مغز ما خاطرات را در سه نسخه ذخیره می کند

مغز ما خاطرات و آزموده ها را در سه نسخه ذخیره می کند
ذخیره شده ها در حافظه از نظر دوام، قابلیت دسترسی و تغییر پذیری متفاوت هستند.

ابتدا یک توضیح :
علت اصلی تهیه و تدوین این مقاله بیشتر جذابیت و اهمیت موضوع و البته کنجکاوی در فرایند « یادگیری، بخاطر سپردن و شرایط و علل فراموش کردن» بوده است. نگارنده این مطلب را از زبان آلمانی به فارسی برگردانده است، اما به علت عدم اشراف بر اصطلاحات و مفاهیم مرتبط با دانشِ" تحقیقات مغز"و علم روان شناسی (و مخلفات آن)، سعی فراوان برای برگردان دقیق مقاله نموده است. قابل ذکر اینکه نگارنده ابتدا برای فهم و درک جزئیاتِ برخی از مفاهیم (اجباراً) به منابع متنوع و متعدد دیگر از جمله ویکی پدیای آلمانی (و فارسی) و... نیز مراجعه کرده است. وی با تمام این احوال و لی هیچ گونه ادعائی برای برگردان کاملاً بی نقص و صددرصدی مقاله نیز ندارد
ذخیره شده ها در حافظه از نظر دوام، قابلیت دسترسی و تغییر پذیری متفاوت هستند
مطالعات انجام شده نشان می دهد که مغز ما خاطرات را حداقل در سه نسخه ذخیره می کند. این کپی های حافظه درجات مختلفی از ماندگاری و قابلیت دسترسی مجدد دارند. یکی از کپی ها بیشتر به عنوان پشتیبان عمل می کند و در ابتدا دسترسی به آن دشوار است، اما با گذشت زمان قوی تر می شود، دیگری در ابتدا قوی و به راحتی قابل تغییر است ولی خیلی سریع محو می شود. این پروسه ها و مکانیزم های آن ها در کل به این بستگی که کدام گروه های عصبی در مرکز حافظه از آن ها کپی برداری کرده و آن ها را نگهداری می کند. ما به لطف خاطراتمان- ورودی ها به مغز- می توانیم از گذشته درس بگیریم و به موقعیت های جدید بهتر پاسخ دهیم. اما حافظه ما مانند یک آلبوم عکس «ثابت» عمل نمی کند. بلکه بدین ترتیب است که هرگاه که چیزی را ذخیره می‌کنیم، احساسات، انتظارات و فیلترهای « داخلی» همزمان ایفای نقش کرده و عملاً تعیین می کنند که چه چیزی را برای درازمدت ذخیره کند و یا اصولاً ذخیره کند یا نکند. با این حال ولی باید توجه شود که خاطرات یا چیزهای دیگرِ ذخیره شده در شبکه های پر پیچ و خمِ مغز پویا بوده و یا به عبارت دیگر قادرند که متعاقباً تغییر کرده و یا به نوعی " تحریف» شوند.

چگونه مغز می‌تواند خاطرات ما را به صورت بلند مدت و پویا ذخیره کند؟
ویلد کِویم (Vilde Kveim )و همکارانش از دانشگاه بازل(سوئیس) اکنون پاسخی برای این سوال یافته اند.
تمرکز مطالعه آنها بر روی گروه های مختلف نورون در هیپوکامپ (یا مرکز حافظه مغز) بود. سلول های مغزی (متفاوتی)که در آنجا در مراحل مختلف رشد جنینی تشکیل می شوند، از نظر ژنتیکی، تشریحی و عملکردی متفاوت می باشند.
ایجاد سه نسخه (کپی)در سه نوع نورون
محققان دانشگاه بازِل بر این باورند که مغز یک رویداد را به طور همزمان در حداقل سه گروه از نورون ها ذخیره می کند.آنها معتقدند که زمان شکل گیری این سلول‌های مغزی ، نقش مهمی در عملکرد آنها ایفا می‌کند. نورون‌هایی که در مراحل اولیه (ایجاد) و رشد می‌کنند، رویدادها را برای مدت طولانی ذخیره می‌کنند، اما نسخه‌ی حافظه آنها در ابتدا بسیار ضعیف بوده و به سختی قابل بازیابی هستند، ولی با گذشت زمان قوی تر می شود. نسخه دوم حافظه در نورون‌های دیر(تر) شکل گرفته است. تیم تحققیقاتی در این زمینه توضیح می‌دهد که : « این سلول‌های مغزی که ترجیحاً برای بازیابی پس از مدت کوتاهی استفاده می‌شوند. برای ذخیره کردن در حافظه در ابتدا بسیار قوی اما با گذشت زمان ضعیف‌تر می‌شود. بنابراین خاطرات ذخیره ‌شده در این گروه از نورون ها اگر جه که در ابتدا قابل توجه هستند ، اما نسبتاً به سرعت محو می‌شوند. نسخه سوم حافظه در نورون های "میانسال"- از نقطه نظر زمان شکل گیری- ذخیره می شود که حافظه را برای مدت طولانی و با ثبات (ثابت) حفظ می کنند.
مهم برای یادگیری و تغییرپذیری
این ذخیره‌سازی (های) سه‌گانه خاطرات، سرنخ‌های مهمی در مورد چگونگی یادگیری و اینکه چرا ( یادگرفته ها) در زمان های متفاوت فراموش می‌شوند و همچنین اینکه چگونه و چرا برخی از خاطرات راحت‌تر تحریف می‌شوند را کم و بیش در دسترس محققان قرار می دهد. خاطراتی که به ‌طور مختصر اما قوی توسط نورون‌های « گروه سوم » ذخیره می‌شوند، (به ویژه) پویا و مستعد تغییر هستند. به گفته ویلد کِویم (Vilde Kveim ) اگر رویداد یا چیزهایی را که در مدت کوتاهی پس از به خاطر سپردن آن یاد گرفته‌ایم، به یاد بیاوریم، نورون‌های نوع گروه سوم می‌توانند اطلاعات جدید را در حافظه اصلی ادغام کنند. با این حال ولی اگر ما فقط یک رویداد را پس از مدت طولانی به یاد آوریم، نورون های گروه اول در ماجرا دخیل بوده اند، یعنی نورون هایی که نسخه حافظه آنها را به سختی می توان تغییر داد و لذا کمتر مستعد دگر گونی های بعدی ( یا جعل) هستند" ویلد کِویم (Vilde Kveim ) همچنین توضیح می‌دهد که " خاطرات ما واحدهای پویایی را تشکیل می‌دهند که ویژگی‌های آنها با زمان و تجربه تغییر می‌کند و این نشان دهنده انعطاف پذیری مغز و ظرفیت حافظه عظیم آن است"
(موضوع) عمل متعادل کننده عصبی (neuronal balancing act )
مغز ما عمل متعادل کننده بین ثبات و پویایی را تا حدی از طریق تقسیم کار بین نورون‌ها مدیریت می‌کند: برخی به عنوان نسخه‌های کاری سریع در دسترس هستند، در حالی که برخی دیگر به عنوان نسخه‌های پشتیبان طولانی‌مدت عمل می‌کنند. اینکه کدام یک از این نسخه ها چقدر قوی است، به زمان و نحوه یادآوری حافظه نیز بستگی دارد. با این حال ولی محققان هنوز در آغاز تحقیق در مورد این نسخه های حافظه هستند. بسیاری از جزئیات هنوز نامشخص است، اما درک این فرایند که چگونه خاطرات را ذخیره کرده و/یا تغییر می‌دهیم، می‌تواند روزی به ما کمک کند تا خاطرات ناخواسته‌ای را که بر زندگی‌مان تأثیر می‌گذارند کاهش دهیم یا خاطراتی را که فکر می‌کردیم از دست داده ایم مجدداً بازیابی کنیم.
منبع : scinexx ( به نقل از)
University of Basel / August 26, 2024
(Scinexx ist ein deutsches Onlinemagazin des Wissenschaftsjournalismus)

*************************************************
در پایان : حال که به هیپوکامپ و "خاطرات" کمی پرداخته شد، بد نیست یادی هم از زنده یاد مهدی اخوان ثالث کنیم .

صنعت رنگ آلمان و ده موضوع پرمخاطب در سال 2024

صنعت رنگ آلمان و ده موضوع پرمخاطب در سال 2024

به نقل از « فاربه اوند لاک » (FARBE UND LACK ):
... " چه موضوعاتی بر صنعت رنگ و پوشش اثر گذار می باشند؟ "
از مواد و ترکیبات نوآورانه گرفته تا فناوری‌های جدید، از چالش‌های نظارتی تا ... . در سال جاری (نیز) پیشرفت‌های متعددی وجود داشت که بسیار مورد توجه قرار گرفت . خوانندگان ما (FARBE UND LACK ) نشان داده‌اند که میل به راه‌حل‌های پایدار، فناوری‌های جدیدِ ‌آینده نگر و تحلیل‌های بازار در صدر قرار دارند. در اینجا خلاصه ای از مقالات و گزارش ها ی دارای بیشترین "کلیک" در سال 2024 را مشاهده می کنید"
"ما از توجه شما سپاسگزاریم و مشتاقانه منتظر ارائه نظرات و تحلیل های شما در سال آینده هستیم."
صنعت رنگ و پوشش در سال 2024 نشانی برجسته از « تنوع و پویایی» دارد. موضوعات مهم و اثرگذار در این صنعت که منعکس کننده مهم ترین روند ها و « ترند» می باشند. ..." تمرکز بر پایداری ( توسعه پایدار)، استفاده از فناوری های جدید و نوآورانه مانند هوش مصنوعی و فناوری نانو، پرداختن به چالش های مهم جهانی مانند تعرفه های ضد دامپینگ و موضوع ترکیبات « PFAS* »، موضوعاتی که همچنان در صدر عناوین مطرح در این حوزه بوده و ( احتمالاً) در آینده نیز خواهند بود. اهمیت و برتری این موضوعات درصنعت رنگ حاکی از آن است که ( پدیده) « تغییر» و برخورد فعالانه با آن، به یک روند و گرایش بسیار مهم و چشم گیر تبدیل گردیده است."
* ترکیبات پلی فلوئورآلکیل
لیست 10 مقاله یا موضوع برتر با بیشترین « کلیک» در سال 2024
1- پلی اُل هایی از پوسته بادام هندی به عنوان منبعی امیدوارکننده برای افزودنی ها و پلیمرهای زیستی با مواد خام و نوآورانه از منابع تجدیدپذیر.
2- سه کشور پیشتاز با بیشترین شرکت در 25 کشور اروپایی در صنعت رنگ و پوشش و میزان فروش آن ها در 2023. 3 - 25 شرکت تولیدکننده رنگ با بالاترین میزان فروش و مروری بر بزرگترین بازیگران این حوزه در اروپا.
4- هوش مصنوعی و بهره گیری از آن د ر صنعت رنگ از جمله برای متحول کردن فرمولاسیون های تهیه انواع رنگ ها با نگاهی به فرصت‌ها و چالش‌ها ی پیش رو.
5- دی اکسید تیتانیوم؛ عوارض ضد دامپینگ تا پنج سال دیگر به قوت خود باقی خواهد ماند و این یک گام مهم برای حفظ توانایی های صنعت رنگ در اروپا می باشد .
6- شرکت « سودارشان کمیکال » Sudarshan Chemical با شرکت صاحب نام هوی باخ Heubach برای همکاری نزدیک به توافق نهایی رسیدند ، ادغام بزرگی که صنعت پیگمنت ها را متحول خواهد کرد.
7- پوشش های نانو هیبریدی ( آلی-غیرآلی)بر پایه (POSS ) وینیل اورتان آکریلات سخت شونده با اولترا ویولت ( UV) که بهبود خواص پوشش ها در سختی، مقاومت های شیمیایی، حرارتی و محافظتی در مقابل خوردگی را میسر می کند.
8- نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم برای دیوارهای خود تمیز شونده. گامی ست مهم به سوی پوشش های پایدار و بدون نیاز به نگهداری های زمانبر و پر هزینه،
9- شرکت ب آ اس اف BASF به عنوان یکی از بزرگترین های شرکت های جهانی با اطمینانی (محتاطانه ) به فرصت ها و چالش های سال 2025 نگاه می کند.
10- ترکیبات پلی فلوئورآلکیل (PFAS )؛ نگرانی ها، چالش ها، نوآوری ها و راه حل های عمومی و مشارکتی، موضو عاتی کماکان بحث برانگیز که ارائه راه حل های مناسب و ممکن برای آن در دستور کار قرار دارد.
اکنون و پس از مرور فهرست فوق، فعلاً به 2 مورد از موضوعات مطرح شده، بیشتر پرداخته خواهد شد.
( در آینده نیزبه یکی دو مورد دیگر بطور مفصل پرداخته خواهد شد)

