ«الكيمياء الخضراء»، وشارك في هذا الاتجاه د. علي محمد الهجرسي الباحث بقسم كيمياء وتصنيف النباتات بشعبة الصناعات الصيدلية بالمركز القومي للبحوث، عبر إنتاج جسيمات الفضة النانوية من نبات أكاليفا.
ويقول الهجرسي: «عُرف عن معدن الفضة منذ القدم قدرته على قتل الكائنات الدقيقة والطحالب، حتى إن الناس كانوا يضعون في قِرب الماء المصنوعة من جلد الشاة، قطعاً معدنية من عملات الفضة أثناء الرحلات الطويلة لتحتك مع بعضها فيحدث ذوبان لجزء بسيط من الفضة في الماء في صورة مسحوق ناعم جداً يكون وسيلة في قتل البكتيريا وتطهير الماء، وقدم حديثاً علم النانو فرصة أفضل لاستخدام هذا المعدن في إنتاج جسيمات نانوية تعطيه فاعلية أكبر في قتل البكتيريا».
ويقول الهجرسي لـ«الشرق الأوسط»، إن «استخدام جسيمات الفضة النانوية كقاتل للبكتيريا ليس جديداً، ولكن الجديد الذي يتنافس فيه الباحثون هو البحث عن مصادر طبيعية وغير تقليدية لإنتاج هذه الجسيمات، وكانت مساهمتنا في هذا الاتجاه عبر استخدام نبات أكاليفا».
والمعروف عن نبات أكاليفا أنه يتميز شكلاً بجمال أوراقه بما يجعله خياراً مناسباً للاستخدام كسياج في الحدائق والمتنزهات، ويستخدم في الصناعات الصيدلية لاحتوائه على مركبات فعالة في التئام الجروح، وإزالة السموم، كما تستخدم مركباته في علاج اضطرابات الجهاز الهضمي وارتفاع ضغط الدم، والتهابات الجلد الفطرية، والجديد الذي يقدمه الباحث هو استخدمه في الصناعات الغذائية.
وخلال البحث المنشور في دورية Bioscience Research، قام الباحث بتحضير مركبات الفضة النانوية من خلات الأيثيل (مركب عضوي يكون على شكل سائل عديم اللون له رائحة مميزة)، التي استخلصها من بذور نبات أكاليفا وقام بتقييم نشاطها ضد البكتيريا المسببة للأمراض والفطريات في الصناعات الغذائية، مقارنة بنشاط مستخلص خلات الإيثيل للنبات نفسه دون تحضيره في شكل جسيمات فضية نانوية.
وأظهرت النتائج التي رصدها الباحث أن الجسيمات النانوية الفضية التي تم تحضيرها من خلات الإيثيل المستخلصة من بذور النبات كان لها نشاط مضاد للجراثيم والفطريات بشكل أكثر كفاءة.
ويوضح الهجرسي، أن «نتيجة البحث دفعتنا للتوصية باستخدام مركبات الفضة النانوية المحضرة من خلات الإيثيل المستخلصة من بذور نبات أكاليفا في مجال الصناعات الغذائية، والتي تفقد نحو 25 في المائة من إنتاجها كل عام بسبب تلوث الأغذية بمسببات الأمراض، وفي مقدمتها بعض أنواع البكتيريا مثل (السلمونيلا)»، أو الفطريات. وبالإضافة لفاعلية تلك المركبات في قتل البكتيريا، فإنها «تتميز بسهولة التحضير، كما أنها تصب في اتجاه الكيمياء الخضراء، وهو ما يعظم من قيمتها»، كما يؤكد الباحث.


مقالات ذات صلة

علماء ينتجون «نموذج جنين بشري» في المختبر

علوم النموذج تم تطويره باستخدام الخلايا الجذعية (أرشيف - رويترز)

علماء ينتجون «نموذج جنين بشري» في المختبر

أنتجت مجموعة من العلماء هيكلاً يشبه إلى حد كبير الجنين البشري، وذلك في المختبر، دون استخدام حيوانات منوية أو بويضات.

