خلاصه طرح استخراج ويروس و آر ان اي گياهي با استفاده از نانو ساختارهاي كربني در بين نانو ساختارهاي گوناگون نانولوله‌هاي كربني به دليل خواص بالقوه ضد ميكروبي از اهميت ويژه‌اي برخوردار هستند. در بين اين خواص، فعاليت ضد ميكروبي نانولوله‌هاي كربني به دليل مكانيسم كاملا متفاوت با ساير مواد توجه اين گروه تحقيقاتي را به خود معطوف كرده است. نانولوله‌هاي كربني با ايجاد شكاف در ديواره سلولزي گياه و همچنين تخريب غشاء پلاسمايي سلول باعث بيرون ريختن كامل آر ان اي و دي ان اي از سلول مي‌شود. علاوه بر اين، نانولوله ها باعث تخريب پوشش كپسيدي ويروس (پروتئين پوششي ويروس) مي‌شوند. از سوي ديگر، در روش فوق‌الذكر مراحل استخراج ژنوم در مدت زمان بسيار كمتر نسبت به روش‌هاي دستي در غايب هرگونه مواد شيميايي خطرناك انجام مي‌گيرد. فرايند انجام گرفته جهت استخراج ژنوم گياه به شرح زير مي‌باشد. ابتدا برگ‌هاي جمع آوري شده به مقدار 40 ميلي گرم در ازت مايع خرد مي‌شود. سپس 100 ميكرو ليتر سوسپانسيون نانولوله هاي كربني حاوي ستيل تري متيل آمونيوم برومايد با 40 ميلي گرم بافت به همراه 200 ميكرو ليتر كلروفرم مخلوط مي‌شود. 15 ثانيه ورتكس و 5 دقيقه روي يخ قرار داده مي‌شود. سپس مخلوط به مدت 15 دقيقه در دماي °C4 و 12000 دور بر دقيقه در سانتريفيوژ قرار داده مي‌شود. بعد از سانتريفيوژ، فاز بالايي را به يك ميكرو تيوب جديد منتقل كرده و هم حجم آن ايزو پروپانول اضافه مي‌شود. بعد از 4 بار سر و ته كردن، در °C 20- به مدت 30 دقيقه قرار داده مي‌شود. سپس سانتريفيوژ در 12000 دور بر دقيقه و براي 10 دقيقه در دماي °C4 تنظيم مي‌شود. بعد از اين عمليات، سوپرناتانت را حذف و با اضافه كردن يك ميلي ليتر الكل 80 درصد، حل مي‌شود. مجددا سانتريفيوژ در 12000 دور بر دقيقه و دماي °C4 به مدت 5 دقيقه تنطيم مي‌شود. بعد از اتمام سانتريفيوژ، مجددا سوپرناتانت حذف و پلت خشك مي‌شود. سپس آن را در 20 ميكرو ليتر آب دپسي حل و آن را در °C 80- به مدت طولاني قرار داده مي‌شود. باند bp 300 كه بر روي ژل آكاروز يك درصد ريخته (load) شده است، بر اساس پرايمرهاي تخصصي طراحي شده‌اند و مخصوص ويروس بيت بلك اسكورچ (Beet Black Scorch Virus) مي‌باشند كه تاييدي بر استخراج دقيق آر ان اي ويروس مورد نظر مي‌باشد (شكل 1). از اين دستاورد مي‌توان در ساخت كيت هاي استخراج ژنوم با كيفيت و كميت بالا در علومي همچون بيوتكنولوژي كشاورزي، گياه پزشكي، دامپزشكي، پزشكي و تمامي علوم مرتبط با بيولوژي موجود زنده استفاده كرد.