پوسته بادام هندی، منبعی با ارزش برای پلیمرها و افزودنی های زیستی

پوسته های بادام هندی به عنوان یک ماده ارزنده، مهم و غیر خوراکی در سنتز و ساخت محصولات و پلیمرهای پایدار، در آینده نقش مهمی خواهند داشت. یکی از ویژگی های مهم پوسته ( بادام هندی) غیر خوراکی بودن آن است، زیرا که در غیر اینصورت ذره ای از آن برای استفاده در محصولات غیر خوراکی، باقی نمی ماند ! .
پلی‌ال‌های مایع پوسته بادام هندی CNSL( cashew nut shell liquid) به عنوان اجزائی مقاوم برای ساختار (و ساخت) پلیمرها و افزودنی‌ها ی زیستی پیشرفته مورد توجه فراوان قرار گرفته است.
پلیمرهای طبیعی یا حاصل از محصولات طبیعی گیاهی و جانوری، گروهی از ترکیبات را شامل می شود که در کالاهای مصرفی روزانه مورد استفاده قرار می گیرند. بخش عمده ای از این ترکیبات پلیمری از ترکیبات سلولزی مانند قندها و نشاسته و همچنین از روغن های گیاهی، بدست می آیند که صنایع غذایی یکی از مصرف کننده های عمده آن ها می باشد. موضوع مورد بحث ما در اینجا ولی- پلیمرها و مواد حاصل از پوسته بادام هندی- است که از یک ویژگی تقریباً منحصر به فرد برخوردار بوده و آن غیر خوراکی یا غیر قابل تبدیل به مواد خوراکی بودن آن است.
بادام هندی (Anacardium occidentale )دارای پوسته ای غیر خوراکی است که به عنوان یک منبع تجدید پذیر، توجه زیادی را بخود جلب کرده است ، بخصوص به این دلیل که حاوی حلقه های آرماتیک و زنجیرهای آلکیل با اتصالات غیر اشباع می باشد. به عنوان نمونه می توان از امکان استفاده از این ساختارها، به محصولاتی با ویژگی های « آب گریزی» ( هیدروفوب) و نرم کنندگی (Plasticizer) دست یافت. از این محصولات می توان همچنین برای ساخت افزودنی هایی از نوع تنزید و پلیمرهای نسبتاً نرم استفاده کرد. یکی از مواردی که ذگر آن مفید است اینکه محصولات فوق مبتنی بر پلی اُل های (در شرایط متعارف) مایع قادر خواهند بود به عنوان مواد اولیه پایدار و تجدید پذیر برای ساخت پلی استر و از این طریق پلی اورتان ها نیز استفاده گردد.

نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم برای دیوارهای خود تمیز شونده

یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه صنعتی وین و دانشگاه پلی تکنیک مارچه (Università Politecnica delle Marche ) در ایتالیا مشترکاً به یک نوع نانو ذرات تیتان دی اکسید ویژه دست یافتند . آن ها این نانو ذرات را به رنگ های متداول ساختمانی ( « رنگ دیوار» اضافه نمودند و افزایش قدرت " خود تمیز شوندگی " آن ها را مشاهده کردند.
این نانو پارتیکل های تیتان دی اکسید از ویژگی « فتو کاتالیستی فعال » برخوردار بوده و قادرند به کمک نور خورشید ذرات معلق و آلودگی های موجود در فضا را جذب کرده و تجزیه نمایند. با این مکانیزم هم فضا عاری از آلودگی ها می شود و هم دیوار یک پروسه « خود تمیز شوندگی» را طی می کند. به عنوان مواد اولیه برای این رنگ از ضایعات از جمله ضایعات فلزی و برگ های خشکیده استفاده می شود. در هوای فضای داخل، گروه های متنوع و متعددی از مواد زیانبار وجود دارند، از بقایای مواد پاک کننده گرفته تا ذراتی از محصولات بهداشتی- آرایشی و ملکول های دیگر. این ملکول ها از پخت و پز مواد خوارکی و موادی که به مرور از محصولات چرمی اعم از طبیعی یا مصنوعی آزاد می شوند، بوده و معمولاً مشکلاتی برای سلامتی ایجاد می کنند، در کل تحت عنوان " Sick-Building-Syndrom " از آن نام برده می شود. بنا بر گفته های پروفسور گوُنتر رُپرشتر Günther Rupprechter از انستیتو شیمی مواد در دانشگاه صنعتی وین " نانو پارتیکل های تیتان دی اکسید بسیار مفید ارزیابی می شوند، زیرا قادرند طیف وسیعی از ذرات مواد شیمایی موجود در فضا را جذب، تجزیه و بی اثر سازند. اگرچه که افزودن تیتان دی اکسید نانومتری ماندگاری رنگ مصرف شده را نیز تحت تأثیر قرارداده و عملاً تخریب پذیر می کنند. در اینگونه موارد پس از مدتی ترَک هایی در لایه های (خارجی) رنگ ایجاد می گردد که در بدترین حالت (حتی) اجزایی از داخل رنگ تجزیه و خارج شده که این ها خود نیز زیانبار برای سلامتی هستند. این پروسه می تواند در نهایت به تغیر فام پوشش (از سفید یا سایر رنگ های روشن) به طوسی منتهی شده و رنگ آمیزی مجدد را الزامی نماید.
به گفته گوُنتر رُپرشتر(Günther Rupprechter ) "این نانو پارتیکل های تیتان دی اکسید در اثر تابش اولتراویولت خود را نیز" پاکسازی " می کنند. مکانیزم پروسه به این ترتیب است که با قرار گرفتن تحت اثر تابش یو وی، رادیکال های آزاد ایجاد می کنند که بسیار فعال و پر "جنب و جوش" بوده و هر آنچه را که سر راهشان قرار می گیرد را تجزیه و بی اثر می سازند. این پروسه یعنی تاباندن گاه و بیگاه اشعه یو وی (UV )، در عمل برای پوشش های درون ساختمان نسبتاً نا شدنی است و همکاران ما برای عبور از این مشکل بر این شدند که به کمک کاتالیزاتور های مناسب، تأثیر پذیری و فعال سازی نانو ذرات تیتان دی اکسید را با نور غیر مستقیم خورشید- درون ساختمان- ممکن گرداند."
وی همچنین ادامه می دهد : " برای این کار ما به ذرات نانو تیتان دی اکسید ، اتم هایی (اضافی) مانند فسفر، نیتروژن و کربن متصل کردیم و از این طریق موفق شدیم با نور خورشید فاقد اشعه یو وی ، طیف جذبی تیتان دی اکسید نانومتری را از منطقه ( بیشتر یو وی) به منطقه مرئی سوق دهیم.
ضایعات فلزی یا حاوی فلزات به عنوان مواد اولیه
به گفته Rupprechte "برای مقرون به صرفه بودن این پوشش ها بسیار مهم است که از استفاده از مواد گران قیمت، پرهیز گردد. به عنوان مثال می توان از فلزات" گرانبها "(یا فلزات اصیل Edelmetalle ) مانند پلاتین و طلا نام برد، در صورتیکه ما برای این کار از انواع ضایعات فلزاتی استفاده کردیم که معمولاً دور ریخته می شوند. همچنین برای بهره مندی از عناصری مانند فسفر، نیتروژن و کربن از برگ های خشک و روی زمین ریخته شده درختان زیتون، استفاده کردیم . در هر صورت و بطور کلی سعی ما بر این بود که محصول « خودمان» را که قرار است مواد مضر در فضای محیط را " پاکسازی " کند، از مواد « بازیافتی» تأمین کنیم"
منبع:
Farbe und Lack.de / 18/12/2024
در همین ارتباط :
به دو تصویر (تشریحی) از کتاب " پیگمنت ها و مواد پرکننده" از نگارنده وبلاگ و یک معرفی نامه کوتاه از مجله فاربه اوند لاک (Farbe und Lack ) در یک تصویر نگاه کنید!

اطلاعات تازه و جديد و حافظه

اطلاعات تازه و جديد توان حافظه را افزايش مي دهد!
دوپامين Dopamin و نقش آن در پروسه يادگيري

ابتدا مختصري در باره دوپامين (و "شرکا" )
دوپامين Dopamin با مخفف DA، يك آمين بيوژن و يكي از مهمترين نوروترانس ميترها (Neurotransmitters ) - رشته های عصبی انتقال دهنده « اطلاعات »- مي باشد. این "پیام‌ رسان‌های شیمیایی" از گروه مواد بيو شيميائي می باشند كه اطلاعات را از سلول ها به يكديگر منتقل مي كند. برای مجموعه این سلول ها اصطلاح "خبر رسان ها " نیز رایج است.
شيمی در مغز :
در گذشته های نسبتاً دور( Nov. 2016 ) در آلمان كتابي منتشر شد با نام :
(( Wie man wirklich glücklicher wird Glückswissenschaft und Glücksforschung , ))
« علم خوشبختي و تحقيقات براي چگونگي احساس خوشبختي » ؛« چگونه انسان خوشبخت تر خواهد بود ؟»
در اين كتاب عمدتاً به تحقيقات مغز ، نوروبيولوژي،DNS ، ژن هاي مسئولِ "خوشي و خوشحالي"و...پرداخته شده است
در خلاصه اي آنلاين از اين كتاب آمده :
احساس خوشبختي و (خوشي) زماني به سراغ ما مي آيد كه شيمي در مغز ما به درستي عمل كند ! !
چهار تركيب عمده شيميایي که در اين زمينه نقش تعيين كننده دارند :
دوپامين Dopamin ؛ نورآدرنالين Noradrenalin ؛ سه رو تونين Serotonin و اندورفين Endorphine ، بدون وجود اين چهار تركيب، مغز ما انسان ها قادر به " عمل آوري" هيچ گونه اطلاعاتي نخواهد بود. در اين ميان دوپامين نقش ويژه اي دارد، دوپامين كه به آن "عصاره خوشي" نيز گفته ميشود، همراهِ نورآدرنالين مسئوليت تمام "احساس هاي خوب" را در ما دارد، ا گرچه Endorphine و Serotonin نيز بدون نقش نيستند. يك نكته مهم ديگر اينكه، همانگونه كه وجود دوپامين در حد و اندازه كافي در مغز باعث ايجاد احساس هاي در مجموع خوب و خوش مي گردد، كمبود آن نيز باعث انواع دپرسيون ها مي شود.
تا كنون تحقيقات زيادي روي دوپامين و نقش آن در مغز انسان صورت گرفته است، بخصوص اين اواخر كه ارتباط نزديك وجود اين تركيب و قدرت حافظه و توان ياد گيري، قدرت تمركز، دقت و .... مشخص گرديده است .
در حاشيه :
در ارتباط با دوپامين لازم به اشاره است ک این ترکیب به لحاظ ساختاري تا حدودي شبيه به آمفيتامين است ، و (احتمالاً) ميدانيم كه يكي از مشتقات آمفيتامين، ماده مخدر یا روان گردان مشهور" اكستاسي" ( اِکس) (Ecstasy) است.

