نانو تکنولوژی و پزشکی |مقالات|

تعریف
نانو به بررسی و فناوری ساخت ذراتی که حداقل یکی از ابعاد فضایی آنها در محدودهٔ ۱ تا ۱۰۰ نانومتر باشد، می‌پردازد.
نانوتکنولوژی، توانمندی تولید مواد، ابزارها و سیستم‌های جدید با در دست گرفتن کنترل در سطوح ملکولی و اتمی و استفاده از خواصی است که در آن سطوح ظاهر می¬شود. از همین تعریف ساده برمی¬آید که نانوتکنولوژی یک رشته جدید نیست، بلکه رویکردی جدید در تمام رشته هاست. برای نانوتکنولوژی کاربردهایی را در حوزه‌های مختلف از غذا، دارو، تشخیص پزشکی و بیوتکنولوژی تا الکترونیک، کامپیوتر، ارتباطات، حمل¬‌و¬نقل، انرژی، محیط زیست، مهندسی مواد، هوافضا و امنیت ملی برشمرده‌اند. کاربردهای وسیع این عرصه به همراه پیامدهای اجتماعی، سیاسی و حقوقی آن، این فناوری را به¬عنوان یک زمینه فرا رشته¬ای و فرابخش مطرح نموده‌است.




كاربرد نانوتكنولوژي در پزشكي
ترجمه: عبدالكريم مهروز


يك باكتري مغناطيسي مي تواند در امتداد ميدان مغناطيسي زمين قرار گيرد و مطابق با آن بالا يا پايين برود تا مقصد مورد نظرش را پيدا كند.

در سال 1966 فيلمي تخيلي با عنوان «سفر دريايي شگفت انگيز» اهالي سينما را به ديدن نمايشي جسورانه از كاربرد نانوتكنولوژي در پزشكي ميهمان كرد. گروهي از پزشكان جسور و زيردريايي پيشرفته شان با شيوه اي اسرارآميز به قدري كوچك شدند كه مي توانستند در جريان خون بيمار سير كنند و لخته خوني را در مغزش از بين ببرند كه زندگي او را تهديد مي كرد. با گذشت 36 سال از آن زمان، براي ساختن وسايل پيچيده حتي در مقياس هاي كوچك تر گام هاي بلندي برداشته شده است. اين امر باعث شده برخي افراد باور كنند كه چنين دخالت هايي در پزشكي امكان پذير است و روبات هاي بسيار ريز قادر خواهند بود در رگ هاي هر كسي سفر كنند.

همه جانداران از سلول هاي ريزي تشكيل شده اند كه خود آنها نيز از واحدهاي ساختماني كوچك تر در حد نانومتر (يك ميلياردم متر) نظير پروتئين ها، ليپيدها و اسيدهاي نوكلئيك تشكيل شده اند. از اين رو، شايد بتوان گفت كه نانوتكنولوژي به نحوي در عرصه هاي مختلف زيست شناسي حضور دارد. اما اصطلاح قراردادي «نانوتكنولوژي» به طور معمول براي تركيبات مصنوعي استفاده مي شود كه از نيمه رساناها، فلزات، پلاستيك ها يا شيشه ساخته شده اند. نانوتكنولوژي از ساختارهايي غيرآلي بهره مي گيرد كه از بلورهاي بسيار ريزي در حد نانومتر تشكيل شده اند و كاربردهاي وسيعي در زمينه تحقيقات پزشكي، رساندن داروها به سلول ها، تشخيص بيماري ها و شايد هم درمان آنها پيدا كرده اند.

در برخي محافل نگراني هاي شديدي در مورد جنبه منفي اين فناوري به وجود آمده است؛ آيا اين نانوماشين ها نمي توانند از كنترل خارج شده و كل جهان زنده را نابود كنند؟

با وجود اين به نظر مي رسد فوايد اين فناوري بيش از آن چيزي باشد كه تصور مي رود. براي مثال، مي توان با بهره گيري از نانوتكنولوژي وسايل آزمايشگاهي جديدي ساخت و از آنها در كشف داروهاي جديد و تشخيص ژن هاي فعال تحت شرايط گوناگون در سلول ها، استفاده كرد. به علاوه، نانوابزارها مي توانند در تشخيص سريع بيماري ها و نقص هاي ژنتيكي نقش ايفا كنند.

طبيعت نمونه زيبايي از سودمندي بلورهاي غيرآلي را در دنياي جانداران ارائه مي كند. باكتري هاي مغناطيسي، جانداراني هستند كه تحت تاثير ميدان مغناطيسي زمين قرار مي گيرند. اين باكتري ها فقط در عمق خاصي از آب يا گل ولاي كف آن رشد مي كنند. اكسيژن در بالاي اين عمق بيش از حد مورد نياز و در پايين آن بيش از حد كم است. باكتري اي كه از اين سطح خارج مي شود بايد توانايي شنا كردن و برگشت به اين سطح را داشته باشد. از اين رو، اين باكتري ها مانند بسياري از خويشاوندان خود براي جابه جا شدن از يك دم شلاق مانند استفاده مي كنند. درون اين باكتري ها زنجيره اي با حدود 20 بلور مغناطيسي وجود دارد كه هر كدام بين 35 تا 120 نانومتر قطر دارند. اين بلورها در مجموع يك قطب نماي كوچك را تشكيل مي دهند. يك باكتري مغناطيسي مي تواند در امتداد ميدان مغناطيسي زمين قرار گيرد و مطابق با آن بالا يا پايين برود تا مقصد مورد نظرش را پيدا كند.

اين قطب نما اعجاز مهندسي طبيعت در مقياس نانو است. اندازه بلورها نيز مهم است. هر چه ذره مغناطيسي بزرگ تر باشد، خاصيت مغناطيسي اش مدت بيشتري حفظ مي شود. اما اگر اين ذره بيش از حد بزرگ شود خود به خود به دو بخش مغناطيسي مجزا تقسيم مي شود كه خاصيت مغناطيسي آنها در جهت عكس يكديگرند. چنين بلوري خاصيت مغناطيسي كمي دارد و نمي تواند عقربه كارآمدي براي قطب نما باشد. باكتري هاي مغناطيسي قطب نماهاي خود را فقط از بلورهايي با اندازه مناسب مي سازند تا از آنها براي بقاي خود استفاده كنند. جالب است كه وقتي انسان براي ذخيره اطلاعات روي ديسك سخت محيط هايي را طراحي مي كند دقيقاً از اين راهكار باكتري ها پيروي مي كند و از بلورهاي مغناطيسي در حد نانو و با اندازه اي مناسب استفاده مي كند تا هم پايدار باشند و هم كارآمد.

محققان در تلاش هستند تا از ذرات مغناطيسي در مقياس نانو براي تشخيص عوامل بيماري زا استفاده كنند. روش اين محققان نيز مانند بسياري از مهارت هايي كه امروزه به كار مي رود به آنتي بادي هاي مناسبي نياز دارد كه به اين عوامل متصل مي شوند. ذرات مغناطيسي مانند برچسب به مولكول هاي آنتي بادي متصل مي شوند. اگر در يك نمونه، عامل بيماري زاي خاصي مانند ويروس مولد ايدز مد نظر باشد، آنتي بادي هاي ويژه اين ويروس كه خود به ذرات مغناطيسي متصل هستند به آنها مي چسبند. براي جدا كردن آنتي بادي هاي متصل نشده، نمونه را شست وشو مي دهند. اگر ويروس ايدز در نمونه وجود داشته باشد، ذرات مغناطيسي آنتي بادي هاي متصل شده به ويروس، ميدان هاي مغناطيسي توليد مي كنند كه توسط دستگاه حساسي تشخيص داده مي شود. حساسيت اين مهارت آزمايشگاهي از روش هاي استاندارد موجود بهتر است و به زودي اصلاحات پيش بيني شده، حساسيت را تا چند صد برابر تقويت خواهد كرد.

دنياي پيشرفته الكترونيك پر از مواد پخش كننده نور است. براي نمونه هر CDخوان، CD را با استفاده از نوري مي خواند كه از يك ديود ليزري مي آيد. اين ديود از يك نيمه رساناي غيرآلي ساخته شده است. هر تصوير، قسمت كوچكي از يك CD به اندازه يك مولكول پروتئين (در حد نانومتر) را مي كند. در نتيجه اين عمل يك نانو بلور نيمه رسانا يا به اصطلاح تجاري يك «نقطه كوانتومي» ايجاد مي شود.

فيزيكداناني كه براي اولين بار در دهه 1960 نقاط كوانتومي را مطالعه مي كردند معتقد بودند كه اين نقاط در ساخت وسايل الكترونيكي جديد و وسايل ديد استفاده خواهند شد. تعداد انگشت شماري از اين محققان ابراز مي كردند كه از اين يافته ها مي توان براي تشخيص بيماري يا كشف داروهاي جديد كمك گرفت و هيچ كدام از آنان حتي در خواب هم نمي ديدند كه اولين كاربردهاي نقاط كوانتومي در زيست شناسي و پزشكي باشد.

نقاط كوانتومي قابليت هاي زيادي دارند و در موارد مختلفي مورد استفاده قرار مي گيرند. يكي از كاربردهاي اين نقاط نيمه رسانا در تشخيص تركيبات ژنتيكي نمونه هاي زيستي است. اخيراً برخي محققان روش مبتكرانه اي را به كار بردند تا وجود يك توالي ژنتيكي خاص را در يك نمونه تشخيص دهند. آنان در طرح خود از ذرات طلاي 13 نانومتري استفاده كردند كه با DNA (ماده ژنتيكي) تزئين شده بود. اين محققان در روش ابتكاري خود از دو دسته ذره طلا استفاده كردند. يك دسته، حامل DNA بود كه به نصف توالي هدف متصل مي شد و DNA متصل به دسته ديگر به نصف ديگر آن متصل مي شد. DNA هدفي كه توالي آن كامل باشد به راحتي به هر دو نوع ذره متصل مي شود و به اين ترتيب دو ذره به يكديگر مربوط مي شوند. از آنجا كه به هر ذره چندين DNA متصل است، ذرات حامل DNA هدف مي توانند چندين ذره را به يكديگر بچسبانند. وقتي اين ذرات طلا تجمع مي يابند خصوصياتي كه باعث تشخيص آنها مي شود به مقدار چشم گيري تغيير مي كند و رنگ نمونه از قرمز به آبي تبديل مي شود. چون كه نتيجه اين آزمايش بدون هيچ وسيله اي قابل مشاهده است مي توان آن را براي آزمايش DNA در خانه نيز به كار برد.

هيچ بحثي از نانوتكنولوژي بدون توجه به يكي از ظريف ترين وسايل در علوم امروزي يعني ميكروسكوپ اتمي كامل نمي شود. روش اين وسيله براي جست وجوي مواد مانند گرامافون است. گرامافون، سوزن نوك تيزي دارد كه با كشيده شدن آن روي يك صفحه، شيارهاي روي آن خوانده مي شود. سوزن ميكروسكوپ اتمي بسيار ظريف تر از سوزن گرامافون است به نحوي كه مي تواند ساختارهاي بسيار كوچك تر را حس كند. متاسفانه، ساختن سوزن هايي كه هم ظريف باشند و هم محكم، بسيار مشكل است. محققان با استفاده از نانو لوله هاي باريك از جنس كربن كه به نوك ميكروسكوپ متصل مي شود اين مشكل را حل كردند. با اين كار امكان رديابي نمونه هايي با اندازه فقط چند نانومتر فراهم شد. به اين ترتيب، براي كشف مولكول هاي زنده پيچيده و برهم كنش هايشان وسيله اي با قدرت تفكيك بسيار بالا در اختيار محققان قرار گرفت.

اين مثال و مثال هاي قبل نشان مي دهند كه ارتباط بين نانوتكنولوژي و پزشكي اغلب غيرمستقيم است به نحوي كه بسياري از كارهاي انجام شده، در زمينه ساخت يا بهبود ابزارهاي تحقيقاتي يا كمك به كارهاي تشخيصي است. اما در برخي موارد، نانوتكنولوژي مي تواند در درمان بيماري ها نيز مفيد باشد. براي مثال مي توان داروها را درون بسته هايي در حد نانومتر قرار داد و آزاد شدن آنها را با روش هاي پيچيده تحت كنترل در آورد. يكي از نانوساختارهايي كه براي ارسال دارو يا مولكول هايي مانند DNA به بافت هاي هدف ساخته شده، «دندريمر»ها هستند. اين مولكول هاي آلي مصنوعي با ساختارهاي پيچيده براي اولين بار توسط «دونالد توماليا» ساخته شدند. اگر شاخه هاي درختي را در يك توپ اسفنجي فرو ببريد به نحوي كه در جهت هاي مختلف قرار گيرند مي توان شكلي شبيه يك مولكول دندريمر را ايجاد كرد. دندريمرها مولكول هايي كروي و شاخه شاخه هستند كه اندازه اي در حدود يك مولكول پروتئين دارند. دندريمرها مانند درختان پرشاخه و برگ داراي فضاهاي خالي هستند، يعني تعداد زيادي حفرات سطحي دارند.

دندريمرها را مي توان طوري ساخت كه فضاهايي با اندازه هاي مختلف داشته باشند. اين فضاها فقط براي نگه داشتن عوامل درماني هستند. دندريمرها بسيار انعطاف پذير و قابل تنظيم اند. همچنين آنها را مي توان طوري ساخت كه فقط در حضور مولكول هاي محرك مناسب، خود به خود باد كنند و محتويات خود را بيرون بريزند. اين قابليت اجازه مي دهد تا دندريمرهاي اختصاصي بسازيم تا بار دارويي خود را فقط در بافت ها يا اندام هايي آزاد كنند كه نياز به درمان دارند. دندريمرها مي توانند براي انتقال DNA به سلول ها جهت ژن درماني نيز ساخته شوند. اين شيوه نسبت به روش اصلي ژن درماني يعني استفاده از ويروس هاي تغيير ژنتيكي يافته بسيار ايمن تر هستند.

همچنين محققان ذراتي به نام نانوپوسته ساخته اند كه از جنس شيشه پوشيده شده با طلا هستند. اين نانوپوسته ها مي توانند به صورتي ساخته شوند تا طول موج خاصي را جذب كنند. اما از آنجا كه طول موج هاي مادون قرمز به راحتي تا چند سانتي متر از بافت نفوذ مي كنند، نانوپوسته هايي كه انرژي نوراني را در نزديكي اين طول موج جذب مي كنند بسيار مورد توجه قرار گرفته اند. بنابراين، نانوپوسته هايي كه به بدن تزريق مي شوند مي توانند از بيرون با استفاده از منبع مادون قرمز قوي گرما داده شوند. چنين نانوپوسته هايي را مي توان به كپسول هايي از جنس پليمر حساس به گرما متصل كرد. اين كپسول ها محتويات خود را فقط زماني آزاد مي كنند كه گرماي نانوپوسته متصل به آن باعث تغيير شكلش شود.

يكي از كاربردهاي شگرف اين نانوپوسته ها در درمان سرطان است. مي توان نانوپوسته هاي پوشيده شده با طلا را به آنتي بادي هايي متصل كرد كه به طور اختصاصي به سلول هاي سرطاني متصل مي شوند. از لحاظ نظري اگر نانوپوسته ها به مقدار كافي گرم شوند مي توانند فقط سلول هاي سرطاني را از بين ببرند و به بافت هاي سالم آسيب نرسانند. البته مشكل است بدانيم آيا نانوپوسته ها در نهايت به تعهد خود عمل مي كنند يا نه. اين موضوع براي هزاران وسيله ريز ديگري نيز مطرح است كه براي كاربرد در پزشكي ساخته شده اند.

محققان از نانوتكنولوژي در ساخت پايه هاي مصنوعي براي ايجاد بافت ها و اندام هاي مختلف نيز استفاده كرده اند. محققي به نام «ساموئل استوپ» روش نويني ابداع كرده است كه در آن سلول هاي استخواني را روي يك پايه مصنوعي رشد مي دهد. اين محقق از مولكول هاي مصنوعي استفاده كرده است كه با رشته هايي تركيب مي شوند كه اين رشته ها براي چسباندن به سلول هاي استخواني تمايل بالايي دارند. اين پايه هاي مصنوعي مي توانند فعاليت سلول ها را هدايت كنند و حتي مي توانند رشد آنها را كنترل كنند. محققان اميدوارند سرانجام بتوانند روش هايي بيابند تا نه فقط استخوان، غضروف و پوست بلكه اندام هاي پيچيده تر را با استفاده از پايه هاي مصنوعي بازسازي كنند.

به نظر مي رسد برخي از اهدافي كه امروزه در حال تحقق هستند در آينده اي نزديك توسط پزشكان به كار گرفته شوند. جايگزيني قلب، كليه يا كبد با استفاده از پايه هاي مصنوعي شايد با فناوري كه در فيلم سفر دريايي شگفت انگيز نشان داده شد، متناسب نباشد اما اين تصور كه چنين درمان هايي در آينده اي نه چندان دور به واقعيت بپيوندند بسيار هيجان انگيز است. حتي هيجان انگيزتر اينكه اميد است محققان بتوانند با تقليد از فرآيندهاي طبيعي زيست شناختي، واحدهايي در مقياس نانو توليد كنند و از آنها در ساخت ساختارهاي بزرگ تر بهره گيرند. چنين ساختارهايي در نهايت مي توانند براي ترميم بافت هاي آسيب ديده و درمان بسياري از بيماري ها به كار روند.

منبع :

کد:

---

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

---

نانوتكنولوژى، فناورى جديدى است كه در ارتباط با كاربرد ذرات ريز در حد نانومتر قرار مى گيرد. به نظر مى رسد كه فناورى نانو در آينده در زمينه هاى گوناگونى مانند مواد، تجهيزات و سيستم ها توسعه چشمگيرى پيدا كند. در بين اين زمينه ها نانومواد، هم در عرصه توليد دانش و هم در جنبه هاى عرضه تجارتى از رشد و گستردگى بالاترى برخوردار شده است. در يك دهه قبل ذرات نانو به علت جذابيتى كه در مطالعه خواص فيزيكى آنها وجود داشت بيشتر مورد توجه قرار گرفت. لذا به اين دليل اين مواد در حال حاضر به صورت تجارتى در دسترس قرار گرفته اند. ارگانيسم هاى حياتى از سلول هايى تشكيل شده اند كه به طور كلى داراى ديواره هايى به ضخامت ۱۰ ميكرومتر هستند. اما اجزاى اين سلول ها بسيار ريزتر و در حد نانومتر هستند. برخى از پروتئين هاى درون سلول تقريباً ۵ نانومتر هستند، يعنى در حد كوچكترين ذرات ناتو ساخت دست بشر هستند. از اين مقايسه ابعاد چنين مى توان برداشت كرد كه برخى پروتئين ها را مى توان تحت كنترل قرار داد و يا به بيانى از اين ذرات به عنوان پروب هاى سلولى براى تحريك پروتئين ها استفاده نمود. در واقع كشف حقايق مربوط به فرآيندهاى بيولوژيك درون سلول ها در ابعاد نانو از مهم ترين علل تمايل و توجه به فناورى نانو و تحقيق و توسعه در اين زمينه است. قطع نظر از تمايلى كه به مطالعه خواص فيزيكى ذرات نانو وجود دارد، توجه به اثرات مغناطيسى و خواص نورى مربوط به ذرات نانو از مهم ترين زمينه هاى كاربرد اين ذرات به حساب مى آيند. از طريق ذرات هيبريدشده نانو مى توان به ساختارهاى نوين با خواص جديد الكترونيكى، نورى _ الكترونيكى و ذرات هوشمند دست يافت. در اينجا در ابتدا به سابقه و كاربرد قبلى ذرات نانو در علوم زيستى و پزشكى مى پردازيم و سپس سعى مى نماييم تا تلاش هايى كه در اين زمينه در دست است عرضه شود و سپس به امكان رسيدن فرآورده هاى نانو به بازار مصرف خواهيم پرداخت. • كاربردهاى ذرات نانو در اينجا به برخى از كاربردهاى اين نوع ذرات در علوم زيستى و پزشكى اشاره مى شود. برخى از مهمترين آنها عبارتند از: كاربرد در داروسازى و ژن درمانى، تهيه ماركرهاى فلورسانس بيولوژيك، رديابى بيولوژيك عوامل بيمارى زا، رديابى پروتئين ها، پروب نمودن ساختار DNA، مهندسى بافت، نابود كردن تومورها از طريق گرمايش سلولى (hyper thermia)، جداسازى و خالص نمودن مولكول هاى زيستى و سلول ها، ازدياد كنتراست (زمينه سازى) در تصويربردارى پزشكى (MRI) و نهايتاً مطالعه سرعت رفتارهاى سلولى و Phago-kinetic. همان طور كه اشاره شد توليد ذرات نانو در ابعاد پروتئين هاى سلولى سبب شده است تا از آنها به عنوان ماركرهاى زيستى استفاده شود. البته اندازه ذره براى موادى كه مى بايست در سيستم هاى بيولوژيك وارد و تاثيرگذار باشند شرط اول مطالعه است. لذا براى تماس موثر و تداخل با هدف هاى بيولوژيك و يا پوشش دادن مولكول هاى زيستى به منظور طراحى آنها به عنوان هدف هاى غيرآلى _ زيستى مى بايستى ذرات نانو را به طرز موثرى تهيه كرد تا قابليت برقرار نمودن اين نوع تداخلات و يا چسبيده شدن را داشته باشد. مثال اين نوع فعاليت ها در پوشش دادن آنتى بادى ها، بيوپليمرهاى شبيه كلاژن و يا پوشش دادن به ذرات ريزى كه مانند بيومواد عمل نمايند است. در عرصه فعال نمودن خواص نورى ذرات بيولوژيك، ذرات نانو مى بايستى كه توانمندى تغيير خواص نورى بيومواد را آنچنان داشته باشند تا بتوانند آنها را از نظر خواص فلورسانسى قابل رديابى نمايند. در هر صورت ذرات نانو مى توانند در تشخيص شكل سلول ها، رديابى فرآيند هاى سيگنالينگ، عمل آنتى ژن ها و به عنوان عوامل قابل اتصال (linkers) در علوم سلولى به كار برده شوند، غالباً نانو- ذرات به صورت يك هسته تشكيل دهنده از مواد بيولوژيك كه سطح آن با مواد ساده و يا تركيبات غير آلى و بيوپليمرى پوشش داده شود تشكيل شده است. همچنين شكل ذرات نانو بيولوژيك مى تواند به صورت يك ريز ذره پوشش داده شده با يك غشا و يا لايه از مواد موثر وجود داشته باشد. ذرات به صورت كروى، استوانه اى، ديسك مانند و يا فرم هاى ديگرى مى تواند باشد. در مواردى كه ميزان نفوذ به درون لايه و غشاى خاصى مطرح باشد، سايز ذره و يا نوع توزيع ذرات نيز مى بايستى متناسب با جنبه كاربردى آن باشد. زمانى كه كنترل اندازه ذرات توسط روش هاى دقيقى مانند روش quantum- sized effects مى بايستى اندازه گيرى شود، سايز ذرات و نوع توزيع اندازه ذرات آن بسيار مهم خواهد بود. به طورى كه كنترل معدل اندازه ذرات مناسب و توزيع بسيار نزديك به هم سايز ذرات سبب نشر نور فلورسانس در يك باند باريك و بسيار قوى و حاصل جذب طول موج هاى مختلف در پهنه وسيع ترى از انواع طول موج ها مى شود. اين نوع توزيع مناسب و يكنواختى اندازه ذرات در تشخيص بيوماركرها از طريق ايجاد رنگ هاى مشخص كمك مى كند. در هر صورت هسته ذرات نانو مى تواند از لايه هاى مختلفى تشكيل شود و لايه هاى داراى خواص مغناطيسى و Luminescent كه هر دو در رديابى و تشخيص ذرات نانو كاربرد دارند به كار برده شوند. غالباً هسته ذرات نانو توسط پوشش هاى تك لايه اى از مواد غير فعالى مانند سيليكا پوشش داده مى شوند. مواد آلى مختلفى را مى توان روى اين سطوح سيليكايى سوار نمود، همچنين مى توان با نشاندن ساير مواد زيست سازگار بر روى اين سطوح آنها را به منظور خاص اصلاح ساختارى نمود. در هر صورت نشاندن و سوار كردن ساير Linker ها در اين موارد متداول است. در حال حاضر گروه هاى مختلفى از مواد وجود دارند كه بر روى سطح نانو- ذرات قابل سوار شدن هستند. آنتى بادى ها، مواد فلوروژنيك و ساير تركيبات زيست سازگار از اين قبيل هستند. • نوآورى هاى جديد «مهندسى بافت» جدار طبيعى استخوان ها داراى ضخامتى به ميزان ۱۰۰ نامتر است. اگر سطح يك ايمپلنت استخوان مصنوعى صاف و يكنواخت باشد، بدن آن را بعد از پيوند پس مى زند و نمى پذيرد. لذا سعى مى شود تا سطح نرم و صاف ايمپلنت استخوان هاى مصنوعى طورى همگون با فضاى مجوف بافت طبيعى تهيه شود. اين نوع طراحى سبب تماس كمتر بافت ايمپلنت با بافت اصلى بدن مى گردد و لذا احتمال نپذيرفتن پيوند كاهش مى يابد. در جراحى ها و استفاده از پروتز زانو و لگن نشان داده شده است كه با ايجاد ناهموارى هايى در ابعاد نانو در سطح ايمپلنت امكان ايجاد حالت تحريك استئوبلاست ها و يا پس زدن پروتز كاملاً كاهش مى يابد. استئوبلاست ها سلول هاى استخوان مسئول رشد و نمو استخوان ها هستند. اين اثرات با به كار بردن مواد بيوپليمرى، سراميكى و مواد فلزى مورد تجربه واقع شده است. در آزمايشگاه توانسته اند بيش از ۹۰ درصد سلول هاى استخوانى انسان را با مواد فلزى نانو همراه نمايند. اما در عمل نمى توان بيش از ۵۰ درصد سلول ها را با مواد نانو همراه نمود. اين يافته ها سبب خواهد شد تا در اعمال جراحى تعويض زانو و استخوان لگن از ايمپلنت هاى با طول اثر بيشتر و ماندگارى بالاتر استفاده شود. تيتانيوم يك ماده كاملاً شناخته شده اى است كه در ارتوپدى و دندانپزشكى كاربرد دارد. اين ماده به علت سبك بودن با قابليت مقاومت بالايى كه در برابر شكستگى دارد براى سوار شدن روى استخوان ها مناسب است. اما متاسفانه معايبى نيز دارد. در عوض آپاتيت ماده اى است كه كاملاً بيواكتيو است و به استخوان نيز به راحتى متصل مى شود. لذا در گذشته تلاش ها و تكنيك هاى زيادى براى پوشش دادن تيتانيوم با آپاتيت انجام شده است. البته اين نوع مواد حاصل از پوشش دادن ها نيز خود از عدم مزيت هايى مانند عدم ضخامت يكنواخت پوشش آن و عدم مقاومت در برابر شكستگى ها برخوردار است. ساختار متخلخل و مجوف پروتز ها براى انتقال مواد لازم براى رشد سلول ها ضرورى به نظر مى رسد، استخوان به طور طبيعى يك ماده نانوكامپوزيتى است كه از كريستال هاى هيدروكسى آپاتيت درون يك ماتريكس آلى و سرشار از كلاژن تشكيل شده است. خوشبختانه جنس استخوان طورى است كه در واقع محكم و داراى خواص پلاستيك است و اين امر سبب مى شود تا در صدمات مكانيكى قابليت ترميم را داشته باشد. هنوز مكانيسم دقيق عملكرد نانومواد كه دقيقاً شبيه استخوان عمل نمايند به طور مشخص روشن نيست. نوعى مواد تلفيق شده ذرات سراميكى و پلى متيل متاآكريلات به صورت كوپليمر ارائه شده است. به طورى كه توانسته اند از اين ماده يك حالت رفتارى ويسكوالاستيك شبيه دندان هاى طبيعى انسان را ببينند. با استفاده از اين ماده توانسته اند مقاومت روكش هاى دندانى را در برابر ساييدگى و گرما افزايش دهند. • درمان سرطان روش درمان فتوديناميك سرطان بر مبناى نابود كردن سلول هاى سرطانى و بر مبناى توليد اكسيژن هاى اتمى كه سيتوتوكسيك است انجام مى شود، سلول هاى سرطانى رنگ هاى حاوى مواد توليد كننده اكسيژن هاى اتمى را نسبت به سلول هاى سالم بيشتر برداشت مى كنند. لذا سلول هاى سرطانى فقط در معرض تابش اشعه ليزر قرار خواهند گرفت. اما مقادير باقى مانده از رنگ هاى درمانى توليد كننده اتم هاى اكسيژن فعال متاسفانه به سطح پوست و چشم ها رسيده و سبب مى شوند تا بيماران نسبت به در معرض قرار گرفتن در مقابل نور حساسيت نشان بدهند. به منظور جلوگيرى از اين عارضه ناخواسته مولكول هاى رنگ اصلاح شده و با خواص آب گريزى بيشتر به درون نانوذرات متخلخل قرار داده مى شوند. به اين ترتيب رنگ درون ذرات نانو باقى مى ماند و مانع از دسترس قرار گرفتن در سطح سلول ها مى شود. اما خاصيت توليد اتم اكسيژن آن ثابت باقى مى ماند. لذا با تابش اشعه ليزر اتم هاى اكسيژن توليد شده شروع به خروج از محفظه هاى يك نانومترى ذرات نانو مى نمايند. • سيستم كد رنگ هاى مجزا براى تشخيص هاى بيولوژيك با پيشرفت هايى كه در زمينه ژنوميكس و پروتئوميكس صورت گرفته هر روز به تعداد ژن هايى كه كشف مى شوند افزوده مى شود. لذا نياز به سرعت در تشخيص افزايش مى يابد. زمانى كه تعداد آزمايشات بر مبناى عوامل تاثير گذار متجاوز از هزاران فاكتور باشد، سرعت تشخيص مى بايستى از فناورى هاى پيشرفته داراى سرعت عمل زياد برخوردار باشد. به كمك سيستم باركد ذرات محلول پليمرى و بر مبناى روش هاى سه بعدى نورسنجى شايد بتوان با كمك عوامل مشخص برخى از رديابى ها را انجام داد. به كمك نقطه هايى كوانتومى (quantum dots) مربوط به تركيبات نيمه هادى ها اخيراً رديابى جديدى به جاى رنگ سنجى انجام شده كه اصطلاحاً به نام كاربرد برچسب هاى بيولوژيك boi-tagging ناميده مى شود. اين تكنيك با يك گام بالاتر تلفيقى از اندازه ذرات متفاوت و نقاط كوانتومى داراى فلورسانس مشخص را با هم در نانوذرات پليمرى به خدمت گرفته است. در اين روش شش نوع رنگ و با ۱۰ شدت متفاوت به دست مى آيد و از مقايسه آنها با نقاط كوانتومى شاهد مى توان به خواص مواد پى برد. • كاربرد مولكول هاى زيستى در سلو ل ها اخيراً نانوذرات مغناطيسى كاربرد هاى جالبى در زمينه جداسازى سلول ها و تشخيص آنها يافته اند. اكثر ذرات مغناطيسى نانو كه به اين منظور تهيه شده اند كروى شكل هستند. در مقابل ذرات مستطيل شكل را نيز مى توان به كمك نانوذرات و آلومينا تهيه كرد. با درك بيشتر از شيمى سطوح در مورد اتصال برقرار كردن ذرات فلزى مى توان آنها را بر روى عوامل مختلف مستقر كرد. به طور مثال پورفيرين ها را مى توان به كمك اتصال دهنده هاى داراى گروه تيول و يا كربوكسى با فلزاتى مانند نيكل و يا طلا متصل كرد. به اين ترتيب مى توان رشته سيم هاى مغناطيسى حاوى نانو ذرات كه خواص فلورسانس داشته باشند را تهيه كرد. به علت كوچك بودن سطح اين نانو ذرات قدرت ميدان مغناطيسى آنها بسيار بالا خواهد بود. بنابراين با اعمال ميدان مغناطيسى بسيار ضعيفى آنها را مى توان به حركت درآورد. به طورى كه نشان داده شده است جهت و حركت اين رشته هاى مغناطيسى نانو را مى توان به كمك كمترين ميدان مغناطيسى تغيير داد. با اين فرايند شايد بتوان شكل سلول ها را تغيير داد.

• رديابى پروتئين ها پروتئين ها بخش مهمى از ساختار سلول هستند و دريافت نحوه عملكرد آنها براى بشر بسيار مهم است. نانوذرات طلا به طور گسترده اى براى شناسايى تداخل پروتئين- پروتئين مهم است. روش هاى موجود براى دنبال كردن ساختارهاى پروتئين زياد نيستند. روش اسپكتروسكوپى رامان براى رديابى پروتئين ها يك روش متداول است. با به كارگيرى هر دو روش با هم شايد بتوان رديابى پروتئين ها را با دقت بيشترى انجام داد. در حال حاضر با فناورى نانوذراتى از طلا به ابعاد ۱۳ نانومتر و با روكش اوليگونوكلئوتيدى تهيه شده اند كه قابليت رديابى را دارند. اگر اين ذرات در مجاورت نقره و هيدروكينون قرار گيرند قابليت آن را خواهند يافت تا در رديابى توسط ميكروسكوپ رامان مشاهده شوند. قطع نظر از قدرت تشخيص برخى از مولكول هاى كوچك چنانچه اين ذرات با آنتى بادى هاى اختصاصى نيز همراه باشند قابليت اتصال به پروتئين هاى اختصاصى را خواهند يافت. • كشفيات قابل دسترس و آينده برخى از شركت ها يافته هاى خود را در زمينه نانوفناورى در دسترس ديگران قرار داده اند. اغلب اين شركت ها نانوفناورى را به منظور دارورسانى نوين براى داروها استفاده مى كنند. برخى از آنها نانوكريستال هاى نيمه هادى را براى تهيه برچسب هاى بيومولكولى استفاده كرده و برخى احياناً براى تهيه متصل شونده هاى بيولوژيك به همراه نانوذرات طلا براى مشخص كردن اجزاى سلولى تلاش كرده اند. تعدادى از شركت ها نيز در تهيه بيومواد نانوسراميكى براى مهندسى بافت و يا تهيه پروتزهاى ارتوپدى فعاليت مى كنند. اغلب شركت هاى دارويى در زمينه دارورسانى نوين و تهيه فرمولاسيون هايى از نانوذرات تلاش كرده اند. نقره كلوئيدى به طور گسترده در تهيه عوامل ضدميكروبى در فرمولاسيون ها همراه پوشش ها استفاده شده است. همچنين ذرات تيتان نيز كه توسط تابش خودبه خودى آن و يا تاثير تابش ماوراى بنفش فعال شوند به منظور استفاده از اثر ضدميكروبى آنها در فيلترها استفاده شده است. علاوه بر اين از خواص سطوح فعال سراميك هاى نانو و يا فلزاتى از قبيل پلاتين براى از بين بردن توكسين ها و يا مواد آلى كشنده ديگر استفاده شده است. در حال حاضر نقطه عطف توجه فناورى نانو در علوم زيستى بيشتر در زمينه دارورسانى است. همچنين توجه خاصى به همراه كردن داروها با برخى از نانوپروب ها به منظور دارورسانى ضدسرطان عليه تومورها و يا نابودسازى آنها وجود داشته است. به نظر مى رسد كه تلاش هاى آتى براى هدايت از راه دور فعال سازى نانو مواد توسط برخى از روش هاى سيگنالينگ براى تهيه نانو وسيله ها جهت گيرى شده باشد

تصوير برداري از درون سلول ها با استفاده از ويروس
دانشمندان قصد دارند با استفاده از ويروسها به عنوان نانودوربين ، تصويرهايي از درون سلولهاي زنده تهيه نمايند و اطلاعات بيشتري در خصوص نحوه ي فعاليت ويروسها درون بدن بدست آورند.
يك گروه تحقيقاتي به سرپرستي”بوگدان داگتا“ در دانشگاه اينديانا در حال مطالعه ي امكان استفاده از ويروس هاي حاوي طلا جهت ورود به سلول ها مي باشند. پوشش اين ويروسها خاصيت آشكارسازي در حضور اشعه ي ليزر دارد . لذا امكان تهيه ي تصويرهايي بي نظير از فعاليت هاي فيزيكي و شيميايي درون سلولها فراهم مي شود .
در حال حاضر محققين ، سلولهاي زنده را با استفاده از روش طيف سنجي رامان مورد مطالعه قرار مي دهند . روش آناليز در طيف سنجي رامان بدين صورت است كه در صورت تاباندن نور ليزر به برخي مواد ، طول موج اغلب امواج برگشتي از آنها با طول موج نور تابانيده شده برابر است .اما طول موج درصدي از امواج كه طيف رامان ناميده مي شوند ، بر حسب خواص ارتعاشي مولكولهاي ماده تغيير مي يابد .
طيف رامان ، امكان تهيه ي نقشه ي اجزاي درشت سلول ، مثل هسته ي آن را فراهم مي آورد . با اين حال ، طيف رامان بسيار ضعيف است . ورود نانوذرات طلا به سلول ها ، سيگنال هاي رامان را به ميزان 5 برابر تقويت مي كند ، زيرا الكترون هاي سطح نانوذرات با نور متفرق شده از سلول تداخل كرده و باعث تقويت آن مي شوند .

ساخت ماشين‌هاي گشت‌زني در بدن براي تشخيص سلول‌هاي مهاجم، هميشه از رؤياهاي مورد علاقه فعالان فناوري‌نانو بوده است، و وسيله‌اي از يك تك مولكول كه توسط تيم تحقيقاتي دانشگاه اورشليم ساخته شده به طور چشمگيري شبيه اين نوع ماشين‌ها مي‌باشد. اين مولكول‌ها هنگام شناخت يك پاتو‍ژن نورافشاني مي‌كنند.
آنها يك ماشين DNA ساختند كه با شناخت ژنوم ويروس‌ها، آنها را شناسايي كرده و يك سيگنال اعلام خطر درخشان قابل رؤيت، توليد كند. اما هنوز اين ماشين با نانوروبات‌هايي كه توانايي از بين بردن ويروس‌ها را دارند فاصله زيادي دارند. دليل اين امر اين است كه براي داشتن چنين نانوروبات‌هايي احتياج به استفاده از مواد شيميايي است. البته در اين جا نيز هدف، ساخت ربات مولكولي نبوده بلكه ايجاد روشي جديد براي شناسايي ويروس‌ها مي‌باشد.
Itamar willner و همكارانش ادعا كردند ابزاري از DNA ساخته‌اند كه مي‌تواند در عرض يك و نيم ساعت ويروس مورد نظر را شناسايي كند. در حالي كه روش‌هاي كنوني مبتني بر DNA براي شناسايي ويروس‌ها يا باكتري‌ها احتياج به مراحل شيميايي پيچيده‌اي دارند.
به گفته Chengde mao متخصص DNA و فناوري‌نانو در دانشگاه Purdue: "اين يك روش بسيار حساس مي‌باشد"
willner و همكارانش از توانايي‌هاي DNA هم به عنوان يك منبع اطلاعات ژنتيكي و هم يك كاتاليست شبه آنزيمي كه واكنش‌هاي شيميايي را تسريع مي‌كند استفاده نمودند.
ماشين مولكولي آنها يك تك زنجيره DNA مي‌باشد كه شامل سه قمست است. قسمت اول (بخش A) DNA ويروسي را تشخيص مي‌دهد و قسمت ديگر (بخش C) حاوي ساختارهاي لازم براي ساخت مولكول‌هاي كاتاليستي DNA يا همان DNAzyme مي‌باشد و اما قسمت سوم (بخش B) جايي است كه آنزيم به آن چسبيده و DNAzyme از بقيه مولكول آزاد مي‌شود.
يك مولكول مجزاي DNA، hairpin ناميده مي‌شود و دليل آن هم اين است كه دو سر انتهايي آن مانند يك حلقه به هم مي‌چسبند و از يك سمت به يك پاتوژن DNA و از سمت ديگر به قسمت A ماشين طراحي شده مي‌چسبد. اين ماشين‌ آنزيم‌ها را در محلول به منظور ساختن DNAzyme هاي كد شده در بخش C فعال كرده و سپس آن را قطع و رها مي‌كند.
مولكول معروف به hemin، DNAzymeهايي را كه از مولكول ديگري به نام luminol انتقال يافته فعال كرد و باعث مي‌شود نور تابش كند

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

يكي از دغدغه‌هاي شركت‌هاي صنايع غذايي جهان، بهبود كيفيت، نگهداري و بسته‌بندي "مواد غذايي" براي دور تگه داشتن آن‌ها از آسيب باكتري‌ها و آنزيم‌هاي تخميركننده است. مثلا اين‌که چگونه مي‌توان طول عمر و ماندگاري شير را افزايش داد؟ (البته شير خوراکي نه شير جنگل) يا اين‌كه چگونه مي‌توان از آلوده‌شدن محيط زيست توسط مواد زائد يا پساب‌هاي كارخانه‌هاي صنايع غذايي جلوگيري كرد؟ زيرا در آنها آنزيم‌ها و پروتئين‌هاي فراواني وجود دارد كه با ايجاد محيط مناسب براي رشد باكتري‌ها و انگل‌ها، محيط زيست را آلوده مي‌سازند.
فساد مواد غذايي، اغلب به دو روش صورت مي‌گيرد: 1- توسط يك عامل ميكروبي خارجي. 2- توسط آنزيم‌هايي كه واكنش‌هاي تخميري را سرعت مي‌بخشند.
آنزيم‌ها، پروتئين‌هايي هستند که سرعت واكنش‌هاي شيميايي را بالا مي‌برند، مثلا مي‌توانند زمان فاسد‌شدن ميوه‌ها را از چند ماه به چند روز كاهش دهند. البته بايد به اين نكته توجه داشت كه مي‌توان از آنزيم‌ها براي توليد مواد با ارزش غذايي سود جست ودر فرآيندهاي مفيدي مانند "تخمير نان" و "تخمير شير در توليد پنير" از آن‌ها استفاده کرد. همچنين آنزيم‌هايي به نام "پكتيناز" در صنايع توليد آب‌ميوه براي شفاف كردن آن به كار مي‌روند.
اگر بتوان به روشي آنزيم‌ها يا باكتري‌ها را از محيط عمل دور كرد، فرآيند فساد مواد غذايي به تأخير مي‌افتد. با تكامل نانوفناوري و شناخت محققين از ذرات ريز و بنيادي مواد و دست بردن در ساختار مواد از طريق ريزترين ذرات آن‌ها، توانايي‌هاي جديدي در صنايع مختلف -از جمله صنايع غذايي- به وجود آمده‌است، به عنوان مثال مي‌توان به "روكش‌كردن آنزيم‌ها و پروتئين‌ها" اشاره كرد.
با روكش‌كردن آنزيم‌ها، آن ها را از محيط فعاليت دور کرده و مانع از فعاليت آن‌ها مي‌شوند. به اين ترتيب، فساد مواد غذايي به تأخير مي‌افتد و طول عمر آن ها افزايش مي‌يابد.
آنزيم‌ها تنها در محيط هاي زنده رشد و فعاليت مي‌كنند و در خارج اين محيط‌ها به سرعت تخريب مي‌شوند. يكي از پروژه‌هاي مهم كه در مراجع علمي مورد توجه قرار گرفته است، روكش‌كردن آنزيم "توسط يك ساختار پليمري" (1) مي‌باشد. با اين روش آنزيم‌ ها تا 5 ماه فعال مي مانند. به گفته‌ محققين تبديل آنزيم‌هاي آزاد به اين نانوذراتِ حاوي آنزيم، باعث ثبات خاصيت كاتاليزوري (2) آن‌ها مي‌شود. در اين روش يك شبكه كامپوزيتي (3) را با فرآيند پليمريزاسيون در اطراف هر مولكول آنزيم ايجاد مي‌کنند تا از تخريب آن جلوگيري شود. اين نانوذراتِ حاوي آنزيم قطري حدود 8 نانومتر دارند و در دماي 4 درجه‌ سانتيگراد تا 5 ماه عمر مي‌كنند.
"روكش‌كردن آنزيم‌ها"، يكي از فرآيندهاي مهم در صنايع غذايي براي حفظ، افزايش كيفيت و بهبود بسته‌بندي مواد غذايي است، كه با پيدايش نانوفناوري، اجراي آن‌ها آسان‌تر شده‌است.


