გრანტი STEM-22-1751 29.05.2025
შოთა რუსთაველის საქართველოს ეროვნული სამეცნიერო ფონდი
Shota Rustaveli National Science Foundation of Georgia
ბუნებრივი პოლისაქარიდების საფუძველზე უსაფრთხო, ბიოდეგრადირებადი, უნივერსალური, ბიონანოკომპოზიტური ახალი თაობის მიკროსასუქების შემუშავება, მომავლის სოფლის მეურნეობის განვითარების მიზნით
პროექტი მიზნად ისახავს ინტეგრირებული თანამედროვე მიდგომის შემუშავებას ახალი უნივერსალური ტროფიკული დაბალი დოზით მანგანუმშემცველი ბიონანოკომპოზიტების შესაქმნელად, რომელიც დაფუძნებულია ბუნებრივ პოლისაქარიდებზე (კარაგინანები (მ.შ. κ-კარაგინანი, l-კარაგინანი), სახამებელი) მიკროსასუქების მიზანმიმართული მიწოდებისთვის და მცენარეთა დაცვისთვის. შემოთავაზებული პროექტი ფოკუსირებულია მანგანუმშემცველი შედგენილობის ნანო-ნივთიერებების შემუშავებაზე, რომლებიც ხელს უწყობენ მცენარეების მიერ სასუქების უკეთეს შეწოვას უსაფრთხო დოზებით. ასეთი ორგანო-მინერალური სასუქები შესაძლებელს ხდის უფრო მაღალი მოსავლიანობის მიღებას და, შენელებული მოქმედების გამო, ნიადაგიდან მიკროელემენტების გამორეცხვისადმი მდგრადობას, ხოლო საკვები ნივთიერებების უკეთესი შეწოვა, ასევე, ამცირებს მათ დანაკარგს გარემოსთვის. უდავოა, რომ ყველაზე უსაფრთხო და ეკო-მეგობრული მიდგომა ეფუძნება ბიონანოკომპოზიტების სინთეზისთვის ბუნებრივი ბიოთავსებადი და ადვილად ბიოდეგრადირებადი პოლისაქარიდების ნაერთების გამოყენებას. თავის მხრივ, მიღებულ ნანოკომპოზიტებს აქვთ თვისებების სინერგია მცენარეების განვითარებისა და მათი დაცვის სტიმულირებისთვის, კერძოდ, ანტიბაქტერიული ეფექტები ფიტოპათოგენების წინააღმდეგ და, ასევე, არატოქსიკურია ნიადაგის ბუნებრივი მიკრობიომისთვის. მიღებული შედეგები საინტერესოა სოფლის მეურნეობისთვის ნანოქიმიის ახალი სფეროების შემდგომი განვითარებისთვის.
სემინარის დროს წარმოდგენილი იყო პროექტის შედეგები:
ბუნებრივ პოლისაქარიდებს გააჩნიათ მნიშვნელოვანი თვისებები, როგორიცაა ბიოშეთავსებადობა, არატოქსიკურობა, ბიოდეგრადირებადობა, ჰიდროგელის წარმოქმნა, ჰიდროტროპულობა (დაბალი ხსნადობის მქონე ნივთიერებების ხსნადობის გაზრდის უნარი) და მრავალი სხვა. ამ თვისებებმა ახალ იმპულსი მიანიჭა თანამედროვე ნანომასალების განვითარებას სოფლის მეურნეობისთვის. ნანომასალების ნიადაგის მინერალებით გამდიდრების აშკარა გამოყენების გარდა, პოლისაქარიდებზე დაფუძნებული ნანონაერთები ხელს უწყობენ თესლის სწრაფად აღმოცენებას, იცავენ მცენარეებს სხვადასხვა დაავადებისგან, ზრდიან მათ მდგრადობას სხვადასხვა სტრესფაქტორის მიმართ, ეხმარებიან წყლის შენარჩუნებასა და ტრანსპორტირებაში მცენარეულ ქსოვილებში, აგრეთვე ზრდიან მოსავლიანობას და სხვა.
დასინთეზდა ბიონანოკომპოზიტი, რომელიც დაფუძნებულია ბუნებრივ პოლისაქარიდ ι-carrageenan და შეიცავს მანგანუმის ოქსიდის ნანონაწილაკებს (ზომის დიაპაზონი 3–11 ნმ), ჩაშენებულს ბიოპოლიმერულ მატრიცაში. ჩვენ ვაჩვენეთ, რომ აღნიშნული კომპოზიტი გამოირჩევა პერსპექტული და მნიშვნელოვანი თვისებებით, რაც მას საფუძვლად აქცევს ახალი თაობის უსაფრთხო, ბიოდეგრადირებადი და არატოქსიკური მრავალფუნქციური მიკროსასუქების შესაქმნელად (მანგანუმის შემცველობით 0.7–1.5 წ.%), რომლებიც აგროკულტურებისთვის აუცილებელი მინერალური მიკროელემენტების მატარებლის ფუნქციას შეასრულებენ. ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი შედეგია ის, რომ მიღებულ ნანოკომპოზიტს აქვს ანტიბაქტერიული მოქმედება ფიტოპათოგენურ ბაქტერიაზე Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus-ზე, და საკონტროლო ნიმუშთან შედარებით იგი აფერხებს ამ ბაქტერიის ზრდას 67%-ით. დაფიქსირებული აქტივობა შეიძლება აიხსნას შერჩეული სულფატირებული პოლისაქარიდის ι-კარაგინანის ბიობაქტიური თვისებებისა და ლითონის ოქსიდის ნანონაწილაკების ანტიბაქტერიული მოქმედების სინერგიული ეფექტით.
შემდგომი განვითარების ეტაპი მოიცავს კვლევებს მცენარეებზე ასეპტიკურ ლაბორატორიულ პირობებში, ასევე ღია ან დაცულ ნიადაგზე, ეს კი მიზნად ისახავს სოფლის მეურნეობაში არსებული გამოწვევების დაძლევის გადაწყვეტილებების შექმნას. გარდა ამისა, მიღებული ბიონანოკომპოზიტების გამოყენება შესაძლებელია მცენარეთა მოსაყვანად ხელოვნურ საკვებ გარემოზე, რომელიც შეიცავს მკვებავი კომპონენტების დაბალანსებულ შემადგენლობას, რაც აუცილებელია მცენარეთა ზრდისა და განვითარების გასაუმჯობესებლად იმ შემთხვევაში, როდესაც მათი გაშენება რთულია ჩვეულებრივ პირობებში. ასეთი ხელოვნური საკვები მედიის გამოყენებას დიდი მნიშვნელობა აქვს ავტონომიური სიცოცხლის უზრუნველყოფის სისტემების დასაპროექტებლად, მაგალითად, გრძელვადიანი კოსმოსური ფრენებისთვის.