ضمناً :
در خصوص چهار تركيب "خبر رسان"، نقش و مكانيسم آن ها و همچنين در باره "اكس" و اثرات مخرب آن روي مغز در آينده مطلبي را در وبلاگ قرار خواهم داد !

اطلاعات تازه و جديد توان حافظه را افزايش مي دهد !

محققاني از انستيتو پزشكي دانشگاه ماگدبورگ Otto-von-Guericke/universität Magdeburg و همچنين محققاني از University Collge London معتقدند كه مواجه شدن با اطلاعات نو و جديد در حين پروسه ياد گيري، توان حافظه را افزايش مي دهد، به اين ترتيب كه اين اطلاعات (نو) به مثابه "خوراك" براي منطقه اي از مغزمياني با نام Substantia nigra (Area ventralis tegmentalis)، اين منطقه را فعال كرده و باعث ترشح دوپامين مي شود، ماده اي كه قدرت ياد گيري را افزايش مي دهد. محققان مذكور معتقدند كه اين يافته مي تواند راه علاج بيماراني را كه مشكل حافظه پيدا كرده اند، (تا حدودی) هموار سازد. مقاله مفصل مربوط به اين يافته در مجله معتبر علمي Neuron منتشر گرديده است.
از مدت ها قبل مشخص بود كه قسمت مياني مغز تنظيم كننده Motivation (انگيزه) از طريق آزاد سازي (رهايش !) دوپامين مي باشد. به گفته Emrah Düzel رئيس گروه تحقيقاتي مذكور، چيزي كه در اين ارتباط، جديد مي باشد اين است كه "اطلاعات نو" نيز آن بخش از مغز مياني را فعال ميكند، یعنی بخشي از مغز كه در خصوص "اطلاعات كهنه" تقريباً نقشي ندارد. و اما اينكه چرا بخش هائي از مغز در صورت مواجه شدن با اطلاعات (یا خوراك) جديد، حساس شده و عكس العمل نشان مي دهد، ناشي از اين امر است كه در كل "تازه ها" براي انسان و مغز او به عنوان يك "جايزه " بالقوه تلقي شده و اين موضوع، در انسان انگيزه و علاقه براي شناخت بهتر دنياي اطراف او ايجاد مي كند .اين ها احتمالات نزديك به يقين است كه محققان نامبرده از طريق تست هاي انجام شده و اندازه گيري ميزان فعاليت هاي مغز به كمك (fMRT) ياFunctional Magnetresonanztomographie ، به آن دست يافته اند .
روش كار به اين ترتيب بود كه تصاويري از افراد و مناظر آشنا و نا شناخته را به افراد شركت داده شده در آزمايشات نشان داده و از طريق الكترود هاي متصل به نقاط مختلف مغز، مشخص كردند كه مغز مياني يا Substantia nigra (Area ventralis tegmentalis ) فقط در صورت مواجه شدن با تصاوير نا آشنا فعال گرديد -ترشح دوپامين- ، و اين در حالي بود كه اين بخش از مغزدر مقابل تصاوير شناخته شده هيچ گونه واکنش و فعاليتي از خود نشان نداد.
مورد ديگركه مشخص گرديد اين بود كه :
قدرت و توان حافظه زماني كه به همراه اطلاعات قديمي و "كهنه"، خوراك جديد يعني اطلاعات نو به مغز وارد مي گرديد ،حدوداً 20% افزايش مي يا بد !
نتيجه گيري :
نتايج حاصل از اين تحقيقات ما را بر آن مي دارد كه به هنگام تكرار يا "دوره كردن" ياد گرفته ها هميشه همراه اطلاعات قديمي، مطالب نو و جديدي را نيز يه عنوان "خوراك" به مغز خود بدهيم .

منبع اصلي :

Chemlin der Internetpfad zur Chemie

مسمومیت با سرب وترکیبات‌آن

مسمومیت با سرب و ترکیبات‌ آن
علت و چگونگی مکانیزم ‌

ابتدا یک توضیح الزامی:
مطلبی که در حال حاضر تحت عنوان فوق در وبلاگ پست می شود، حدود 10سال پیش در (همین) وبلاگ به اشتراک گذاشته شده بود، اما و به روال معمولِ این وبلاگ - از جمله به دلیل سپری شدن تاریخ (آپلود) تصاویر- ، محتوای پست هایی که مدت زیادی از ثبت آن ها در وبلاگ می گذرد، حذف می گردند. البته در این گونه موارد، شناسه، یعنی تیتر، شماره ردیف و تاریخ درج آن ها- در وبلاگ باقی می مانند. اکنون آن پست « باز نشر» می گردد.
علت باز نشر :
حدود چهار روز پیش (در 12.05.1403 ) مطلبی از طرف دوست و همکار ارجمندم جناب مهندس شهرام یزدی در گروه تلگرامی " کارشناسان صنایع رنگ و رزین ایران " و کانال های واتساپی، را (با کمال تاسف) مشاهده کردم، به شرح زیر :

"درود؛ متاسفانه بتازگی یک شرکت ایرانی اقدام به تولید و فروش
اکسید سرب کرده که مدیرانش کمترین درکی از علم شیمی ندارند !
ایشان بدون اطلاع از عواقب این ترکیب برای خود و کارکنان شان،
در صدد توزیع آن در صنعت رنگ و پلیمر هستند"

به همین علت اینجانب نیز بر آن شدم که پستی از سال های دور وبلاگ با عنوان " مسمومیت با سرب و ترکیبات آن " را - البته با کمی ویرایش، کمی اصلاحات و کمی هم بروز رسانی- دوباره منتشر نمایم .
مقدمه :
1- اینکه فلزسرب و ترکیبات آن سمی برای انسان و سایرجانداران و مخرب محیط زیست است، (تقریباً) برکسی پوشیده نیست. اینکه ما، اعم از افراد جامعه و نهادهای زیربط تا چه حد این موضوع را جدی گرفته و نسبت به آن مسئولانه برخورد می کنیم !.. . بماند برای فرصتی دیگر !
2- حدس وگمان ها براین است که مسمومیت باسرب نقش تعیین کننده ای در فروپاشی فرمانروائی رم (باستان) داشته است. زیراکه رومیان برای تغلیظ "شربت انگور" ( شراب) از ظروف سربی استفاده می کردند !
اصل ماجرا :
چراسرب و ترکیبات آن سمی اند ؟
به احتمال زیاد به علت وجود یک "جفت الکترون"(آزاد) ...!
سرب عامل بیماری زا برای سیستم اعصاب، کلیه ها، کبد، مغز و سیستم خونساز بدن می باشد. این آثار زیانبار به ویژه در کودکان مشاهده شده است، بخصوص مهم است که آثار مذکور به نوعی "برگشت ناپذیر"نیزهستند.
برای"سم زدائی" اثرات سرب، ترکیبات کمپلکس ساز(با سرب) وجود دارند که کاتیون های فلزی را درون خود محصور کرده و از گردش خارج می کنند. این کمپلکس سازها ولی (متاسفانه) فقط کاتیون های سرب را از "مدار"خارج نمی کنند، بلکه کاتیون های مهم و حیاتی برای بدن را نیز کمپلکس کرده و بدین ترتیب از فعالیت (حیاتی) بازمی دارند. اینکه چگونه سرب وترکیبات آن "عملیات مخرب"خود را پیش می برند، تاچندی پیش درهاله ای از ابهام بوده است، تا اینکه محققان فرانسوی با مطالعات شیمی کوانتومی روی ملکول های آنزیم ها، اطلاعات تازه ای کسب کردند.
این مطالعات که در نشریه (Angewandte Chemie) رسانه ای گردیده است، حاکی ازآن است که عامل تعیین کننده در سمی بودن ترکیبات سرب یک "سپَرالکترونی"درسرب است!