[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ] [ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
آنزيم ها در ساختار پليمري لانه زنبوري محبوس شده اند.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
روکش دهي رشته DNA به وسيله روکشي از جنس پروتئين

(1) پليمرها عموما موادي با ساختار كربني هستند كه از به‌ هم پيوستن واحدهاي يكسان که "مونومر" ناميده مي شوند، به دست مي‌آيند.
(2) كاتاليزورها موادي هستند كه سرعت واكنش‌هاي شيميايي را افزايش مي‌دهند ولي خود در واكنش شركت نمي‌كنند. آنزيم ها هم نوعي کاتاليزور مي‌باشند که در فرآيندهاي غذايي شرکت مي کنند.
(3) مواد كامپوزيتي از دو يا چند ماده متفاوت، كه هر كدام خاصيت منحصر به فردي دارند، تشكيل شده‌اند. با تركيب‌كردن اين مواد، به ترکيبي دست مي‌يابيم كه مجموعه خواص‌ مواد تشكيل دهنده را همزمان دارد. براي مثال بتن آرمه هم از خاصيت سختي بتن بهره‌مند است و هم از خاصيت انعطاف پذيري آهن و بنابراين در برابر زلزله مقاوم است.

آينده زير سايه نانو


نانو فناورى در تعريفى بسيار ساده ، يعنى تكنولوژى هايى كه در ابعاد نانومترى عمل مى كنند. نانومتر واحد اندازه گيرى است و برابر يك ميلياردم متر يا ۱۰به توان ۹-متر است . اندازه اتم ها و مولكول ها در اين محدوده قرار دارد، بنابراين با ورود به اين فضاى كوچك بشر مى تواند در نحوه چينش و آرايش اتم ها و مولكول ها دخالت كند و به ساخت مواد جديد و ساختارهايى متفاوت با آنچه تاكنون وجود داشته است بپردازد.

توليد نانو تيوب هاى كربنى (ساختارهاى لوله اى كربنى) ماده اى در اختيار بشر قرار داد كه رساناتر از مس، مقاوم تر از فولاد و سبك تر از آلومينيوم است. همچنين با استفاده از نانو ذرات مى توان سطوح خود تيزشونده يا هميشه تميز ساخت و ربايش مغناطيسى را چندين برابر كرد. لاستيك هاى با عمر بالاى ۱۰ سال و دارورسانى به تك سلول هاى آسيب ديده در بدن از توانايى هايى است كه بشر به مدد نانوفناورى به آن دست يافته است. اگر بپذيريم كه نانو فناورى توانمندى توليد مواد، ابزارها و سيستم هاى جديد، با در دست گرفتن كنترل در سطوح اتمى و مولكولى و استفاده از خواص آن سطوح است آنگاه درخواهيم يافت كه كاربردهاى اين فناورى در حوزه هاى مختلف اعم از غذا، دارو، تشخيص پزشكى، فناورى زيستى ، الكترونيك، كامپيوتر، ارتباطات، حمل و نقل، انرژى ، محيط زيست و امنيت ملى خواهد بود به گونه اى كه به زحمت مى توان عرصه اى را كه از آن تأثير نپذيرد معرفى كرد.

هرچند آزمايش ها و تحقيقات پيرامون نانو تكنولوژى از ابتداى دهه ۸۰ قرن بيستم به طور جدى پيگيرى شد، اما اثرات تحول آفرين و باورنكردنى نانوفناورى در روند تحقيق و توسعه باعث گرديد كه نظر همگى كشورهاى بزرگ به اين موضوع جلب گردد و فناورى نانو را به عنوان يكى از مهم ترين اولويت هاى تحقيقاتى خويش طى دهه اول قرن بيست و يكم محسوب كنند. لذا محققان ، اساتيد و صنعتگران ايرانى نيز بايد در بسيجى همگانى، جايگاه و وضعيت خويش را درباره اين موضوع مشخص كنند و با يك برنامه ريزى علمى و كارشناسانه به حضورى فعال و حتى رقابتى دراين جايگاه ابراز وجود كنند. زيرا بسيارى از صاحب نظران و محققان، نانوفناورى را مساوى آينده دانسته اند به عبارت ديگر مى توان گفت، اولويت كشور، هر صنعت و فناورى كه باشد بدون تسلط بر ابعادنانو، در دنياى جديد نمى توان در آن صنعت و فناورى حرفى در دنيا زد. ماهيت فرارشته اى علوم و فناورى نانو به عنوان توانمندى توليدمواد، ابزارها و سيستم هاى جديد با دقت اتم و مولكول، موجب كاربردهاى بسيار زيادى در عرصه هاى مختلف علمى و صنعتى شده است.

براى مثال در بخش پزشكى و بهداشت از زمينه هاى كارى بسيار مهم نانوفناورى، سيستم توزيع دارو درداخل بدن است . مصرف دارو در حال حاضر به صورت حجمى است در حالى كه سلول هاى خاصى از بدن نيازمند آن هستند ، در روش جديد دارو با وسايل تزريق متفاوت با امروزه، به صورت مستقيم به سمت سلول هاى مشخص جهت گيرى شد و دارو به محل نياز تحويل داده مى شود. از نظر دفاعى نيز اين فناورى براى كشورها هم فرصت و هم تهديد است. به لحاظ كاربردهاى زياد اين فناورى گرايش زيادى در بخش دفاعى كشورها به تحقيق و توسعه صورت گرفته است. اين كاربردها از لباس هاى مانع خطر تا پرنده هاى بسيار كوچك تجهيزات اطلاعاتى و بسيارى موارد ديگر است كه هم اكنون با حمايت وزارتخانه هاى دفاع كشورهايى چون آمريكا ، ژاپن و برخى كشورهاى اروپايى به صورت طرح هاى تحقيقاتى در حال انجام هستند. نانوفناورى، تغيير بنيانى مسيرى است كه در آينده موجب ساخت مواد جديدخواهد شد و انقلابى در مواد ايجادخواهد كرد كه محققان قادر به ساخت موادى خواهند شد كه در طبيعت نبوده و شيمى مرسوم نيز قادر به ايجادشان نيست.

برخى از مزاياى مواد نانوساختار، عبارت است از مواد سبك تر، قوى تر، قابل برنامه ريزى، كاهش هزينه عمر كارى از طريق كاهش دفعات نقص فنى ابزارهايى نوين برپايه اصول و معمارى جديد، صنعت خودرو و لوازم خانگى بااستفاده از اين فناورى جديد در درازمدت مى توان تومورهاى مغزى را به درستى تشخيص داد و نيز بدون آسيب زدن به بافت هاى سالم و با استفاده از پرتو درمانى اين بيمارى را بهبود بخشيد، نانو كپسول هاى توليدى با استفاده از فناورى نانو، داراى موادى مانند ويتامين A، رتينول و بتاكاروتن خواهد بود كه بايد به لايه هاى عمقى پوست منتقل شوند تا بيشترين خواص ضدپيرى و ساير خواص دارويى خود را بروز دهند. با كارگذارى نانو ذرات فعال نورى در داخل گلبول هاى سفيد خون موفق به شناسايى سلول هاى آسيب ديده خواهيم شد. در زمينه انرژى مى تواند به طور قابل ملاحظه اى كارآيى ، ذخيره سازى و توليد انرژى را تحت تأثير قرار داده و مصرف انرژى را پايين بياورد.

به عنوان مثال شركت هاى موادشيميايى، موادپليمرى تقويت شده را ساخته اند كه مى تواند جايگزين اجزاى فلزى بدنه اتومبيل ها شود. استفاده گسترده از اين نانوكامپوزيت ها مى تواند ساليانه ۱‎/۵ ميلياردليتر صرفه جويى مصرف بنزين به همراه داشته باشد.

چندمحصول تجارى شده با استفاده از فناورى نانو

در زير چند محصول برتر نانو فناورى در سال ۲۰۰۳ طبقه بندى شده است. اين خبر نشان مى دهد كسانى كه هنوز معتقدند نانو فناورى فقط در آزمايشگاه است، اشتباه مى كنند.

پارچه هاى ضدچروك و ضدلكه

شركتى با اضافه كردن ساختارهاى مولكولى به الياف كتان، اليافى ساخته است كه مايعات و لكه ها برروى آنها حركت كرده و جذب نمى شوند. بنابراين چنانچه قهوه برروى شلوار سفيدرنگى ريخته شود به طرز شگفت آورى روى آن حركت كرده و جذب نمى شود.

محافظت پوست، با قابليت نفوذ عميق

يكى از بزرگ ترين شركت هاى توليدكننده موادآرايشى در جهان نخستين محصول نانوفناورى خود را در سال ،۱۹۹۸ معرفى كرد. اين محصول كرم ضدچروك Plenitude Revitalift است كه در توليد اين كرم از يك فرآيند انحصارى نانو فناورى به منظور داخل كردن ويتامين A به درون يك كپسول پليمرى استفاده شده است. كپسول مانند اسفنج ،كرم را درون خود جذب و نگهدارى مى كند تا اين كه پوسته بيرونى آن در زيرپوست حل شود.

عينك هاى آفتابى با كيفيت بالا

شركتى ديگر با استفاده از نانو فناورى، پوشش هاى پليمرى بسيارنازك، ضدانعكاس و حفاظتى براى عينك ها ساخته است بطورى كه شيشه آنها در مقابل خراشيدگى مقاومت داشته و ضدانعكاس نيست اين پوشش چربى ها و لكه ها را از روى عدسى ها برطرف و عدسى ها را حساس تر مى كند.

نانو جوراب

نه فقط ورزشكارها بلكه اكثر مردم از عرق پا رنج مى برند و نمى توانند آن را تحمل كنند بطور طبيعى هر پا داراى ۲۵۰هزار غدد عرقى است كه قادرند حدود ۵۰۰ ميلى ليتر عرق در روز توليد كنند.
به تازگى جوراب هايى از جنس كتان كه به وسيله نانو ذرات نقره، بهبود يافته اند به وسيله شركت سول، وارد بازار شده است كه اين ذرات نقره از رشد باكترى ها و قارچ ها جلوگيرى كرده و بدين وسيله از چرب شدن و بدبوشدن پا جلوگيرى مى كنند.

كرم هاى ضدآفتاب

مصرف كرم هاى ضدآفتاب معمولى پوست را به قدرى سفيد مى كند كه حالت نامناسبى پيدامى كند. اين سفيدى ناشى از اكسيد روى است كه از پوست دربرابر هردونوع اشعه ماوراى بنفش Aو Bخورشيد محافظت مى كند. جهت حل اين مشكل شركت BASF ماده اى با كمك فناورى نانو، ساخته است كه سبب توليد نانو كريستال هاى اكسيدروى با خلوص بالا تهيه شده و اين امر منجر به افزايش مرغوبيت كرم هاى ضد آفتاب مى شود از ديگر مزاياى اين كرم ها اين است كه به وسيله پوست جذب نشده و ايجاد آلرژى نمى كند.

منبع:
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

فشرده‌کردن نانوپودرها در دماي پائين


امروزه علاقه بسياري به ساخت مواد سراميکي با استفاده از نانوپودرهاي با ابعاد 1 تا 100 نانومتر بوجود آمده است. تئوري‌ها نشان مي‌دهد که نرخ چگال‌شدن به‌شدت به اندازه ذرات بستگي دارد. بنابراين، با توجه به اين موضوع با کاهش اندازه ذرات از ميکرومتر به سمت نانومتر، زمان زينترکردن در يک دماي مشخص کاهش خواهد يافت. در حقيقت بسياري از آزمايشات اين تئوري را حمايت مي‌کنند. به عنوان مثال آقاي رودز (Rhodes) قطعات فشرده‌شده از نانوپودرهاي زيرکونيا را توليد کرد که چگالي آنها در حدود چگالي تئوري بود اما دماي زينترکردن، بسيار کمتر از دماي زينترکردن پودرهاي درشت بود. اخيراً آقاي کاندان (Skandan) و همکارانش، نانوپودرهاي تيتانيا را در دماي 800 درجه سلسيوس زينتر کردند. اين دما بسيار کمتر از دماي زينترکردن پودرهاي معمولي تيتانيا مي‌باشد.
نتايج فوق نشان مي‌دهد که نانوذرات مي‌توانند مزيت‌هاي قابل توجهي را در ساخت قطعات سراميکي داشته باشند و علاوه بر اين کاهش زمان و دماي زينترکردن مي‌تواند جلوي رشد دانه‌ها را بگيرد زيرا اندازه دانه‌ها يکي از پارامترهاي بسيار مهم در خواص قطعه مي‌باشد. اثبات شده است که با کاهش اندازه دانه، استحکام تسليم مواد بالا مي‌رود. با کاهش اندازه دانه‌ها به سمت ابعاد نانومتري، مرز دانه‌ها در قطعات افزايش خواهد يافت. بنابراين تعداد اتم‌هاي موجود در فصل مشترک دانه‌ها نسبت به اتم‌هاي موجود در شبکه کريستالي قابل توجه خواهد بود. بنابراين خواص کلي ماده از اتم‌هاي موجود در مرز دانه‌ها تأثير خواهد پذيرفت. بنابراين خواص فيزيکي بهبوديافته‌اي را از قطعات سراميکي ساخته‌شده از نانوپودرها انتظار خواهيم داشت.
يکي از مسائل بسيار مهم در ساخت مواد نانوساختاري رسيدن به ماکزيمم چگالش پودرها و در عين حال حفظ‌شدن ساختار دانه‌ها در ابعاد نانومتري مي‌باشد. در حال حاضر چگالي در حدود 95% چگالي واقعي با نانوذرات در حدود 10 تا 20 نانومتر قابل حصول است. اما چگالي‌هاي بالاتر با افزايش اندازه دانه بالاتر از 50 نانومتر قابل حصول مي‌باشد. براي کاهش رشد دانه‌ در حين زينترشدن، بايد چگالي خام قطعه فشرده‌شده بالا باشد و اندازه حفرات آن کوچک باشد. زيرا براي حذف حفرات بزرگ نياز به رشد دانه مي‌باشد. بنابراين قبل از فرآيند زينترکردن نانوپودرهاي فشرده‌شده، بايد به چگالي بالايي دست پيدا کنيم.
يکي از روش‌هاي رسيدن به اين هدف استفاده از فشار بالا مي‌باشد. با اين حال مي‌دانيم که رسيدن به چگالي خام بالا با استفاده از نانوپودرهاي سراميکي بسيار مشکل مي‌باشد. علت اين مسئله وجود نيروهاي متعددي مثل نيروهاي واندروالس مي‌باشد. بنابراين قطعات خام فشرده‌شده در دماي اتاق بعد از فرآيند فشرده‌سازي چگالي بالايي نخواهد داشت. چگالي خام پائين قطعات فشرده‌شده از نانوپودرها به خاطر دو مسأله مي‌باشد:
1- وجود حفرات برزگ به علت مجتمع ‌شدن نانوپودرها، زيرا شکستن آنها در تکنيک‌هاي رايج فشرده‌سازي به علت پديده پل‌زني ممکن نمي‌باشد.
2- فشرده‌شدن غيرهمگن ذرات به خاطر وجود نيروهاي اصطکاکي.
براي بدست‌آوردن ساختار مطلوب و در ابعاد نانو در قطعه خام، آگلومره‌شدن ذرات در حين ساخت بايد حداقل باشد. اخيراً پودر ZrO2 –Y2O3 %mol3 را با چگالي کامل و در دماي پائين پخت کرده‌اند. اين محققين تأکيد کرده‌اند که شيب چگالي در قطعه خام، غيرهمگني و مجتمع ذرات در قطعه قبل از پخت‌شدن نبايد وجود داشته باشد. زيرا منجر به توليد عيوبي در قطعه پخت‌شده خواهد شد.
نتايج آنها همچنين نشان مي‌دهد که تغيير دما در حدود ?70 تأثير مهمي را در سرعت افزايش چگالي خواهد داشت. با توجه به اين نتايج مشخص مي‌شود که شرايط فرآوري نانوپودها بايد به دقت رعايت شود.
در تحقيقي ديگر از فشار بالا براي بدست‌آوردن حداکثر چگالي خام و ساختار در ابعاد نانو استفاده شده است. به عنوان مثال فشار اعمالي در حدود GPa1 بوده است که اين فشار نياز به تجهيزات خاصي دارد. براي مثال به منظور بدست‌آوردن حداکثر چگالي در يک نانوپودر از پيستون‌هايي از جنس کاربيد تنگستن و کبالت استفاده شده است. همچنين براي فشارهاي بالاتر از الماس‌ استفاده شده است. اخيراً بررسي شده است که چگالش نانوپودرها در قطعه خام با استفاده از مواد روانساز که به ذرات اجازه لغزيدن روي هم را مي‌دهد، بهبود خواهد يافت. يک روانساز مناسب فشرده‌شدن پودرها را به مقدار زيادي بهبود خواهد بخشيد. البته نکته مهم در انتخاب روانساز مي‌باشد. زيرا نانوپودرها فعاليت شيميايي بسيار بالايي دارند. از طرفي روانساز بايد توانايي نفوذ به داخل حفرات بين نانوپودرها را داشته باشد. بنابراين روانساز بايد ماده‌اي با جرم مولکولي بسيار پائين باشد.
محققين بررسي کرده‌اند که بهبود چگالش نانوپودرها توسط روانسازهايي که مايع تک‌مولکولي ساده هستند عملي مي‌باشد. آنها نانوذرات نيتريد سيليکون را در دماي نيتروژن مايع توسط روانساز LN2 فشردند
منبع: ستاد ویژه ی توسعه ی فناوری نانو

كاربرد نانوتكنولوژي در پزشكي

يك باكتري مغناطيسي مي تواند در امتداد ميدان مغناطيسي زمين قرار گيرد و مطابق با آن بالا يا پايين برود تا مقصد مورد نظرش را پيدا كند.

در سال 1966 فيلمي تخيلي با عنوان «سفر دريايي شگفت انگيز» اهالي سينما را به ديدن نمايشي جسورانه از كاربرد نانوتكنولوژي در پزشكي ميهمان كرد. گروهي از پزشكان جسور و زيردريايي پيشرفته شان با شيوه اي اسرارآميز به قدري كوچك شدند كه مي توانستند در جريان خون بيمار سير كنند و لخته خوني را در مغزش از بين ببرند كه زندگي او را تهديد مي كرد. با گذشت 36 سال از آن زمان، براي ساختن وسايل پيچيده حتي در مقياس هاي كوچك تر گام هاي بلندي برداشته شده است. اين امر باعث شده برخي افراد باور كنند كه چنين دخالت هايي در پزشكي امكان پذير است و روبات هاي بسيار ريز قادر خواهند بود در رگ هاي هر كسي سفر كنند.

همه جانداران از سلول هاي ريزي تشكيل شده اند كه خود آنها نيز از واحدهاي ساختماني كوچك تر در حد نانومتر (يك ميلياردم متر) نظير پروتئين ها، ليپيدها و اسيدهاي نوكلئيك تشكيل شده اند. از اين رو، شايد بتوان گفت كه نانوتكنولوژي به نحوي در عرصه هاي مختلف زيست شناسي حضور دارد. اما اصطلاح قراردادي «نانوتكنولوژي» به طور معمول براي تركيبات مصنوعي استفاده مي شود كه از نيمه رساناها، فلزات، پلاستيك ها يا شيشه ساخته شده اند. نانوتكنولوژي از ساختارهايي غيرآلي بهره مي گيرد كه از بلورهاي بسيار ريزي در حد نانومتر تشكيل شده اند و كاربردهاي وسيعي در زمينه تحقيقات پزشكي، رساندن داروها به سلول ها، تشخيص بيماري ها و شايد هم درمان آنها پيدا كرده اند.

در برخي محافل نگراني هاي شديدي در مورد جنبه منفي اين فناوري به وجود آمده است؛ آيا اين نانوماشين ها نمي توانند از كنترل خارج شده و كل جهان زنده را نابود كنند؟

با وجود اين به نظر مي رسد فوايد اين فناوري بيش از آن چيزي باشد كه تصور مي رود. براي مثال، مي توان با بهره گيري از نانوتكنولوژي وسايل آزمايشگاهي جديدي ساخت و از آنها در كشف داروهاي جديد و تشخيص ژن هاي فعال تحت شرايط گوناگون در سلول ها، استفاده كرد. به علاوه، نانوابزارها مي توانند در تشخيص سريع بيماري ها و نقص هاي ژنتيكي نقش ايفا كنند.

