การใช้ผักตบชวาในการกำจัดและเปลี่ยนแปลงอิออนโลหะหนักที่ปนเปื้อนในน้ำเป็นอนุภาคนาโนที่มีมูลค่าเชิงพาณิชย์

บทคัดย่อ

การสังเคราะห์อนุภาคนาโนโลหะด้วยวิธีชีวสังเคราะห์ได้รับความสนใจในการวิจัยอย่างมากเนื่องจากมีกระบวนการที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ทั้งนี้รายงานวิจัยส่วนใหญ่เป็นการใช้สารสกัดจากพืชและแบคทีเรียเป็นสารให้อิเล็กตรอนและสารให้ความคงตัวในการสังเคราะห์อนุภาคนาโนโลหะ แต่อย่างไรก็ดียังไม่มีการศึกษาถึงการสังเคราะห์อนุภาคนาโนโลหะภายในเซลล์พืช ดังนั้นในงานวิจัยนี้จึงสนใจศึกษาการผลิตอนุภาคนาโนโลหะจำนวน 5 ชนิดจากการดูดซึมสารละลาย AgNO3 Cu(NO3)2 Fe(NO3)3 Ni(NO3)2 และ Pb(NO3)2 ของผักตบชวา (Eichhornia crassipes) จากการศึกษาความเป็นพิษของสารละลายโลหะหนักทั้ง 5 ชนิด ต่อพืชด้วยการวัดการเปลี่ยนแปลงเชิงสัณฐานวิทยาของใบผักตบชวา (เหี่ยวและเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาล) เมื่อได้รับสารละลายโลหะหนักที่ความเข้มข้นต่าง ๆ เป็นเวลา 12 ชั่วโมง ผลการศึกษาพบว่าความเป็นพิษของสารละลายดังกล่าวต่อพืชเป็นการตอบสนองแบบแปรผันตามความเข้มข้น (dose-dependent) โดยสารละลาย AgNO3 มีความเป็นพิษต่อพืชสูงที่สุด การดูดซึมอิออนโลหะของพืชสามารถสังเกตได้จากรากพืชที่มีสีเข้มขึ้นและจากการพบอนุภาคสีดำในภาพตัดขวางของรากที่สังเกตภายใต้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง ยกเว้นในพืชที่แช่ในสารละลาย Ni(NO3)2 ที่ไม่พบการเปลี่ยนแปลงในภาพตัดขวาง การดูดซึมของอิออนโลหะแต่ละชนิดได้ถูกยืนยันอีกครั้งด้วยผลการวิเคราะห์ Energy dispersive X-ray fluorescence นอกจากนี้ยังพบการเปลี่ยนแปลงของปริมาณ 15P 16S 19K และ 20Ca อันเนื่องมาจากการตอบสนองของพืชต่อการได้รับสารละลายโลหะข้างต้น ผลการวิเคราะห์ฟูเรียร์ทรานส์ฟอร์มอินฟราเรดสเปคโตรสโคปีพบการเกิดพีคสเปคตรัมใหม่ในช่วง 1800?1630 1500?1395 และ 1000?800 ต่อเซนติเมตร ซึ่งชี้ว่าเกิดการชักนำของการแสดงออกของยีนและการสร้างโปรตีนที่ตอบสนองต่อการได้รับอิออนของทองแดง เหล็ก นิกเกิล ตะกั่ว และซิลเวอร์ ทั้งนี้เป็นที่น่าสนใจว่าจากภาพถ่ายจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (Transmission electron microscope, TEM) พบว่ามีการสร้างและสะสมอนุภาคนาโนทองแดง เหล็ก ตะกั่ว และซิลเวอร์ ที่มีรูปทรงกลมในรากบริเวณเยื่อหุ้มเซลล์ของอีพิเดอร์มิส คอร์เทกซ์ และกลุ่มมัดท่อลำเลียง แต่ไม่พบการสร้างอนุภาคนาโนนิเกิล โดยเอกลักษณ์ของอนุภาคนาโนโลหะแต่ละชนิดได้ถูกยืนยันด้วยผลการวิเคราะห์โครงสร้างอนุภาคด้วยเทคนิค high resolution TEM เทคนิค selected area electron diffraction TEM และเทคนิค electron diffraction EDX งานวิจัยนี้นับเป็นการรายงานครั้งแรกถึงความสามารถของผักตบชวาในการเปลี่ยนอิออนของทองแดง เหล็ก ตะกั่ว และซิลเวอร์ ที่รากดูดซึม เป็นอนุภาคนาโนโลหะภายในเซลล์ นอกจากนี้ยังได้ชี้ให้เห็นว่าความสามารถในการสังเคราะห์อนุภาคนาโนโลหะในพืชขึ้นกับชนิดของอิออนโลหะ โดยในการศึกษานี้พบว่าผักตบชวาไม่สามารถผลิตอนุภาคนาโนนิกเกิลจากอิออนนิเกิลที่รากดูดซึมได้ งานวิจัยนี้นับเป็นรายงานฉบับแรกที่แสดงถึงความสามารถของผักตบชวาที่สามารถใช้เป็นพืชบำบัดโลหะหนักและพืชที่สามารถชีวสังเคราะห์ผลิตอนุภาคนาโนโลหะได้

คำสำคัญ