درتصویرفوق مدل ها برای دو نوع آنزیم (Calmodulin)و(ALAD)، جفت الکترون آزاد از نوع (6S2) با رنگ زرد مشخص
گردیده است
منبع: نشریه Angewandte Chemie (mit freundlicher Genehmigung )
محققان دست اندرکار این پروژه (Christophe Gourlaouen et Olivier Parisel) از آزمایشگاه شیمی تئوریک
دانشگاه پاریس (Laboratoire de Chimie Théorique, Université Paris VI) با دقت بیشتری دو پروتئین مذکور ( نامبرده) را مورد بررسی قرار دادند و نتیجه گیری کردندکه Calmodulin یک پروتئین منتقل کننده کاتیون های کلسیم به بافت های بدن انسان با هفت لیگاند و کاتیون کلسیم به عنوان فلز مرکزی، درصورت وجود کاتیون (دوظرفیتی ) سرب در اطرافش، یک تعویض کاتیونی انجام داده و سرب را جایگزین کلسیم می کند. با این دگرگونی عملاً به لحاظ تعداد لیگاندها تغییری ایجاد نگردیده، ولی ساختار(فضایی) Calmodulin به نوعی "کش آمده"و دچار دگرگونی می گردد. نتیجه این دگرگونی از کارافتادن یا حداقل « تنبل شدن» کل پروتئین منتقل کننده کلسیم به بافت ها می باشد. اما سرب چه بلائی برسر پروتئین دیگریعنی ALAD(Aminolevulic acid -dehydratase)می آورد؟
وجود این پروتئین برای سنتز ماده رنگزای خون حیاتی است و لذا ایجاد هرنوع محدودیت برای عمل آن، عامل توقف یا کندشدن خون سازی بوده و در نتیجه به "فقر خون" می انجامد. در مرکز این پروتئین یک کاتیون روی قراردارد که توسط چهار لیگاند محصورگردیده است، از چهار لیگاند مذکور سه عدد حاوی اتم های گوگرد می باشند.حال و درصورت تعویض کاتیونِ روی با سرب، سه اتم گوگرد توسط سرب بلوکه شده، به نوعی که لیگاند چهارم پس زده می شود و بدین ترتیب یک دگرگونی (فضایی) رخ داده و این خودنیز عامل بازدارندگی آنزیم از فعالیت خود می گردد.
منبع:
Bitte zitieren Sie die Seite wie folgt: ( لطفاً به شرح زیر نقل قول کنید: )
Molekulare Ursache der Bleivergiftung
(URL: http://www.organische-chemie.ch/chemie/2007jan/bleivergiftung.shtm)
تکمیلی:
توكسيكولوژي سرب و ترکیبات آن
الف :
... نتيجه آزمايشات انجام شده در دانشگاه Wisconsin روي ميمون ها اين بود كه حتي مقادير بسيار كم سرب كه در زمان نوزادي با غذا وارد بدن مي شوند به اعصاب چشم آسيب رسانده و در بزرگسالي منتهي به "شب كوري" می گردد . اگرچه اين ضايعات تا كنون فقط در ميمون ها مشاهده شده است، ولي از آنجائيكه سيستم عصبي در انسان بسيار شبيه ميمون مي باشد، اين احتمال كه سرب در انسان آثار مشابه اي از خود بر جاي بگذارد بسيار زياد است . اين مطالعات كه توسط Bowman در دانشگاه ياد شده انجام گرفته است حاكي از آن است كه سرب يكي از سم هاي موجود در محيط است و در انواع غذا ها در صورتيكه در ظروف سفالي داراي لعاب حاوي سرب نگهداري و يا استفاده شود، وجوددارد، همچنين در سبزيجاتي كه در محل هاي نزديك به خيابان ها وجاده هاي پرتردد كشت مي شود، نيز يافت مي شود. در رنگهاي حاوي تركيبات سرب از جمله سرنج نيز به هین منوال .
ب :
مسموميت با سرب، بيماري سرب، ساتورنيسم و... ، همه بيماري هاي شغلي ناشي از كاركردن با سرب و تركيبات آن مي باشد و قانون براي آن پرداخت خسارت را در نظر گرفته است. اين بيماري ها از طريق تنفس هواي آغشته به غبار يا بخارات سرب ازجمله در كارخانه هاي باطري سازي، درکارگاههاي ذوب سرب، در رنگهاي حاوي تركيبات سرب، ايجاد مي‌ شوند. مسموميت مزمن با سرب معمولاً در غير فعال شدن برخي از آنزيم ها ي داراي نقش در ساخت هموگلوبين خود را نشان مي دهد . همچنين اختلالات دردستگاه گوارش مانند معده و روده نيز ديده شده است.مسموميت با سرب همچنین( عموماً) با ضعف عمومي، شكننده شدن پوست، تغيير رنگ در لثه ها و درد مفاصل همراه می باشد.
منبع: Meyers Lexikon
ج :
1- سمی برای انسان ( و سایر جانداران)
سرب يك سم سيستماتيك براي سلول هاي زنده است و با توجه به ميزان و زمان تحت تأثير بودن، اثرات مخرب و زيانبارخود را نشان می دهد. این مسموميت ها معمولاٌ از نوع مزمن بوده و با تخريب در سيستم مركزي اعصاب شروع مي شود و سپس به ايجاد اختلال در پروسه تبادل ماده در ويتانين D و توليد ماده رنگزاي درون خون مي انجامد. افزايش فشارخون، اختلال در توليد مثل و توانایي هاي مرتبط به آن، اختلال در تكامل هوشي درخردسالان و... ، همه از عوارض ناشي از مسموميت مزمن با سرب مي باشند. سرب در بدن ( دربرخي از موارد) مشابه كلسيم عمل كرده و در استخوانها جمع مي شود. جذب سرب از طريق معده و روده نيز صورت گرفته و به سيستم انتقال خون منتقل مي گردد. ميزان جذب سرب در سنين مختلف متفاوت است، بطوريكه در بزرگسالان حدود 10% و در خردسالان بعضاً تا 50% (سرب ) وارد شده به بدن مي باشد .
2- مضر برای محیط زیست (اکوتوکسیک)
كليه تركيبات سرب به عنوان مواد مضربراي محيط زيست با درجه بندي (R50-53) مشخص شده اند . ضوايط اتحاديه اروپا براي سرب و تركيبات آن تحت كاتگوري هاي 2000/76/EG براي سوزاندن زباله ها، 98/70/EG براي بنزين حاوي سرب،2000/53/EG براي باطري اتومبيل، 94/62/EG براي قراضه خودروها و چندمورد ديگر طبقه بندي شده اند. در طبقه بندي هاي مورد اشاره به تركيبات محلول سرب مانند سرب نيترات و سرب استات توجه خاص مبذول گرديده است .
منبع :سازمان فدرال حفاظت از محيط زيست آلمان //
Umweltbundesamt (Februar 2013 )

انقلاب در تخمیر

انقلاب در(پدیده)تخمیر(صنعتی)
پسماند هایی که به « گنج» تبدیل می شوند
** اَسِتُن؛ ایزوپروپانل و...**

انقلاب در(پدیده)تخمیر(صنعتی)
موضوعی تحت عنوان (تیتر) فوق در تاریخ 07.02.2024 توسط سایت www.chemie.de رسانه ای گردید.
حال و قبل از پرداختن به موضوع (مذکور)، بد نیست به سال 2015 برگردیم. در آن سال و در تاریخ 03.07.2015 نیز همان سایت مطلب ( آنروز جدیدی ) تحت عنوان « سوخت، الکل ها، استن( اَسِتُن! ) و مواد شیمیایی از گازهای خروجی کارخانه فولاد» را رسانه ای کرده بود. ( Kraftstoff, Alkohole, Aceton und Chemikalien aus Stahlwerksabgasen )
اکنون ( ابتدا) چکیده ای از مطلب منتشر شده در سال 2015 را با هم مرور می کنیم
سوخت؛ الکل ها و استن، محصولاتی از گازهای خروجی کارخانجات فولاد
گازهای خروجی کارخانجات فولاد معمولاً حاوی مقادیر قابل توجه ای کربن مونوکسید است که بخش کمی از آن جهت تولید برق و حرارت دوباره مورد استفاده قرار می گیرد. محققان انستیتو فرانهوفر(Fraunhofer) یک روش جدید برای استفاده از این ترکیبِ کربن( ذغال) ابداع کردند. این روش درابعاد آزمایشگاهی به سرانجام رسید و سنتز سوخت و مواد شیمیایی ویژه ای در عمل پیاده شد. انستیتو فرانهوفر موفق گردیده بود در یک دستگاه « تخمیر» از گاز های خروجی از تاسیسات فولاد، ایزوپروپیل الکل و استن تولید کند.

زیرنویس تصویر به فارسی:
فرانهوفرFraunhofer در دستگاه های تخمیر خود، الکل و استن را با استفاده از گاز های خروجی از کارخانجات فولاد، تولیدکرد.این محصولات می تواند برای تولید سوخت و مواد شیمیایی ویژه نیز مورد استفاده قرار گیرد.( IME © )
( Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME )
( Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME )
در ارتباط با این موضوع خوب است بدانیم که میزان گازهای خروجی در کارخانجات فولاد بسیار بالا ست. به عنوان نمونه می توان اشاره کرد که (فقط) درکارخانجات فولاد دویسبورگ (Duisburg )آلمان، همه ساله میلیون ها تن گاز کربن دی اکسید " رهسپار" طبیعت می شود.
محققان فعال روی این پروژه، با تخمیر گازهای مورد اشاره به کمک باکتری های ( ژنتیکی) تغییر داده شده، به استن و الکل دسترسی پیدا کردند. آن ها متعاقباً این محصولات بدست آمده را با کاتالیزاتورهایی (ویژه) به محصولات حد واسط و سپس به سوختی مشابه "نفت سفید" و محصولات شیمیایی دیگر تبدیل نمودند.
گروه های تحقیقاتی فعال روی این پروژه، محققانی از انستیتو فرانهوفر (Fraunhofer IME ) در آخن (آلمان)، انستیتو فرانهوفر برای محیط زیست، ایمنی و تکنولوژی انرژی (UMSICHT )در اُبِرهازن و انستیتو فرانهوفر برای تکنولوژی شیمی(ICT )در فینتزتال (Pfinztal ) بوده و در بخش هایی از پروژه با همکاری صنعت، از روش های علمی به ثبت رسیده و دارای پَتنت، موفق به دستیابی به محصولات نامبرده ( در ابعاد آزمایشگاهی) گردیدند.
به گفته اشتفان یِنه واین (Stefan Jennewein )از انستیتو فرانهوفر و هماهنگ کننده «پروژه» " تنها میزان کربن که بصورت کربن دی اکسید از کارخانجات فولادسازی دویسبورگ( Duisburg) به هوا می رود، برای (کل) میزان مصرف سوخت یک ایرلاین بزرگ کفایت می کند. البته ما تا رسیدن به این شرایط باید گام های بیشتری برداریم. اما اینکه این ایده عملی می باشد و به لحاظ اقتصادی نیر جذاب است، در کارهای آزمایشگاهی به اثبات رسیده است. همچنین این امکان وجود دارد که مخلوط گازهای معروف به " گاز سنتز" متصاعد شونده از پسماندهای خانگی و صنعتی به عنوان مواد اولیه برای فرایند فوق استفاده شود." بیو شیمیست های آی ام ای(IME ) از گاز سنتز- مخلوطی از کربن مونوکسید، کربن دی اکسید و هیدروژن- به عنوان منبعی از کربن برای" تخمیر"استفاده می کنند و گروه هایی از باکتریها از زیر شاخه های " کلوستریدوم " (Clostridium )، «گاز سنتز» را یا به الکل هایی با طول زنجیر کوتاه مانند بوتانل و هگزانول و یا به استن تبدیل می کنند. محققان همزمان دستگاه تخمیر گاز سنتز را تکمیل کرده و برای انجام تست هایی در حوزه فولاد و صنایع شیمیایی قابل استفاده کردند. شیمی دان های گروه آکسل کرافت (Axel Kraft ) در انستیتو فرانهوفر برای محیط زیست، ایمنی و تکنولوژی انرژی (UMSICHT ) سپس ملکول های (حاوی آّب) تخمیر را در یک فرایند کاتالیزوری پیوسته با اتصال به یکدیگر، به یک محصول میانی متشکل از الکل ها و کتون های با طول زنجیر بلند تر تبدیل کردند. این محصولات حد واسط بدست آمده با استانداردهای سوخت( دیزل)کشتی ها مطابقت داشته و قادرند با هیدروژنه کردن، مشابه آنجه که در روغن ها و چربی ها انجام می شود، به عنوان سوخت دیزل برای اتومبیل ها و " نفت" برای هواپیما ها نیز مورد استفاده قرار گیرند.
از درج جزئیات بیشتر این موارد (فعلاً) صرفنظر می گردد.
توسعه پایدار و انقلاب در تخمیر صنعتی
تولید مواد با ارزشی مانند اَسِتُن و ایزوپروپانل از پسماند ها
میزان تولید و مصرف ایزوپروپانل و اَسِتون در بازارجهانی در حال حاضر در مجموع حدود 10 میلیارد دلار است .
این دو ماده شیمیایی در فهرست حلال های مهم و پرمصرف در صنعت نیز جای دارند. حلا ل ایزوپروپانل با توجه به آنچه که به توکسیکو لوژی مربوط می شود، درگروه کم خطر تا بی خطر قرار داشته و به عنوان یک ماده مصرفی در صنایع دارویی نیز بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. با این حال ولی چون تولید (متداول) این حلال ها عمدتاً بر پایه مواد فسیلی می باشد، با توجه به قوانین و ضوابط مرتبط با محیط زیست، هر روزه با دیده نسبتاً منفی به آن ها نگاه می شود.
تیمی از محققان از دانشگاه صنعتی دِلفت (TU Delft) در هلند گام های بسیار مهمی برای خالص سازی ایزوپروپانل و استن حاصل از تخمیر (Fermentation ) گاز های خروجی در کارخانجات فولاد را با موفقیت به انجام رساند. این فرایند همچنین به عنوان نمونه ای از « تخمیر صنعتی » مبتنی بر «توسعه پایدار » مورد توجه قرار گرفت.
این مطلب که در ژورنال (Journal of Chemical Technology and Biotechnology )منتشر گردید ، روش جدید و نوآورانه ای را معرفی می کند که « کارایی و صرفه اقتصادی » (Efficiency and profitability) آن، امکان تولید در ابعاد صنعتی را نوید می دهد .
مشخصات حلال های استن (اَسِتُن) و ایزوپروپانل :

