إزالة عالية الكفاءة ومستدامة للسيكلوفوسفاميد باستخدام فحم منشط مُنتَج من قشور الفستق: آلية الامتزاز الكيميائية

لماذا تشكل أدوية المستشفيات مشكلة في المياه

تنقذ أدوية السرطان أرواحاً، لكن بعضها لا يتوقف عن تأثيره بمجرد أن يترك الجسم. يمر السيكلوفوسفاميد، وهو دواء كيميائي شائع، عبر المرضى وقد ينتهي به الحال في مياه صرف المستشفيات والأنهار بكميات ضئيلة. حتى عند مستويات منخفضة، يمكن أن يضر الأسماك والطحالب وغيرها من الكائنات المائية. يستكشف هذا البحث فكرة بسيطة ذات أثر كبير: تحويل قشور الفستق المتروكة إلى مرشح قوي يمكنه التقاط هذا الدواء من الماء قبل أن يصل إلى البيئة.

من نفايات المزرعة إلى مرشح ماء ذكي

قشور الفستق عادةً ما تكون نفاية زراعية قليلة القيمة، لكنها غنية بالكربون. نظف الباحثون القشور وجففوها وطحنوها محلياً، ثم سخنوها في غياب الأكسجين وعالجوها بهيدروكسيد البوتاسيوم. حولت هذه العملية القشور إلى شكل من الفحم المنشط، مادة مليئة بالثقوب والأنفاق الدقيقة. أظهرت القياسات أن الكربون الناتج يمتلك مساحة سطح داخلية هائلة ومتاهة من المسام بأحجام مختلفة، كلها تخلق مواقع وفيرة يمكن لجزيئات الملوثات أن تلتصق بها.

كيف ينظف المادت الجديد الأدوية السامة

اختبر الفريق مدى فعالية فحم قشور الفستق في إزالة السيكلوفوسفاميد من الماء تحت ظروف مختلفة. غيّروا كمية الفحم، وحموضة الماء، وتركيز الدواء الابتدائي، ووقت التلامس. بجرعة متواضعة من مادة الامتزاز ووقت تلامس ساعة واحدة، أزال المادة أكثر من 98.5% من الدواء عندما كان تركيزه الابتدائي عند أو أقل من 40 ملغم/لتر. واللافت أن أداء التنقية بقي عالياً جداً عبر نطاق واسع من قيم الرقم الهيدروجيني، بما في ذلك القيم القريبة من الحيادية المشابهة لمياه صرف المستشفيات الحقيقية. وهذا يعني أن العملية يمكن أن تعمل دون إضافة كيماويات لتعديل الماء، مما يخفض التكلفة والنفايات الثانوية.

ماذا يحدث على المستوى المجهري

لفهم سبب فعالية المادة بهذه الدرجة، فحص الباحثون بنيتها وكيمياء سطحها بتفصيل. كشفت صور المجهر الإلكتروني عن سطح خشن ومقعر مع مسام مترابطة كثيرة تسمح للماء وجزيئات الدواء بالسفر عميقاً إلى الداخل. أظهرت التحليلات الطيفية أن سطح الكربون يحمل مجموعات تحتوي على الأكسجين وحلقات عطرية، والتي يمكن أن تتفاعل بقوة مع السيكلوفوسفاميد. ومن خلال تحليل سرعة وقوة تراكم الدواء على الكربون، استنتجوا أن الجزيئات تشكل طبقة واحدة محكمة على السطح وترتبط عبر تجاذبات كيميائية محددة بدلاً من قوى فيزيائية ضعيفة فحسب.

الكفاءة والحرارة وإعادة الاستخدام

أجريت اختبارات إضافية لدراسة تأثير الحرارة والاستخدام المتكرر على الأداء. عملت عملية الإزالة بشكل أفضل عند درجات حرارة أعلى وكانت تحدث تلقائياً، مما يشير إلى تفاعل كيميائي ماص للحرارة بين الدواء وسطح الكربون. عندما حاول الباحثون تجديد الفحم باستخدام الكحول وإعادة استخدامه لمرات متعددة، ظل يلتقط حصة كبيرة من الدواء بعد عدة دورات، رغم أن كفاءته انخفضت تدريجياً من نحو 98% إلى نحو 75%. وحتى مع هذا التراجع، فإن التكلفة المنخفضة والإنتاج البسيط لفحم قشور الفستق يجعله جذاباً للاستخدام على نطاق واسع.

مسار بسيط نحو مياه مستشفيات أنظف

بعبارات بسيطة، تظهر هذه الدراسة أن شيئاً عادياً مثل قشور الفستق يمكن تحويله إلى مرشح فعال وميسور الثمن لدواء قوي للسرطان يفلت من محطات المعالجة الحالية. يمكن للمادة احتجاز السيكلوفوسفاميد بسرعة، في ماء قريب من الحيادية، وعلى مستويات ذات صلة بتصريفات المستشفيات الحقيقية. وبما أن قشور الفستق متوفرة ورخيصة، فإن هذا النهج يقدم وسيلة عملية ومستدامة لخفض المخاطر البيئية للرعاية الطبية وتقليل دخول الأدوية الخطرة إلى الأنهار والبحيرات.

الاستشهاد: Aşçıoğlu, Ç., Bulduk, İ. & Türk Baydır, A. Highly efficient and sustainable removal of cyclophosphamide with activated carbon produced from peanut shells: chemical adsorption mechanism. Sci Rep 16, 15388 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43552-2

الكلمات المفتاحية: سيكلوفوسفاميد, فحم منشط, قشور الفستق, مياه صرف صيدلانية, معالجة المياه