در اين اختراع كه در زمينه برق مي باشد، يك دستگاه براي تعيين محل شينه معيوب سيم پيچ استاتور ژنراتور و موتور كه در آن اتصال كوتاه فاز به زمين رخ داده است، طراحي و ساخته شده است. براي استفاده از اين دستگاه بايستي يك ولتاژ بين فاز و زمين اعمال شده و جريان عبوري از ترمينال هاي فاز و نوترال، اندازه گيري شده و با جريان عبوري از هر شينه كه با كمك آمپرمتر كلمپي اندازه گيري مي شود، مقايسه گردد. براي اين منظور از مقايسه دامنه و زاويه استفاده شده و در نهايت، محل دقيق شينه معيوب مشخص مي شود. براي پياده سازي اين روش بايد مقاومت محل خطاي فاز به زمين كمتر از يك كيلو اهم باشد. بعلاوه سه روش ديگر به ترتيب مبتني بر اندازه گيري ولتاژ، اندازه گيري مقاومت و تزريق جريان بالا، پيشنهاد شده است كه مي تواند بصورت تقريبي و با يك بار انجام آزمايش، محل خطا را تعيين نمايد.

امروزه نانوساختارهاي كربني به دليل پتانسيل هاي بالا در كاربردهاي مختلف توجه زيادي را به خود جلب كرده اند. متاسفانه بسياري از اين كاربردها به دليل ميل ضعيف اين مواد به برهمكنش با ساير مواد عملي نمي گردد. دليل اصلي اين عدم برهمكنش نيروي واندروالس و برهمكنش π-π بين اوربيتالي مي باشد. براي غلبه بر نيروي واندروالس و برهمكنش π-π بين اوربيتالي و جهت افزايش كاربردهاي گوناگون نانوساختارهاي كربني، آنها را عامل‌دار مي¬كنند. عامل‌دار كردن به دو روش كووالانسي و غير كووالانسي انجام مي‌گيرد ولي عامل‌دار كردن كووالانسي به جهت پايداري بيشتر گروه‌هاي عاملي تشكيل شده بر روي انتها و جداره نانوساختار‌هاي كربني داراي اهميت بيشتري مي‌باشد. سرعت بالا، كميت عامل‌دار شدن بالا، واكنش‌هاي جديد و عدم تخريب ساختار چهار بعد اصلي نوآوري‌هاي گزارشات اخير در اين زمينه را تشكيل مي‌دهند. با بررسي روش‌هاي ذكر شده مي‌توان گفت كه روش مايكروويو ارجحيت قابل قبولي نسبت به ساير روش‌ها دارد. علاوه بر سرعت بالا، عدم تخريب و درجه عامل‌دار شدن بالا نيز جز مزاياي اين روش محسوب مي‌گردد. نشاندن الكل‌ها، هالوژن‌ها، آلكيل هاليد‌ها نمونه تحقيقاتي هستند كه سرعت بالا و ديگر مزايا را جز رموز اصلي موفقيت خود اعلام داشته‌اند. در پديده عامل دار شدن، دو حالت واكنشي امكان پذير مي‌باشد. 1- اضافه كردن گروهاي عاملي به نانوساختار‌ي كربني اكسيد شده در حضور يك كاتاليست 2- استفاده از يك واكنش راديكالي قوي براي نشاندن گروه‌ها بر روي نانوساختار‌هاي اوليه معمولا اضافه كردن گروه‌هاي هيدروكسيل همراه با تخريب ساختار مي‌باشد و اضافه شدن گروه‌هاي عاملي به نانوساختار‌هاي اكسيد‌شده فرايند قابل قبولي براي مايكروويو محسوب نمي‌گردد. بر همين اساس، توليد راديكال و در نتيجه حمله به كربن‌هاي موجود در ساختار نانوساختار‌ها تكنيك بهينه‌تري جهت رسيدن به گروه‌هاي عاملي بالا مي‌باشد. لازم به ذكر است كه مقالات زيادي نيز به جهت تكميل خلل‌هاي تحقيقاتي گزارش شده‌اند كه در نهايت شرايط بهينه آزمايشگاهي را گزارش كرده‌اند. در بين گروه‌هاي عاملي مختلف، معمولا از آمين‌ها به دليل فعاليت واكنشي بالا