عنوان : آيا بيونانوتكنولوژي با نانوبيوتكنولوژي متفاوت است؟

كلمات كليدي:  بيونانوتكنولوژي، نانوبيوتكنولوژي، تفاوت ها، زمينه هاي فعاليت

 

مقدمه
با پيشرفت علم و تکنولوژي در جهان، مرتباّ بر تعداد واژه‌هاي تخصصي افزوده مي‌شود. در اين ميان، گسترش علوم و تکنولوژي نانو و تعامل آن با بيوتکنولوژي، منجر به توليد و کاربرد واژه‌هايي چون بيونانوتکنولوژي و نانوبيوتکنولوژي در گفته‌ها و نوشته‌هاي محققان مختلف در سطح جهان شده است. آشنايي محققان و سياستگذاران علمي کشور با اين واژه‌ها، مي‌تواند آنها را در مطالعات و تصميم‌گيري‌ها ياري کند. در اين مطلب، سعي شده است با استفاده از منابع اينترنتي، مقالات و کتب موجود و همچنين استفاده از نظرات برخي متخصصين امر، تعاريف ساده‌اي از دو واژة بيونانوتکنولوژي و نانوبيوتکنولوژي ارايه شود.

مفهوم و زمينة کاربرد بيونانوتکنولوژي
تلفيق بيوتکنولوژي با فناوري نوظهور نانوتکنولوژي، مباحث جديدي را بين محققان، هم در سطح دانشگاهي و هم در حوزه صنعت به ‌وجود آورده است. نتيجة اين تلفيق، ظهور " بيونانوتکنولوژي " به‌عنوان يک زمينة تحقيقاتي بين‌رشته‌اي است که به ‌سرعت در حال رشد و توسعه است و با مقوله علم و مهندسي در سطح مولکول ارتباط دارد.

برخي از صاحب ‌نظران، بيونانوتکنولوژي را به‌عنوان زيرمجموعه‌اي از نانوتکنولوژي، به اين صورت تعريف کرده‌اند: " مطالعه و ايجاد ارتباط بين بيولوژي مولکولي ساختاري و نانوتکنولوژي مولکولي ". برخي ديگر، آن ‌را به‌عنوان زير مجموعه‌اي از بيوتکنولوژي بدين شکل تعريف کرده‌اند: " به‌کارگيري پتانسيل بالقوة بيولوژي در ساخت و سازماندهي ساختارهاي پيچيده با استفاده از مواد ساده و با دقت در حد اتم ". در اين زمينه، تنها تفاوتي که بين بيونانوتکنولوژي و بيوتکنولوژي وجود دارد اين است که طراحي و ساخت در مقياس نانو جزء لاينفک پروژه‌هاي بيونانوتکنولوژي است در حالي‌که در پروژه‌هاي بيوتکنولوژي، نيازي به فهم و طراحي در حد نانو نيست.

چنان‌که ملاحظه مي‌گردد، برخلاف تعريف " بيوتکنولوژي" که به معني فناوري استفاده از موجودات زنده و اجزاي موجودات زنده در راستاي نيازهاي صنايع مختلف است و همچنين برخلاف تعاريف واژه‌هايي چون "بيومتريال" و "بيومکانيک" که معمولا به‌معني استفاده از قابليت‌هاي فناوري‌هاي "مواد" و يا "مکانيک" در کاربردهاي زيستي است، در تعريف بيونانوتکنولوژي، هم کاربرد ابزارهاي بيولوژيکي به‌عنوان سازمان‌دهنده و ماده اوليه جهت ساخت محصولات و مواد نانويي، مورد توجه است و هم کاربرد محصولات توليدي تکنولوژي نانو، جهت مطالعة وقايع درون سلول‌هاي زنده و تشخيص و معالجة بيماري‌ها.

آنچه مسلم است ظهور اين زمينة تحقيقاتي، حاصل تغيير عقيدة بسياري از محققان در استفاده از راهکارهاي پايين به بالا ( Bottom-Up approach ) به جاي استفاده از راهکار بالا به پايين ( Top-Down approach ) جهت ساخت وسايل و مواد بسيار ريز است. در راهکارهاي بالا به پايين نانوتکنولوژي، سعي بر اين است که وسايل موجود مرتبا کوچکتر شوند؛ به اين راهکار، نانوتکنولوژي مکانيکي نيز گفته مي‌شود. اما در راهکار پايين به بالا، هدف ايجاد ساختارهاي ريز از طريق اتصال اتم‌ها و مولکول‌ها به‌يکديگر است؛ در اين راهکار از الگوهاي بيولوژيکي بهره ‌گيري مي‌شود.
 

محصولات و زمينه‌هاي فعاليت بيونانوتکنولوژي
برخي از محصولات و زمينه‌هاي فعاليت بيونانوتکنولوژي عبارتند از:

1- بيونانوماشين‌ها
مهمترين زمينة کاربرد بيونانوتکنولوژي، ساخت بيونانوماشين‌ها (ماشين‌هاي مولکولي با ابعادي در حد نانومتر) است. در يک باکتري هزاران بيونانوماشين مختلف وجود دارد. نمونه آنها، ريبوزوم‌ (دستگاه بسته ‌بندي پروتئين) است که محصولات نانومتري (پروتئين‌ها) را توليد مي‌کند. از خصوصيات خوب بيونانوماشين‌ها (به‌عنوان مثال حسگرهاي نوري يا آنتي‌بادي‌ها)، امکان هيبريدکردن آنها با وسايل سيليکوني با استفاده از فرآيند ميکروليتوگرافي است. به اين ترتيب با ايجاد پيوند بين دنياي نانويي بيونانوماشين و دنياي ماکروي کامپيوتر، امکان حسگري مستقيم و بررسي وقايع نانويي را مي‌توان به‌وجود آورد. نمونه کاربردي اين سيستم، ساخت شبکية مصنوعي با استفاده از پروتئين باکتريورودوپسين است.

2- مواد زيستي ( Biomaterial )
کاربرد ديگر بيونانوتکنولوژي، ساخت مواد زيستي مستحکم و زيست ‌تخريب‌پذير است. از جملة اين مواد مي‌توان به DNA و پروتئين‌ها اشاره نمود. موارد کاربرد اين مواد، به‌خصوص در زمينة پزشکي متعدد است. از ‌جمله موارد کاربرد اين مواد، استفاده از آنها به‌عنوان بلوک‌هاي سازنده نانومدارها و در نهايت ساخت وسايل نانويي ( Nano-Device ) است. همچنين به‌ دليل خصوصيات مناسب اين مواد از آنها در ترميم ضايعات پوستي استفاده مي‌شود.

3- موتورهاي بيومولکولي
موتورهاي بيومولکولي، موتورهاي محرکه سلول هستند که معمولا از دو يا چند پروتئين تشکيل شده‌اند و انرژي شيميايي (عموماً به شکل ATP ) را به حرکت (مکانيکي) تبديل مي‌کنند. از جمله اين موتورها، مي‌توان به پروتئين ميوزين (باعث حرکت فيلامنت‌ها مي‌شود)، پروتئين‌هاي درگير در تعمير DNA يا ويرايش RNA (به‌عنوان مثال، آنزيم‌هاي برشي) و ATPase اشاره کرد. از اين موتورها در ساخت نانوروبات‌ها و شبکة هادي‌ها و ترانزيستورهاي مولکولي (قابل استفاده در مدارهاي الکترونيکي) استفاده مي‌شود. از جمله زمينه‌هاي ديگري که از بيونانوتکنولوژي استفاده مي‌شود، مي‌توان به تکنولوژي دستکاري تک مولکول ( Single Molecule )، تکنولوژي Biochip و Drug Delivery ( ساخت نانوکپسول و نانوحفره)، تکنولوژي Microfluidics (به‌عنوان مثال، ساخت lab on a chip )، BioNEMS (ساخت پمپ‌ها، حسگرها و اهرم‌هاي نانويي)، Nucleic Acid Bioengineering (ساخت نانوسيم DNA و يا کاربرد در همسانه‌ سازي و ترانسفرميشن)، Nanobioprocessing (خودساماندهي، دستکاري سلولي و توليد فرآورده‌هاي زيستي)، حسگرهاي زيستي (ارزيابي ايمني غذا و محيط ‌زيست) و Bioselective surface (مورد استفاده در تکنولوژي‌هاي جداسازي زيستي)، اشاره نمود.