ادامه مطلب
فرایند تولیدِ امیدوار کننده و مبتنی بر« توسعه پایدار»، بر امکان و عملی بودن استفاده مجدد از گاز سنتز - مخلوطی از کربن مونوکسید، کربن دی اکسید و هیدروژن- با بهره گیری از باکتری های صنعتی، بسیار نوید بخش به نظر می رسد.
شرکت بیو تکنولوژی آمریکایی لا نزا تِک (LanzaTech) که ارتباط (ارگانیک) چندانی با دانشگاه صنعتی هلندی دِلفت ندارد، با استفاده از گاز سنتز( مورد اشاره)، روی پروژه ای مشابه با« متد تخمیر» جهت تولید صنعتی ایزو پروپانل و استن، در تلاش است. حال و نظر به اینکه محصول روش فوق در محیطی " پر آب"، بسیار رقیق است، به گفته آنتون آ کیس(Anton A.Kiss) استاد مهندسی شیمی و بیوتکنولوژی (Professor of Chemical Engineering and Biotechnology ) در دانشگاه دِلفت و گزارشگر هماهنگ کننده تحقیقات مرتبط با پروژه "در حال حاضر چالش عمده به میزان آبی مربوط می شود که می بایست از هر 1 کیلو گرم محصول مورد نظر- بدون هزینه های زیاد به لحاظ انرژی- تخلیه و خارج گردد" وی در ادامه می افزاید که " ما این مهم را ما با تحقیقات گسترده و دستیابی به شرایط مطلوب (optimum ) از طریق بازیافت « انرژی مصرفی فرایند» پیگیری می کنیم. برای این کار ما روی دو گزینه برای حصول به ایزوپروپانل و استن ( نسبتاً خالص) تمرکز کرده ایم، « تقطیر در خلاء و تقطیر مستمر» (Vacuum distillation and Continuous distillation )، با این تفاوت که در روش دوم «خنک کنندگی» نسبتاً پر هزینه، آنگونه که در روش اول الزامی ست، مورد نیاز نمی باشد"
در ارتباط با موضوع فوق در آینده بیشتر خواهم نوشت (حمید رقمی نگارنده وبلاگ)
منبع اصلی :
mie.de - Das Chemie Fachportal vom Labor bis zum Prozess

مواد رنگزای گیاهی و نقش آنها درسلامتی

گیاهان ‌و نقش مواد رنگزا درآنها
کلروفیل‌ و کارتینوئیدها چگونه ازگیاهِ مادرحفاظت می‌کنند؟

مواد گیاهی اولیه و ثانویه
گیاهان درکل دوگروه از انواع مواد تولید می کنند، گروه مواد «اولیه»که محصولات حاصل از متابولیسم گیاهی مانند کربن هیدرات ها(قندها)، چربی ها و پروتئین ها می باشند و عملکردهای بنیادین و تعیین کننده در رشد گیاهان دارند و گروه مواد " ثانویه" که‌ گیاهان ‌آن ها را بیشتر"برای حفاظت از خود" تولید می کنند. مهمترین این مواد"ثانویه" گروه های مواد رنگزا هستند که یک گروه بزرگ ازآن ها کارتینوئیدها می باشند. کارتینوئیدها- در آنچه که به «رنگ» مربوط می شود- عامل وجودی رنگ های (عمدتاً) زرد، نارنجی و برخی از قرمز ها درسبزیجات و میوه ها می باشند. یکی ازمهمترین کارتینوئیدها لیکوپن، ماده رنگزای درون گوجه فرنگی، هندوانه و برخی دیگر ازمیوه ها و سبزیجاتِ نارنجی- قرمز است. تحقیقات انجام شده تاکنون به وضوح نشان داده است که این رنگزاها نه فقط "حافظ" گیاهانِ تولیدکننده آنها هستند، بلکه آثار بی قید و شرط و به اثبات رسیده ای در سلامتی انسان ها نیز دارند. لیکوپن یکی از تعداد بیش از 600 کارتینوئید است که تاکنون شناسائی شده و از این تعداد فقط تعدادکمی درغذاهای ما (انسان ها)وجودارد که مهمترین آنها لیکوپن (نارنجی -قرمز) ولوتئین (زرد ) می باشد
تغییررنگ ازسبز به نارنجی- قرمز و مکانیسم آن
گوجه فرنگی و بسیاری دیگر از میوه ها و صیفی جات نارس سبزرنگ هستند و خوشمزه هم نیستند. تغییر رنگ از سبز به رنگهای قرمز و نارنجی حاکی از رسیدن آن ها است و این تغییررنگ نه فقط برای انسان، که برای پرندگانی که از آن ها تغذیه می کنند نیزسیگنالی است تحت عنوان "قابل خوردن است "، بفرمائید میل کنید!
توضیح اینکه چشم پرندگان بر خلاف انسان که در محدوده فرا بنفش چیزی مشاهده نمی‌کند، درمحدوده فرابنفش نزدیک به مرئی نیز فعال است و رسیدن میوه ها را بسیار زود تر از انسان "کشف" می کند.
ماده رنگزای سبز کلروفیل است، یعنی همان رنگزائی که درپروسه فتوسنتز نقش حیاتی دارد. در فتوسنتزگیاه با استفاده از انرژی خورشید، کربن دی اکسید و آب را ابتدا به گلوکز(قند) و سپس آنرا به کربن هیدرات های دیگری مانند نشاسته و سلولز تبدیل می کند. درکنار این پروسه، ماده ای بسیارحیاتی برای سایر موجودات یعنی اکسیژن نیز تولید می‌شود.
حال – و به عنوان مثال در گوجه فرنگی- زمانی که گوجه فرنگی به اندازه کافی "پروار"شد و ظاهراً نیازی هم دیگربه کلروفیل ندارد، این ماده رنگزا را به سایر اجزاء گیاه برگردانده و بجای آن به افزایش ساخت رنگزای دیگری با نام لیکوپن می پردازد. لیکوپن یک ‌‌کارتینوئید است که نقش ‌چندانی‌در رشد گیاه نداشته و در عوض نقش دیگری دارد که‌ چندان کم اهمیت هم نیست، حفاظت از گیاه درمقابل نور شدید خورشید و جلوگیری از "آفتاب سوختگی" !
(ساختار لیکوپن و ... تشریح خواهد شد.)
هورمون رشدی به نام اِتن
همزمان با شروع پدیدارشدن رنگزای لیکوپن، گاز اِتن نیز توسط گیاه تولید می شود. این گا ز نقش یک هورمون رشد را داشته ‌و در رسیدن میوه-دراینجاگوجه فرنگی(1)-بسیاراثرگذاراست .گاز اِتن همچنین دررسیدن میوه هائی مانند موز، سیب، گلابی ، هلو و.. .نقش مهمی دارد. اِتن نه تنها در ایجاد ماده رنگزای لیکوپن و سایر کارتینوئیدها موثراست، بلکه در"نرم " شدن پوست میوه نیز نقش دارد. قابل توجه اینکه اتِن قادر است به رسیدن میوه کمک کند، حتی زمانی که میوه یا گوجه فرنگی کال برداشت می شود و برخلاف تفکر رایج که برای رسیدن و قرمز شدن باید در نورآفتاب قرارگیرد، درسایه و محیط های بسته نیز رسیده و قابل استفاده می گردد.
(1) گوجه فرنگی آنقدرمفیداست که باید درسبد میوه ها قرارداده شود !
حتماً شما نیزتاکنون ‌متوجه ‌شده ایدکه اگردرون یک‌جعبه میوه-به عنوان مثال سیب- یک‌ سیب گندیده باشد، بقیه سیب ها نیز به سرعت خراب می شوند و این درست به این خاطر است که سیب گندیده مقدار بیشتری اِتن تولید می کند و اِتن "اضافی" خود باعث سریع تر فاسد شدن یا "زیادی رسیدن " بقیه سیب ها می گردد.
آزمایش :
تعدادی گوجه فرنگی سبز(نارس) را درون یک جعبه مقوائی و درکنارآن ها یک عدد سیب یا موز کاملاً رسیده قراردهید.دریک جعبه با همان ابعاد، همان تعداد گوجه فرنگی را- این بار ولی- بدون سیب یا موز قراردهید. هرازچندگاهی جعبه ها را بازرسی کرده و مشاهدات خودرا –درصورت تمایل -درکامنت دونی وبلاگ گزارش کنید.
ماجرای جلوگیری از « آفتاب سوختگی» درگیاهان
نورخورشید به عنوان منبع انرژی برای گیاهان اهمیتی حیاتی دارد. تابش مستقیم و شدید خورشید ولی همانگونه که برای انسان میتواند مضر و یاحتی خطرناک باشد، به گیاهان نیزآسیب می رساند.گیاهان‌درآفتاب شدید نه قادرند به‌سایه رفته و نه استفاده از کرم های ضد آفتاب برایشان میسراست! پس برای جلوگیری ازآفتاب سوختگی چه می کنند؟
برای به وقوع پیوستن فتوسنتز نیاز به نور زیاد خورشید نمی باشد، برای این پروسه در هوای ابری نیز به اندازه کافی نور وجود دارد. برخی ازگیاهان نیز مجبور به کنارآمدن با نور بسیار کمتر می باشند، بدون اینکه در رشد و تکثیر چیزی کم بیاورند، در مناطق قطبی و هم چنین درسایه ناشی از وجود درختان بزرگ تر، همه جا فتوسنتز رخ می دهد.
درساعات میانی روزهای تابستان میزان انرژی خورشید در یک آسمان بدون ابرحداقل، هزار بار بیش از نیازی است که گیاه برای به سرانجام رساندن موفق پروسه فتوسنتز دارد. این انرژی "مازاد" که گیاه قادر به مصرف آن نیست باعث ‌به ‌وجود آمدن ‌مقادیر زیادی ‌رادیکال‌های‌ اکسیژن ‌است‌که ‌بسیارهم ‌فعال ‌و تهاجمی ‌عمل‌می‌کنند، این رادیکال‌ها می بایست قاعدتاً آسیب های جبران ناپذیری به گیاه رسانده وگیاه را به طورکامل "بسوزاند"، درصورتیکه چنین نیست و گیاه مکانیسم هائی برای مقابله با این پدیده را دارد.
سبز و نارنجی(مشترکاً)در مقابل‌آفتاب سوختگی
برای این هدف یعنی مقابله با آثار سوزانندگی آفتاب ماده رنگزای کارتینوئید(ها) فعال می شود. کلروفیل (سبز) و کارتینوئید (نارنجی) مشترکاً وارد عمل می شوند. ملکول کلروفیل انرژی موجود را ابتدا جذب می کند و سپس آنرا به ملکول کارتینوئید منتقل می نماید، کارتینوئید از این توانائی برخوردار است که انرژی (نوری) جذب شده را به گرما تبدیل کرده و به محیط اطراف منتقل کند. این همکاری مشترک (کو اُپراسیون) فقط تازمانی پا برجا است که اشعه های خورشید با نور "بسیارنورانی" پرتو افکنی می کند، حال و درصورت از راه رسیدن حتی فقط یک تکه ابر، ملکولهای کلروفیل وکارتینوئید "درهم‌آمیخته" و ‌بطور مشترک وارد عمل می شوند. حال و پس از انجام " این پروژه مشترک"، کلروفیل و کارتینوئید به همان سرعت که وارد "عملیات مشترک" شدند، به همان سرعت نیز از یکدیگر جدا شده و هریک به کار "اصلی" خود می پردازد .

