Clear Sky Science
הסברים מבוססי ראיות, עם מעט ז'רגון

Clear Sky Science · he

שליטה ב-Nano על A. flavus ו-F. proliferatum: עיכוב צמיחת הפטריות וביוסינתזת מיקוטוקסינים על ידי ננו-חלקיקי תחמוצת אבץ

· חזרה לאינדקס

מדוע גרעינים בטוחים יותר חשובים

תירס הוא אחת ממזונות היסוד החשובים בעולם, ומזין אנשים ובעלי חיים ברחבי תבל. עם זאת, אותו גרעין חביב עלול להכיל באופן חרישי עובשים רעילים שפוגעים בכבד, מחלישים את המערכת החיסונית ואף מקדמים סרטן. טיפולים כימיים מסורתיים לשמירה על הפטריות במפרץ עלולים להשאיר שאריות ולעורר חששות סביבתיים. המחקר הזה בוחן תפנית חדשה מהננוטכנולוגיה: שימוש בחלקיקים זעירים של תחמוצת אבץ כדי לעצור הן את צמיחת הפטריות המסוכנות והן את ייצור הרעלים שלהן במערכות מבוססות תירס.

Figure 1
Figure 1.

חלקיקים זעירים עם משימה גדולה

החוקרים התמקדו בשני חשודים ידועים שמזהמים לעתים קרובות תירס: Aspergillus flavus, שמייצר אפלטוקסינים, ו-Fusarium proliferatum, שמייצר פומוניזין B1. רעלים אלה ממוקמים בין מזהמי המזון המסוכנים ביותר הידועים כיום. במקום חומרי הדברה קונבנציונליים, הצוות ייצר ננו-חלקיקי תחמוצת אבץ—גבישים בצורת מקלות זעירים של חומר שכבר נמצא בשימוש בקרמי הגנה מהשמש, בציפויים ובאריזות מזון. באמצעות חימום בעזרת מיקרוגל, ייצרו ננו-מוטות תחמוצת אבץ טהורות מאוד ובעלות מרקם טוב, ובדקו בקפידה את גודלן, צורתן ומבנן בכלים כגון דיפרקציית קרני X ומיקרוסקופ אלקטרוני.

איך הפטריות נעצרות

כדי לבדוק האם המוטות בגודל ננו יכולים להילחם בפטריות, המדענים חשפו את שתי המינים לריכוזים שונים של הננו-חלקיקים. בריכוז של 150 חלקים למיליון — רמה יחסית נמוכה — החלקיקים קיצרו את צמיחת A. flavus בכמעט שלוש רבעים וכמעט השמידו את צמיחת F. proliferatum. מלח אבץ רגיל, לעומת זאת, לא הראה השפעה דומה באותם תנאים. דימות בהגדלה גבוהה של הפטריות המטופלות חשף סיבים מכווצים ומקריסים ועיוות בהתפתחות הנבגים, מה שמעיד שהננו-חלקיקים פגעו פיזית בתאי הפטרייה והפריעו ליכולתם להתרבות.

Figure 2
Figure 2.

השתקת הרעלים הנסתרים

יותר מרושם מהאטת הצמיחה היה מה שקרה לייצור הרעלים. באותו ריכוז של 150 חלקים למיליון, ננו-חלקיקי תחמוצת האבץ כמעט ועצרו לחלוטין את יצירת האפלטוקסינים — צמצום של שני אפלטוקסינים עיקריים ב-99–99.9 אחוז — וחיתכו את רמות הפומוניזין B1 בכמוערך 85 אחוז. ניתוחים כימיים של נוזלי התרביות הראו שהאותות של הרעל כמעט ונעלמו בדגימות המטופלות. הירידה החזקה הזו ברעלים עולה על מה שהייתה מצפה רק כתוצאה מהפחתת מסת הפטרייה, מה שמרמז שהננו-חלקיקים הפריעו למכניזם הפנימי של הפטריות ביצירת מטבוליטים משניים, ולא רק הרעיבו או הרגו אותן.

רמזים לפעולה פנימית

הצוות דן בכמה דרכים מקושרות שבהן החלקיקים עשויים לפעול. המוטות בננו יכולים לייצר מולקולות חמצון פעילות מאוד על פני השטח שלהן, היוצרות מתח חמצוני בתאי הפטרייה. בו בזמן, יוני אבץ יכולים לדלוף מהחלקיקים ולהתערב בממברנות ובתהליכי איתות. מגע ישיר בין המוטות החדים למשטח הפטרייה כנראה משבש עוד יותר את דופן התא וקליטת המזון. יחד, הלחצים הללו עלולים להפר את מערכות הבקרה הגנטיות שמפעילות דרכי ייצור הרעלים, כך שייצור האפלטוקסין והפומוניזין קורס עוד לפני שכל רקמת הפטרייה הוסרה.

הבטחה וזהירות לטובת מזון בטוח יותר

מכיוון שתחמוצת האבץ כבר מסווגת בשימושים מסוימים כחומר הכללי המוכר כבעל בטיחות, המחברים רואים בננו-חלקיקים אלה כלי מבטיח להגנה על מזון ומזון לבעלי חיים, במיוחד בציפויים, באריזות או במערכות אחסון גרעינים שבהם הם יכולים לשמש כמחסום קבוע נגד עובש. הפעולה הכפולה שלהם — דיכוי גם של הפטריות וגם של הרעלים שלהן — מציעה יתרון ברור על פני טיפולים רבים נוכחיים שמתמודדים רק עם צד אחד של הבעיה. יחד עם זאת, המחקר מדגיש שכל פריסה במציאות חייבת להתחשב בבטיחות לטווח הארוך ובהשפעות סביבתיות, כגון האופן שבו ננו-חלקיקים מתנהגים באדמה, במים ובשרשרת המזון. עם בקרה מדויקת של המינון, עיצובים חכמים של אריזות שמקבעות את החלקיקים ובדיקות רעילות יסודיות, ננו-חלקיקי תחמוצת אבץ יכולים להפוך לחלק מאסטרטגיה בת-קיימא יותר לשמירה על תירס ומזונות אחרים מפני איומי פטריות בלתי נראים.

ציטוט: Hassan, E.A., Kilany, A.H.A.M., Mahmoud, A.L.E. et al. Nano-enabled Control of A. flavus and F. proliferatum: inhibition of fungal growth and mycotoxin biosynthesis by zinc oxide nanoparticles. Sci Rep 16, 14428 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-50553-8

מילות מפתח: מיקוטוקסינים, ננו-חלקיקי תחמוצת אבץ, בטיחות תירס, ננוטכנולוגיה במזון, בקרת אנטי-פטרייתית