نانوبيوتکنولوژي و رابطة آن با بيونانوتکنولوژي
اما نانوبيوتکنولوژي نيز واژه ديگري است که در سال‌هاي اخير، محققان و صاحب‌نظران در کتب، مقالات و کنفرانس‌ها به‌ کار مي‌برند. طبق تعريف برخي از اين محققان، نانوبيوتکنولوژي، زيرمجموعه‌اي از نانوتکنولوژي است که در آن از ابزارها و فرآيندهاي نانويي و ميکروني براي ساخت و تهيه محصولاتي استفاده مي‌شود که در مطالعه سيستم‌هاي زنده استفاده مي‌شوند . برخي ديگر از محققان، نانوبيوتکنولوژي را زمينه‌اي از نانوتکنولوژي مي‌دانند که در آن از سيستم‌هاي بيولوژيکي موجود، همچون سلول، اجزاي سلولي، اسيدهاي نوکلئيک و پروتئين‌ها براي ايجاد ساختارهاي نانويي تلفيقي (مرکب از مواد آلي و معدني) استفاده مي‌شود.
اگر به مفهوم و هدف دو زيرشاخة نانوتکنولوژي يعني بيونانوتکنولوژي و نانوبيوتکنولوژي نگاه شود، مي‌توان فهميد که اهداف هر دو شاخه (يعني توليد محصولاتي که جهت مطالعة سيستم‌هاي زنده به ‌کار مي‌روند) و همچنين فرآيندها و مقياس فعاليت هر دو شاخه (يعني مقياس‌هاي در سطح نانو)، تقريبا يکسان است. بنابراين مي‌توان اين دو شاخه را به ‌صورت کلي با نام نانوبيوتکنولوژي ناميد. منتهي زماني که به‌طور صرف، از الگوها و مواد زيستي جهت ساخت وسايل در ابعاد نانو استفاده مي‌شود، بهتر است پيشوند "بيو" مقدم بر پيشوند "نانو" بيايد. در اين حالت، کاربرد واژه بيونانوتکنولوژي تخصصي‌تر از واژه نانوبيوتکنولوژي خواهد بود. مي‌توان بيونانوتکنولوژي را شکلي خاص از نانوبيوتکنولوژي دانست که مبناي آن، استفاده از موادزيستي (براي مثال پروتئين‌ها يا DNA ) جهت ساخت وسايل نانويي است؛ اما در هنگام استعمال واژة نانوبيوتکنولوژي، استفاده از ابزارهاي نانويي در کاربردهاي بيولوژيک نيز مورد نظر خواهد بود. بار ديگر تأکيد مي‌شود که کاربرد هر کدام از اين دو واژه، تا حد زيادي سليقه‌اي است و به زمينة تخصصي محققان مختلف، بستگي دارد

نتيجه‌گيري و چشم‌انداز
از مجموع مباحث فوق نتيجه گرفته شد که " بيونانوتکنولوژي " يک حوزة نوين ناشي از تلفيق علوم زيستي و مهندسي در حوزة نانو است که افق‌هاي جديدي را در زمينة ساخت و توسعة سيستم‌هاي تلفيقي به‌وجود آورده و محققان را اميدوار کرده‌است که بتوانند از اين تلفيق، در ساخت نانوساختارهايي استفاده کنند که در آنها از مولکول‌هاي بيولوژيکي به‌عنوان اجزاي سيستم مورد نظر استفاده شود؛ به‌عنوان مثال، از استراتژي‌ طراحي بيولوژيک (مثلاٌ، حالت زيپ ‌مانند مولکول دورشته‌اي DNA ) بتوانند در ساخت چارچوب‌هاي جداشدني و الگويي براي چينش ( Assembly ) پايين به بالاي (فرآيندي که طي آن، سازماندهي مولکولي، بدون دخالت نيروي خارجي صورت مي‌گيرد) مواد معمول‌تر، استفاده کنند. اين توانمندي نه ‌تنها در حل مسائل مهمي در علوم زيستي چون کاوش و شناسايي دقيق ساختار موجودات زنده کاربرد خواهد داشت، بلکه مي‌تواند محققان را در رفع چالش‌هاي عمده مهندسي همچون نياز به تکنيک‌هاي نوين جهت سنتز مواد و دستکاري آنها ياري دهد و به اين ترتيب دنياي نانو را به دنياي ماکرو وصل کند. به‌عبارت ديگر اين شاخة مهم علمي (يعني بيونانوتکنولوژي)، به زودي قابليت کاربرد در حوزه‌هاي مختلف غيرزيستي و حوزه‌هاي کاربردي ماکرو را خواهد داشت؛ کاربردهايي که هرچند در حوزه زيستي نيستند ولي الهام گرفته از فرآيندهاي زيستي ( Bio-inspired ) هستند.

» منبع: شبكه تحليگران تكنولوژي ايران

عنوان : نانو و کاربرد آن در خواص دارويي و درماني

كلمات كليدي: نانوتكنولوژي و داروسازي، تغيير در خصوصيات دارويي، ژن درماني،مهندسي ذرات ،دارو رساني نوين

 

دكتر مرتضي پيرعلي : فناوري نانو يكي از آخرين دستاوردهاي علمي است. طبق بررسي هاي شوراي پژوهش هاي اجتماعي _ اقتصادي انگلستان، فناوري نانو از جمله موارد رو به گسترش و مورد توجه اجتماعي _ اقتصادي است. بحث هايي كم و بيش در زمينه كاربرد اين نوع فناوري چه منتقدانه و يا طرفدارانه وجود دارد. بيشترين اشكالي كه منتقدان در اين زمينه وارد مي كنند، ترس از انباشته شدن كره زمين از وجود موادي است كه ممكن است اين فناوري در پي داشته باشد و به نوعي خطرناك باشد. اما نقطه نظر طرفداران سرسخت اين نوع فناوري بيشتر متوجه تاثير مثبت آن در ارتقاي زندگي، توليدات جديد و توسعه گرانه و توليد محصولات ارزان تر است.

- فناوري نانو چيست؟
به طور كلي اين فناوري عبارت از كاربرد ذرات در ابعاد نانو است. يك نانومتر، يك ميلياردم متر است. از دو مسير به اين ابعاد مي توان دسترسي پيدا كرد. يك مسير دسترسي از بالا به پايين و ديگري طراحي و ساخت از پايين به بالا است. در نوع اول، ساختارهاي نانو با كمك ابزار و تجهيزات دقيق از خرد كردن ذرات بزرگ تر حاصل مي شوند. در طراحي و ساخت از پايين به بالا كه عموما آن را فناوري مولكولي نيز مي نامند، توليد ساختارها، اتم به اتم و يا مولكول به مولكول توليد و صورت مي گيرند. به عقيده مدير اجرايي موسسه نانوتكنولوژي انگلستان، فناوري نانو ادامه و گسترش روند مينياتوريزه كردن است و به اين طريق توليد مواد، تجهيزات و سامانه هايي با ابعاد نانو انجام مي شود. درحقيقت فناوري نانو به ما امكان ساخت طراحي موادي را مي دهند كه كاملا داراي خواص و اختصاصات جديد هستند.