طبيعت نمونه زيبايي از سودمندي بلورهاي غيرآلي را در دنياي جانداران ارائه مي كند. باكتري هاي مغناطيسي، جانداراني هستند كه تحت تاثير ميدان مغناطيسي زمين قرار مي گيرند. اين باكتري ها فقط در عمق خاصي از آب يا گل ولاي كف آن رشد مي كنند. اكسيژن در بالاي اين عمق بيش از حد مورد نياز و در پايين آن بيش از حد كم است. باكتري اي كه از اين سطح خارج مي شود بايد توانايي شنا كردن و برگشت به اين سطح را داشته باشد. از اين رو، اين باكتري ها مانند بسياري از خويشاوندان خود براي جابه جا شدن از يك دم شلاق مانند استفاده مي كنند. درون اين باكتري ها زنجيره اي با حدود 20 بلور مغناطيسي وجود دارد كه هر كدام بين 35 تا 120 نانومتر قطر دارند. اين بلورها در مجموع يك قطب نماي كوچك را تشكيل مي دهند. يك باكتري مغناطيسي مي تواند در امتداد ميدان مغناطيسي زمين قرار گيرد و مطابق با آن بالا يا پايين برود تا مقصد مورد نظرش را پيدا كند.

اين قطب نما اعجاز مهندسي طبيعت در مقياس نانو است. اندازه بلورها نيز مهم است. هر چه ذره مغناطيسي بزرگ تر باشد، خاصيت مغناطيسي اش مدت بيشتري حفظ مي شود. اما اگر اين ذره بيش از حد بزرگ شود خود به خود به دو بخش مغناطيسي مجزا تقسيم مي شود كه خاصيت مغناطيسي آنها در جهت عكس يكديگرند. چنين بلوري خاصيت مغناطيسي كمي دارد و نمي تواند عقربه كارآمدي براي قطب نما باشد. باكتري هاي مغناطيسي قطب نماهاي خود را فقط از بلورهايي با اندازه مناسب مي سازند تا از آنها براي بقاي خود استفاده كنند. جالب است كه وقتي انسان براي ذخيره اطلاعات روي ديسك سخت محيط هايي را طراحي مي كند دقيقاً از اين راهكار باكتري ها پيروي مي كند و از بلورهاي مغناطيسي در حد نانو و با اندازه اي مناسب استفاده مي كند تا هم پايدار باشند و هم كارآمد.

محققان در تلاش هستند تا از ذرات مغناطيسي در مقياس نانو براي تشخيص عوامل بيماري زا استفاده كنند. روش اين محققان نيز مانند بسياري از مهارت هايي كه امروزه به كار مي رود به آنتي بادي هاي مناسبي نياز دارد كه به اين عوامل متصل مي شوند. ذرات مغناطيسي مانند برچسب به مولكول هاي آنتي بادي متصل مي شوند. اگر در يك نمونه، عامل بيماري زاي خاصي مانند ويروس مولد ايدز مد نظر باشد، آنتي بادي هاي ويژه اين ويروس كه خود به ذرات مغناطيسي متصل هستند به آنها مي چسبند. براي جدا كردن آنتي بادي هاي متصل نشده، نمونه را شست وشو مي دهند. اگر ويروس ايدز در نمونه وجود داشته باشد، ذرات مغناطيسي آنتي بادي هاي متصل شده به ويروس، ميدان هاي مغناطيسي توليد مي كنند كه توسط دستگاه حساسي تشخيص داده مي شود. حساسيت اين مهارت آزمايشگاهي از روش هاي استاندارد موجود بهتر است و به زودي اصلاحات پيش بيني شده، حساسيت را تا چند صد برابر تقويت خواهد كرد.

دنياي پيشرفته الكترونيك پر از مواد پخش كننده نور است. براي نمونه هر CDخوان، CD را با استفاده از نوري مي خواند كه از يك ديود ليزري مي آيد. اين ديود از يك نيمه رساناي غيرآلي ساخته شده است. هر تصوير، قسمت كوچكي از يك CD به اندازه يك مولكول پروتئين (در حد نانومتر) را مي كند. در نتيجه اين عمل يك نانو بلور نيمه رسانا يا به اصطلاح تجاري يك «نقطه كوانتومي» ايجاد مي شود.

فيزيكداناني كه براي اولين بار در دهه 1960 نقاط كوانتومي را مطالعه مي كردند معتقد بودند كه اين نقاط در ساخت وسايل الكترونيكي جديد و وسايل ديد استفاده خواهند شد. تعداد انگشت شماري از اين محققان ابراز مي كردند كه از اين يافته ها مي توان براي تشخيص بيماري يا كشف داروهاي جديد كمك گرفت و هيچ كدام از آنان حتي در خواب هم نمي ديدند كه اولين كاربردهاي نقاط كوانتومي در زيست شناسي و پزشكي باشد.

نقاط كوانتومي قابليت هاي زيادي دارند و در موارد مختلفي مورد استفاده قرار مي گيرند. يكي از كاربردهاي اين نقاط نيمه رسانا در تشخيص تركيبات ژنتيكي نمونه هاي زيستي است. اخيراً برخي محققان روش مبتكرانه اي را به كار بردند تا وجود يك توالي ژنتيكي خاص را در يك نمونه تشخيص دهند. آنان در طرح خود از ذرات طلاي 13 نانومتري استفاده كردند كه با DNA (ماده ژنتيكي) تزئين شده بود. اين محققان در روش ابتكاري خود از دو دسته ذره طلا استفاده كردند. يك دسته، حامل DNA بود كه به نصف توالي هدف متصل مي شد و DNA متصل به دسته ديگر به نصف ديگر آن متصل مي شد. DNA هدفي كه توالي آن كامل باشد به راحتي به هر دو نوع ذره متصل مي شود و به اين ترتيب دو ذره به يكديگر مربوط مي شوند. از آنجا كه به هر ذره چندين DNA متصل است، ذرات حامل DNA هدف مي توانند چندين ذره را به يكديگر بچسبانند. وقتي اين ذرات طلا تجمع مي يابند خصوصياتي كه باعث تشخيص آنها مي شود به مقدار چشم گيري تغيير مي كند و رنگ نمونه از قرمز به آبي تبديل مي شود. چون كه نتيجه اين آزمايش بدون هيچ وسيله اي قابل مشاهده است مي توان آن را براي آزمايش DNA در خانه نيز به كار برد.

هيچ بحثي از نانوتكنولوژي بدون توجه به يكي از ظريف ترين وسايل در علوم امروزي يعني ميكروسكوپ اتمي كامل نمي شود. روش اين وسيله براي جست وجوي مواد مانند گرامافون است. گرامافون، سوزن نوك تيزي دارد كه با كشيده شدن آن روي يك صفحه، شيارهاي روي آن خوانده مي شود. سوزن ميكروسكوپ اتمي بسيار ظريف تر از سوزن گرامافون است به نحوي كه مي تواند ساختارهاي بسيار كوچك تر را حس كند. متاسفانه، ساختن سوزن هايي كه هم ظريف باشند و هم محكم، بسيار مشكل است. محققان با استفاده از نانو لوله هاي باريك از جنس كربن كه به نوك ميكروسكوپ متصل مي شود اين مشكل را حل كردند. با اين كار امكان رديابي نمونه هايي با اندازه فقط چند نانومتر فراهم شد. به اين ترتيب، براي كشف مولكول هاي زنده پيچيده و برهم كنش هايشان وسيله اي با قدرت تفكيك بسيار بالا در اختيار محققان قرار گرفت.

اين مثال و مثال هاي قبل نشان مي دهند كه ارتباط بين نانوتكنولوژي و پزشكي اغلب غيرمستقيم است به نحوي كه بسياري از كارهاي انجام شده، در زمينه ساخت يا بهبود ابزارهاي تحقيقاتي يا كمك به كارهاي تشخيصي است. اما در برخي موارد، نانوتكنولوژي مي تواند در درمان بيماري ها نيز مفيد باشد. براي مثال مي توان داروها را درون بسته هايي در حد نانومتر قرار داد و آزاد شدن آنها را با روش هاي پيچيده تحت كنترل در آورد. يكي از نانوساختارهايي كه براي ارسال دارو يا مولكول هايي مانند DNA به بافت هاي هدف ساخته شده، «دندريمر»ها هستند. اين مولكول هاي آلي مصنوعي با ساختارهاي پيچيده براي اولين بار توسط «دونالد توماليا» ساخته شدند. اگر شاخه هاي درختي را در يك توپ اسفنجي فرو ببريد به نحوي كه در جهت هاي مختلف قرار گيرند مي توان شكلي شبيه يك مولكول دندريمر را ايجاد كرد. دندريمرها مولكول هايي كروي و شاخه شاخه هستند كه اندازه اي در حدود يك مولكول پروتئين دارند. دندريمرها مانند درختان پرشاخه و برگ داراي فضاهاي خالي هستند، يعني تعداد زيادي حفرات سطحي دارند.

دندريمرها را مي توان طوري ساخت كه فضاهايي با اندازه هاي مختلف داشته باشند. اين فضاها فقط براي نگه داشتن عوامل درماني هستند. دندريمرها بسيار انعطاف پذير و قابل تنظيم اند. همچنين آنها را مي توان طوري ساخت كه فقط در حضور مولكول هاي محرك مناسب، خود به خود باد كنند و محتويات خود را بيرون بريزند. اين قابليت اجازه مي دهد تا دندريمرهاي اختصاصي بسازيم تا بار دارويي خود را فقط در بافت ها يا اندام هايي آزاد كنند كه نياز به درمان دارند. دندريمرها مي توانند براي انتقال DNA به سلول ها جهت ژن درماني نيز ساخته شوند. اين شيوه نسبت به روش اصلي ژن درماني يعني استفاده از ويروس هاي تغيير ژنتيكي يافته بسيار ايمن تر هستند.

همچنين محققان ذراتي به نام نانوپوسته ساخته اند كه از جنس شيشه پوشيده شده با طلا هستند. اين نانوپوسته ها مي توانند به صورتي ساخته شوند تا طول موج خاصي را جذب كنند. اما از آنجا كه طول موج هاي مادون قرمز به راحتي تا چند سانتي متر از بافت نفوذ مي كنند، نانوپوسته هايي كه انرژي نوراني را در نزديكي اين طول موج جذب مي كنند بسيار مورد توجه قرار گرفته اند. بنابراين، نانوپوسته هايي كه به بدن تزريق مي شوند مي توانند از بيرون با استفاده از منبع مادون قرمز قوي گرما داده شوند. چنين نانوپوسته هايي را مي توان به كپسول هايي از جنس پليمر حساس به گرما متصل كرد. اين كپسول ها محتويات خود را فقط زماني آزاد مي كنند كه گرماي نانوپوسته متصل به آن باعث تغيير شكلش شود.

يكي از كاربردهاي شگرف اين نانوپوسته ها در درمان سرطان است. مي توان نانوپوسته هاي پوشيده شده با طلا را به آنتي بادي هايي متصل كرد كه به طور اختصاصي به سلول هاي سرطاني متصل مي شوند. از لحاظ نظري اگر نانوپوسته ها به مقدار كافي گرم شوند مي توانند فقط سلول هاي سرطاني را از بين ببرند و به بافت هاي سالم آسيب نرسانند. البته مشكل است بدانيم آيا نانوپوسته ها در نهايت به تعهد خود عمل مي كنند يا نه. اين موضوع براي هزاران وسيله ريز ديگري نيز مطرح است كه براي كاربرد در پزشكي ساخته شده اند.

محققان از نانوتكنولوژي در ساخت پايه هاي مصنوعي براي ايجاد بافت ها و اندام هاي مختلف نيز استفاده كرده اند. محققي به نام «ساموئل استوپ» روش نويني ابداع كرده است كه در آن سلول هاي استخواني را روي يك پايه مصنوعي رشد مي دهد. اين محقق از مولكول هاي مصنوعي استفاده كرده است كه با رشته هايي تركيب مي شوند كه اين رشته ها براي چسباندن به سلول هاي استخواني تمايل بالايي دارند. اين پايه هاي مصنوعي مي توانند فعاليت سلول ها را هدايت كنند و حتي مي توانند رشد آنها را كنترل كنند. محققان اميدوارند سرانجام بتوانند روش هايي بيابند تا نه فقط استخوان، غضروف و پوست بلكه اندام هاي پيچيده تر را با استفاده از پايه هاي مصنوعي بازسازي كنند.

به نظر مي رسد برخي از اهدافي كه امروزه در حال تحقق هستند در آينده اي نزديك توسط پزشكان به كار گرفته شوند. جايگزيني قلب، كليه يا كبد با استفاده از پايه هاي مصنوعي شايد با فناوري كه در فيلم سفر دريايي شگفت انگيز نشان داده شد، متناسب نباشد اما اين تصور كه چنين درمان هايي در آينده اي نه چندان دور به واقعيت بپيوندند بسيار هيجان انگيز است. حتي هيجان انگيزتر اينكه اميد است محققان بتوانند با تقليد از فرآيندهاي طبيعي زيست شناختي، واحدهايي در مقياس نانو توليد كنند و از آنها در ساخت ساختارهاي بزرگ تر بهره گيرند. چنين ساختارهايي در نهايت مي توانند براي ترميم بافت هاي آسيب ديده و درمان بسياري از بيماري ها به كار روند.
منبع : [ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

محققان شركت BioForce Nanosciences از دانشگاه ايالتى آيوا و دانشگاه دس مونيز، يك ميكروسكوپ نيروى اتمى (AFM) را با يك روش تشخيص ويروس تركيب كرده اند تا ابزارى بسيار سريع براى تشخيص ويروس ها توليد كنند. ابزار جديد، شامل تراشه اى است كه مولكول هاى پادتن بر روى آن موجب جذب انتخابى ويروس ها مى شوند. پس از به دام افتادن ويرو س ها، از ميكروسكوپ نيروى اتمى براى تشخيص نوع ويروس هاى به دام افتاده استفاده مى شود. حركت تيرك ۱ نانومترى ميكروسكوپ AFM بر روى ويروس ها، تصوير توپوگرافى سطح ويروس را مشخص كرده و اتم هاى منفرد را از همديگر تشخيص مى دهد. به گفته محققان، اين روش نه تنها امكان شناسايى ويروس ها در فاز مايع را فراهم مى كند بلكه موجب تخريب ويروس ها نشده و امكان انجام آناليزهاى تكميلى بر روى ويروس ها را نيز به محققان مى دهد. در روش هاى استاندارد تشخيص ويروس ، به منظور تهيه كپى هاى متعدد از مولكول ها و انجام فرآيندهاى آناليز، لازم است كه DNA يا RNA ويروس ها به روش هاى شيميايى از درون آنها خارج شود كه اين فرآيند موجب از بين رفتن ويروس مى شود. ديگر روش مبتنى بر پادتن ها براى تشخيص ويروس، استفاده از نانوسيم ها يا نانولوله هاى بسيار باريك و حساس است. پهناى اين سيم ها و لوله ها مى تواند به كوچكى چند اتم باشد. مطالعه اين روش در ساير آزمايشگاه هاى تحقيقاتى در حال انجام است، اما عملى كردن آن به زمان بيشترى نسبت به روش ميكروسكوپى احتياج دارد. محققان از نمونه اوليه اين ابزار براى تشخيص شش ويروس و يك جفت باكترى فاژ از يك سرى مخلوط هاى پيچيده، شامل سريم و اوره استفاده كردند. استفاده عملى از ابزار فوق در سال آينده امكان پذير خواهد بود.

نانو مغناطيس ها در شكل مولكول هاي محتوي آهن جهت بهبود فرآيند تشخيص بافت‌هاي سالم از بيمار در MRI‌ ، بكار خواهند رفت. اين نانو مغناطيس‌ها بعنوان «عامل كنتراست» در اين فرآيند بكار گيري مي‌شوند اين مغناطيس‌هاي محتوي آهن فقط دو نانو متر پهنا دارند، محلول در آب مي‌باشند و در عكس‌هاي غير پزشكي MRI ، كنتراست مناسبي را ايجاد كرده‌آند نانو مغناطيس‌هاي مغناطيسي گروه جديدي از عوامل كنتراست ساز مي باشند كه داراي فوايدي نظير« تطبيق‌پذيري» در طراحي بر روي مولفه‌هاي سامانه‌هاي موجود مي باشند. اين عوامل به منظور شفاف سازي بافت‌ها در جهت متمايز سازي بافت‌هاي سالم و بيمار بكار گرفته مي‌شوند. پژوهشگران كمي‌سازهاي ، جديدي را در اين حوزه تعريف كرده‌اند كه آن را قادر مي سازد تا «تجزيه مولكولي» و خواص مغناطيسي اين نانو مغناطيس‌‌ها را بر حسب تغيرات تركيبي آن‌ها مشاهده كنند و از اين رو مقدمات لازم براي ورود به فضاي مغناطيسي و كمي‌سازي را فراهم نمايند.
رنگدانه‌هاي تزريقي كه در حال حاضر در فرآيند MRI بكار گرفته مي شود بر دو نوع است :
يون‌هاي مغناطيسي كه خواص هسته‌اي هيدروژن را در آب دگرگون مي‌كنند و داراي سهولت در طراحي مي باشند ولي فاقد كنتراست مطلوب پزشكان است، گروه دوم ذرات اتمي يا كريستال‌ها را احاطه مي‌كنند، درحاليكه خواص ميدان‌هاي مغناطيسي را دگرگون مي‌كنند و دامنه تغييرات كنتراست آن‌ها در نواحي بزرگتر متنوع تر است اما از نظر طراحي مهندسي مشكل است و كنترل خواص مغناطيسي ذرات نيز مشكل است از اين رو نانو مغناطيسي در جهت بوجود آوردن حداكثر سازگاري و بالاترين كنتراست مناسبند همچنين اين مواد مي‌توانند به عنوان مواد هوشمند ، به گونه‌اي كه به هنگام ارتباط با مولكول هدف فعال شوند، بكار گرفته شوند. غير سمي بودن اين مواد از ديگر مزيت‌هاي اين مواد مي باشد.




منابعSource: nanotechnology.com

كرم پيشگيري از ايدز با استفاده از نانوذرات نقره ساخته مي‌شود

طبق اولين بررسي‌هايي كه تاكنون روي نانوذرات فلزي انجام شده، برهم كنش نانوذرات نقره‌ با ابعاد يك تا 10 نانومتر با ويروس HIV-1 و چسبيدن اين ذرات به آن مانع از اتصال اين ويروس به سلول ميزبان مي‌شود.

در اين بررسي، دانشمندان نانوذرات نقره را با سه عامل پوششي متفاوت كربن كف‌آلود، پلي N- وينيل-2- پيروليدين (PVP) و سرم آلبومين گاوي ‌(BSA) مخلوط كردند.

از سوي ديگر، دانشمندان مشغول ساخت كرمي با استفاده از اين نانوذرات براي پيشگيري از HIV-1 هستند كه قرار است آن را روي انسان مورد آزمايش قرار دهند.

به نظر ياكامن، استاد دانشكده مهندسي دانشگاه تگزاس، عدم به كارگيري اين مواد پوششي باعث تشكيل بلورهاي بزرگ به جاي نانوبلورها مي‌شود.

با استفاده از ميكروسكوپ TEM معلوم شدكه نانوذرات نقره موجود در شبكه كربن كف‌آلود به يكديگر متصل شده، اما در همين زمان استفاده از حمام مافوق صوتي در آب يونيزه‌شده باعث آزاد شدن مقادير قابل توجهي از اين نانوذرات با ابعاد (69/8 19/16) نانومتر مي‌شود. اين نانوذرات از بيشترين تنوع شكلي برخوردار بوده و به اشكالي چون بيست ‌وجهي و ده ‌وجهي يافت مي‌شوند.

به نظر دانشمندان، اين نانوذرات پوشيده شده با كربن كف‌آلود شانس بيشتري براي داشتن توزيع شكل گسترده دارند.

محققان با استفاده از پرتوهاي الكتروني توانستند باقيمانده نانوذرات را از توده به هم چسبيده ذرات جدا كنند.

دانشمندان از گليسرين به عنوان عامل حلال نانوذرات نقره پوشيده شده با PVP استفاده كردند. اندازه اين نانوذرات در حدود (41/2 53/6) نانومتر بود.

به گزارش ايسنا، محققان در تحقيقي ديگر از سرم آلبومين كه معمول‌ترين پروتئين پلاسماي خون است استفاده كردند. آنها دريافتند كه تركيبات شيميايي گوگرد، اكسيژن و نيتروژن موجود در BSA باعث پايداري نانوذراتي با ابعاد ( 00/2 12/3) نانومتر مي‌شود.

دانشمندان همچنين از بررسي طيف جذبي و نيز نمودار طيف مرئي- فوق بنفش اين روش‌ها، توانستند به ترتيب شكل و اندازه نانوذرات را تعيين كنند. آنها هر كدام از اين سه روش تهيه نانوذرات نقره را درون سلول‌هاي HIV-1 مورد مطالعه قرار دادند.

ياكامن و همكارانش با كشت نمونه‌ها در دماي 37 درجه سانتي‌گراد و استفاده از اين نانوذرات نقره به ترتيب پس از سه و 24 ساعت مشاهده كردند كه هيچ سلولي زنده نمانده است.

با انجام اين آزمايش‌ها مشخص شد كه وجود غلظت بيش از 25 از نانوذرات نقره در سلول‌هاي بازدارنده HIV-1 تأثير به مراتب بهتري دارد. افزون بر اينكه كربن كف‌آلود هم به نسبت دو ماده پوشش دهنده ديگر، به دليل داشتن سطح آزاد، تا حدي پوشش‌دهنده بهتري به شمار مي‌رود.