مواد رنگزای گیاهی و نقش آنها درسلامتی
لیکوپین Lycopin (درگوجه فرنگی) و لوتئین Lutein (در اسفناج)

سرطان و بیماری های قلب و عروق دراروپا و سایر کشورهای صنعتی به مهمترین عامل مرگ و میر انسان ها تبدیل گردیده است. یک بیماری دیگر رایج و مرتبط با سالمندی، نوعی بیماری چشمی است که تقریباً یک چهارم افراد بالای 65سال به آن مبتلا می شوند. این بیماری در شبکیه چشم به تغییراتی درنقطه زرد که همان منطقه مسئول دید دقیق (Macula lutea ) باشد، منجرگردیده و دراثر پیشرفت به ازدست رفتن کامل قدرت بینائی می انجامد. نقش پیشگیری دراین بیماری بسیارپررنگ است و درحال حاضر به مرکز ثقل بسیاری از تحقیقات مرتبط تبدیل شده است.
لیکوپن

ساختار لیکوپن همانگونه که در تصویر مشاهده می شود، لیکوپن یک کربن هیدروژن (هیدروکربن) با طول زنجیر بلند است، با یک سیستم الکترونی پی( π ) با 13 باند دوگانه که 11 فقره آن کونژوگه می باشد. جذب این سیستم الکترونی در 469 nm (آبی- سبز) و رنگ مکمل آن نارنجی- قرمز است؛ رنگ گوجه فرنگی .
لیکوپن ماده رنگزای درون گوجه فرنگی، هندوانه و.... رنگ خود را مدیون وجود 11باند دوگانه کونژگه در ساختار بوده و ایزومری است غیر سیکلیک از بتا کاروتن. لیکوپن عمدتاً از طریق گوجه فرنگی و محصولات حاصل ازآن مانند سس، رب، کچاپ، سوپ و... به بدن وارد، از طریق سیستم گردش خون به بافت ها منتقل و درون این بافت ها به عنوان ماده رنگزا ی محلول در چربی ذخیره می شود. پروستات یکی ازمحل های تجمع این کارتینوئید در بدن می باشد.
لیکوپن؛ یک آنتی اکسیدان قدرتمند
ابتدا مختصری در باره رادیکال های آزاد و آنتی اکسیدان ها
رادیکال های آزاد، اتم ها، گروه های اتمی و ترکیباتی هستند بسیار رِاکتیو و ناپایدار، با حداقل یک الکترونِ جفت نشده در آخرین اوربیتال خارجی. عمده ترین این نوع ترکیبات دردو گروه بسیار مهم قرار دارند، گروه حامل رادیکال های آزاد، (عمدتاً) از نوع اکسیژن، مشتقات و ترکیبات واکنشگرایی از آن (reactive oxygen species )ROS و در رده بعدی، رادیکال های آزادی از نوع نیتروژن و ترکیبات واکنش گرایی از آن ها (reactive nitrogen species ) RNS . این رادیکال ها و ترکیبات ترجیحاً با ملکول های بزرگ آلی در سلول های بدن ترکیب شده و از این طریق انجام وظایف سلول ها را مختل می کنند. ویژگی ساختاری مهم رادیکال های آزاد در این است که (یا)یک الکترون" اضافی"دارند و یا اینکه یک الکترون " کم "دارند. این رادیکال ها با انرژی بالا و ویژگی تهاجمی که دارند، در " تلاش" هستند که الکترون اضافی خود را به ملکول دیگری که در نزدیکی آن ها است منتقل کرده و یا یک الکترون از همان ملکول ها " شکار " کرده و ازاین طریق یک موقعیت " پایدار" پیدا کنند. سوژه های جذاب و قابل دسترسی آسان برای تهاجم رادیکال های آزاد( معمولاً) ملکول های آلی بزرگ مانند اسید های چرب غیر اشباع (در کل)، در ساختار پروتئین ها، آنزیم ها، ممبران یا پوسته سلولی و ترکیبات حامل عوامل ژنتیکی، می باشند. اسید های چرب غیر اشباع در این شرایط یا یک الکترون به رادیکال آزاد واگذار کرده و یا اینکه الکترونِ " اضافی" رادیکال آزاد را پذیرا شده و با این کار رادیکال آزاد " اولیه " را به آرامش می رسانند. اکنون ولی این اسید های چرب، با داشتن یک الکترون اضافی" آرامش " خود را از دست داده و مهم تر اینکه، به عنوان جزء مهمی از پوسته سلولی ( یا ممبران)، عملکِرد خود به عنوان محافظ برای سلولِ " مادر" را نیز از دست می دهند. در ادامه ماجرا، این اسید چرب با یک الکترون اضافی برای رسیدن به "آرامش" سعی در جذب یک الکترون " از ملکولی دیگر" می کند و در نتیجه کل پروسه بصورت یک واکنش زنجیره ای ادامه می یابد. نتیجه نهائی وجود این واکنش های زنجیره ای بخصوص در شرایطی که مقابله آنتی اکسیداتیوی با آن نا توان باشد، بروز پدیده ایست که به "اِسترس اکسیداتیو" (oxidative stress ) معروف است
آنتی اکسیدان ها و استرس اکسیداتیو
آنتی اکسیدان ها ترکیباتی هستند که به خنثی کردن رادیکال های آزاد- و در نتیجه آثار مضر آن ها- مانند استرس اکسیداتیو (oxidative stress ) کمک می کنند. استرس اکسیداتیو ( خود) زمانی رخ می دهد که رادیکال های آزاد وآسیب رساننده به سلول های سالم، در بدن ایجاد و انباشته می شوند. رادیکال های آزاد عموماً عاملی برای شروع و بروز برخی از بیماری ها می باشند.
استرس اکسیداتیو یا "فشار اکسیداتیو" می تواند به اکسیداسیون و رسوب لیپوپروتئین یا همان کلسترین (یا کلسترول) و به ویژه نوع کم تراکمِ آن یعنی LDL( Low Density Lipoprotein) که به "کلسترول بد" مشهوراست، بخصوص در دیواره رگ ها منتهی شود، پروسه ای که عاملی تعیین کننده در بروز برخی از بیماری های قلب و عروق مانند آرتریواسکلروز (Arteriosklerose ) می باشد. استرس اکسیداتیو می تواند همچنین انواع سرطان ها را" راه اندازی" کرده و یا به تسریعِ پیشرفت آن ها بیانجامد. حداقل تخریبی که استرس اکسیداتیو (به عنوان عامل) درشناسنامه اش ثبت شده، این است که پروسه "پیر شدن " سلولی ( aging) را به میزان قابل ملاحظه ای،"جلو می اندازد "
گروه های ترکیبات آنتی اکسیدان
آنتی اکسیدان ها بر اساس " مبدأ "در کل دو گروه را شامل می شوند. گروه اول در ارگانیسم ایجاد می گردند، مانند برخی از آنزیم ها، هورمون ها، مواد و ترکیبات حاصل از متابولیسم. گروه دوم آندسته هستند که از طریق مواد غذائی به بدن وارد می شوند، مانند ویتامین های سی ، ای ، سلنیوم، مواد گیاهی " ثانویه" - در بخش اول مقاله به آن اشاره شد- از جمله در سبزیجات، میوه ها ، مغز ها ( آجیل و خشکبار)!
آنتی اکسیدان ها در مقابله با رادیکال های آزاد و...
معمولاً یک تعادل یا بالانس بین آنتی اکسیدان ها و عوامل اصلی انتقال دهنده رادیکال های آزاد مانند انواع ترکیبات واکنش پذیر اکسیژن یا ROS وجود دارد. جهت برهم زدن این تعادل یا بالانس، مسابقه یا نبردی بین دوگروه که در مقابل یکدیگر قرار دارند در جریان است. گروه اول شامل ترکیبات حامل رادیکال های آزاد، (عمدتاً )از نوع ترکیبات رِاکتیو اکسیژن (reactive oxygen species ) ROS و گروه دوم شامل آنتی اکسیدان ها ی طبیعی و سنتزی می باشند. حال هرگاه وضعیت بالانس بین این دو گروه به نفع گروه اول تغییر کند، یعنی تهاجم به وسیله تعداد زیادی رادیکال های آزاد صورت گیرد، دراین صورت این اجزاء به عنوان برنده مسابقه، آثار مخرب خود را بجا می گذارند. این آثار عبارتند از ضایعات ملکولی، ( پروتئین ها، لیپید ها، دی اِن ای و تغییرات در انتقال پیام( به وسیله سنسور های پیام رسان)که حداقل نتیجه آن پیر شدگی (aging)؛ و در مواردی، بیماری و مرگ سلولی است. با این توصیف لازم است که از تغییر این " بالانس" به نفع گروه یک، جلوگیری شود، آن هم به وسیله گروه آنتی اکسیدان ها.
مهم : در اینجا یک آنتی اکسیدانِ پرقدرت، در صورت وجود، به کمک می آید و واکنش زنجیره ای را قطع می کند !
برخی از ویتامین ها، فلاوُنیدها و آنتوسیان ها، سولفید ها، هورمون ها مانند ملاتونین و برخی از آنزیم ها قادرند واکنش زنجیره ای مذکور را از طریق جذب الکترون های آزادِ "نا محبوب"، متوقف کرده و از تخریب بیشتر سلول ها جلوگیری نماید. آنتی اکسیدان های "مشارکت کننده" در این پروسه، خود به نوعی تغییر یافته و عملاً از بین می روند. قابل ذکر اینکه آنتی اکسیدان ها ازجمله ویتامین ها ی آنتی اکسیداتیو (بعضاً) به " شکارچیان رادیکال های آزاد " نیز معروفند. ویتامین C ، E ، بتا کاروتین و برخی از عناصر در مواد معدنی مانند (selenium, zink ) در این دسته ترکیبات قرار دارند.

