طراحی تکنولوژی و ساخت نانو بیوراکتور با استفاده از پلاسمای سرد اولین در دنیا توسط نابغه های ایرانی

مخترع حسین (شاهین) حسن‌نژاد، پژوهشگر حوزه علوم و مهندسی صنایع غذایی و عضو رسمی فدراسیون بین‌المللی مخترعین (IFIA) است. ایشان کاشف گونه میکروبی_ سویه مخمری پروبیوتیک با نام علمی کلورومایسس مارکسیانوس (Kluyveromyces marxianus HHA) با کد شناسایی (OP257137) در مرکز ملی اطلاعات زیست فناوری امریکا National Center for Biotechnology Information (NCBI) ثبت جهانی شده است، می باشد. شاهین دارای چندین ثبت اختراع ملی و بین‌المللی، مقاله، دو مدال مسابقات جهانی مخترعین، پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته و ... در کارنامه درخشان خود می باشد. ایشان در زمینه‌های بسیار پیشرفته علمی از جمله نانوفناوری (Nanotechnology)، نانوبیوفناوری (Nanobiotechnology)، علوم غذایی (Food Science and Technology) و ... فعالیت دارند.

(https://scholar.google.com/citations?hl=en&user=XYO91WcAAAAJ)

Cold Plasma Nano Bioreactor (CPNB)

by Inv. Ali Bakhshi and Inv. Hossein Hasannezhad 

مخترع علی بخشی دانش‌آموخته رشته‌های فیزیک مهندسی از دانشگاه تبریز و نانوفناوری-نانومواد از دانشگاه علم و صنعت ایران دارای چندین مقاله ISI، کتاب انگلیسی، ترجمه کتاب‌های علمی پیشرفته، دو مدال نقره مسابقه جهانی مخترعین، نفر برتر کارشناسی ارشد و ... در رزومه پر افتخار خود است. ایشان حتی به عنوان داور مجلات معتبر ISI در انتشارات اشپرینگر نیچر نیز شناخته شده هستند. ایشان در زمینه‌های بسیار پیشرفته علمی از جمله نانوفناوری (Nanotechnology)، نانوبیوفناوری (Nanobiotechnology)، فناوری‌های کوانتومی (Quantum technology)، هوش مصنوعی کلاسیک (Artificial Intelligence)، هوش مصنوعی کوانتومی (Quantum Artificial Intelligence)، پلاسمای سرد (Cold Plasma)، اپتیک (Optics)، مواد پیشرفته (Advanced Materials)، شبیه‌سازی (Simulation) و ... فعالیت دارند.

(https://scholar.google.com/citations?user=JHn_W_wAAAAJ&hl=en)

تشریح کاربری و سیستماتیک نانو بیوراکتور مذکور به پیوست تقدیم می گردد.

اختراع حاضر اختراع در مورد ساخت يکی از انواع بيوراکتورها می باشد که در حوزه زيست فناوری کاربرد بسياری دارد. نانوبيوراکتور در واقع نوعی بيوراکتور می باشند که ويژگی بارز آنها در مقايسه با ديگر بيوراکتورها استفاده از اتوفیلتراسیون در آنها می باشد. اين ميکروارگانيسم‌ها به دليل ساختارهاي ساده چند سلولي يا تک سلولي، در پالایش سال های اخیر بدلیل کارایی زیاد و هزینه های کم اقتصادی مورد توجه قرار گرفته و نتایج خوبی را نشان داده است.

بیوراکتورها یکی از پایه ­های اصلی مطالعات مهندسی محسوب می­شوند. بیوراکتور طراحی شده به دلیل دارا بودن امکان ایجاد فشار هیدرواستاتیک و جریان سیال برای مطالعات آزمایشگاهی و کاربرد­های کلینیکی با بافت­های هدف متفاوت قابل استفاده می ­باشد. همچنین از آنجا که تحریک مکانیکی یکی از پارامتر­های موثر در تولید سلول ­های با عملکرد مشابه بدن می ­باشد در بخش سلول درمانی نیز می­توان از این بیوراکتور استفاده نمود. با کشت سلول درون محفظه­ ی بیوراکتور و اعمال بارگذاری به آن می­توان با عملکرد مطلوب دست یافت. قابلیت استفاده از محفظه­ های کشت سلولی با ابعاد میکرو و ماکرو و با هندسه­ های متفاوت استفاده از این دستگاه را در بخش­ های مطالعاتی و کلینیکی مهیا می­ کند.

امروزه به منظور بکارگیری ميکروارگانيسم های مفید (پروبیوتیک ها) جهت تولید پاراپروبیوتیک و ایجاد شکافت غشایی از اولتراسونیک و اتوکلاو استفاده می شود. پاراپروبیوتیک توليد شده را می توان جهت توليد مکمل های غذايي، دارويي و لوازم آرايشی و بهداشتی به کار برد. به علاوه توليد سوخت زيستی از آنها نيز راهکار ديگری در پيش روی تکنولوژی می باشد. تولید پاراپروبیوتیک علاوه بر این که آلودگی اضافی تولید نمی کند، بلکه موجب باز چرخ موثر مواد غذایی می شود و ابزاری ارزان و کارآمد برای حذف نیترات، فسفات و فلزات آلاینده، بخصوص فلزات سنگین بوده که خود سبب ایجاد ایمنی اکولوژیکی در اکوسیستم های آن می شود.

سیستم نانو بیوراکتور ارائه شده مبتنی بر پلاسمای سرد شامل اتوفیلتراسیون، نانوزبری دریافت کننده امواج الکترومغناطیسی، پلاسمای سرد و واحد چرخش مکانیکی جهت استخراج محتوای مواد پروبیوتیک ساخته شده است که در سیستم طراحی و بهینه ‌شده، واحد اتوفیلتراسیون به کمک میدان الکتریکی اعمالی توسط یک الکترود، بدلیل وجود باندهای آویخته و بار حفرات، به صورت کنترل شده تغییر اندازه حفره می‌دهد.

همچنین نانوزبری در دیواره داخلی راکتور و برچسب‌های نانوئی روی سلول در نقش موجبر و دریافت کننده امواج الکترومغناطیسی از پلاسمای سرد، به صورت محلی دما و تمرکز امواج را در سطح سلول‌های پروبیوتیک بالا می‌برد، که نهایتا با چرخش مکانیکی توسط موتور الکتریکی سبب اعمال نیروهای مکانیکی جهت باز شدن دیواره سلول می‌شود. از سویی سیستم پلاسمای سرد با کنترل دمای گونه‌ها، فشار، جریان و ولتاژ بالا قادر به تولید کنترل‌شده امواج الکترومغناطیسی برای ورودی‌های متفاوت محلول پروبیوتیک (باکتری یا مخمر) است.