به بيان ديگر اين نوع فناوري چيزهايي را كه در اختيار داريم با خصوصيات جديد در اختيار قرار مي دهد و يا آنها را از مسيرهاي نويني مي سازد. اما گويا صنايع داروسازي از مدت ها قبل به ساخت ذرات ريز مشغول بوده اند. به نظر پروفسورBuckton، طي سخنراني كه در كنفرانس علوم دارويي انگلستان(BPC)
انجام داد ادعا نمود كه فناوري نانو در داروسازي اصطلاح تازه به كار گرفته شده اي براي فناوري توليد ذرات در اندازه ميكروني(particles Micro) است كه از سال ها قبل تهيه و ساخته مي شده اند. پس چه چيزي در اين بين جديد خواهد بود؟ به عقيده مدير اجرايي موسسه فناوري نانو انگليس، دستيابي و ساخت دستگاه هاي آناليز پيشرفته و ابداع روش هاي آناليز نوين سبب مي شود تا ما بتوانيم رفتار مواد را به دقت مورد شناسايي قرار دهيم و از اين رهگذر بتوانيم آنها را با ظرافت خاصي دستكاري كنيم.

- تغيير در خصوصيات دارويي
كاربرد فناوري نانو در پزشكي تاثيرات مهمي دارد. شركت Elan يكي از شركت هايي است كه از فناوري نانو در تغيير ذرات دارويي استفاده مي كند. اين شركت فرايند آسياب كردن كريستال هاي نانو را در اختيار دارد كه اجازه مي دهد بعد از اين پروسس، ذراتي مانند داروي Sirolimns متعلق به شركت Wyeth كه اجبارا مي بايست در فرمولاسيون محلول خوراكي به كار برند، بهبود يافته و آن را بتوانند به فرم قرص ارايه نمايند. يعني با تهيه ذرات نانو فرم محلول اين ماده به فرم جامد تبديل مي شوند. داروي Sirolimns به عنوان يك تضعيف كننده سيستم ايمني همراه ساير فرآورده هاي دارويي در موارد پيوند اعضا مانند پيوند كليه به كار مي رود. اين شركت مدعي است كه با كاهش سايز ذره سرعت انحلال Sirolimns به مقداري كه بتواند به فرم قرص ارايه شود افزايش مي يابد. از نظر تجاري اين نوع فناوري آسياب نمودن فقط مختص داروهاي با حلاليت بسيار ضعيف است، اما به عقيده اين شركت 40 الي 50 درصد فرآورده هاي جديد (NCE) تقريبا در اين رده قرار مي گيرد. فناوري نانو همچنين در زمينه داروهاي پپتيدي كه عمدتا براي محفوظ ماندن از متابوليسم مي بايست به فرم تزريقي تجويز شوند به كمك آمده است و شرايطي را مي تواند فراهم نمايد تا آنها را بتوان از طريق ساير روش هاي داروسازي ونيز مورد پذيرش بيمار تجويز كرد.

شركت Xstal Bio كه با دانشگاه هاي Glasgow Strathelyde همكاري مي كند، توانسته است كريستال هاي نويني بسازد كه با ذرات پروتئيني پوشش داده شده اند. مدير اجرايي شركت Xstal Bio معتقد است كه اغلب شركت ها، براي تهيه ذرات نانو از مسير خرد كردن ذرات بزرگ تر به ذرات كوچك تر استفاده مي كنند، اما آنها فرايندي را در اختيار دارند كه مستقيما ذرات كوچك از آن تهيه مي شود، بدون آنكه احتياج به فرايند زيادتري داشته باشند. اين فرمولاسيون انسولين استنشاقي را انجام مي دهد. بيماران مي توانند به سادگي با اسپري كردن و تنفس آن، پودر خشك انسولين و يا يك پروتئين ديگري را دريافت كنند. براي اينكه اين راه تجويز به طور موثر در اختيار باشد، ذرات محتوي آن بايد آنقدر ريز باشند تا بتوانند در بخش هاي عمقي مجاري تنفسي نفوذ كنند والبته آنقدر ريز هم نباشد تامبادا پس از مصرف از دهان و بيني خارج شوند. بنابر اين شركت Xstal Bio مسير اثباتي خاصي را پشت سر گذرانده است و هم اكنون اين فرآورده در بيماران تحت آزمايش است. فناوري نانو در زمينه تشخيص ساده بيماري ها، تصويربرداري ها و برآوردسريع از كارايي مصرف دارو در افراد نيز كاربردهايي دارد. به طور كلي اين فناوري در توليد اعضاي مصنوعي، كاشت داروها، استفاده از تشخيص هاي فردي در كنترل آزمايش هاي درون تني و تشخيصي و داروسازي نوين كاربرد دارد. درخصوص آخرين مواردي كه اشاره شد، يعني مونيتورينگ تشخيصي و داروسازي، اين فناوري قادر است ريز وسيله داروهايي بسازد تا پس از كاشتن آن در بدن و كمك آن، سطح خوني مواد بيولوژيك درون بدن دائما تحت كنترل باشد و در صورت نياز مقداري دارو آزاد و ارايه شود.

- ژن درماني
يكي ديگر از كاربردهاي فناوري نانو در زمينه دارو رساني ژن هاست.
Vector هاي موجود، ويروس هاي اصلاح شده روي سيستم ايمني بدن داراي اثراتي هستند، بنابراين تحقيقات روي ساخت، ذرات نانو كه قابليت حمل ژن ها را داشته باشند از موارد مورد نياز مي باشد. ساير روش هاي آزادسازي و دارو رساني به منظور افزايش تاثير دارو و كاهش اثرات جانبي آنها نيز وجود دارند كه مورد تحقيق مي باشند. به طور مثال كاربرد پوشش هايي كه تحت تابش نور فعال مي شوند براي كاربرد داروهاي خاص در استخوان ها به كار گرفته مي شود از اين موارد هستند. اين نوع داروها عمدتا به علت نوع پوشش دادن آنها، غيرمحلول باقي مي مانند و در استخوان ها جذب مي شوند. اين پوشش ها پس از قرار گرفتن در معرض نور و تابش به فرم محلول درآمده و اجازه مي دهند تا دارو به محل اثر خود رسيده و تاثير نمايد. اين تحقيقات همچنين بر روي ذرات مغناطيسي كه به كمك آن بتوان داروها را به محل اصلي هدايت نمود نيز انجام مي شوند. پوشش ذرات غير نانو با پليمرهايي نظير پلي اتيلن گليكول نيز از مواردي است كه به كمك آن داروها را مي توان به محل اصلي هدايت نمود. اين روش سبب مي شود تا اختصاصات دارو تغيير ننمايد و دارو از متابوليسم در كبد درامان باقي بماند. اين راه دارورساني نيز به زودي در درمان در دسترس قرار خواهد گرفت. علي رغم آنكه امروزه ممكن است فناوري نانو در مقايسه با علوم رايج و كاربردي بيشتر از يك عبارت باب روز جلب توجه نكند، اما اصلا نبايد از توانمندي هاي آتي آن غفلت كرد.