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم الهياكل الشبيهة بالأجنة البشرية تم إنشاؤها في المختبر باستخدام الخلايا الجذعية (أرشيف - رويترز)

علماء يطورون «نماذج أجنة بشرية» في المختبر

قال فريق من الباحثين في الولايات المتحدة والمملكة المتحدة إنهم ابتكروا أول هياكل صناعية في العالم شبيهة بالأجنة البشرية باستخدام الخلايا الجذعية.

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم علماء يتمكنون من جمع حمض نووي بشري من الهواء والرمال والمياه

علماء يتمكنون من جمع حمض نووي بشري من الهواء والرمال والمياه

تمكنت مجموعة من العلماء من جمع وتحليل الحمض النووي البشري من الهواء في غرفة مزدحمة ومن آثار الأقدام على رمال الشواطئ ومياه المحيطات والأنهار.

«الشرق الأوسط» (نيويورك)
علوم صورة لنموذج يمثل إنسان «نياندرتال» معروضاً في «المتحف الوطني لعصور ما قبل التاريخ» بفرنسا (أ.ف.ب)

دراسة: شكل أنف البشر حالياً تأثر بجينات إنسان «نياندرتال»

أظهرت دراسة جديدة أن شكل أنف الإنسان الحديث قد يكون تأثر جزئياً بالجينات الموروثة من إنسان «نياندرتال».

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم دراسة تطرح نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات

دراسة تطرح نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات

توصلت دراسة جديدة إلى نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات على كوكب الأرض مشيرة إلى أن نظرية «تبلور العقيق المعدني» الشهيرة تعتبر تفسيراً بعيد الاحتمال للغاية.

«الشرق الأوسط» (لندن)

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني
TT

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

صمم نظام ذكاء اصطناعي جديد توربين رياح لأول مرة في التاريخ، وفقاً لمطوره.

نظام ذكاء هندسي ثوري

وأعلنت شركة «EvoPhase» البريطانية أن الذكاء الاصطناعي الخاص بها تخلى عن جميع القواعد الراسخة في هندسة مثل هذه الأجهزة. وبناءً على اختباراتها، فإن اختراعها أكثر كفاءة بسبع مرات من التصميمات الحالية.

تتكون «شفرة برمنغهام» The Birmingham Blade -كما تسمي الشركة التوربين- من ست أذرع موازية للأرض متصلة بمحور عمودي مركزي. وتحتوي كل ذراع على شفرة رأسية، وسطح به موجتان تغيران زاوية هجومهما عبر ارتفاعها وطولها.

لعمل مع سرعات رياح منخفضة

يتم تحسين توربينات الرياح التقليدية لسرعات رياح تبلغ نحو 33 قدماً في الثانية. في المقابل، تم تصميم «الشفرة» لسرعات الرياح المتوسطة المنخفضة النموذجية للمناطق الحضرية مثل برمنغهام، والتي تبلغ نحو 12 قدماً في الثانية. هذا يزيد قليلاً عن ثمانية أميال (13كلم تقريباً) في الساعة.

وتم تحسين التصميم للعمل بين المباني الشاهقة التي تنتج أنماط اضطراب تؤثر على فاعلية تصميمات التوربينات الحضرية الأخرى. وإذا ثبت أن هذا صحيح، فقد يفتح التصميم الباب أمام إنتاج كهرباء غير محدود في المباني المكتبية والسكنية بتكلفة تكاد تكون معدومة.

يقول ليونارد نيكوسان، كبير مسؤولي التكنولوجيا في الشركة، في بيان صحافي: «كان استخدام الذكاء الاصطناعي ضرورياً للتحرر من التحيزات طويلة الأمد التي أثرت على تصميمات التوربينات خلال القرن الماضي. سمح لنا الذكاء الاصطناعي باستكشاف إمكانيات التصميم خارج نطاق التجارب البشرية التقليدية».