همچنين در اين بين اندازه ذرات هم بي‌تاثير نيست چرا كه اندازه هيچ كدام از نانوذراتي كه به هم چسبيده بودند بيش از 10 نانومتر نبود.

به نظر دانشمندان نانوذراتي كه از طريق نقاط گليكو پروتئين 120gp به ويروس HIV-1 متصل مي‌شوند اين كار را با استفاده از گوگرد باقيمانده در اين نقاط انجام مي‌دهند.

جالب آن كه فاصله بين اين نقاط كه تقريباً 22 نانومتر است دقيقا با فاصله بين مركز نانوذرات برابر است.

به گزارش ايسنا از ستاد ويژه توسعه فن‌آوري نانو، اگر چه با انجام اين تحقيق اميدهايي جهت درمان HIV-1 با نانوذرات نقره پديد آمده است، اما همچنان لازم است دانشمندان در اين باره تحقيقات بيشتري انجام دهند.

به نظر اين محققان آنها هنوز از اثرات درازمدت اين نانوذرات فلزي هيچ اطلاعي ندارند. اما در حال حاضر دانشمندان مشغول ساخت كرمي با استفاده از اين نانوذرات براي پيشگيري از HIV-1 هستند كه قرار است آن را روي انسان مورد آزمايش قرار دهند.

ياكامن مي‌گويد: ما مشغول آزمايش اين نانوذرات عليه ديگر ويروس‌ها و ميكروب‌ها مي‌باشيم و نتايج اوليه نشان دهنده آن است كه مي‌توان از آنها به طور موثري عليه ديگر ميكروارگانيسم‌ها نيز استفاده كرد.

نتايج اين تحقيق در مجله Nanotechnology به چاپ رسيده است


منبع : ايسنا

معرفي گزارش استفاده از نانو ذرات در محصولات آرايشي بهداشتي



انجمن محصولات آرايشي، بهداشتي و معطر [1](CTFA) گزارش پزشكي درباره كاربرد فناوري نانو در محصولات مراقبتي شخصي مانند لوازم آرايشي و محصولات دارويي بويژه كرم هاي پوستي منتشر كرده است. اين گزارش مزاياي استفاده از نانومواد را مورد بحث قرار مي دهد. همچنين در آن به ارزيابي منظمي از محصولات مراقبتي شخصي مبتني بر فناوري نانو، خواص ويژه نانوذرات، پتانسيل جذب پوستي نانوذرات به كار رفته در كرم ها و لوسين ها، توافق عمومي علمي و نتايج سم شناسي درباره استفاده از فناوري نانو در محصولات مراقبتي شخصي پرداخته شده است. اين گزارش به صورت ويژه، استفاده از نانوذرات دي اكسيد تيتانيوم و اكسيد روي را در كرم هاي پوستي مورد بررسي قرار داده است.
دكتر John Bailey قائم مقام اجرايي CTFA مي گويد: "اين گزارش مستقيماً به مسائل علمي كاربرد نانوذرات در محصولات مراقبتي شخصي مي پردازد و نشان مي دهد استفاده از نانوذرات در كرم ها و لوسين ها بي خطر بوده و فوايد غيرقابل انكاري براي مصرف كنندگان به همراه دارد."
كرم هاي ضدآفتاب حاوي نانوذرات ملزم به داشتن تأييديه FDA بوده و مؤثر و بي خطر بودن آنها بايد طي فرآيندي به اثبات برسد.
استفاده از نانوذراتي مانند دي اكسيد تيتانيوم و اكسيد روي در كرم هاي ضدآفتاب رايج بوده و كرم هاي ضدآفتاب با كارايي بالا ده ها سال است كه به بازارها راه يافته اند. در سال 1996، FDA به اين نتيجه رسيد كه ذرات دي اكسيد تيتانيوم بسيار ريز در حد ميكرون دي اكسيد تيتانيوم، ماده جديدي نبوده و مداركي دال بر خطرناك بودن آنها وجود ندارد. نانوذرات و اكسيد روي، برخلاف انواع بزرگ آنها، در ضخامت هاي بالا شفاف بوده و پوشش سفيدي ايجاد مي كنند كه اين خود باعث پذيرش بيشتر آنها توسط مشتريان شده و در نهايت استفاده بيشتر در محصولات مي گردد، اين ويژگي (شفاف بودن در ضخامت هاي بالا) موجب محافظت بيشتر پوست از سرطان و ديگر آسيب هاي نور خورشيد مي گردد.
علاوه بر اين گزارش، CTAF با همكاري وزارت دارو و غذا (FDA) به تدوين جامعي از نظرات FDA در اين باره پرداخته است. اين مجموعه كه در سايت

کد:

---

www.ctfa.org

---

موجود است افزايش تمايل به استفاده از فناوري نانو در محصولات مراقبتي شخصي به ويژه كرم هاي ضدآفتاب را نشان مي دهد.

روش جديدي در درمان سرطان

درمان هدفمند سرطان، انتقال هدفمند يك عامل ضدسرطان (گرما، اشعه، دارو و يا آنتي‌بادي) به طور مستقيم به سلولهاي سرطاني مي‌باشد تا اينگونه با وارد كردن حداقل آسيب به سلولهاي طبيعي، سلولهاي سرطاني را بتوان از بين برد.

روش جديدي توسط محققان دانشگاه رايس در هيوستون ابداع شده است كه در آن سرطان بوسيله تابش اشعه و به كمك نانولوله‌هاي كربني درمان مي‌شود. نانولوله‌هاي كربني با قرارگيري در ميدان امواج راديويي از خود گرما آزاد مي‌سازند. در صورتي كه اين ذرات درون تومورها قرار گيرند اين اثر گرمايي آنها باعث تخريب سلولهاي سرطاني مي‌شود و در غياب اين نانوذرات، امواج راديويي بدون هيچ‌گونه ضرري از بدن عبور مي‌كنند.

در مطالعات تجربي، محققان محلولي از نانولوله‌هاي كربني تك‌جداره مستقيما به تومورهاي كبدي چهار خرگوش تزريق كردند و آنها را در برابر تابش امواج راديويي با تواتر 56/13 مگاهرتز به مدت دو دقيقه قرار دادند. نتيجه بدست آمده تخريب كامل تومورها بود.

اگرچه در طي اين بررسي عارضه جانبي مشاهده نشد با اين حال برخي از بافتهاي سالم كبدي تا فاصله 5-2 ميلي‌متري از تومورها دچار تخريب گرمايي شده بودند كه بخاطر نشت نانولوله‌هاي كربني به اطراف بود. در نمونه‌هاي كنترل كه در آنها فقط از تابش امواج راديويي و يا نانولوله‌ها استفاده شده بود هيچ تغييري مشاهده نگرديد.

به گفته يكي از محققان،‌ در اين مدل از سرطان كبد نتايج اميدواركننده و در بعضي مواقع هيجان‌انگيز بوده است. گام بعدي اين افراد يافتن راههايي براي هدف قرار دادن دقيق سلولهاي سرطاني بوسيله نانولوله‌ها است بدون اينكه وارد بافتهاي سالم شوند.

در حال حاضر اين تحقيق ادامه دارد و در اين مرحله نانولوله‌ها به آنتي‌باديها و ساير سلولهاي هدف‌گيرنده متصل مي‌شوند تا نانولوله‌ها صرفا وارد سلولهاي سرطاني شوند. از آنجا كه امواج راديويي به مناطق عمقي بدن نيز نفوذ مي‌كنند با ورود اختصاصي نانولوله‌ها به درون سلولهاي سرطاني امكان گرم كردن نانولوله‌ها در هر جاي بدن ممكن خواهد بود

منبع:

کد:

---

WWW.nanotechweb.org

---

عرضه كاتترهاي قلبي جديد با استفاده از فناوري نانو


شركت خصوصي Prescient Medical كه در زمينه ساخت ابزارهاي پزشكي مرتبط با كاهش مرگ ناشي از حملات قلبي فعاليت مي‌كند، اخيرا نوعي ابزار تشخيصي مبتني بر كاتتر به نام vPredict و vProtect جهت استفاده در كاتتريزاسيون قلبي عرضه كرده است.

اين ابزارها بگونه‌اي طراحي شده‌اند كه بسياري از مشكلات فناوريهاي موجود را برطرف مي‌سازند و به جراحان قلب اين امكان را مي‌دهند كه تا روش درمان خود را بر اساس نيازهاي شخصي هر مريض تغيير داده و تطبيق دهند.

وسايل تشخيصي موجود فقط در ويژگيهاي ساختاري بزرگ را مشخص مي‌كنند، به عنوان مثال فقط ميزان گرفتگي يك رگ كرونر را نشان مي‌دهند. vPredict يك كاتتر نوري مبتني بر طيف‌سنجي رامان است كه مي‌تواند حتي تركيبات شيميايي پلاك مسدود كننده عروقي را تعيين نمايد.

روش طيف‌سنجي رامان يك روش ارزيابي شناخته شده كمي و كيفي بسيار دقيق اجزاء تشكيل دهنده مواد مي‌باشد. با شناخت دقيق تركيب پلاك مسدودكننده عروق كرونر و وضعيت باليني ايجاد شده در اثر تركيبات مذكور، جراح مي‌تواند بهترين درمان را براي مريض انتخاب نمايد. در اولين سري از اين كاتترها امكان شناسايي كلسترول، استرهاي كلسترول، تري‌گليسريدها، پروتئين‌ها و خون ممكن شده است. در سري بعد اين ابزار امكان ارزيابي تعداد بسيار بيشتري از مواد مهيا خواهد شد و اينگونه امكان درك بهتر روند تصلب شرايين ممكن مي‌شود.

فناوري موجود در استنت‌ها بگونه‌اي است كه امكان باز شدن عروق نيمه‌بسته يا كاملا بسته را ممكن مي‌سازد اما مسائل مربوط به كيفيت اين ابزارها سبب بروز مشكلاتي همچون انسداد مجدد عروق، رشد جدار عروق و انعقاد ديررس مي‌گردد.

vProtect ابزار جديدي است كه بگونه‌اي طراحي شده كه اين مشكلات را برطرف مي‌سازد و كاربردهاي استنت‌ها را افزايش مي‌دهد. از اين ابزار در مواردي كه عروق كاملا بسته نشده‌اند و جريان خون محدود نشده است نيز مي‌توان استفاده كرد. از اهداف توسعه اين سيستم كاهش صدمات عروقي و افزايش ساخت عروق جديد عنوان شده است.

منبع:

کد:

---

http://www.nanowerk.com/news/newsid=3003.php

---

مقابله با بيماري‌هاي عفوني به کمک فناوري‌نانو

ميزان مرگ و مير زياد سالانة ناشي از بيماري‌هاي عفوني باکتريايي؛ به‌خصوص نوع مقاوم در برابر آنتيبيوتيک آنها(MRSA ) ـ که طبق برخي گزارش‌ها حتي بيش از آمار مربوط به ويروس ايدز است ـ نشان‌دهنده آن است که اين باکتري تهديدي جدي براي سلامت انسانها بوده و حتي خطرناک‌تر از ويروس اچ. آي. وي به شمار مي‌آيد؛ به اين منظور گروهي از محققان دانشگاه آمريکايي در يک پروژه مشترک سعي دارند تا راهي براي مقابله با باکتري‌هاي استافيلوکوکي و ساير پاتوژن‌هاي کشنده بيابند.

يکي از اهداف اين گروه يافتن راهي براي شناسايي سريع‌تر و دقيق‌تر آنهاست. اين دانشمندان با استفاده از فناوري‌نانو به دستاورد نويني رسيده‌اند که زمان کنوني تشخيص اين باکتري‌ها را از ميزان استاندارد کنوني سه روز، به سه ساعت کاهش داده ‌است. اين ابتکار جديد با توجه به واگيردار بودن اين بيماري و نياز به قرنطينه بيماران مشکوک طي اين مدت و هزينه‌هايي که در پي دارد، بسيار حائز اهميت بوده و توجه زيادي را به خود جلب کرده‌است.

آنها زيست‌حسگرهايي را ساخته‌اند که قادر است اين باکتري‌ها را ظرف سه ساعت و با دقت بسيار اعجاب‌آوري شناسايي کند. اين ابزار تاکنون موفق به تشخيص انواع مختلفي از اين استافيلوکوک‌ها شده‌است و در علامت‌گذاري زيستي مربوط به سرطان ريه هم با موفقيت همرا ه بوده ‌است. اين حسگر با تعيين مشخصه سم باکتري، به‌سرعت و با دقت زياد، نوع و ميزان خطرناک بودن اين باکتري‌ها را معلوم مي‌کند. آنها براي اين کار مولکول‌هايي را که به پروتئين فيبرونکتين(نوعي پروتئين منحصربه‌فرد است که روي سطح اين استافيلوکوک‌ها يافت شده‌است و عامل اتصال اين باکتري به بافت‌هاي انساني است) مي‌چسبند، مورد بررسي قرار دادند. آنها توانسته‌اند طي چند مرحله غربالگري استافيلوکوک‌ها را بر اساس نوع سم، از بقيه جدا نمايند.

ابتکار ديگر اين دانشمندان به‌کارگيري نانوسيم‌ها و ساير نانومواد و تقليد از ساز و كار راهيابي استافيلوکوک‌ها به سلول و تکثير آن، به‌منظور دارو رساني به سلول‌هاي بيمار و از بين بردن سلول‌هاي سرطاني بدون آسيب رساندن به سلولهاي سالم است. آنها دريافته‌اند که نانومواد روکش‌شده با پادتن‌ها يا ساير مواد، به‌آساني مي‌توانند به درون تومورها راه يابند، همچنين نانوسيم‌هايي که با پروتئين فيبرونکتين روکش شده باشد، راحت‌تر از نانوسيم‌هاي بدون روکش وارد سلول مي‌شوند. اين روش در صورت سرمايه‌گذاري صحيح و توجه کافي مي‌تواند طي چند سال آينده به بهره‌وري تجاري برسد.
منبع

کد:

---

http://www.physorg.com/news113757584.html

---

محققان ايراني نانو داروهاي ضد سرطان توليد مي‌كنند

معاون غذا و داروی وزارت بهداشت با تاکید بر ادامه توزیع داروی بیهوشی هالوتان و استقبال 30درصد بیماران ام.اس از داروی ایرانی از تلاش محققان ایرانی برای تولید نانو داروهای ضد سرطان در کشور خبر داد.

معاون غذا و داروي وزارت بهداشت با تاكيد بر ادامه توزيع داروي بيهوشي هالوتان و استقبال 30درصد بيماران ام.اس از داروي ايراني از تلاش محققان ايراني براي توليد نانو داروهاي ضد سرطان در كشور خبر داد.
به گزارش فارس، رسول ديناروند امروز در حاشيه مراسم جشنواره رازي در محل مجلس سابق شوراي اسلامي در جمع خبرنگاران، افزود: توليد واكسن ضد سرطان يك پروژه تحقيقاتي است كه در جهاد دانشگاهي دانشگاه علوم پزشكي شهيد بهشتي دنبال مي‌شود و وزارت بهداشت نيز از اين پروژه تحقيقاتي حمايت مي‌كند.
وي كه رئيس مركز تحقيقات نانوفناوري پزشكي نيز هست، گفت: در اين مركز محققان زيادي مشغول تلاش براي توليد داروهاي ضد سرطان با استفاده از تكنولوژي نانو است، تلاش اين محققان بسيار اميد بخش است و اكنون مراحل مطالعات حيواني اين نوع داروها در حال انجام است اگر مطالعات انساني اين داروها نيز موفقيت آميز باشد، مي‌توانيم به داروهاي سرطاني در مقياس نانو دست يابيم كه عوارض جانبي آنها به مراتب كمتر و اثربخشي آنها بيشتر خواهد بود، اين داروها مستقيماً وارد سلولهاي مقصد مي‌شوند.
معاون غذا و داروي وزارت بهداشت ادامه داد: داروي آوانكس ايراني يا همان سينوكس كه داروي ايراني بيماران ام اس است با وجود مقاومت برخي پزشكاني كه با وارد كنندگان دارو ارتباط دارند، مورد استقبال قاطبه پزشكان و بيماران قرار گرفته و حدود 30 درصد اين بيماران اكنون از اين دارو استفاده مي‌كنند.
وي گفت: علاوه بر اين دارو به زودي 2 داروي ديگر بيماران ام اس كه اينترفرون بتا هستند در كشور توليد مي‌شود و اميدواريم در سال آينده وابستگي به ورود داروهاي خارجي بيماران ام اس برچيده شود.
ديناروند افزود:‌ شركتهاي چند مليتي وارد كننده داروهاي خارجي با استفاده از قدرت خود گاهي پزشكان را مجاب مي‌كنند كه داروهاي خارجي برتر است در حالي كه واقعاً چنين نيست.
وي ادامه داد:‌ در مورد داروي هالوتان نيز سال گذشته شوراي دارويي كشور دوباره موضوع اين دارو را بررسي كرد و از متخصصان برجسته بيهوشي كشور نيز نظر خواهي كرد، اكثريت پزشكان و متخصصان بيهوشي كشور از وزارت بهداشت خواستند اين دارو در فهرست دارويي كشور بماند، البته داروهاي جديدتر بيهوشي كه گران قيمت تر هستند نيز در فهرست دارويي كشور وجود دارد و پزشكان حق انتخاب و جايگزيني دارند.
وي گفت: با وجود اينكه برخي عوارضي براي داروي هالوتان بر مي‌شمارند، داروهاي جديد نيز بي عارضه نيستند.

منبع خبر : جام جم آنلاين

کاربرد نانوتکنولوژی در درمان عفونت خون

نانوتکنولوژی طی ۱۰ سال گذشته گستره وسیعی پیدا کرده و تقریبا بر همه شاخه های علوم اعمال اثر نموده است و اکنون جلودار تحقیقات پزشکی است.به گزارش باشگاه خبرنگاران جوان جام جم آن لاین نوشت : واقعیت این است که نانومدیسین را می توان به سه طبقه اساسی تقسیم کرد که شامل ابزار کوچک ، روشهای تشخیصی و انتقال دارو هستند.نسل بعدی تکنولوژِ های نانو مدیسین برای فراهم ساختن روشهای تشخیصی پیوسته و مرتبط و روشهای درمانی در حال گسترش است.تحقیقات برای ایجاد سیستم های طراحی شده در مقیاس نانو که سلولهای بیمار (مثلا سرطانی) را جستجو می کنند صورت می گیرد. یکی از کاربردهای مهم نانوتکنولوژِی در درمان مسومیت خون یا همان سپسیس است.امروزه همودیالیز سریع تر و بطور موثرتر انجام می پذیرد و این امر بوسیله فیلترهایی به شکل فیبرهای توخالی منفذ دار که امکان عبور پلاسمای خون را از ریز ساختارها فراهم می سازند ، صورت می گیرد.در مورد سپسیس (عفونت خون) زنده ماندن بیماران اغلب به سرعت حذف ماده سمی از خونشان بستگی دارد.سیستمهای موجود وقت گیرند. پیش از تخلیص پلاسما اجزاء سلولی خون باید جدا شوند.برای این کار خون از بدن به واحد جداسازی پلاسمی هدایت می شود. تنها پس از این مرحله است که اندوتوکسین ها (سموم باکتریایی) را می توان از پلاسما حذف نمود.این فرآیند دو مرحله ای مستلزم استفاده از تجهیزات تکنیکی و نیازمند مراقبت از بیمار توسط پرسنل پزشکی است.روشهای دیگر نیز هستند که در آن خون از سطوحی می گذرد که به اندوتوکسین ها متصل می شوند اما این فرآیند ها مورد تایید نیستند چرا که منجر به تداخل بین سلولهای خون و گروههای اتصال که در سطوح فوق قرار دارند می شود.در روش جدید که اساس آن استفاده از علم نانوتکنولوژی است ، چنین مشکلاتی ایجاد نمی شود.اساس آن پوشاندن انتخابی غشاهای فیبر توخالی با لایه های در مقیاس نانو برای استفاده در همودیالیز است.خون از طریق یک دسته فیبرهای توخالی سازگار باخون عبور داده می شود. قطر هر فیبر تقریبا ۵۰۰ میکرومتر است و دارای منافذی با قطر ۰.۲ میکرومتر است.این منافذ فیبر توخالی را به یک ----- تبدیل می کنند و برای عبور سلولهای خونی بسیار کوچکند اما امکان عبور پلاسما را می دهند.طی عبور از منافذ ، اندوتوکسین ها به جایگاههای اتصال بر روی دیواره های منفذ دار می چسبند و لذا غلظت آنها در پلاسما کاهش می یابد.این محل های اتصال که اندازه آنها فقط چند نانومتر است در سطح خارجی فیبر قرار دارند. سطح فیبر نیز با لایه ای از جایگاههای اتصال برای اندوتوکسین ها پوشیده شده است.اگر تقریبا ۵۰۰۰ فیبر در یک نمونه باشد ، تعداد محل اتصال برای تخلیص حجم کامل خون یک بیمار وجود خواهد داشت.البته اصل روش آسان بنظر می رسد اما مشکلاتی در تولید غشاهای فیبر توخالی وجود دارد چرا که سطح داخلی آنها باید کاملا فاقد محل اتصال باشد.در غیر اینصورت سلولهای خون با آنها تداخل کرده و منجر به فعال سازی ناخواسته ترومبوسیتها می شود که این نیز بنوبه خود منجر به انعقاد خون می شود.بنابراین باید فرآیندی دنبال شودکه طی آن تنها سمت بیرونی و منافذ فیبرهای توخالی و نه دیواره های داخلی پوشیده از جایگاههای اتصال شود.