- تحليل
مهندسي ذرات و دارو رساني نوين از مهم ترين فصل هاي مشترك دارو رساني با فناوري نانو است، به علت پيشرفت در روندهاي ساخت ذرات و فرمولاسيون هاي دارويي امكان دارو رساني فرآورده هاي جديد كه عمدتا از نوع پپتيدها و پروتئين ها مي باشند امكان پذير شده است. هم راستاي اين پيشرفت ها صنعت ساخت پليمرهاي دارويي امكان تهيه حامل هاي مناسب براي دارو رساني به محل هاي اثر مورد نظر را فراهم كرده است. اميد است با يك بازنگري كلي پيرامون توانمندي هاي موجود در مراكز تحقيقاتي داخلي و امكان سنجي براي انجام پروژه هاي نانو در عرصه دارو رساني بتوان از ظرفيت هاي بالقوه در راستاي كاربردي نمودن فناوري نانو در دارو رساني بهره برداري نمود. متقابلا پژوهشگران نيز مي بايستي با درك مناسب از موقعيت فراهم شده و توجه صنايع دارويي از اين فناوري، خود را به طور علمي و عملي براي ورود در اين عرصه مهيا نمايند و با ارايه دستاوردهاي قابل كاربرد، حفظ اعتمام متقابل سرمايه گذاران و گسترش روز افزون اين رويكرد در بين صنايع دارويي اقدام نمايند.

» فرستنده : احسان حسن زاده
» منبع : مؤسسه فناوری اطلاعات ايران

عنوان :  نانو تکنولوژی (فناوری مادون ریز)

كلمات كليدي: Nanotechnology, nanometer, nano, Sub-Atomic, Multi- Disciplinary Science, DNA

 

در دو دهه اخیر، پیشرفتهای تکنولوﮋی وسایل و مواد با ابعاد بسیار کوچک به دست آمده است و به سوی تحولی فوق العاده که تمدن بشر را تا پایان قرن دگرگون خواهد کرد، ﭘیش می رود. برای احساس اندازه های مادون ریز، قطر موی سر انسان را که یک دهم میلیمتر است در نظر بگیرید، یک نانومتر صدهزار برابر کوچکتراست ^9-10 متر. تکنولوﮋی و مهندسی در قرن پیش رو با وسایل، اندازه گیریها و تولیداتی سروکار خواهد داشت که چنین ابعاد مادون ریزی دارند. درحال حاضر ﭘروسه های در ابعاد چند مولکول قابل طراحی و کنترل است. همچنین خواص مکانیکی، شیمیایی، الکتریکی، مغناطیسی، نوری و ... مواد در لایه ها در حدود ابعاد نانومتر قابل درک و تحلیل و سنجش است. تکنولوﮋی درقرن گذشته در هرچه ریزتر کردن دانه های بزرگتر ﭘیشرفت چشمگیری داشت، بطوریکه به مزاح گفته شد که دیگر کشف ذرات ریز اتمی ((Sub-Atomic)) نه تنها جایزه نوبل ندارد، بلکه به آن جریمه هم تعلق می گیرد! تکنولوﮋی نو در قرن حاضر مسیر عکس را طی می کند. یعنی مواد مادون ریز را باید ترکیب کرد تا دانه های بزرگتر کارآمد به وجود آورد.
درست همان روشی که در طبیعت برای تولید کردن حاکم است. مجموعه های طبیعی، ترکیبی از دانه های مادون ریز قابل تشخیص با خواص مشابه و یا متفاوت با اندازه های در حدود نانو است.
اثر تحقیقات در فناوریهای مادون ریز هم اکنون در درمان بیماریها و یا دست یافتن به مواد جدید به ظهور رسیده است. موارد بسیاری در مرحله تحقیقات کاربردی و آزمایشی است. اکنون ساخت رایانه های بسیار کوچکتر و میلیونها بار سریعتر در دستور کار شرکتهای تحقیقاتی قرار دارد.
در بیانی کوتاه نانوتکنولوﮋی یک فرایند تولید مولکولی است. همانطور که طبیعت مجموعه ها را بطور خودکار مولکول به مولکول ساخته و روی هم مونتاﮋ کرده است، ما هم باید برای تولید محصولات جدید، با این اعتقاد که هرچه در طبیعت تولید شده قابل تولید در آزمایشگاه نیز هست، نظیر طبیعت راهی پیدا کنیم. البته منظور این نیست که چند هسته از مواد را پیدا کنیم و با رساندن انرﮋی و خوراک ﭘس از چند سال یک نیروگاه از آن بسازیم که شهری را برق دهد. بلکه برای ترکیب و تکامل خودکار تولیدات مادون ریز که به نحوی در مجموعه های بزرگتر مصرف دارد، راهی بیابیم. در اندازه های مادون ریز، روشها و ابزارآلات متعارف فیزیکی مانند تراشیدن و خم کردن و سوراخ کردن و ... جوابگو نیستند.
برای ساختن ماشینهای ملکولی باید روش پروسه های طبیعی را دنبال کرد. با تهیه نقشه های ساختاری بدن یعنی آرایش ﮋنها و DNA که ﮋنم نامیده شده است و به موازات آن دست یافتن به تکنولوﮋی مادون ریز ، در دراز مدت تحولات بسیاری در هستی ایجاد خواهد شد. تولید مواد جدید، گیاهان، جانداران و حتی انسان متحول خواهد شد. اشکالات ساختاری موجودات در طبیعت رفع می شود و با ترکیب و خواص اورگانیک گیاهان و جانوران، موجودات جدیدی با خواص فوق العاده و شخصیتهای متفاوت بوجود خواهد آمد . آینده علوم و مهندسی که چندین گرایشی(Multi- Disciplinary) است، به طرف تولید ماشینهای مولکولی سوق داده خواهد شد تا در نهایت بتواند مجموعه های کارآیی از ﭘیوندهای ارگانیک و سایبریک را عرضه نماید .
هستی را به رایانه ( سخت افزار ) و برنامه ( نرم افزار ) که دو پدیده مختلف ولی ادغام شده هستند ، می توان تشبیه کرد. سخت افزار مصداق ماده ( اغلب اتم هیدروﮋن ) و نرم افزار یا برنامه، قابلیت نهفته در خلقت آن است. اتم به نظر ساده و ابتدایی هیدروﮋن در طی میلیاردها سال با قابلیت نهفته در خود توانسته است میلیونها نوع آرایش مختلف را در هستی بوجود آورد. بشر از بوجود آوردن اساس ماده عاجز است. ولی در برنامه ریزیهای جدید و یافتن اشکال دیگری از آنچه در طبیعت وجود دارد، پیش خواهد رفت. طبیعت را خواهد شناخت و به اصطلاح، قفلهای شگفت آور آن را باز خواهد کرد. احتمالا انسان در شرایط مناسبتری از درجه حرارت و فشار که درتشکیل طبیعی مواد مختلف از هیدروﮋن لازم است، بتواند اتمهای مورد نباز خود را تولید کند، سیارات دیگری را در نهایت در اختیار بگیرد و بعید نیست که نواده های دوردست ما بتوانند در نیمه های راه ابدیت در اکثر نقاط جهان هستی و کهکشانها سکنی گزینند.
به احتمال زیاد قبل از پایان هزاره سوم انسانها در بدن خود انواع لوازم مصنوعی و دیجیتالی راخواهند داشت ... از بیماری، پیری، درد ستون فقرات، کم حافظه ای و ... رنج نخواهند برد. قابلیت فهم و تحلیل اطلاعات در مغز آنها در مقایسه با امروز بی نهایت خواهد شد. در هزاره های آینده انسانهای طبیعی مانند امروز احتمالا برای مطالعات پژوهشی نگهداری شده و به نمونه های آزمایشگاهی و بطور حتم قابل احترام تبدیل خواهند شد و مردمان آینده از این همه درد و ناراحتی که اجداد آنها در هزاره های قبل کشیده اند، متعجب و متاثر خواهند بود.
اکنون جا دارد همگام با تحولات جدید در مهندسی و علوم، دانشگاهها و مراکز تحقیقاتی بطور جدی به پژوهشهای تکنولوﮋی مادون ریز مشغول شوند تا حداقل ما هم بتوانیم مرزهای دانش روز را به نسلهای آینده تحویل دهیم و در تشکلهای جدید هستی سهمی داشته باشیم. باشد هرچه زودتر به خود آییم و عمق شکوهمند و معجزه آسای اندیشه بشررا دریابیم و از کوتاه بینی و افکار فرسوده موروثی فاصله بگیریم.
 