ادامه موضوع لیکوپن
لیکوپن، یک آنتی اکسیدان از گروه کارتینوئیدها
لیکوپن قادر است با دارا بودن 11 اتصال دوگانه کونژوگه به عنوان یک ترکیب احیا کننده (reducing agent) با ترکیبات قابل اکسید شده واکنش کرده، آن ها را احیا کرده و خود اکسید شود ( الکترون از دست دهد) و بدین ترتیب از اکسید شدن ملکول های دیکر جلوگیری نماید. لیکوپن همچنین می تواند انرژیِ ترکیبات برانگیخته یا " تحریک شده " را جذب نموده واکنشگرایی آن ها را کاهش دهد. تعداد زیادی از تحقیقات انجام شده از جمله :
(Matos et al., 2000) und (Rao et al.,1998; Chen et al., 2001; Böhm et al., 2002) نشان دادند که لیکوپن از یک پتانسیِل بالای آنتی اکسیداتیوی برخوردار بوده و قادراست ترکیبات واکنشگرایی از نوع (ROS ) و (NOS ) که در جدول تصویر فوق نشان داده شد ه اند را جذب نموده و از این طریق غیر فعال یا " بی خطر" سازد.
در لیکوپن با باز شدن حلقهِ (بتا)و افزایش باندهای دوگانه ، افزایش فعالیت آنتی اکسیدانی ملکول لیکوپن مشاهده شده است. مطا لعات متعدد همچنین نشان داده اند که ویژگی لیکوپن در مقابله با زینگلت اکسیژن و خنثی سازی آن در میان کارتینووئید ها، بیشترین در طبیعت است، به عبارت دیگر یون لیکوپن رادیکال ایجاد شونده بهترین و " موثرترین" برای مقابله با رادیکال ها بخصوص از نوع زینگلت اکسیژن می باشد.
مهم و قابل توجه
لازم است اشاره شود که برخلاف عادت رایج که گفته می شود "سبزیجات ومیوه جات با پخته شدن کم اثر می شوند" گوجه فرنگی با پخته شدن "پراثر تر" نیز می گردد، زیرا لیکوپن موجود درآن با دما و همچنین عوامل مکانیکی آزاد شده و برای اهداف مورد نظر دردسترس (تر) قرار میگیرد.
اهمیت وجود لیکوپن درحفظ سلامتی درحدی است که از سال 2006 یک پروژه علمی تحقیقاتی روی" گوجه فرنگی واثرات مفید آن برای سلامتی انسان" از طرف اتحادیه اروپا با عنوان LYCOCARD در دستورکارقرارگرفت و نتایج آن نیز درسال 2012 اعلام شد. در اینجا از ذکر جزئیات آن صرفنظر می گردد.

لوتئین
لوتئین کارتینوئیدی است زردرنگ که ازطریق سبزیجات سبز مانند اسفناج و غیره به بدن وارد می شود. درارتباط با اسفناج و مشابه لازم به ذکراست که لوتئین زردرنگ دراین گیاهان تحت الشعاع کلروفیل (سبز رنگ)قرارگرفته است.
آزمایش
یک آزمایش ساده زرد رنگی لوتئین را به اثبات می رساند و آن بدین ترتیب است که هرگاه یک عدد فلفل دلمه را درمقداری هیدروکلریک اسید قراردهیم، پس از کوتاه زمانی با یک فلفل دلمه زردرنگ مواجه خواهیم بود زیرا کلروفیل در مقابل اسید تاب نیاورده و از بین می رود و رنگ زرد لوتئین نمایان می گردد.
لوتئین و یک کارتینوئید دیگر به نام زاگزانتین (Zeaxanthin ) مشترکاً در ماکولا یعنی همان جائی که از تجمع آن ها لکه زرد به وجود می آید، تجمع می کنند. لوتئین (و زاگزانتین ) در ماکولا با جذب طول موج های پرانرژی (آبی) خطرات بالقوه ای را که شبکیه را تهدید میکند، خنثی می نماید. بیماری لکه زرد همان گونه که درتصویر مشاهده می شود با کمبود لوتئین بروزمی کند. بررسی ها و مطالعات دقیق نشان داده اند که با مصرف روزانه 12 میلی گرم لوتئین، پیگمنت ماکولا به لحاظ سطح 24% و به لحاظ حجم حدود 39% تقویت می گردد. بهترین مواد غذایی حاوی دو کارتینویید نامبرده سبزیجات سبز رنگ هستند. با مصرف کافی از این نوع سبزیجات می توان به تا حدود 6 تا 10 میلی گرم از این دو ماده دریافت کرد. برخی از مطالعات انجام شده نشان داده اند که با مصرف روزانه 4 میلی گرم از این دو ماده ، پیشرفت بیماری ماکولا متوقف می گردد.

منابع اصلی :

انجمن شیمی دانان آلمان؛ زیرگروه شیمی مواد غذایی
GDCh (Gesellschaft Deutscher Chemiker )
Die Aktuelle Wochenschau der Lebensmittelchemie 2009
Das führende Fachportal für die Lebensmittel- und Getränkebranche
Alles für die Lebensmittelbranche , yumda.com
یک پایان نامه دکترا (Dissertation ) با عنوان زیر:
Lycopin-Isomere in Lebensmitteln und Humanplasma - Strukturaufklärung, antioxidative Aktivität, Gehalte und relative (E)-(Z)-Verhältnisse
Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades doctor rerum naturalium (Dr. rer. nat)
vorgelegt dem Rat der Biologisch-Pharmazeutischen Fakultät der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Dissertation staatl. gepr. Dipl. Lebensmittelchem. Kati Fröhlich , Jena, Januar 2007
(فایل پی دی اف 230 صفحه ای موجود و قابل دسترسی )؛ زبان آلمانی

"شیمی پایدار"و انستیتو فرانهوفر...

"شیمی پایدار"و انستیتو فرانهوفردر نمایشگاه Paint Expo 2024
(پستی با 2 عنوان مختلف ولی مرتبط)
1- « شیمی پایدار»‌ ؛‌ زیرگرو هی جدید از شیمی در مقطع کارشناسی ارشد
2- تازه هایی از انستیتو فرانهوفر در نمایشگاه Paint Expo؛ آوریل2024
*******************************************************

« شیمی پایدار»‌ ؛‌ زیرگرو هی جدید از شیمی در مقطع کارشناسی ارشد

یک رشته تحصیلی ( بین المللی) جدید در مقطع کارشناسی ارشد با عنوان "شیمی پایدار" Nachhaltige Chemie (Sustainable Chemistry ) بزودی آغاز به کار می کند. آموزش و کسب تخصص و تجربه را دانشجویان می توانند در این رشته در مقطع کارشناسی ارشد تحت عنوان " شیمی پایدار" برای اولین بار در ترم زمستان 2024/2025 در دانشگاه گیسِن ( آلمان)- دانشگاه یوستوس- لیبیگ- ( Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU شروع کنند. پذیرش و نام نویسی برای شرکت در این رشته از اول ژوئن 2024 اعلام گردیده است.
سوال:
چگونه می توان فرآیندها، محصولات و روش های شیمیایی را طوری طراحی کرد که تا در حد امکان "پایدار" باشند؟
دانشجویان این رشته که فارغ التحصیلان مقطع لیسانس( اعم از آلمانی و بین المللی) در رشته شیمی و رشته های مرتبط هستند، در مقطع کارشناسی ارشد در "زیرگروه" جدیدی از شیمی - با عنوان "شیمی پایدار"- خواهند توانست، با جنبه های اکولوژیکی، اقتصادی و اجتماعی از جمله مصرف بهینه منابع و انرژی، حفاظت از آب و هوا، بهداشت و ایمنی در توسعه و کاربرد محصولات و فرآیندهای شیمیایی را بیاموزند.
به گفته پروفسور دکتر توم ویلکه (Prof. Dr. Tom Wilke ) رئیس دانشکده 08 - زیست شناسی و شیمی دانشگاه گیسِن،"برای یک توسعه پایدار( جهانی )شیمی بسیار ضروری تشخیص داده می شود و ما به متخصصانی نیاز داریم که تخصص لازم در شیمی را دارا بوده و با معیارهای " پایداری*" نیز آشنا باشند".
* "پایداری" در اینجا به معنی Nachhaltig , Sustainable است
در این دوره جدید که در چهار ترم و به زبان انگلیسی تدریس می شود. علاوه بر مقدمه ای بر اصول «پایداری»، در سَرفصلِ دروس سال اول تحصیلی، موضوعاتی مانند شیمی آلی پایدار، فناوری های انرژی پایدار و اقتصاد چرخشی * (Circular Economy ) برای فرآیندهای شیمیایی، آموزس داده می شود. در این آموزش ها که توسط کارشناسان (مشهور) بین المللی از دانشگاه گیسِن (Justus-Liebig-Universität )در زمینه های مختلف شیمی پایدار ارایه می گردد، تمرکز بر توسعه مهارت های نرم (مهم) (Soft skills ) مانند مدیریت نوآوری نیز دردستور کار است"
* اقتصاد چرخشی یا اقتصاد دورانی( Circular Economy ) یک نظام اقتصادی است که هدف آن کمینه کردن پسماندها و بیشترین استفاده از منابع است. این رویکرد بازسازی کننده در مقابل رویکرد سنتی اقتصاد خطی قرار می‌گیرد که در آن مدل، تولید به صورت« دریافت مواد اولیه، تولید و دور انداختن» است. در رویکرد« چرخشی» ولی مصرف منابع ورودی، پسماندهای خروجی و هدررفت انرژی با بستن یا کوچک کردن حلقه‌های مواد و انرژی، از طریق طراحی، نگهداری، تعمیر، استفاده مجدد، بازتولید و بازیافت کاهش می یابد. ( از ویکی پدیا فارسی)
از سال دوم تحصیل به بعد، دانشجویان درگروههای کاری که تشکیل می شود، در آزمایشگاه های مدرن گروه شیمی یک پروژه (تحقیقاتی)آزمایشگاهی در شیمی پایدار را تکمیل خواهند کرد. این پروژه های کاری، موضوعاتی پیشرفته در شیمی معدنی، آلی و شیمی- فیزیکی مانند سنتز و کاتالیز بدون فلزات سنگین، فتوشیمی و الکتروشیمی را دربر می گیرد. همچنین در یک کار مشترک بین دانشگاهی با دانشگاه های « Padua» (ایتالیا)؛ « Ljubljana » (اسلونی) و « Zagreb » (کرواتی)درموضوعاتی مانند"DigiChem– Creating a Digital Study Environment for Sustainable Chemistry " امکان تبادل بین المللی دانش و دست آوردها، فراهم گردیده است.
دانش آموخته ها ی رشته « شیمی پایدار»
فارغ التحصیلان رشته جدید« شیمی پایدار» (Sustainable Chemistry ) به طیف گسترده ای از فرصت های شغلی در صنعت، علم و خدمات عمومی دسترسی خواهند داشت. آنها با تخصص خود می توانند نه تنها درتحقیقات شیمیایی و مرتبط، بلکه در سازمان های زیست محیطی، آموزشی، فرهنگی، اقتصادی، سیاسی و... که در توسعه و ارزیابی فرآیندها در زمینه پایداری فعالیت می کنند. مشغول به کار شوند. به گفته پروفسور هِرمان آ واگنر (Hermann A. Wegner ) از انستیتو شیمی آلی دانشگاه « یُوستوس لیبیگ » (JLU ) " تحصیلات و کسب تخصص در« شیمی پایدار» برای فارغ الحتصیلان این رشته، فرصت های شغلی متعدد و متنوعی را با توجه به جهت گیری بین المللی این رشته، قابل دسترسی کرده و این امکان را برایشان فراهم می آورد که تأثیر مثبتی بر محیط و جامعه داشته باشند."
قابل توجه :
دانشگاه صنعتی لُو بِک (Tenischhe Hochschule Lübeck ) نیز ثبت نام در رشته " شیمی پایدار" را آغاز کرده است.
منابع :
Nachrichten-Informationsdinst Wissenschaft (idw)
nachrichten.idw-online.de
chemie.de - Das Chemie Fachportal vom Labor bis zum Prozess
Tenischhe Hochschule Lübeck

*****************************************************
تازه هایی از انستیتو فرانهوفر در نمایشگاه Paint Expo؛ آوریل2024
(Paint Expo - World's leading trade fair for industrial painting technology )
(Fraunhofer Institute for Production Technology and Automation IPA)