باشگاه خبرنگاران جوان



دارورساني به كمك ويروسها

شيميدانهاي دانشگاه ايالتي كاروليناي شمالي از كپسول ويروسها براي آزادسازي ملكولها استفاده كرده‌اند كه اين كار مي‌تواند منجر به انتقال هدفمند تركيبات در بدن شود. اين افراد از ويروس موزائيكي شبدر قرمز به عنوان حامل ملكولهاي رنگ استفاده كردند.

اين ويروس، ويروسي گياهي با يك ديواره سلولي است كه از بخشهاي متعددي كه بر اثر خودآرايي تشكيل محفظه مي‌دهند ساخته شده است. به گفته محققان اين محفظه‌هاي پروتئيني ساختار محكمي را تشكيل مي‌دهند كه داراي فضاي داخلي هستند كه براي بارگيري ملكولها ايده‌ال مي‌باشد. براي بررسي قابليت بارگيري و انتقال اين محفظه، دانشمندان امكان انتقال رنگ را به درون آن مورد ارزيابي قرار دادند.

با توجه به اينكه يونهاي دوظرفيتي در ساختار ويروس قرار دارند تخليه محلول پيرامون ويروس از يونهاي كلسيم و منيزيم باعث بروز تغييرات چشمگير در ساختار سه بعدي ويروس مي‌شود و منجر به ايجاد منافذ و ورود رنگ به فضاي داخلي محفظه مي‌شود. افزودن يونها باعث بسته شدن اين منافذ مي‌گردد و ملكولهاي رنگ درون آن به دام مي‌افتند. با كاهش غلظت يونها منافذ مجددا باز شده و ملكولهاي رنگ آزاد مي‌شوند.

هدف نهايي اين افراد استفاده از اين روش براي دارورساني داخل سلولي و انتقال هدفمند داروها به سلولهاي مدنظر مي‌باشد. يعني به كمك تغيير غلظت يونها و باز وبسته كردن منافذ، داروها وارد محفظه‌ها شده و بعد از ورود ويروس به سلول، در جايي كه نياز است آزاد مي‌شون

کد:

---

www.rsc.org/Publishing/ChemScience/Volume/2008/02/viral_cargo_delivery.asp

---

استفاده از نانوحاملها براي درمان مسموميتهاي دارويي

مسموميتهاي دارويي حدود 40% از كل موارد مسموميت را به خود اختصاص داده‌ا‌ند. متاسفانه براي تعداد كمي از داروها پادزهر وجود دارد و درمان اين موارد منوط به پمپاژ معده و تخليه آن و يا تحريك روده‌ها، تجويز زغال فعال و يا انجام همودياليز مي‌باشد. تمامي اين روشها تهاجمي بوده و نياز به دستگاههاي ويژه دارند.

روش جايگزين ديگري كه ابداع شده است استفاده از تزريق نانوذرات به درون خون است. به گفته يكي از محققان دانشگاه مونترال، ما در حال ارزيابي انواع نانوحاملها (نانووزيكولها و نانوكپسولها) جهت سميت‌زدايي دارويي مي‌باشيم. ما تاكنون موفق شده‌ايم نشان دهيم كه طراحي مناسب نانوحاملها مي‌تواند داروها را از بافتها براحتي خارج سازد.

اين ذرات به همراه حامل دارويي خود بعد از تخريب از بدن دفع مي‌شوند. به دليل كوچك بودن اندازه اين ذرات (100-50 نانومتر) براحتي در جريان عمومي خون گردش كرده بدون اينكه عروق خوني را مسدود سازند. اين ذرات را بگونه‌اي مي‌توان طراحي كرد كه به يك داروي خاص متصل شده و غلظت آن را كاهش دهند. حتي آنها را بگونه‌اي مي‌توان طراحي نمود كه بيش از يك دارو را جذب كنند و براي برداشت چند نوع دارو مناسب باشند. اين افراد در يك مدل درون-برون تني (Ex-vivo) سميت قلب بوسيله داروهاي ضدافسردگي را مورد ارزيابي قرار دادند.

آنها دريافتند كه بهبود مسموميت در حالتي كه از نانوحاملها استفاده شد نسبت به موقعي كه از نانوذرات استفاده نشد سريع‌تر مي‌باشد. محدوديتهاي احتمالي اين روش تداخل نانوذرات با داروهاي ديگري است كه براي درمان مسموميت مريضها از آنها استفاده مي‌شود. اين محققان درنظر دارند اين روش را در نمونه‌هاي حيواني بزرگتر نيز بررسي كنند تا به نتايج واقعي‌تري دست يابند.

نتايج اين مطالعه در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده است.

منبع:
nanotechweb.org/cws/article/tech/32535

نانوپيپ‌هاي کربني براي کاوش و تزريق درون سلولي

نانوکاوشگرها و نانوپيپت‌هاي ساخته‌شده ‌از نانولوله‌هاي کربني و لوله‌هاي کربني نانومقياس به‌دليل استحکام مکانيکي بالا، هدايت الکتريکي بالا و اندازة کوچک‌شان، اخيراً به‌عنوان جايگزين‌هاي مناسبي براي نانوپيپت‌هاي شيشه‌اي، مطرح شده‌اند. هم‌اکنون محققاني در دانشگاه پنسيلوانيا روش ساختي براي نانوپيپت‌هاي کربني(CNPs) توسعه داده‌اند که نيازي به نانوآرايش خيلي سخت ندارد و براي توليد انبوه مناسب است.
(الف) از بالا به پايين: نوک لولة کربني نانوپيپت کربني هنگامي که روي ديوارة پيپت شيشه‌اي فشرده مي‌شود، دچار خميدگي مي‌شود و بلافاصله بعد از حذف اين نيرو، شکل اولية خود را باز مي‌يابد. (ب) از بالا به پايين: يک نانوپيپت کربني درون غشاء يک سلول عضلة نرم نفوذ مي‌کند. اين سلول به وسيلة دم‌زني (مکش) ميکروپيپت شيشه‌اي در مکاني نگه داشته مي‌شود. ميله‌هاي مقياس 15 ميکرومتر هستند.
پيپت‌ها ابزارهايي هستند که در هر آزمايشگاه شيميايي، پزشکي و زيست‌شناسي يافت مي‌شوند. با پيشرفت زيست‌شناسي مولکولي، محققان به پيپت‌هايي نياز پيدا کردند که قادر به تهيه مقادير کوچک‌تر و کوچک‌تر از نمونه، نه فقط براي کاوش کردن بلکه براي تزريق دارو، DNA و غيره داخل سلول‌ها بدون آسيب رساندن به آنها، باشند. اگر چه ‌امروزه ‌امکان ساخت نوک يک پيپت شيشه‌اي ـ که قطر داخلي آن در حد چند ده نانومتر است ـ وجود دارد؛ اما در زمينه دقت فراوري و قابليت عملياتي چنين پيپتي مشکلات قابل ملاحظه‌اي وجود دارد.
دکتر هيم باو ، يکي از اين محققان، مي‌گويد: «ما بي‌نهايت علاقه‌مند به توسعه ابزارهاي نانوجراحي براي کاوش سلول‌ها، پايش فرايندهاي درون آنها، و کنترل يا تغيير عملکردها آنها هستيم. ما نانوپيپت‌هاي کربني را به‌صورت انبوه توليد مي‌کنيم که مي‌توانند معرف‌هايي را بدون آسيب رساندن به سلول‌ها، به داخل آنها تزريق کنند. ما احساس مي‌کنيم که اين CPNها دانشمندان را براي درک بهتر چگونگي عملکردهاي يک سلول و توسعة دارورساني‌ها و درمان‌هاي جديد کمک خواهند کرد».
ميخائيــــــل اسکــــرلاو، يکي ديگر از اين محققان، مي‌گويد: «ما يک فرايند ساخت براي توليد CNPها بدون هر نانوآرايشي، توسعه داده‌ايم که براي توليد انبوه نيز مناسب است. فرايند ساخت ما شامل ترسيب يک فيلم کربني داخل يک ميکروپيپت کواتز براي تشکيل يک کانال هادي، پيوسته و توخالي در امتداد طول اين ميکروپيپت، مي‌شود. خاصيت بي‌نظير اين نانوپيپت‌هاي کربني، وجود يک فيلم کربني توخالي و هادي از نظر الکتريکي است که در تمام طول ميکروپيپت کوارتز قرار دارد و مي‌تواند براي اندازه‌گيري‌هاي فيزيولوژي سلولي در هنگام تزريق سلولي، استفاده شود».
اسکرلاو فرايند ساخت را چنين شرح مي‌دهد: «داخل لوله‌هاي مويي کوارتز، با يک محلول کاتاليستي پر مي‌شود، ابتدا با هوا خشک، سپس داخل ميکروپيپت‌هاي نوک تيز قرار داده مي‌شوند. کربن به‌طور انتخاب‌پذير و به‌وسيله رسوب بخار شيميايي(CVD)، روي سطح کاتاليزور رسوب مي‌کند. ضخامت اين فيلم کربني را تغيير زمان CVD کنترل مي‌كند، سپس نوک ميکروپيپت براي حذف سطح خارجي کوارتز و در معرض قرار دادن طول کوتاهي از لوله کربني داخلي، اچينگ يا حکاکي مرطوب مي‌شود. زمان و دماي حکاکي مرطوب طولي از لوله کربني ـ که در معرض قرار داده مي‌شود ـ را مشخص مي‌کند. کاهش بيشتر قطر بيروني نوک مي‌تواند با حکاکي قطر بيروني لوله کربني به‌وسيله اکسيداسيون پلاسمايي، انجام شود که اين منجر به لوله‌هاي کربني با قطرهاي بيروني بين ده تا صد نانومتر مي‌شود. محصول نهايي يک لوله مويي شيشه‌اي است که يک فيلم کربني پيوسته روي سطح داخلي آن قرار دارد و يک لوله کربني نانومقياس از انتهاي آن بيرون زده‌است».
اين محققان متوجه ‌شدند که نوک اين CNPها انعطاف‌پذير و کشسان است و در عين حال براي نفوذ آسان درون سلول‌ها به ‌اندازه کافي محکم هستند. اسکرلاو مي‌گويد: «برخلاف پيپت‌هاي شيشه‌اي که شکسته مي‌شوند، ما مشاهده کرديم که چگونه اين CNPها موقعي که روي يک سطح جامد فشرده مي‌شوند، بدون شکسته‌‌ شدن خميده مي‌شوند، سپس موقعي که اين نيرو حذف مي‌شود، شکل اوليه خود را باز مي‌يابند. با اين حال اين CNPها براي رسوخ داخل سلول‌ها عضلة نرم به ‌اندازه کافي مستحکم هستند. اين CNPها با موفقيت درون سلول‌هاي مختلفي از قبيل سلول‌هاي سرطاني فلس‌دار اُرال و سلول‌هاي عصبي، نفوذ کرده ‌اند».
همچنين روش ساخت قابل مقياس اين گروه تحقيقاتي اجازه ساخت همزمان صدها کاوشگر پايدار با ابعاد نانومقياس را مي‌دهد.
نتايج اين تحقيق در مجله Nanotechnology منتشر شده‌است.

nano.ir

نانو پزشكی

بدن انسان از ساختارهای مولكولی فعال و پیچیده ای ساخته شده است و زمانی كه این ساختارها دچار آسیب شوند، سلامتی انسان تهدید می شود .روشهای متفاوتی برای تشخیص بیماریها وجود دارند .به عنوان مثال یك پزشك می تواند از طریق سوالاتی كه از بیمار می پرسد یا عكس گرفته شده با اشعه X و یا جراحی ، به علل یك بیماری پی ببرد .پزشكان قادر به تشخیص بیماریهای مختلفی هستند ولی تاكنون بیماریهای بسیاری نیز ناشناخته و مرموز باقی مانده اند .شناخت یك بیماری به معنای داشتن اطلاعاتی كامل راجع به آن نیست .مثلا پزشكان می توانند قبل از اینكه در مورد نوع میكروب اطلاعاتی داشته باشند، عفونت را تشخیص دهند .بدون در نظر گرفتن درمانهایی از قبیل ماساژ دادن و پرتوافكنی ، جراحی و مصرف داروها دو نوع اصلی درمان هستند .

جراحی روشی مستقیم برای برطرف كردن ناراحتیهای بدن است كه امروزه توسط متخصصان مجرب و آموزش دیده انجام می شود .جراحان به منظور درمان ، برای برداشتن غدد سرطانی ، برطرف كردن انسداد رگها و حتی جایگزین كردن اعضای مختلف ، پوست و بافت بدن را برش می دهند .این روش می تواند خطرات بسیاری در برداشته باشد .به هوش نیامدن ، مقاومت بدن در برابر عضو جدید و از بین رفتن سلولها، نمونه ای از این خطرات هستند .جراحان كنترل دقیق بر عمل جراحی ندارند .بدن انسان توسط ماشینهای مولكولی كه اكثرا داخل سلولها هستند، فعالیت می كند .جراحان قادر به دیدن مولكولها و در نهایت ترمیم آنها نیستند .بنابراین علم كنونی قادر به درمان كامل بیماریها و یا حتی تشخیص بسیاری از بیماریها نیست .پزشكان همواره سعی كرده اند كه به بدن كمك كنند تا خود عمل درمان و التیام بخشی را انجام دهد .در ابتدا این عمل روند كندی داشت ولی با به كارگیری متدها و تجهیزات جدیدی كه امروزه وارد عرصه پزشكی شده اند، سرعت زیادی به خود گرفته است .در آینده ای نه چندان دور، بیماریهای مهلكی چون ایدز و سرطان ، قابل پیشگیری و درمان خواهند شد .اگر تصور چنین مساله ای برایتان غیر ممكن است ، به پیشرفتهای جهان پزشكی توجه كنید .در زمان قدیم تصور بریدن بدن انسان به وسیله كارد آن هم بدون احساس هیچ گونه دردی ، ناممكن بود .وجود بیماریهای لاعلاج بسیاری كه در دوران قدیم وجود داشته اند و اكنون داروهایی برای درمان آنها كشف شده است ، این امید را برای ما زنده نگه می دارد كه در آینده ای نزدیك تمام بیماریها قابل پیشگیری و درمان خواهند بود .

قابلیتها و توانمندیهای نانوپزشكی این نكته را گوشزد می كند كه می توان به زندگی و زنده بودن امیدوار بود .امروزه ممكن است در عنفوان جوانی حمله قلبی یا سرطان ناگهانی و غیر منتظره به سراغ مان بیایند .اما به راستی بیماران در حال مرگ چگونه می توانند از فواید تكنولوژیهای آتی پزشكی بهره جویند‚ چگونه می توان از ساختار فیزیكی بدن محافظت كرد تا پیشرفتهای تكنولوژی پزشكی در آینده ، سلامتی را به بیماران باز گرداند .

موضوعی خارق العاده در علم پزشكی مطرح شده است مبنی بر اینكه بیماران در حال مرگ را می توان منجمد كرد و سپس به مدت چندین دهه یا حتی چندین قرن در نیتروژن مایع نگهداری كرد تا زمانی كه تكنولوژی پزشكی به حدی پیشرفت كند كه قادر به بازگرداندن سلامتی آنها شود.
نانوتكنولوژی ، تكنولوژی برتر قرن بیست و یكم است كه امكان ساخت ماشین های مولكولی پیچیده را در اختیار ما قرار می دهد .نانوپزشكی فن به كارگیری تدابیر نانوتكنولوژی است و راه حلی است برای پایان دادن به بحرانهای جهانی مراقبتهای پزشكی .
نانوتكنولوژی قادر به پیشگیری و معالجه بیماریهاست .البته این مبحث هنوز در حال گذراندن مراحل اولیه خود است ولی توان متغیر ساختن علم پزشكی قرن بیست و یكم را داراست .ابتدایی ترین تجهیزات نانوپزشكی را می توان در تشخیص بیماریها به كار گرفت .

در كنار تمام داروها وتجهیزات پزشكی كه نانوتكنولوژی برای علم پزشكی به ارمغان آورده است ، نانوروباتهای ساخته شده می توانند تا بدانجا توسعه داده شوند كه بدون هیچ آسیب و ناراحتی وارد بدن شوند و به تشخیص بیماریها و درمان آنها بپردازند .نانوروباتها قادر به ترمیم سلولها، بافتها و اعضاء هستند .بیماریهایی چون سرطان ، هموفیلی ، آرتروز، رماتیسم ، ایدز و برخی از بیماریهای ذهنی توسط آنها كنترل می شود و در نهایت از بین می رود .نانوروباتها به قدری كوچكند كه می توانند به راحتی از میان رگها عبور كنند .این روباتها طور ی طراحی شده اند كه توسط سرنگ به بدن انسان تزریق می شوند و سپس از طریق رگها و دیگر مسیرهای سلولی در بدن انسان گردش می كنند .نانوروباتها یا نانوماشین ها می توانند اعضای داخلی بدن و چگونگی كاركرد آنها را تنظیم كنند و به قدری پیشرفته اند كه در جراحی پلاستیك نیز به كار گرفته می شوند .با وجود نانوروباتها، انسانها قادرند فرم بدن خود را از نو بسازند و حتی جنسیت خود را تغییر دهند .این نانوروبات ها در زمینه های پزشكی همچون موارد زیر نیز كاربردهای فراونی دارند:

تغییر شكل دادن Dna
مستحكم كردن استخوانهای شكسته
تغییر رنگ مو، چشم و پوست
با تزریق نانوماشین ها به ماهیچه می توان توانایی انسان را افزایش داد .نانوماشین ها می توانند جایگزین گلبولهای خون نیز شوند و خونی بسازند كه قابلیت نقل و انتقال وترمیم سلولهای مختلف بدن را داشته باشد و موجب حیات ابدی شود .خون ساخته شده ارزان قیمت خواهد بود و از لحاظ كارآیی همانند خون معمولی است و بدون در نظر گرفتن گروه خونی قابل تزریق به همه انسانها نیز هست .

نانوماشین های نانوپزشكی به وجود آورنده مرحله جدیدی از تكامل انسانی هستندكه سبب بقاء بشر می شوند .نانو ماشین ها طوری طراحی شده اند كه قادر به ساخت اتم ها و در نتیجه درمان بسیاری از بیماریهای مزمن امروزی هستند .
تصلب شرائین یكی از این بیماریهاست .در اثر این بیماری ، كلسترول در دیواره های داخلی رگها رسوب می كند و سبب تنگ شدن رگها می شود .زمانی كه شاهرگهای قلب نیز بر اثر این بیماری تنگ شدند، آن گاه خطر احساس می شود .هنگامی كه جریان خون محدود می شود، بافتهایی كه توسط رگها تغذیه می شوند، خواهند مرد .اولین نشانه های گرفتن رگها در قلب ، بروز آنژین است .اگر بیماری پیشرفته شود، ماهیچه های قلب می میرند و سبب حمله قلبی می شود .بدین منظور نانوماشین هایی طراحی و برنامه ریزی شده اند كه قادر به جستجو، یافتن و برطرف كردن رسوبات كلسترول و در نتیجه باز كردن مجدد رگها هستند .با كمك نانو ماشین های ترمیم كننده سلولها، می توان مشكلات مربوط به سلولها و بافتها را برطرف كرد .بدین منظور ماشین های ترمیم كننده سلولها به ابزارها و گیرنده های حسی در ابعاد مولكولی احتیاج دارند .اندازه این ماشین ها با اندازه باكتریها و ویروسها برابر است .ماشین های ترمیم كننده سلولها می توانند در مسیر جریان خون حركت كنند و همان گونه كه ویروس ها داخل سلولها می شوند، به سلولها وارد شوند .نانوماشین ها با تست كردن محتوا و فعالیت سلولها، مشكلات موجود را مشخص می كنند .نانوماشین ها برحسب مشكل تشخیص داده شده ، تعیین می كنند كه آیا سلول باید ترمیم شود و یا اینكه از بین برود .برای درمان سرطان نیز از این روش استفاده می شود .در ضمن ، كنترل این نانوماشین ها توسط نانوكامپیوتر صورت می گیرد .

از آنجایی كه تمام ناراحتی ها و مشكلات فیزیكی انسان در اثر تغییر آرایش اتمها صورت می پذیرد، ماشین های ترمیم كننده سلولها، اتمها را به محل صحیح خود باز می گردانند و مشكل را برطرف می كنند .با وجود جالب بودن این موضوع ، باید در نظر داشت كه برطرف كردن ناراحتی های فیزیكی به تنهایی نمی تواند مشكل اصلی را رفع كند .به عنوان مثال اگر فردی دچار ضربه مغزی شود، بافتهای آسیب دیده او ترمیم می شوند اما اطلاعاتی كه در سلولهای مغز ذخیره شده بودند از بین می رود .یكی از مواردی كه توسط نانوتكنولوژی قابل درمان نیست مربوط به سلامتی ذهن است .با این وجود برخی از تواناییهای ذهنی از طریق بازیابی سطوح هورمونی و شیمیایی مغز، درمان می شوند .

مشكل كهولت نیزتوسط نانوماشین ها برطرف می شود .ناتوان شدن استخوانها، چروك شدن پوست ، كاهش فعالیت آنزیمها، التیام كند و آهسته زخمها، ضعیف شدن حافظه و تمامی مشكلات ناشی از كهولت در اثر آسیب مولكولها، موجب عدم توازن شیمیایی و تغییر ساختارهای مولكولی می شوند.اگر ماشین های ترمیم كننده سلولها بتوانند سلولها و ساختارهای آسیب دیده را ترمیم كنند، روند كهولت خیلی آرامتر طی خواهد شد .