» منبع: Physicsir.com

عنوان :  نانوتكنولوژي و فراپزشكي

كلمات كليدي: موتورهاي مولكولي، فراپزشكيNanotechnology, nanometer, nano, DNA, nanotube , nano, Nanocrystals, Nanomachine, Nanoelectronics, cryonics, HIV

 

نانوتكنولوژي به عنوان يك دانش پايه در توليدات صنعتي بشر است. زمينهاي مختلف نانوتكنولوژي مرطوب دنياي فن آوري را تحت تاثير قرار خواهد داد.پزشكي ودرمان يكي ازمواردمهمي است كه انسان درطول تاريخ براي حفظ بقا به عنوان مساله اي اساسي به آن نظر داشته است تا آنجا كه طبيبان همواره جداي ازدستمزد اقتصادي از اعتبار اجتماعي و گاه از تقديس هم برخوردار بوده اند. درپي تلاشهايي كه در تاريخ حيات بشر صورت گرفته امروزه پيشرفتهاي شگرفي در غلبه بربيماريها و حفظ سلامتي به دست آمده است كه مناسب است براي روشنتر شدن اوضاع پزشكي عصرخود مواردي را يادآوري كنيم.

متخصصان امروزه موفق شده اند بسياري ازبيماري هاي واگيردار نظير وبا طاعون وموارد متعدد ديگر را كه در گذشته دسته دسته قرباني مي گرفتند درمان كنند. با شناخت سلول DNA و سپس ويروس ها امروزه بسياري از بيماري هايي كه ويژگي تكامل دارند هم درمان مي شوند. بعضي بيماري هاي مسري كه شايد ساده ترين آنها سرماخوردگي باشد قادرند متناسب با دارويي كه آنها را از بين مي برد تكامل پيدا كنند و براي بار دوم از يك دارو صدمه نبينند. اكنون به جايي رسيده ايم كه چنين بيماري هايي را هم با داروهاي تكامل يافته از بين مي بريم!

در كنار شناخت بيماري ها و روش هاي درمان امروزه چنان آگاهي و دسترسي دقيقي نسبت به اجزاي بدن حاصل شده كه مي توانيم اندام هايي را به بدن پيوند بزنيم و يا عضوهاي مصنوعي را جايگزين عضوهاي از كار افتاده نماييم. اين به معناي پايان راه حفظ سلامتي نبوده و نيست. با اندكي تعمق خطرات نه چندان كوچكي را در كنار خود و در حيطه پزشكي امروز مشاهده خواهيم كرد. داروهايي كه براي درمان بيماري ها ساخته ايم خود آسيبهاي ديگري به سلامت بدن وارد مي سازند و بدين دليل كه محيط و هدف خود را به طور دقيق نمي شناسند و قدرت حركت به سوي هدف خود -خلاف حركت طبيعي مواد در بدن –را ندارند ناگزير از درمان حدودي مي باشند و اين يعني نجات به بهاي يك ذره كوچكتر. كه البته اين ضرر كوچكتر مي تواند مولد زيان هايي حتي بزركتر از مشكلات اوليه باشد. علاوه بر اين ظهور بيماري هاي نظير ايدز با ويروس مرموز HIV كه داروهاي كنوني از شناسايي و نابود كردن ان عاجزند به همراه گسترش روز افزون آن در در ميان مردم جهان مشكل بسيار بزرگي محسوب مي شود. ديگر آنكه اعضاي پيوندي و اندام هاي مصنوعي هنوز كارايي بافت هاي طبيعي و اوليه را پيدا نكرده اند. براي مثال بايد گفت اگر اكنون دست يك كارگر زير تيغ دستگاهاي صنعتي قطع شود خوشبختانه مي توانيم دست را به بدن متصل كنيم و به حيات باز گردانيم. اما متاسفانه همه قابليتهاي اوليه را نخواهد داشت زيراهنوز دقت لازم براي اتصال اعصاب و بافتهاي جدا شده را مطابق حالت طبيعي به دست نياورده ايم.

توجه به موارد فوق احتمالا شما را براي شنيدن يك پيش بيني قريب الوقوع در دنياي ((فرا پزشكي)) آينده ير انگيخته است. انقلاب صنعتي آينده در پزشكي هم دگرگوني عظيمي به همراه خواهد داشت. پژوهش هاي انجام شده ساختاري را ارائه مي كند كه مي تواند پبشرفت حيرت انگيزي را در صنعت دارو و درمان بيماري ها و آسيب هاي زيستي ايجاد كند. ماشين هاي ملكولي هوشمند نمونه بسيار كوچك يك سيستم شناساگر ترميم كننده و متحرك بسيار دقيق اندكه مي توانند تمام مشكلات مذكور در پزشكي امروز را برطرف سازند. اين ماشين ها با اطلاعات كامل از ساختار بدن و حتي اجزاي سلولهاي بدن به راحتي قادر به حفاظت جسم در برابر باكتري ها ميكروب ها و ويروس ها بيماريزا خواهند بود. مثلا با داشتن اطلاعات دقيق از DNA سلول هاي بدن مي توانند مهاجمين را قبل از آسيب زدن به سلولهاي سالم شناسايي كرده و از بين ببرند.

ماشينهاي ملكولي هوشمند (مجموعه اي از ملكولهاي متصل و برنامه ريزي شده كه به وسيله موتورهاي مولكولي حركت مي كنند و قابليت انجام اعمال سودمند و دقيق در مقياس درون سلولي دارند) مي توانند مواد دارويي لازم براي بيماري هاي خاص را دريافت و تا محل سلول هاي بيمار حمل كنند و پس از شناسايي تك تك آنها دارو را اثر داده و با حداقل ماده مورد نياز و آسيب جانبي بيماري را درمان نمايند و در عين حال اين ماشين ها با ابعاد كوچك مي توانند از ديواره سلولها عبور كرده حتي اجزاي سلولها را هم ترميم نمايند.با چنين قابليتهايي نانوماشين هاي مولكولي به راحتي ميتوانند حتي ويروسHIV را از مقايسه اطلاعات آن باDNA بدن انسان شناسايي كرده و از بين ببرند.

اضافه بر روشهاي درماني خارق العاده نانوتكنولوژي امكان ايجادساختارهاي زيستي عجيبي رافراهم مي سازد. مثلا ميتوانيم بافتهاي آنچنان مقاومي در بدن بسازيم كه با افتادن از يك ساختمان بلندكوچكترين خدشه اي درعملكردشان وارد نشود و سلامت خود را حفظ كنند و اين يعني……!