به عنوان يك اتصال دهنده استفاده مي‌كنند. متاسفانه نشاندن گروه‌هاي آمين بسيار سخت، چند مرحله‌اي و زمانبر مي‌باشد. در اين گزارش، عامل‌هاي آمين به كمك روش توليد راديكال به نانوساختار‌هاي كربني اضافه گرديد. قابليت ساخت سوسپانسيون‌هاي پايدار در محيط‌هاي آلي و آبي، درجه عامل‌دار شدن بالا، فرايند تك مرحله‌اي و ساده و سرعت بالاي واكنش عامل‌دار شدن از جمله اصلي‌ترين مزاياي اين روش نسبت به ساير روش‌هاي گزارش شده مي‌باشد. همانطور كه بيان شد مكانيسم واكنش استفاده شده در اين مطالعه توليد راديكال فعال مي‌باشد. اين راديكال به كمك دي‌آمين‌ها و در حضور يك ماده سوم مانند نيتريت سديم يا آزيد سديم توليد شده و در يك واكنش تك مرحله‌اي به نقاط داغ ايجاد شده در نانوساختار‌هاي كربني متصل مي‌گردد. به كمك استفاده همزمان از قدرت بالاي واكنشي راديكال توليد شده و نيز تاثير امواج پر قدرت مايكروويو بر فعال شدن سطح نانوساختار‌هاي كربني بازده اتصال گروه‌هاي آميني به صورت قابل توجهي افزايش مي‌يابد. براي اثبات عامل‌دار شدن از ابزاري چون طيف‌سنج مادون قرمز، رامان، گرما وزن‌سنج، ميكروسكوپ الكتروني روبشي و عبوري به عنوان پنج دستگاه تعيين مشخصات پر كاربرد در ساير تحقيقات استفاده شد. به كمك اين دستگاه‌ها موفقيت آميز بودن فرآيند عامل‌دار شدن تاييد گرديد. نانوساختار‌هاي محتوي گروه‌هاي عاملي دي‌ آمين در حلال‌هاي آلي مانند اتانول براحتي پراكنده مي‌شوند و سوسپانسيون نسبتا پايداري را تشكيل مي‌دهند.

در بين نانو ساختارهاي گوناگون نانو لوله هاي كربني به دليل خواص مكانيكي هدايتي و ضد ميكروبي از اهميت ويژه اي برخوردار هستند. در بين اين خواص فعاليت ضد ميكروبي نانو لوله هاي كربني به دليل مكانيسم كاملا متفاوت با ساير مواد توجه محققان در اين زمينه را به خود اختصاص داده است. نانو لوله هاي كربني با حمله به غشا باكتري ها موجبات تخريب ساختار آنها را فراهم مي آورد. علاوه بر اين امروزه با اضافه كردن نانو لوله هاي كربني به پليمرها استحكام اين مواد بشدت افزايش مي يابد. بر همين اساس مي توان كامپوزيتي با خاصيت ضد ميكروبي مداوم و استحكام بالا ساخته شود. فرايند انجام گرفته جهت سنتز اين كامپوزيت به شر زير مي باشد. ابتدا نانو لوله هاي كربني به مخلوط اسيد نيتريك و سولفوريك اضافه مي گردد و به مدت 24 ساعت در حالت سونيك مخلوط مي شود. اين فرايند باعث ايجاد گروه هاي كربوكسيل بر روي سطح نانو لوله هاي كربني مي گردد. مخلوط پلي وينيل كلرايد محلول در تترا هيدروفوران را با نانو لوله هاي كربني سنتز شده مخلوط مي كنيم و سپس تحت امواج مايكروويو قرار مي دهيم. مخلوط حاصل شده خشك مي گردد و تحت پرس گرم در دماي 175 درجه سانتيگراد قرار مي گيرد. كامپوزيت پل وينيل كلرايد حاوي نانو لوله هاي كربني بدست آمده را تحت بررسي فعاليت ضد ميكروبي قرار مي دهيم. آزمايشات ضد ميكروبي فعاليت ضد ميكروبي بالاي اين كامپوزيت را تاييد كرد. همچنين مطالعات اخير نشان داده است كه افزودن نانو لوله هاي كربني به اكثر پليمرها استحكام آنها را بهبود مي بخشد.