درنتیجه پیشرفت نانوتكنولوژی و نانوپزشكی ، ممكن است میانگین عمر انسان زمانی به صدها تا هزاران سال برسد.

استفاده از نانو حامل‌ها براي درمان مسموميت‌هاي دارويي

مسموميت‌هاي دارويي حدود ‪ ۴۰‬درصد ازكل موارد مسموميت را به خود اختصاص داده‌اند و روش درماني با استفاده از تزريق نانو ذرات به درون خون ابداع شده است.

پايگاه اينترنتي فناوري نانو در گزارشي اعلام كرد، براي تعداد كمي از داروها پادزهر وجوددارد و درمان اين موارد منوط به پمپاژ معده و تخليه آن و يا تحريك روده‌ها، تجويز زغال فعال و يا انجام همودياليز مي‌باشد.

تمامي اين روش‌ها تهاجمي بوده و نياز به دستگاه‌هاي ويژه دارند.

در اين گزارش آمده است، روش جايگزين ديگري كه ابداع شده است، استفاده از تزريق نانو ذرات به درون خون است.

به‌گفته يكي از محققان دانشگاه "مونترال"، محققان درحال ارزيابي انواع نانو حامل‌ها جهت سميت‌زدايي دارويي هستند.

وي گفت محققان تاكنون موفق شده‌اند نشان دهند طراحي مناسب نانو حامل‌ها مي‌تواند داروها را از بافت‌ها به راحتي خارج سازد.

اين ذرات به همراه حامل دارويي خود بعد از تخريب از بدن دفع مي‌شوند.

براساس اين گزارش، به دليل كوچك‌بودن اندازه اين ذرات(‪ ۵۰-۱۰۰‬نانومتر) به راحتي در جريان عمومي خون گردش كرده ، بدون اين كه عروق خوني را مسدود سازند. اين ذرات را به گونه‌اي مي‌توان طراحي كرد كه به يك داروي خاص متصل شده و غلظت آن را كاهش دهند.

حتي آن‌ها را به گونه‌اي مي‌توان طراحي نمود كه بيش از يك دارو را جذب كنند و براي برداشت چند نوع دارو مناسب باشند.

اين افراد در يك مدل درون-برون تني (‪ (Ex-vivo‬سميت قلب بوسيله داروهاي ضدافسردگي را مورد ارزيابي قرار دادند.

محققان دريافتند كه بهبود مسموميت در حالتي كه از نانوحامل‌ها استفاده شد نسبت به موقعي كه از نانو ذرات استفاده نشد، سريع‌تر است.

به گزارش پايگاه اينترنتي فناوري نانو، محدوديت‌هاي احتمالي اين روش تداخل نانو ذرات با داروهاي ديگري است كه براي درمان مسموميت مريض‌ها از آنها استفاده مي‌شود.

محققان درنظر دارند اين روش را در نمونه‌هاي حيواني بزرگتر نيز بررسي كنند تا به نتايج واقعي‌تري دست يابند.

نتايج اين مطالعه در مجله ‪ Nature Nanotechnology‬منتشر شده است.

جلبک ها درخدمت نانوگیاه پزشکی

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

]
جلبک ها با قدمتی بالغ بر 40 میلیون سال در مقایسه با دیگر رستنی ها توانسته اند مقام نخست را از نظر تولید انرژی و همچنین مواد تجدیدشونده بویژه در دنیای نانو، کسب کنند.

بنابراین با توجه به اهمیت جلبک ها در این زمینه ، شایسته است کشاورزی سنتی و صنعتی برای توسعه پایدار فناوری های جدید، نهادینه شوند. جایگاه مناسب برای چنین تحقیقاتی ، کشاورزی پیشرفته بویژه در زیربخش های گیاه شناسی با تخصص گیاه شناسی الکترونیک است.

بسیاری از موضوعات مهم در گیاه پزشکی مانند تشخیص و شناسایی ، پیش آگاهی ، مبارزه و مهار، قرنطینه و تا حدودی ترویج ، بی شباهت به مفاهیم پلیسی نیستند. از این رو شناخت و همچنین بهره مندی از قابلیت های کم نظیر نانوپلیس های جلبکی برای گیاه پزشکی ، امروز از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

از سوی دیگر می دانیم که بسیاری از الگوهای فنی در نانوفناوری ، مرهون ساختار ظریف ، ولی توانمند انواع میلیونی جلبک ها هستند.

طراحی ، ساخت و تولید ابزار و قطعاتی با دقت مقیاس نانو به طور مصنوعی ، فوق العاده دشوار و پرهزینه است ، ولی با استفاده از این موجودات که اغلب دیاتوم ها و نانوفیتوپلانکتون ها هستند، ساخت و تولید انواع رایانه ها، ربات ها، ریزتراشه های سیلیکونی در دنیای نانوالکترونیک و زیست حسگرهای هوشمند، متداول است.
جلبکها در ابعاد میکروسکوپی

بسیاری از موضوعات مهم در گیاه پزشکی مانند تشخیص و شناسایی ، پیش آگاهی ، مبارزه و مهار، قرنطینه و تا حدودی ترویج ، بی شباهت به مفاهیم پلیسی نیستند. از این رو شناخت و همچنین بهره مندی از قابلیت های کم نظیر نانوپلیس های جلبکی برای گیاه پزشکی ، امروز از اهمیت ویژه ای برخوردار است.از سوی دیگر می دانیم که بسیاری از الگوهای فنی در نانوفناوری ، مرهون ساختار ظریف ، ولی توانمند انواع میلیونی جلبک ها هستند.طراحی ، ساخت و تولید ابزار و قطعاتی با دقت مقیاس نانو به طور مصنوعی ، فوق العاده دشوار و پرهزینه است ، ولی با استفاده از این موجودات که اغلب دیاتوم ها و نانوفیتوپلانکتون ها هستند، ساخت و تولید انواع رایانه ها، ربات ها، ریزتراشه های سیلیکونی در دنیای نانوالکترونیک و زیست حسگرهای هوشمند، متداول است.

مفاهیم بنیادین

با پیدایش و پیشرفت علوم و فنون نوین نظیر نانوفناوری ، دانش گیاه پزشکی نیز تحول چشمگیری پیدا کرده است و استفاده فراگیر از انواع نانوکپسول ها، نانوفیلترها، نانوذرات ، نانوکریستال ها و بسیاری موارد دیگر، فقط گوشه ای ناچیز از کاربردهای علوم و فنون نانو در مدیریت تلفیقی آفات است.

کاظم دادخواهی پور، پژوهشگر و عضو هیات علمی موسسه تحقیقات گیاه پزشکی کشور که تحقیقات گسترده ای را در این زمینه انجام داده است ، در این باره گفت: تقریبا همه می دانیم که جلبک ها در مقایسه با پیکر سبز تمامی گیاهان موجود در جنگل ها، مراتع و حتی اراضی کشاورزی بیش از 85 درصد کل فرآیند فتوسنتز را به عهده دارند.

وی افزود: بنابراین جلبک ها در این زیست کره از نظر تولید مواد اولیه و در نتیجه ذخیره و تبدیل انرژی خورشیدی ، مقام نخست را به خود اختصاص می دهند. به نظر می رسد که میزان جلبک های خشک زی بسیار ناچیز باشد، ولی با یک محاسبه ساده نتیجه بسیار شگفت آور خواهد بود.

وی ادامه داد: به طور کلی در یک هکتار زمین زراعی به عمق 30 سانتی متر که از لحاظ مواد آلی و کانی ها در سطح متوسطی قرار دارد به میزان یک هزارم وزن حجمی خاک ، جلبک وجود دارد، به این ترتیب به ازای هر هکتار زمین زراعی ، حداقل 2000 کیلوگرم جلبک یافت می شود. چنین توان تولیدی در مقایسه با برخی از محصولات دیم ، قابل تامل خواهد بود. این پژوهشگر می افزاید: بعلاوه تنوع زیستی جلبک ها در چنین اراضی ای نیز قابل ملاحظه است به طوری که براساس مطالعات انجام شده در پاکستان بیش از 35 گونه انواع جلبک ها در یک هکتار از سطح زیر کشت ذرت شیرین ثبت شده است.

افزار و شیوه گزینی

جلبک ها به عنوان نوعی افزار، زمینه های بسیار مساعدی را برای تحقیقات فناوری نانو فراهم کرده اند. محصولات متنوعی مانند پوشاک ، وسایل ورزشی و حتی برخی از ابزار پزشکی و قطعات سخت افزاری در رایانه ها و ریزتراشه ها، مرهون چنین فناوری ای هستند.عضو هیات علمی موسسه تحقیقات گیاه پزشکی کشور در این رابطه گفت: از بین انواع جلبک های تک یاخته ای ، دیاتوم ها یا جلبک های قاب سیلیسی مهم ترین گروهی هستند که در این فناوری کاربرد زیادی دارند.

دادخواهی پور افزود: دیاتوم ها دارای ساختار پوسته ای از جنس دی اکسیدسیلیس (SiO2) و با خلوصی بالغ بر 99 درصد در طبیعت اعم از آب های شور، شیرین و انواع خاک ها انتشار وسیعی دارند. دیاتوم ها بسیار متنوعند و تاکنون یکصد هزار گونه از آنها شناسایی شده اند و تنوع زیستی آنها را تا حدود یک میلیون گونه برآورد کرده اند.

وی ادامه داد: یکی از عوامل ساختاری مهم در این گروه از جلبک ها که مسیر پیشرفت نانوفناوری را فراهم کرده اند، وجود تزیینات فوق العاده متنوع و همچنین دانه بندی بسیار دقیق و ظریف در پیکر آنهاست.

بی شک ساختن اشکال هندسی با چنین دقتی در مقیاس نانو، بسیار دشوار است ، بنابراین تنوع میلیونی و همچنین وفور دیاتوم ها چنین موضوعی را برای متخصصان به طور قابل ملاحظه ای تسهیل کرده است. با توجه به ویژگی های فیزیکی دیاتوم ها، از آنها می توان به عنوان اجزای یک ماشین مجهز استفاده کرد، البته با این تفاوت که تولید چنین افزاری از لحاظ کمیت و کیفیت بسیار فراتر از فناوری متداول است.

از سوی دیگر، صرفه جویی اقتصادی با تاکید بر مصرف بهینه از مواد اولیه دلیل دیگری برای رشد و توسعه چنین فناوری ای خواهد بود. هم اکنون استفاده از پودر خالص پوسته های سیلیکاتی دیاتوم های ویژه ای برای مبارزه غیرشیمیایی با برخی آفات انباری بویژه در مراکزی نظیر بیمارستان ها و آسایشگاه ها که به هیچ وجه نمی توان از روش های شیمیایی یا بیولوژیکی استفاده کرد، توصیه می شود. چنین آفت کشی با تزیینات بسیار ظریف همچون تیغه های شیشه ای به طور فیزیکی پوست سخت و کیتینی آفات را خراش می دهند و با افزایش گرمای ناشی از تنفس زیاد در نهایت موجب انهدام آنها می شوند.

عضو هیات علمی موسسه تحقیقات گیاه پزشکی کشور می گوید: نانوکپسول ها، کاربردهای ارزشمندی را برای گیاه پزشکی نوین به ارمغان آورده اند. دیاتوم ها همچون جعبه های بسیار کوچک و با ساختاری بسیار مقاوم و در عین حال خنثی ، می توانند بهترین حامل سموم شیمیایی قوی باشند. به این طریق هنگام سم پاشی ، علاوه بر آن که میزان مصرفی سموم به حداقل ممکن می رسد بلکه به دلیل موضعی و متمرکز بودن تماس با آفات ، بسیار موثرتر خواهد بود. چنین موضوعی با توجه به پارامترهای زیست محیطی اعم از محیطهای طبیعی و انسانی نیز از اهمیت خاصی برخوردار است.

کاربرد انواع نانوفیتوپلانکتون ها بویژه در طراحی و ساخت نانوحسگرها، روند صعودی دارد، زیرا تسهیلات قابل ملاحظه ای را در جهت تدوین الگوهای نانوزیستی برای ردیابی ناهنجاری ها در اکوسیستم های زراعی و دیگر مناطق انسان ساخت فراهم کرده است. اکنون بیش از 14 مرکز تحقیقات بین المللی در زمینه دیاتوم نانوفناوری فعالیت دارند. آشکارسازی و مهار جلبک های مزاحم در منابع آب و آبیاری با استفاده از سامانه هایی معروف به نانوچک ، فقط یکی از موارد کوچک در چنین مراکزی است.

رهیافت ها و رویکردها

شاید شگفت آفرین باشد، آن هم وقتی که بدانیم برخی محصولات رایانه ای جدید مانند صفحات نمایشگر انعطاف پذیر یا وسیله جیبی ای بسیار کوچک برای ذخیره اطلاعات با ظرفیت های فوق العاده زیاد به نام کول دیسک و بسیاری دیگر از اختراعات جدید، از طریق فرآیند نانوفناوری روی همین جلبک های تک یاخته یعنی دیاتوم ها به وجود آمده اند. این پژوهشگر موسسه تحقیقات گیاه پزشکی می گوید: بنابراین با توجه به اهمیت جلبک ها در این زمینه ، شایسته است که کشاورزی سنتی و صنعتی برای توسعه پایدار فناوری های جدید نهادینه شود؛ زیرا مناسب ترین جایگاه برای چنین تحقیقاتی ، کشاورزی پیشرفته بویژه در زیربخش های گیاه شناسی و با تخصص الکتروبتانی است.

اگرچه ممکن است برای برخی علاقه مندان به کشاورزی نوین ، همچنان هویت جلبک ها بویژه دیاتوم ها مبهم باشد، اما کافی است یادآوری شود که تمامی شیشه های مرغوب برای عینک ، عدسی ها، ظروف کریستالی و انواع رنگ های متالیک و صدها محصول صنعتی دیگر، برگرفته از خواص فیزیکی شیمیایی همین پوسته سیلیسی دیاتوم هاست.

دادخواهی پور، یادآوری می کند که سیلیس پس از اکسیژن ، بیشترین عنصر کره زمین است و به لحاظ اهمیت منابع طبیعی تجدیدشونده و همچنین افزایش تقاضا به انواع محصولات کشاورزی ، کشت و پرورش خالص انواع جلبک ها، اجتناب ناپذیر است.

عضو هیات علمی موسسه تحقیقات گیاه پزشکی کشور می گوید: رسوبات گوناگون بویژه در پشت سدهای آبی ، نظیر سد امیرکبیر در کرج سرشار از انواع دیاتوم هاست. بهره مندی از چنین منابع ارزشمندی علاوه بر اقتصادی بودن ، رعایت استانداردهای محیط زیست را نیز در سطوح ممتازی به همراه خواهد داشت. از سوی دیگر، دانش پایه در پیشبرد چنین نگرشی بسیار اهمیت دارد و به نظر می رسد که در این خصوص ، گیاه شناسی الکترونیک (Electrobotany) نقش کلیدی را به عهده داشته باشد، زیرا مبانی الکترونیک در مقیاس پیکو یا کسری از آن است و به همین دلیل دنیای نانو را حداقل 1000 برابر دقیق تر و واضح تر می بیند.

در آینده ای نه چندان دور، دستگاه های خیلی پیشرفته ای همچون نانوبیوراکتورها در کشت و پرورش خالص بسیاری از این جلبک های مفید، نقش حیاتی خواهند داشت و در حقیقت می توانند نویدی برای کشاورزی پویا و پایا باشند.



منبع: جام جم آنلاین

تغيير عملكرد سلولها به كمك ميدان مغناطيسي:

محققان بيمارستان كودكان بوستون روشي را ابداع كرده‌اند كه بر اساس آن امكان كنترل مغناطيسي وقايع در سطح سلولي فراهم شده است.

در اين مطالعه محققان ابزاري ساختند كه در آن امكان گرفتن مهره‌هاي 30 نانومتري و اتصال آنها به گيرنده‌هاي سطحي سلولها فراهم شده است. در صورت مجاورت با ميدان مغناطيسي، اين مهره‌ها نيز خاصيت مغناطيسي پيدا كرده و جذب ميدان مي‌شوند. در نتيجه، گيرنده‌هاي سلولي به شكل خوشه درآمده و شبيه موقعي كه داروها و يا ملكولهاي ديگر به آنها متصل مي‌شوند عمل مي‌كنند.

اين خوشه شدن باعث فعال شدن گيرنده‌ها و آغاز آبشاري از فرايندهاي بيوشيميايي درون سلولي مي‌شود كه باعث تغيير عملكرد سلول مي‌گردد.

در مطالعه انجام شده بر روي نوعي از سلولهاي ايمني به نام Mast cell ها مشخص شد كه مهره بعد از اتصال به گيرنده‌هاي سطحي سلول باعث ورود كلسيم به درون سلول مي‌شود. ورود كلسيم به درون سلول سرآغاز فرايندهايي چون هدايت عصبي، انقباض عضلاني و ترشح سلولي است.

در اين روش مهره‌ها بوسيله آنتي‌ژن‌ها روكش شده تا بتوانند به آنتي‌باديهاي گيرنده‌هاي Mast cell ها متصل شوند. اين شبيه همان اتصال آنتي‌ژن به آنتي‌بادي در سيستم ايمني بدن است. مهره‌هاي 30 نانومتري با ذره 5 نانومتري دروني داراي ويژگي منحصر به فردي براي سوپراپارامغناطيس شدن مي‌باشند و همين ويژگي امكان مغناطيس و غيرمغناطيس كردن آنها بارها و بارها ممكن ساخته است.

اين فناوري براي كنترل رهاسازي غيرتهاجمي داروها و يا فرايندهاي فيزيولوژيك مانند ضربان قلب و انقباض عضلاني كاربرد خواهد داشت. مهمتر از آن اينكه اين اولين باري است كه از مغناطيس براي فعال كردن سيستمهاي پيام‌رساني سلولي كه بوسيله هورمونها و يا ملكولهاي طبيعي ديگر فعال مي‌شوند، استفاده شده است.







در يك مركز تحقيقاتي جديد موسسه فناوري ماساچوست (‪ (MIT‬متخصصان ژنتيك، زيست شناسان سلولي، متخصصان فناوري نانو و مهندسان زيست پزشكي گرد مي آيند تا راه تازه‌اي براي مبارزه با بيماري سرطان بيابند.

به گزارش خبرنگار سایت پزشکان بدون مرز به نقل از موسسه فناوري ماساچوست (‪ (MIT‬ ، از هر ده مرگ ناشي از سرطان در ‪ ۹‬مورد، علت مرگ گسترش يافتن دامنه بيماري يا متاستاز دادن غده سرطاني است با اين همه در زيست شناسي سرطان ، موضوع متاستاز ناشناخته‌ترين موضوع است.

رابرت واينبرگ يكي از محققان زيست پزشكي موسسه وايت هد ام آي تي مي‌گويد پيچيدگي اين مقوله باعث شده است كه شمار زيادي از سرطان شناسان جرات نزديك شدن به آن را نداشته باشند.

يك سلول سرطاني چگونه به ناگاه اين توانايي را پيدا مي‌كند كه به ديگر اعضاي بدن كه از آن فاصله زيادي دارند، بجهد؟ و بعد ، چگونه يك سلول سرگردان مي‌آموزد كه به مغز يا كبد حمله كند؟ نداشتن پاسخ اين سوالات كاملا بنيادي باعث شده است كه همه ساله ميليونها تن در جهان جان خود را به دلايل ناشي از سرطان از دست بدهند.

دانشمندان مي‌گويند بايد با انديشيدن رويه‌هاي تازه‌اي از چارچوب‌هاي ساده مبارزه با سرطان فراتر رفت. در موسسه تحقيقات سرطان شناسي دچند جانبه جديد ديويد اچ كاچ ام‌اي تي، دانشمندان و مهندسان برجسته مي كوشند شيوه‌هاي تازه‌اي پيدا كنند.

اين تلاش دستجمعي شايد بهترين وسيله براي استفاده عملي از رشته علمي نوظهور و هنوز مبهم زيست شناسي سلولها باشد رشته‌اي كه در آن كنش‌ها و واكنش‌هاي پيچيده در سيستم‌هاي زيست شناختي مورد مطالعه قرار مي‌گيرد.

مهندسان بخوبي مي‌توانند دياگرام‌هاي باصطلاح سيم كشي گذرگاههاي بيوشيميايي را كه به سلولهاي نابجاي سرطاني مي‌رسند ترسيم كنند. برخورد يك مهندس بيوشيمي با اين موضوع كه بر پايه درك او از نحوه عمل الكترونها در يك سيم مسي است ، راه را به سوي مجزا كردن تعامل‌ها در سطوح مختلف ( از سطح ژن‌ها گرفته تا كل بدن) فراهم مي‌كند مانند مجزا كردن يك شخصيت مشهور از ميان انبوه عكاسان.

ممكن است ازطريق شناخت تعامل‌هاي پيچيده موجود در يك سيستم زيست شناختي بتوان به مكانيسم‌هايي كه در پس متاستاز دادن تومور سرطاني و يا مقاومت بدن نسبت به داروهاي ضد سرطان وجود دارد پي برد.

اين همكاري ميان زيست شناسي و فناوري به گونه‌اي طراحي شده است كه به يافتن شيوه‌هاي تازه‌اي براي تشخيص سرطان ، زير نظر گرفتن روند گسترش آن و ارايه دارو براي مبارزه با ان بيانجامد. در يك شيوه، پروتئيين‌هايي كه ذرات مغناطيسي قابل تزريق در مقياس نانو را پوشانده‌اند ، به سمت تومور ها هدف‌گيري مي‌شوند و مي‌توان با دستگاه ام آر آي از آن تصوير گرفت.