چه زماني به چنين ابزارهايي دست مي يابيم ؟

زمان آن نزديك است; اما در جواب اين سؤال كه شايد از بيم سرآمدن عمر قبل از دست يابي به نانوتكنولوژي در پزشكي به ذهنها خطور مي كند بهتر است مفهوم جديد ”cryonics” يا ”انجماد بدن در هنگام مرگ” را بيان كنيم تا انگيزه اين پرسش فروكش كند:

وقتي قلب شخص ازتپش مي ايستد (معناي قديمي مرگ) ولي قبل از آنكه نابودي ساختار مغز آغاز شود او را به دستگاه قلب مصنوعي متصل كرده و مرحله به مرحله بدن را با يك مايع ضد انجماد و برخي متعادل كننده هاي سلولي پر مي كنند. سپس دماي بدن فرد را تا دماي نيتروژن مايع پايين مي آورند. در اين نقطه همه تغييرات مولكولي براي دوره نا محدودي متوقف ميشود و بدن شخص را در محيط بسته اي نگهداري مي كنند. در آينده وقتي دستگاههاي تعمير سلولي نانوتكنولوژي به بهره برداري ميرسد بيماريهاي مهلكي كه سبب مرگ شده اند به همراه سموم ماده ضد انجماد از بين ميروند و فرد دوباره گرم ميشود و به صورت زنده و سالم در مي آيد.

عنوان : كاربردهاي نانوتكنولوژي

كلمات كليدي: كاربردهاي نانوتكنولوژي

 
دارورساني: استفاده از نانوذرات براي جذب از راه پوست و چشمها (خيلي لذت بخش‌تر از تزريقات) و استنشاق، به منظور در امان ماندن از تخريب دارو توسط آنزيمهاي معده كه خوشبختانه در شش ها وجود ندارند؛ نانوكپسول ها براي پخش تدريجي دارو در بدن مورد استفاده قرار مي گيرند.
انرژي خورشيدي: پيلهاي خورشيدي با دوام‌تر و كاراتر با اميد كاهش واقعي قيمتها هم‌اكنون در حال پيشرفت هستند. برخي از اين پيلها حتي هيدروژن توليد خواهند كرد.
پيلهاي سوختي: شركتNEC اميدوار است كه اين پيلها را در سالهاي 2003 تا 2004 به بازار عرضه كند.
صفحات نمايش و صفحات الكترونيكي كاغذي: انتظار مي‌رود كه نمايشگرهاي صفحات الكترونيكي مبتني بر گسيل ميدان از نانولوله‌هاي كربني در دو سال آينده نمايشگرهاي كريستال مايع را كنار بزند.
نانولوله‌ها: نانولوله‌هاي چند جداره ـ نوع پست و ارزان ـ هم‌اكنون در حال ورود به كامپوزيتها هستند؛ البته نه به منظور بهبود خواص بلكه با هدف كاهش وزن اين تركيبات. نانولوله‌هاي تك جداره نيز در زمان طولاني‌تر اثر خيلي بزرگتري خواهند داشت.
كاتاليزور: كاتاليزور، كه افراد آنرا در صنعت با نام نانوتكنولوژي پير مي‌خوانند، بخصوص پس از پيشرفتهاي اخير كه در امر انرژي حاصل شده است، به شدت مورد توجه واقع شده است.
نانوكامپوزيتها: نانوكامپوزيتهايي اغلب بر پايه خاك رس براي كاربردهاي ساختاري با استحكام بالا يا خصوصيات تازه به صنايع خودرو و هوافضا راه يافته‌اند.
تكنولوژيهاي ذخيره‌سازي: حافظه مغناطيسي با قابليت دسترسي اتفاقي(RAM) و هارد ديسكهاي ترابايتي نانولوله‌اي در چند سال آينده وارد بازار خواهند شد.
مواد توده‌اي نانوكريستالي يا فولادهاي شامل نانوذرات: بعضي شركتها هم‌اكنون فولادهايي را كه نانوذرات كربن در طي مرحله رول كردن به آن افزوده شده است را مورد استفاده قرار مي‌دهند.
لايــــه نشاني‌: از سازندگان اتومبيل گرفته تا معمارها مشغول تحقيق بر روي لايه‌هاي خيــــلي محكم با خصـــوصيات ويژه‌اي مثل الكتروكـروميـك (رنگ‌پذيري الكتريكي) يا خود پاك‌كنندگي هستند.
حسگرها: مطالعات فراواني در زمينة حسگرهاي بيوشيميايي كه از نانوسيمها و نانولوله‌ها ساخته شده‌اند در حال انجام است.
آناليززيستي: ابزارهايي كه از ميكروسكوپهاي نيروي اتمي استفاده مي‌كنند و نقاط كوانتومي هم‌اكنون در حال آماده‌سازي براي عرضه به بازار هستند.
منسوجات: نانوفيبرها هم‌اكنون در پوشش‌هاي مقاوم در برابر گرما، قابل استفاده هستند. به زودي نانوفيبرهايي كه از طريق الكتريكي بافته شده‌اند و فيبرهايي كه با نانولوله‌ها بهبود يافته‌اند نيز به بازار ارائه خواهند شد. اين فقط نمونه‌اي از كاربردهاي فراوان و قابل حصول نانوتكنولوژي مي‌باشد.

 

» منبع: قطار شيمي

عنوان : دنياي نانو

كلمات كليدي: Nanotechnology, nanometer, nano, DNA, nanotube , nano, Nanocrystals, Nanomachine, Nanoelectronics

 

در سال 1966 فيلمی تخيلی با عنوان «سفر دريايی شگفت انگيز» اهالی سينما را به ديدن نمايشی جسورانه از كاربرد نانوتكنولوژی در پزشكی ميهمان كرد. گروهی از پزشكان جسور و زيردريايی پيشرفته شان با شيوه ای اسرارآميز به قدری كوچك شدند كه می توانستند در جريان خون بيمار سير كنند و لخته خونی را در مغزش از بين ببرند كه زندگی او را تهديد می كرد. با گذشت 36 سال از آن زمان، برای ساختن وسايل پيچيده حتی در مقياس های كوچك تر گام های بلندی برداشته شده است. اين امر باعث شده برخی افراد باور كنند كه چنين دخالت هايی در پزشكی امكان پذير است و روبات های بسيار ريز قادر خواهند بود در رگ های هر كسی سفر كنند.

همه جانداران از سلول های ريزی تشكيل شده اند كه خود آنها نيز از واحدهای ساختمانی كوچك تر در حد نانومتر (يك ميلياردم متر) نظير پروتئين ها، ليپيدها و اسيدهای نوكلئيك تشكيل شده اند. از اين رو، شايد بتوان گفت كه نانوتكنولوژی به نحوی در عرصه های مختلف زيست شناسی حضور دارد. اما اصطلاح قراردادی «نانوتكنولوژی» به طور معمول برای تركيبات مصنوعی استفاده می شود كه از نيمه رساناها، فلزات، پلاستيك ها يا شيشه ساخته شده اند. نانوتكنولوژی از ساختارهايی غيرآلی بهره می گيرد كه از بلورهای بسيار ريزی در حد نانومتر تشكيل شده اند و كاربردهای وسيعی در زمينه تحقيقات پزشكی، رساندن داروها به سلول ها، تشخيص بيماری ها و شايد هم درمان آنها پيدا كرده اند.

در برخی محافل نگرانی های شديدی در مورد جنبه منفی اين فناوری به وجود آمده است؛ آيا اين نانوماشين ها نمی توانند از كنترل خارج شده و كل جهان زنده را نابود كنند؟

با وجود اين به نظر می رسد فوايد اين فناوری بيش از آن چيزی باشد كه تصور می رود. برای مثال، می توان با بهره گيری از نانوتكنولوژی وسايل آزمايشگاهی جديدی ساخت و از آنها در كشف داروهای جديد و تشخيص ژن های فعال تحت شرايط گوناگون در سلول ها، استفاده كرد. به علاوه، نانوابزارها می توانند در تشخيص سريع بيماری ها و نقص های ژنتيكی نقش ايفا كنند.