وفقاً لنيكوسان، تمكن المصممون من «توليد واختبار وتحسين أكثر من 2000 تصميم لتوربينات الرياح في غضون أسابيع قليلة، ما أدى إلى تسريع عملية التطوير لدينا بشكل كبير وتحقيق ما كان يستغرق سنوات وملايين الجنيهات من خلال الطرق التقليدية».

سحر «التصميم التطوري»

«التصميم التطوري الموجه بالذكاء الاصطناعي» هو منهجية تقوم على نفس فكرة الانتقاء الطبيعي. تبدأ العملية بتوليد آلاف المتغيرات التصميمية التي يتم تقييمها وفقاً لوظيفة «البقاء للأفضل»، والتي تحدد مدى نجاح كل متغير في تلبية أهداف المشروع. ويختار الذكاء الاصطناعي أفضل البدائل لاستخدامها أساساً لتكرارات جديدة، وإعادة الجمع بين الميزات وتنويعها لتطوير إصدارات محسنة.

تتكرر هذه الخطوات حتى يصل الذكاء الاصطناعي إلى حل يحقق تحسين جميع العلامات المهمة مثل الكفاءة الديناميكية الهوائية، والاستقرار الهيكلي، والوزن، أو الاكتناز.

تقول الشركة إن عمليتها تتجنب التحيزات البشرية الموجودة في الهندسة التقليدية. بطبيعتها، تكون الهندسة التقليدية محدودة بالأفكار والمعرفة السابقة.

من ناحية أخرى، يستكشف الذكاء الاصطناعي مجموعة واسعة من الاحتمالات دون القيود في العقل البشري. عندما تجمع بين جيل الذكاء الاصطناعي والتكرار التطوري، يمكن أن يؤدي هذا إلى نتائج مبتكرة تتحدى غالباً الفطرة السليمة ولكنها لا تزال تعمل.

إن نهج التصميم التطوري هذا ليس جديداً تماماً، إذ استخدمت صناعة الطيران والفضاء برامج بهذه القدرات لسنوات. ومثلاً استخدمت شركة «إيرباص»، بالتعاون مع شركة «أوتوديسك»، عملية مماثلة لتصميم حاجز مقصورة خفيف الوزن للغاية لطائراتها من طراز A320وظهرت النتيجة مستوحاة من هياكل العظام الطبيعية، ما أدى إلى انخفاض الوزن بنسبة 45 في المائة مقارنة بالهياكل المماثلة المصممة بالطرق التقليدية.

كما طبقت شركة «جنرال إلكتريك» الخوارزميات التطورية في إعادة تصميم حامل محرك نفاث جديد، مما أدى إلى انخفاض وزن القطعة بنسبة 80 في المائة. وتستخدم وكالة «ناسا» أيضاً هذه التقنية منذ سنوات، ففي عام 2006 استخدمت الوكالة خوارزمية تطورية لتصميم «هوائي متطور».

نجاح توربين «برمنغهام بليد»

لقد طبق فريق المصممين بقيادة الدكتور كيت ويندوز - يول من جامعة برمنغهام هذه العملية التطورية لحل مشكلة تكافح العديد من تصميمات التوربينات لمعالجتها: كيفية العمل بكفاءة في البيئات الحضرية، حيث تكون الرياح أبطأ وأكثر اضطراباً بسبب المباني.

ويقول نيكوسان: «كنا بحاجة إلى توربين يمكنه التقاط سرعات الرياح المنخفضة نسبياً في برمنغهام مع إدارة الاضطرابات الناجمة عن المباني المحيطة. وكان لا بد أن يكون التصميم أيضاً مضغوطاً وخفيف الوزن ليناسب التركيبات على الأسطح».

* مجلة «فاست كومباني» خدمات «تريبيون ميديا»