نمایشگاه بین المللی PaintExpo که بصورت دوسالانه درکارلسروه ( آلمان) برگزار می شود، ویترینی است برای نوآوری ها، تکنولوژی های جدید و گرایش ها (trends) در موضوع « رنگ آمیزی »
در این نمایشگاه که محصولات و خدمات مرتبط با فناوری های رنگ‌آمیزی صنعتی ارائه می‌شود. از طیف وسیع و متنوعی ازدستگاه های رنگ پاش گرفته تا، انواع پیستوله های اسپری رنگ، تا لوازم جانبی و مواد مصرفی تا فناوری های اتوماسیون و... همه در معرض دید بازدید کنندگان قرار گرفته و اطلاعات لازم و مورد نیاز آن ها مانند چگونگی کاربرد و همچنین امتیازات نسبت به روش ها و دستگاههای قدیمی تر، ارایه می گردد. بازدید کنندگان این نمایشگاه عمدتاً دست اندرکاران شرکت های حرفه ای آماده سازی سطوح، اِعمال کننده رنگ، شرکت ها و گروههای تخصصی پوشش دهی قراردادی و نقاشی های داخل ساختمان از سراسر دنیا هستند که مشاهده تازه ها برایشان بسیار جذاب و آموزنده بوده و معمولاً " با دست پر" به محل کسب و کارهای خود برمی گردند.
در اینجا و پس از مقدمه ای کوتاه، به آنچه که انستیتو« فرانهوفر» (Fraunhofer Institute )- یکی از غرفه گذاران مهم در این نمایشگاه عرضه کرد (بطور مختصر) پرداخته می شود.
( انستیتو فرانهوفر برای فناوری تولید و اتوماسیون IPA )
(Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA)
انستیتو فرانهوفر در نمایشگاه Paint Expo در سال 2024
در پوستر اصلی این موسسه ( تصویر بالا) اشاره به موضوعات زیر گردیده است :
1- سمت چپ، بالا و پائین : چگونه یک خرچنگ به " پایداری" کمک می کند؟
( پایدار از طریق مواد بیو)
2- وسط، بالا و پائین : ارتباط (یک) پهپاد با اتوماسیون چیست؟
(کارآمد از طریق اتوماسیون)
3- سمت راست، بالا و پائین : چه چیزی می توانیم از خفاش در مورد دیجیتالی شدن بیاموزیم؟
(فرآیندهای ایمن از طریق شبیه سازی)
فرانهوفر با سه سخنرانی (اصلی) با موضوعات زیر در این نمایشگاه حضور داشت .
1- "پایداری" (Nachhaltigkeit, sustainability )
2- "دیجیتالی شدن " (digitalization )
3- " اتوماسیون" (automation )
( ساخت رنگ با استفاده از پسماند های مواد خوراکی؛ محافظت اجزاء چرخنده توربین های بادی در مقابل یخ زدن به وسیله پهبادها و آزمون های کیفی (همزمان با اعِمال ) با شبیه سازی از یک ویژگی مهمِ خفاش ها)
تمرکز موسسه فرانهوفر در نمایشگاه روی « توسعه پایدار و صرفه جویی در منابع » بود.
1- "پایداری" (Nachhaltigkeit, sustainability )
((توسعه پایدار (Nachhaltige Entwicklung ,Sustainable Development ))
محققان موسسه فرانهوفر به تازگی موفق به تولید رنگدانه هایی از ضایعات مواد غذایی شده اند. خرچنگ ها( و میگو ها )مواد اولیه این محصولات را تامین می کنند. از پوسته کیتینِ *(Chitin) آسیاب شده می توان به مقدار زیاد کیتوزان *(Chitosan ) استخراج کرد. سطح خارجی ذرات پودرکیتوزان ترکیبات مقاومی با مواد رنگ دهنده مختلف هستند که می‌توان از آن ها در ساخت رنگ‌ها استفاده کرد. به گفته فولکر وِگمان (Volker Wegmann) از موسسه فرانهوفر"تکنولوژی رنگ و رنگ آمیزی یک صنعت انرژی بر و منابع فشرده است و لذا کارآمدتر شدن (منابع) در این صنعت بسیارمهم است. استفاده از مواد خام زیست پایه، مانند رنگدانه های (جدید) می تواند در این راستا بسیار کمک کننده باشد "
**کیتین ترکیبی ست متشکل از زنجیره های گلوکزی و غیر قابل حل در آب، شبیه سلولز است با این تفاوت که در ترکیب کیتین آمینو اسیدها نیز شرکت دارند. کیتین از آن جهت جالب است که علاوه بر گیاهان در پوشش خارجی حشرات، میگوها و خرچنگ ها نیز وجود دارد. این ماده سازنده اصلی دیواره سلولی قارچ‌ها، اسکلت خارجی بندپایانی چون خرچنگ‌ها و میگو و بسیاری حشرات می باشدکیتوسان (Chitosan) مشتقی از گلوکان با واحدهای تکرار شونده کیتین است ، کیتوسان تجاری از اسکلت خارجی بندپایانی مانند خرچنگ ها ومیگو استخراج می‌شود. ( از ویکی پدیا فارسی)
به حداقل رساندن ضایعات
به گفته فولکر وِگمان (Volker Wegmann ) "موضوع تعیین کننده بعدی این است که ضایعات در رنگ آمیزی و پوشش دهی حتی المکان کاهش داده شوند. یک گام مهم در این مسیر"تکنولوژی اتوماسیون" است، که تاکنون بهره لازم از آن برده نشده است، شاید هم به این دلیل که برنامه نویسی برای آیتم ها و سری های کوچک نیاز به تلاش بسیار زیاد دارد" وی همچنین اضافه می کند که " مطالعات در IPA نشان داده است که برنامه‌نویسی برای ربات‌های رنگ پاش را می‌توان با استفاده از شبیه‌سازی ها تسریع و ساده‌(تر)کرد. به عنوان مثال هرگاه کل فرآیند رنگ آمیزی در ابتدا مدل‌سازی و بهینه‌سازی شده باشد. در این صورت می‌توان از رنگ آمیزی های آزمایشی زمانبر چشم پوشی و در مصرف « بیهوده » منابع نیز صرفه جویی کرد. همچنین می‌توان از طریق تکنیک‌های جدیدِ رنگ‌آمیزی، ضایعات را به میزان قابل ملاحظه کاهش داد. در روش های متداول فعلی که رنگ ها بیشتر اسپری می‌شوند، مقداری از ذراتِ( غبار) رنگ اسپری شده روی سطوحی به غیر از « زیرآیند های مورد نظر» می نشنید و به همین علت، منابعی بوده اند که ضایع شده اند.
یک روش جایگزین برای اِعمال رنگ
یک روش جایگزین برای اِعمال رنگ، تکنیک drop-on-demand از نوع توسعه یافته در موسسه IPA است که در آن رنگ به صورت قطره ای روی سطوحی که( باید) اِعمال می شود و سطوحی که نباید رنگ آمیزی شوند، رنگ نمی شوند. در این برنامه قطره ای هم صرفه جویی در مواد می شود و هم اینکه کار تمیز کردنِ ( وقت گیر) سطوحی که نمی بایست رنگ شوند ولی رنگ شده اند، منتفی می گردد. لازم به اشاره است که برای به ثمر رسیدن و اُپتیموم سازی این فناوری جدید سال‌ها زمان، کار و تلاش صرف شده است. از جمله این تلاش های انجام شده می توان به تنظیم پارامترهای مختلف در برنامه قطره و رنگ‌های مدل در این پروژه " رنگ آمیزی دیجیتالی" (Digital Painting ) اشاره کرد که برای پیشبرد آن شبیه‌سازی های متعددی آزمایش شدند.
2- استفاده از داده های دیجیتال (Use of digital data )
به گفته (تیم) تریدجه (Tiedje ) از انستیتو فرانهوفر، "موارد متعدد ومتنوع زیادی برای استفاده از داده‌های دیجیتال مطالعه، بررسی و بهینه‌سازی شدند. این داده ها در و از کارگاه های رنگ آمیزی جمع آوری گردیدند که معمولا استفاده نمی شدند. حسگرهای جدید و نوآورانه، شبیه سازی ها و هوش مصنوعی، راه حل های کارآمد جدیدی را امکان پذیر کرد. نمونه‌ای از استفاده کارآمد از داده‌ها های موجود، ( دستگاه) رئومتر(ی) است که به صورت دیجیتالی پیشرفت لایه‌های رنگ را هنگام سخت شدن ثبت می‌کند. این دستگاه بر اساس یک اصل مشابه با توانایی خفاش ها کار می کند، بدیت ترتیب که تماس های اولتراسونیک کوتاه با فرکانس های مختلف را ارسال می کند که بسته به نوع و کیفیت سطحی که با آن برخورد می کند، منعکس می شود. در رئومتر جدید نیز از فرکانس‌های مختلفی برای آگاهی از ویژگی ها و شرایط سخت شدنِ رنگ اِعمال شده استفاده می‌شود. این پارامترها به کمک صفحه‌ای با سوراخ‌ های ریز که روی لایه‌ رنگ حرکت می‌کند. مشخص می شوند. حال و از آنجایی که در رنگِ در طول سخت شدن، ویسکوزیته کاهش می یابد، ارتعاش صفحه متحرک نیز همزمان کاهش یافته و در نتیجه نیروی مورد نیاز برای حرکت دادن آن افزایش می یابد. با اندازه گیری این تغییرات(ارتعاش)، یک نرم افزار برنامه ریزی شده( کامپیوتری) می تواند اطلاعات مفیدی از ظاهر و کیفیت سطح رنگ شده را در اختیار قرار دهد، این اطلاعات که بدون آزمون‌های متعدد، زمانبر و نسبتاً پرهزینه سعی و خطا (Trial and Error ) حاصل می شوند، وضعیت سطح پو شش داده شده را بطور نسبتاً دقیق مشخص می کند".
3- پهباد ها توربین های بادی را از یخ زدن محافظت می کنند.
در یک پروژه تحقیقاتی دیگر، مهندسان موسسه فرانهوفر توانستند با استفاده از پهبادها از روتورهای توربین بادی با یک لایه پوشش مناسب در برابر یخ زدگی محافظت کنند، پیش از این، هلیکوپترها بیشتر فعال بودند و پرّه ها ی روتور ها را با یک محصول یخ زدا اسپری می کردند تا از تشکیل لایه های یخ در زمستان، که اغلب منجر به عدم تعادل و سایش می گردید. پهبادها جایگزین مناسب و مقرون به صرفه هلیکوپترها در اینجا هستند. اما برای اینکه بتوان از آن ها استفاده کرد، باید یک دستگاه اسپری ساخته می شد که حتی در بادهای شدید بسیار دقیق عمل می کرد. این دستگاه پاشش می بایست الزاماً کم وزن باشد و همچنین پهپادهایی نیز مورد نیاز بودند که ظرفیت حمل بار لازم را داشته باشند و با دقت بالا قابل کنترل باشند.
تیم Tiedje پارامترهای فنی مانند فشار مورد نیاز، اپتمیزاسیون کارآمد و اندازه بهینه قطرات را با استفاده از شبیه‌سازی دینامیک سیالات تعیین کردند.

منبع اصلی :
BESSER LACKIEREN - Das Netzwerk für industrielles Lackieren
https://www.besserlackieren.de
(unternehmensmeldungen/von-krebsen-drohnen-und-fledermaeusen )