طبيعت نمونه زيبايی از سودمندی بلورهای غيرآلی را در دنيای جانداران ارائه می كند. باكتری های مغناطيسی، جاندارانی هستند كه تحت تاثير ميدان مغناطيسی زمين قرار می گيرند. اين باكتری ها فقط در عمق خاصی از آب يا گل ولای كف آن رشد می كنند. اكسيژن در بالای اين عمق بيش از حد مورد نياز و در پايين آن بيش از حد كم است. باكتری ای كه از اين سطح خارج می شود بايد توانايی شنا كردن و برگشت به اين سطح را داشته باشد. از اين رو، اين باكتری ها مانند بسياری از خويشاوندان خود برای جابه جا شدن از يك دم شلاق مانند استفاده می كنند. درون اين باكتری ها زنجيره ای با حدود 20 بلور مغناطيسی وجود دارد كه هر كدام بين 35 تا 120 نانومتر قطر دارند. اين بلورها در مجموع يك قطب نمای كوچك را تشكيل می دهند. يك باكتری مغناطيسی می تواند در امتداد ميدان مغناطيسی زمين قرار گيرد و مطابق با آن بالا يا پايين برود تا مقصد مورد نظرش را پيدا كند.

اين قطب نما اعجاز مهندسی طبيعت در مقياس نانو است. اندازه بلورها نيز مهم است. هر چه ذره مغناطيسی بزرگ تر باشد، خاصيت مغناطيسی اش مدت بيشتری حفظ می شود. اما اگر اين ذره بيش از حد بزرگ شود خود به خود به دو بخش مغناطيسی مجزا تقسيم می شود كه خاصيت مغناطيسی آنها در جهت عكس يكديگرند. چنين بلوری خاصيت مغناطيسی كمی دارد و نمی تواند عقربه كارآمدی برای قطب نما باشد. باكتری های مغناطيسی قطب نماهای خود را فقط از بلورهايی با اندازه مناسب می سازند تا از آنها برای بقای خود استفاده كنند. جالب است كه وقتی انسان برای ذخيره اطلاعات روی ديسك سخت محيط هايی را طراحی می كند دقيقا از اين راهكار باكتری ها پيروی می كند و از بلورهای مغناطيسی در حد نانو و با اندازه ای مناسب استفاده می كند تا هم پايدار باشند و هم كارآمد.
 

محققان در تلاش هستند تا از ذرات مغناطيسی در مقياس نانو برای تشخيص عوامل بيماری زا استفاده كنند. روش اين محققان نيز مانند بسياری از مهارت هايی كه امروزه به كار می رود به آنتی بادی های مناسبی نياز دارد كه به اين عوامل متصل می شوند. ذرات مغناطيسی مانند برچسب به مولكول های آنتی بادی متصل می شوند. اگر در يك نمونه، عامل بيماری زای خاصی مانند ويروس مولد ايدز مد نظر باشد، آنتی بادی های ويژه اين ويروس كه خود به ذرات مغناطيسی متصل هستند به آنها می چسبند. برای جدا كردن آنتی بادی های متصل نشده، نمونه را شست وشو می دهند. اگر ويروس ايدز در نمونه وجود داشته باشد، ذرات مغناطيسی آنتی بادی های متصل شده به ويروس، ميدان های مغناطيسی توليد می كنند كه توسط دستگاه حساسی تشخيص داده می شود. حساسيت اين مهارت آزمايشگاهی از روش های استاندارد موجود بهتر است و به زودی اصلاحات پيش بينی شده، حساسيت را تا چند صد برابر تقويت خواهد كرد.

دنيای پيشرفته الكترونيك پر از مواد پخش كننده نور است. برای نمونه هر CDخوان، CD را با استفاده از نوری می خواند كه از يك ديود ليزری می آيد. اين ديود از يك نيمه رسانای غيرآلی ساخته شده است. هر تصوير، قسمت كوچكی از يك CD به اندازه يك مولكول پروتئين (در حد نانومتر) را می كند. در نتيجه اين عمل يك نانو بلور نيمه رسانا يا به اصطلاح تجاری يك «نقطه كوانتومی» ايجاد می شود.

فيزيكدانانی كه برای اولين بار در دهه 1970 نقاط كوانتومی را مطالعه می كردند معتقد بودند كه اين نقاط در ساخت وسايل الكترونيكی جديد و وسايل ديد استفاده خواهند شد. تعداد انگشت شماری از اين محققان ابراز می كردند كه از اين يافته ها می توان برای تشخيص بيماری يا كشف داروهای جديد كمك گرفت و هيچ كدام از آنان حتی در خواب هم نمی ديدند كه اولين كاربردهای نقاط كوانتومی در زيست شناسی و پزشكی باشد.

نقاط كوانتومی قابليت های زيادی دارند و در موارد مختلفی مورد استفاده قرار می گيرند. يكی از كاربردهای اين نقاط نيمه رسانا در تشخيص تركيبات ژنتيكی نمونه های زيستی است. اخيرا برخی محققان روش مبتكرانه ای را به كار بردند تا وجود يك توالی ژنتيكی خاص را در يك نمونه تشخيص دهند. آنان در طرح خود از ذرات طلای 13 نانومتری استفاده كردند كه با DNA(ماده ژنتيكی) تزئين شده بود. اين محققان در روش ابتكاری خود از دو دسته ذره طلا استفاده كردند. يك دسته، حامل DNA بود كه به نصف توالی هدف متصل می شد و DNA متصل به دسته ديگر به نصف ديگر آن متصل می شد. DNA هدفی كه توالی آن كامل باشد به راحتی به هر دو نوع ذره متصل می شود و به اين ترتيب دو ذره به يكديگر مربوط می شوند. از آنجا كه به هر ذره چندين DNA متصل است، ذرات حامل DNA هدف می توانند چندين ذره را به يكديگر بچسبانند. وقتی اين ذرات طلا تجمع می يابند خصوصياتی كه باعث تشخيص آنها می شود به مقدار چشم گيری تغيير می كند و رنگ نمونه از قرمز به آبی تبديل می شود. چون كه نتيجه اين آزمايش بدون هيچ وسيله ای قابل مشاهده است می توان آن را برای آزمايش DNA در خانه نيز به كار برد.

هيچ بحثی از نانوتكنولوژی بدون توجه به يكی از ظريف ترين وسايل در علوم امروزی يعنی ميكروسكوپ اتمی كامل نمی شود. روش اين وسيله برای جست وجوی مواد مانند گرامافون است. گرامافون، سوزن نوك تيزی دارد كه با كشيده شدن آن روی يك صفحه، شيارهای روی آن خوانده می شود. سوزن ميكروسكوپ اتمی بسيار ظريف تر از سوزن گرامافون است به نحوی كه می تواند ساختارهای بسيار كوچك تر را حس كند. متاسفانه، ساختن سوزن هايی كه هم ظريف باشند و هم محكم، بسيار مشكل است. محققان با استفاده از نانو لوله های باريك از جنس كربن كه به نوك ميكروسكوپ متصل می شود اين مشكل را حل كردند. با اين كار امكان رديابی نمونه هايی با اندازه فقط چند نانومتر فراهم شد. به اين ترتيب، برای كشف مولكول های زنده پيچيده و برهم كنش هايشان وسيله ای با قدرت تفكيك بسيار بالا در اختيار محققان قرار گرفت.

اين مثال و مثال های قبل نشان می دهند كه ارتباط بين نانوتكنولوژی و پزشكی اغلب غيرمستقيم است به نحوی كه بسياری از كارهای انجام شده، در زمينه ساخت يا بهبود ابزارهای تحقيقاتی يا كمك به كارهای تشخيصی است.
 

در برخی موارد، نانوتكنولوژی می تواند در درمان بيماری ها نيز مفيد باشد. برای مثال می توان داروها را درون بسته هايی در حد نانومتر قرار داد و آزاد شدن آنها را با روش های پيچيده تحت كنترل در آورد. يكی از نانوساختارهايی كه برای ارسال دارو يا مولكول هايی مانند DNA به بافت های هدف ساخته شده، «دندريمر»ها هستند. اين مولكول های آلی مصنوعی با ساختارهای پيچيده برای اولين بار توسط «دونالد توماليا» ساخته شدند. اگر شاخه های درختی را در يك توپ اسفنجی فرو ببريد به نحوی كه در جهت های مختلف قرار گيرند می توان شكلی شبيه يك مولكول دندريمر را ايجاد كرد. دندريمرها مولكول هايی كروی و شاخه شاخه هستند كه اندازه ای در حدود يك مولكول پروتئين دارند. دندريمرها مانند درختان پرشاخه و برگ دارای فضاهای خالی هستند، يعنی تعداد زيادی حفرات سطحی دارند.

 
دندريمرها را می توان طوری ساخت كه فضاهايی با اندازه های مختلف داشته باشند. اين فضاها فقط برای نگه داشتن عوامل درمانی هستند. دندريمرها بسيار انعطاف پذير و قابل تنظيم اند. همچنين آنها را می توان طوری ساخت كه فقط در حضور مولكول های محرك مناسب، خود به خود باد كنند و محتويات خود را بيرون بريزند. اين قابليت اجازه می دهد تا دندريمرهای اختصاصی بسازيم تا بار دارويی خود را فقط در بافت ها يا اندام هايی آزاد كنند كه نياز به درمان دارند. دندريمرها می توانند برای انتقال DNA به سلول ها جهت ژن درمانی نيز ساخته شوند. اين شيوه نسبت به روش اصلی ژن درمانی يعنی استفاده از ويروس های تغيير ژنتيكی يافته بسيار ايمن تر هستند.

همچنين محققان ذراتی به نام نانوپوسته ساخته اند كه از جنس شيشه پوشيده شده با طلا هستند. اين نانوپوسته ها می توانند به صورتی ساخته شوند تا طول موج خاصی را جذب كنند. اما از آنجا كه طول موج های مادون قرمز به راحتی تا چند سانتی متر از بافت نفوذ می كنند، نانوپوسته هايی كه انرژی نورانی را در نزديكی اين طول موج جذب می كنند بسيار مورد توجه قرار گرفته اند. بنابراين، نانوپوسته هايی كه به بدن تزريق می شوند می توانند از بيرون با استفاده از منبع مادون قرمز قوی گرما داده شوند. چنين نانوپوسته هايی را می توان به كپسول هايی از جنس پليمر حساس به گرما متصل كرد. اين كپسول ها محتويات خود را فقط زمانی آزاد می كنند كه گرمای نانوپوسته متصل به آن باعث تغيير شكلش شود.

يكی از كاربردهای شگرف اين نانوپوسته ها در درمان سرطان است. می توان نانوپوسته های پوشيده شده با طلا را به آنتی بادی هايی متصل كرد كه به طور اختصاصی به سلول های سرطانی متصل می شوند. از لحاظ نظری اگر نانوپوسته ها به مقدار كافی گرم شوند می توانند فقط سلول های سرطانی را از بين ببرند و به بافت های سالم آسيب نرسانند. البته مشكل است بدانيم آيا نانوپوسته ها در نهايت به تعهد خود عمل می كنند يا نه. اين موضوع برای هزاران وسيله ريز ديگری نيز مطرح است كه برای كاربرد در پزشكی ساخته شده اند. محققان از نانوتكنولوژی در ساخت پايه های مصنوعی برای ايجاد بافت ها و اندام های مختلف نيز استفاده كرده اند. محققی به نام «ساموئل استوپ» روش نوينی ابداع كرده است كه در آن سلول های استخوانی را روی يك پايه مصنوعی رشد می دهد. اين محقق از مولكول های مصنوعی استفاده كرده است كه با رشته هايی تركيب می شوند كه اين رشته ها برای چسباندن به سلول های استخوانی تمايل بالايی دارند. اين پايه های مصنوعی می توانند فعاليت سلول ها را هدايت كنند و حتی می توانند رشد آنها را كنترل كنند. محققان اميدوارند سرانجام بتوانند روش هايی بيابند تا نه فقط استخوان، غضروف و پوست بلكه اندام های پيچيده تر را با استفاده از پايه های مصنوعی بازسازی كنند.

به نظر می رسد برخی از اهدافی كه امروزه در حال تحقق هستند در آينده ای نزديك توسط پزشكان به كار گرفته شوند. جايگزينی قلب، كليه يا كبد با استفاده از پايه های مصنوعی شايد با فناوری كه در فيلم سفر دريايی شگفت انگيز نشان داده شد، متناسب نباشد اما اين تصور كه چنين درمان هايی در آينده ای نه چندان دور به واقعيت بپيوندند بسيار هيجان انگيز است. حتی هيجان انگيزتر اينكه اميد است محققان بتوانند با تقليد از فرآيندهای طبيعی زيست شناختی، واحدهايی در مقياس نانو توليد كنند و از آنها در ساخت ساختارهای بزرگ تر بهره گيرند. چنين ساختارهايی در نهايت می توانند برای ترميم بافت های آسيب ديده و درمان بسياری از بيماری ها به كار روند.
 

» ترجمه: عبدالکريم مهروز

» منيع: Scientific American, Sep. 2001

 

iranian Geneticsts and biotechnologists database

 

 

انجمن بیوتکنولوژی جمهوری اسلامی ایران

 

 

 

BIOTECHNOLOGY:

بيوتكنولوژي

What is Biotechnology

بیوتکنولوژی چیست؟

Single Cell Protein (SCP

پروتئین تک یاخته- بیو پروتئین

Iranian Biotechnology Society

انجمن بیوتکنولوژی ایران

National Research Center For Genetic

 مرکز تحقیقات ملی ژنتیک

Engineering and Biotechnology(Iran

مهندسی و بیوتکنولوی در ایران

Agricultural Biotechnology Research Institute of Iran (ABRII)

 موسسه تحقیقات بیوتکنولوژی کشاورزی ایران

Iran Biotechnology Website

سایت بیوتکنولوژی ایران

Biotechnology Studies Center

 مرکز مطالعات بیوتکنولوژی

Biotechnology Institute Of IROST

موسسه بیوتکنولوژی سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران

Microbial Enhanced Oil Recovery - MEOR

کاربرد روش میکروبی در ازدیاد برداشت مخازن نفتی

Books on Microbial Enhanced Oil Recovery

کتابهای مرتبط باروش ازدیاد برداشت مخازن نفتی

سلام دوستان عزیز

 

این اولین پست من درباره بیوتکنولوژی و مسائل بیوتکنولوژی و زیست محیطی هست

 

و چون در این زمینه واقعا مطالب زیاد هست و محقق واقعی و علاقمند حقیقی کم و از آنجائی

 

 که اکثر مطالب در این باره بیشتر به زبان انگلیسی هست لذا سعی در  گردآوری مطالب در

 

 این زمینه و دادن لینک به علاقمندان دارم.

 

امید وارم دوستان نیز به من یاری برسانند تا بتوانم مجله مانندی از مطالب خواندنی این رشته

 

داشته باشیم.

 

به امید روزی که بتوانیم این کره خاکی را با نیاز های امروزمان ترقی و تعالی بدهیم و از

 

ذره ذرهٌ این زمین از  بیابان تا دریا ها و ... همه را با احتیاج فردای خود هماهنگ و همنوا

 

کنیم.