سانجيتا بهاتيا، استاديار علوم بهداشتي و مهندسي تكنولوژي و برق و علوم رايانه‌اي در ام آي تي كه سرگرم كار روي سيستم جديدي در اين زمينه است مي گويد نسل جديد ابزارها نيازي به بيوپسي يا نمونه‌گيري تومور ندارند و حتي لازم نيست جاي تومور مشخص شود. زماني كه معلوم شود توموري وجود دارد، يك كارشناس باليني مي‌تواند يك سيگنال راديويي را فعال كند كه اين سيگنال يك توده كوچك دارو را به سمت ذرات تومور رها مي‌سازد.

ام آي تي چندي قبل گام بلندي در تشكيل مركز جديد كه جايگزين مركز تحقيقات سرطان اين موسسه مي‌شود برداشت. سابقه مركز تحقيقات كنوني ام آي تي به دوران جنگ ريچارد نيكسون رييس جمهوري پيشين آمريكا عليه سرطان در اوايل دهه ‪۱۹۷۰‬برمي گردد. ديويد كاچ ميلياردر نفتي كه دانش آموخته ‪ MIT‬و نجات يافته از سرطان پروستات است مبلغ صد ميليون دلار براي كارهاي ساختماني مركز جديد اهدا كرد.

اين موسسه تحقيقاتي قرار است در زيربنايي برابر ‪۳۲‬هزار و ‪۵۱۵‬مترمربع در اواخر ‪۲۰۱۰‬گشايش يابد. اين موسسه ‪۲۵‬آزمايشگاه خواهد داشت كه دو برابر تعداد آزمايشگاههاي كنوني است. پيش بيني مي‌شود محققان نخبه‌اي مانند فيليپ شارپ برنده جايزه نوبل و نيز رابرت لانگر كه شايد برجسته‌ترين مهندس بيوشيمي جهان باشد در اين مركز فعاليت كنند.

علوم پزشكي در كل جهان در دهه‌هاي اخير از پيشرفت‌هاي قابل توجهي برخوردار بوده كه بنا براذعان بسياري از محققان حوزه علم پزشكي در داخل كشور ایران، اين سير پيشرفت در ايران نيز به خوبي محسوس است نگاهي اجمالي به مهمترين اين رويدها اين گفته را بيشتر تاييد مي‌نمايد.

به گزارش خبرنگار سایت پزشکان بدون مرز به نقل از ایرنا ، از جمله مهمترين رويدادهاي پزشكي كه به همت محقققين ايراني در سال ‪ ۸۶‬به انجام رسيده است مي‌توان به موفقيت پژوهشگران رويان در توليد موش با استفاده از سلول‌هاي بنيادي و موفقيت آنها در درمان بيماري پوستي لك و پيس، درمان سوختگي‌هاي شديد، ساخت ناي مصنوعي، انجام نخستين عمل جراحي سيالوآندوسكوپي، رونمايي از داروي زخم پاي ديابتي، ساخت رگ مصنوعي و راه اندازي نخستين بانك تخمك در ايران اشاره كرد.

موفقيت محققان پژوهشكده رويان در درمان بيماري پوستي لك و پيس
موفقيت محققان پژوهشكده رويان در درمان بيماري پوستي لك و پيس محققان پژوهشكده رويان با پيوند سلول‌هاي ملانوسيت موفق به درمان بيماران مبتلا به بيماري پوستي ويتيليگو شدند پيش بيني مي‌شود از اوايل تابستان آينده اين درمان در اختيار بيماران كشور قرار گيرد.

بيماري ويتيليگو (لك و پيس ) بيماري است كه با از دست دادن موضعي سلول هاي رنگدانه و ايجاد لكه‌هاي سفيد رنگ در پوست فرد ظاهر مي‌شود.

مشكل اصلي اين بيماران ناكارآمد بودن سلول‌هاي ملانوسيت است كه با جايگزيني اين سلول‌ها مي‌توان درمان مناسبي براي برطرف كردن اين ضايعات به كار برد.

در اين تحقيق در يك قسمت از پوست بيمار كه سلول‌هاي رنگدانه‌اي آنها سالم بود سلول‌هاي سالمي را با استفاده از جداسازي آنزيمي تحت شرايط كاملا استريل جدا و براي درمان به بيمار منتقل شد.

يكي از ويژگي‌هاي منحصر به فرد در اين تحقيق تفاوت روش انتقال سلول در اين تحقيق در مقايسه با روش‌هاي متداول دنيا است .

بيماري پوستي ويتيليگو بين يك دهم درصد تا دو درصد در كل دنيا شيوع دارد و در ايران نيز حدود ‪ ۶۰۰‬هزار نفر مبتلا به آن هستند كه از اين بين حدود ‪ ۲۰۰‬هزار بيمار با روشهاي متداول قابل درمان نيستند كه به كمك اين روش جديد مي‌توان درمانشان كرد.

توليد موش با استفاده از سلول‌هاي بنيادي
محققان پژوهشكده رويان ، با استفاده از سلول‌هاي بنيادي جنيني ، موفق به توليد موش شدند.

در مرحله اول اين تحقيق با استفاده از سلول‌هاي بنيادي جنيني موشي، يك موش كامل توليد شد و قرار است در مرحله بعدي ، موش‌هايي با صفات مورد نظر توليد شود.

دكتر حسين بهاروند مدير گروه سلول‌هاي بنيادي پژوهشكده رويان در اين خصوص گفت براي توليد اين موش سلول‌هاي بنيادي جنيني موشي كه قبلا از موش سياه توليد شده بودند به داخل بلاستوسيست‌هاي موش سفيد تزريق شد.

وي افزود جنين‌هاي حاصل شده به داخل رحم موش ديگري انتقال يافت و سپس فرزندي متولد شد كه سياه و سفيد (كايمر) بود.

فرض بر آن بود كه تعدادي از سلول‌هاي بنيادي جنيني موشي تزريق شده در تكوين گنادهاي (بيضه‌هاي ) موش سياه و سفيد وارد شوند. موش سياه و سفيد پس از بلوغ با موش سياه ديگري جفت‌گيري نمود كه تعدادي بچه موش به دنيا آمد.

دكتر بهاورند ادامه داد بعضي از بچه موشها سياه بودند كه بيانگر توليد اسپرم از سلول‌هاي بنيادي جنيني موشي تزريق شده (موش سياه ) در موش گورخري (موش سياه و سفيد توليد شده ) بود در نتيجه آن بچه موشهاي سياه حاصل سلول‌هاي بنيادي جنيني موشي بود.

وي افزود در نظر است در گام بعد با دستكاري ژنتيكي سلول‌هاي بنيادي جنيني موشي ، موش‌هايي با صفات ژنتيكي خاص توليد شود.

از جمله اين ويژگي‌ها و صفات خاص مورد نظر در توليد موش‌هاي ترانس، ژن توليد موشهايي كه مدل يك بيماري انساني هستند و همچنين بررسي عملكرد يك ژن در موجود زنده است .

در توضيح اين امر بايد گفت به عنوان مثال اگر شما قصد داريد نقش يك ژن را در يك فرايند در موجود زنده بررسي نماييد مي‌توانيد ژن مورد نظر را در سلول‌هاي بنيادي جنيني موشي خاموش كنيد و يا بيان آن را زياد كنيد و سپس از آنها موشي را با صفات مورد نظر بوجود آوريد .

حتي به اين ترتيب مي‌توان بخش عملكردي يك ژن را مشخص كرد.

درمان سوختگي‌هاي شديد به ساخت پوست پيوندي آلوژنيك انساني
موفقيت محققان ايراني در درمان بيماران دچار سوختگي‌هاي شديد پوستي محققان ايراني موفق به ساخت پوست پيوندي آلوژنيك انساني شدند كه جانشين مناسبي براي پوست در بيماران دچار سوختگي‌هاي شديد به شمار مي‌رود.

در كل جهان سالانه يك ميليارد و ‪۳۰۰‬ميليون سال ، عمر از دست رفته وجود دارد كه از اين بين ‪۱۰‬ميليون و ‪۵۰۰‬هزار سال عمرهاي از دست رفته ناشي از سوختگي است .

سالانه حدود ‪۵۰‬هزار مورد سوختگي به مراكز درماني مراجعه مي‌كنند اين در حاليست كه آمار واقعي بيشتر از اين ميزان است .

با استفاده از فيبروبلاست‌هاي كشت داده شده آلوژنيك مي‌توان از عوارضي همچون نفوذ ميكروب از محيط بيرون زخم و از دست دادن آب و الكتروليت جلوگيري كرد و بيماران مبتلا به سوختگي را از مرگ نجات داد.

علاوه بر اين از اين سلول‌ها مي‌توان در درمان زخم‌هاي مزمن سياهرگي ساق پا و ديابتيك استفاده نمود.

ساخت ناي مصنوعي
محققان و پزشكان ايراني براي اولين بار در جهان به كمك تكنيك‌هاي مهندسي بافت موفق به ساخت ناي مصنوعي شدند.

در اين طرح تحقيقاتي كه برروي مدل حيواني با ‪ ۷۰‬درصد موفقيت به اتمام رسيده است با استفاده از بافت‌هاي خود بيمار بافت غضروفي ناي ساخته شد.

براساس اعلام پژوهشكده سل و بيماريهاي ريوي دانشگاه علوم پزشكي شهدي بهشتي، با توجه به اينكه در ساخت ناي مصنوعي از سلول‌هاي خود بيمار و از هر كدام از اجزاي بدن او مي‌توان استفاده كرد ، پيوند آن راحت تر صورت مي گيرد و احتمال پس زدن پيوند تقريبا به صفر مي‌رسد.

ناي مجراي تنفسي است كه از حلق شروع مي‌شود و به طول حدودا ‪ ۱۲‬سانتي متر به ريه‌ها ختم مي‌شود. اين عضو حياتي‌ترين بخش تنفس است .

در اين روش بافت‌هاي غضروفي ناي به كمك مهندسي بافت و با استفاده از سلول هاي گرفته شده از خود شخص ساخته مي‌شود و ناي توليد شده همان بافت ناي طبيعي را دارد و از هيچ گونه سلول اضافي برخوردار نيست .

دستيابي به تكنيك ساخت ناي مصنوعي كه هيچ تفاتي با ناي طبيعي ندارد نويد بخش تحولي در آينده علم پزشكي و بيماري‌هاي مرتبط با دستگاه تنفسي و ناي خواهد بود.

نخستين عمل جراحي سيالوآندوسكوپي (جراحي غدد بزاقي با استفاده از آندوسكوپ )
نخستين عمل جراحي سيالوآندوسكوپي (جراحي غدد بزاقي با استفاده از آندوسكوپ ) در بخش گوش و حلق و بيني و جراحي سر و گردن بيمارستان حضرت رسول اكرم (ص ) تهران انجام شد.

دكتر احمد دانشي جراح و متخصص گوش و حلق و بيني بيمارستان حضرت رسول گفت : غدد بزاقي غدد كوچك موجود در ناحيه بناگوش هستند كه ترشحات آنزيمي دهان را بر عهده دارند.

وي افزود گاهي اوقات وجود لخته ، سنگ و يا عفونت موجب مسدود شدن مجراي اين غدد مي‌شود كه متورم و دردناك شدن آنها را در پي دارد.

دانشي خاطرنشان كرد، پزشكان براي درمان اين بيماري به عمل جراحي متوسل مي شوند كه ناگزير بايد كل غده را از بدن بيمار خارج كنند كه اين اقدامات پيامدهايي را براي بيمار در پي دارد.

رونمايي از داروي درمان زخم پاي ديابتي
داروي آنژي پارس (براي درمان زخم پاي ديابتي ) بهمن ماه در بيمارستان امام خميني رو نمايي شد. اين دارو به صورت خوراكي ، تزريقي و موضعي توسط محققان كشور در مدت هفت سال توليد شده است .

اين دارو منشا گياهي دارد و با تلاش محققان داخلي ساخته و توليد شده است آنژي پارس بدون عارضه است و اختلالات سلولي ايجاد نمي‌كند.

اين دارو در فازهاي مختلف تزريقي ، خوراكي و موضعي مورد بررسي قرار گرفته است ، فاز اول مطالعات آنژي پارس به صورت تزريقي كه بر روي تعدادي از بيماران مبتلا به زخم پاي ديابتي انجام شد، نشان داد كه با تزريق روزانه ‪ ۱۰۰‬سي سي دوز از اين دارو هيچ عارضه‌اي در افراد ايجاد نشد.

فاز دوم مطالعات اين دارو به صورت تزريقي توسط محققان ديابت در شيراز و فاز سوم نيز توسط محققان مركز تحقيقات غدد دانشگاه علوم پزشكي تهران و تبريز انجام شد كه موفقيت آميز بود.

استفاده از اين دارو باعث كاهش قطع عضو و هزينه‌هاي ناشي از بستري بيمارمي شود.

بر اساس تحقيقات صورت گرفته در مناطق مختلف كشور ، شيوع زخم پاي ديابتي بين ‪ ۶/۲‬درصد تا ‪ ۴/۳‬درصد برآورد شده كه ‪ ۱۵‬تا ‪ ۲۰‬درصد از اين بيماران نياز به قطع عضو پيدا مي‌كنند در حالي كه مي‌توان از ‪ ۵۰‬درصد موارد زخم پاي ديابتي پيشگيري كرد.

ساخت رگ مصنوعي با استفاده از نانو الياف
براي اولين بار در دنيا، محققان ايراني موفق به ساخت رگ مصنوعي با استفاده از نانو الياف شدند.

دكتر يوسف محمدي داراي دكتري مهندسي پزشكي از دانشگاه اميركبير و رئيس گروه پژوهشي بايومتريال و نانوتكنولوژي مركز تحقيقات بن ياخته مسئوليت اين طرح پژوهشي را به عهده داشته است .

وي در خصوص اين طرح پژوهشي گفت نمونه اوليه اين رگ مصنوعي از حدود ‪ ۹‬ماه پيش در گردن يك گوسفند پيوند زده شده كه پس از گذشت اين مدت كاركرد مطلوبي داشته است و اين گوسفند همچنان به حيات طبيعي خود ادامه مي‌دهد.

محمدي گفت از جمله امتيازات خاص اين نوع رگ مصنوعي نسبت به انواع ديگر آن كه در جهان ساخته شده است ، مي‌توان به نانوساختاري بودن ، دولايه بودن و به كار بردن مواد كامپوزيتي در ساخت آن اشاره كرد.

ساخت اين نوع از رگ با استفاده از فناوري مهندسي بافت صورت گرفته است در فناوري مهندسي بافت در محيط آزمايشگاهي مي‌توان انواع مختلف بافت را ساخت رييس گروه پژوهشي بايومتريال و نانوتكنولوژي مركز تحقيقات بن ياخته اضافه كرد محققان اين مركز سال گذشته نيز با بهره‌گيري از تكنيك‌هاي مهندسي بافت و توليد بسترهاي نانومتري زيست تخريب پذير موفق به كشت و تكثير سلول هاي بنيادي و توليد بافت پوستي به منظور بازسازي آسيب‌هاي پوستي شده بودند.

بعد از موفقيت در ساخت بافت پوست ، محققان مركز تحقيقات بن ياخته فعاليت هاي پژوهشي خود را براي ساخت عروق شروع كردند و امروز موفق به دستيابي به تكنيك ساخت رگ مصنوعي زيست سازگار شده اند.

مشاهده ي مرگ سلولي با استفاده از نقاط كوانتومي

محققان دانشگاه

Twente در هلند يك ابزار نقطه كوانتومي توسعه داده‌اند كه مي‌تواند فرآيند مرگ برنامه‌ريزي شده سلولي يا Apoptosis را شناسايي كرده و از آن تصويربرداري كند. اين كار با هدف كمك به محققان براي درك بهتر چگونگي آغاز فرآيند مرگ سلولي توسط داروهاي ضدسرطان صورت گرفته است.

دكتر Albert van den Berg و همكارانش اين نانوروبشگر مرگ Apoptosis را با استفاده از نقاط كوانتومي كه به شدت به پروتئين طبيعي Annexin V متصل مي‌شود، توسعه داده‌اند. Annexin V به مولكولي با نام Phosphatidylserine كه جزئي از غشاي سلولي بوده و در مراحل اوليه Apoptosis در معرض محيط خارج از سلول قرار مي‌گيرد، متصل مي‌شود.
محققان دريافتند كه زماني كه نقاط كوانتومي بهAnnexin V متصل شوند، روي سطح سلولي كه در حال مرگ برنامه‌ريزي شده مي‌باشد، جمع مي‌شوند. با اين حال كار كردن با سلول‌هايي كه با Annexin V پوشيده شده‌اند، مشكل مي‌باشد، زيرا در محلول به صورت خوشه درمي‌آيند. محققان دريافتند استفاده از نقاط كوانتومي پوشيده شده با پلي اتيلن گليكول (PEG) مي‌تواند مشكل خوشه‌اي شدن سلول‌ها را كاهش دهد. با اين حال اين محققان از روش ديگري استفاده نمودند. آنها از يك جفت مولكول اتصال‌دهنده كه AnnexinV و نقاط كوانتومي را پس از اتصال Annexin V به سطح سلول در حال مرگ، به هم پيوند مي‌دهند، بهره بردند.
محققان براي انجام اين كار، از استرپتاويدين و بيوتين استفاده كردند. اين دو مولكول به صورت اختصاصي غيرمستقيم و با اشتياق به يكديگر متصل مي‌شوند. آنها استرپتاويدين را به نقاط كوانتومي و بيوتين را به Annexin V متصل نمودند.
محققان براي آزمايش اين روش، ابتدا سلول‌ها را در معرض عامل ضدسرطان camptothecin، كه به عنوان ماده آغازگر مرگ سلولي شناخته شده است، قرار دادند. سپس Annexin V نشان‌دار شده توسط بيوتين را به سلول‌ها اضافه نموده و پس از يك تأخير مناسب جهت اطمينان از اتصال Annexin V به مولكول‌هاي Phosphatidylserine موجود روي سطح سلول‌ها، نقاط كوانتومي نشان‌دار شده توسط استرپتاويدين را به مخلوط اضافه كردند. محققان 60 دقيقه بعد از سلول‌ها تصويربرداري كرده و توانستند سلول‌هايي را كه در معرض مرگ سلولي برنامه‌ريزي شده قرار داشتند، با قطعيت نشان دهند.
سپس محققان نشان دادند كه چون نقاط كوانتومي همانند ساير مواد رنگي با گذشت زمان كم‌رنگ نمي‌شوند، مي‌توان از اين نشان‌گرهاي نانومقياس براي پي‌گيري مرگ سلولي برنامه‌ريزي شده درون سلول زنده استفاده كرد. اين ويژگي مي‌تواند در مطالعه همزمان (بلادرنگ) با هدف كشف داروهاي ضدسرطان جديد بسيار ارزشمند باشد.
جزئيات اين كار در مقاله‌اي با عنوان:
"Quantum dots based probes conjugated toAnnexin V for Photostable apoptosis detection and imaging"
در مجله Nano Letters منتشر شده است

منبع : [ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

بسياري از داروهاي مهم ضد سرطان نظير پاکلي‌تاكسل به خوبي در آب حل نمي‌شوند و همين امر رهايش آنها را در تومورها مشكل مي‌كند چرا كه بخش عمده خون و مايعات بدن را آب تشكيل مي‌دهد. فناوري‌نانو قبلاً پتانسيل بالاي خود را در كپسول كردن اين داروها نشان داده است. نانوذراتي كه اخيراً با عنوان Abraxane تهيه شده‌اند از اين گونه‌اند و پژوهشگران جهت دستيابي به موادي براي فرمولاسيون اين داروها به طور فعال در حال توسعة گروهي از نانوذرات با خواص شيميايي مختلف مي‌باشند.اين تيم در دانشگاه Rutgers، پليمري زيست سازگار را توسعه داده‌اند كه داروهاي كم محلول را به دام انداخته و طي يك فرآيند خودآرايي به صورت نانوذره در مي‌آيد. اين پليمر حاوي هر دو بخش محلول و غير محلول در آب مي‌باشد، و هنگامي كه به آب اضافه مي‌شود نانوذراتي به اندازة 40 تا 70 نانومتر تشكيل مي‌دهد. همچنين اين محققان يك روش شيميايي ساده را نيز براي توليد اين پليمر ارائه داده‌‌اند كه براي توسعة تجاري اين ماده بسيار مهم است.پژوهشگران در حين كار بار داروي ضد سرطان پاكلي‌تاكسل براي درک ميزان احاطه‌سازي دارو توسط پليمر، عوامل مؤثر بر تركيب شيميايي پليمر را بررسي كردند و دريافتند اين نانوذرات در اثر تغييرات ناچيزي در پليمر مي‌توانند مقادير قابل تنظيمي از دارو را در خود جاي دهند. ماهيت قابل تنظيم اين سيستم اختيار عمل بيشتري جهت تهيه فرمولاسيون دارو را به داروسازان مي‌دهد.اين محققان همچنين نشان دادند نانوذرات حاوي پاكلي‌تاكسل قادرند دارو را در سلول‌هاي سرطاني رها كنند. اين سيستم همان سيستمي را براي سلول‌هاي سرطاني دارند كه داروي پاكلي‌تاكسل به تنهايي دارا بود. اما نانوذرات مذكور به تنهايي و بدون دارو براي سلول‌ها سمي نيستند.اين كار پژوهشي به طور مفصل و به صورت مقاله‌اي با عنوان:

Hydrophobic drag delivery by self- assembling triblock copolymer-delivered nanosphers
شرح داده شده است. خلاصه اين مقاله در PubMed قابل دسترسي است.

اندازه‌گيري pH درون سلول با نانوميله‌ها

محققان سوئدي از نانوميله‌هاي اکسيد روي(ZnO)، نوع جديدي از حسگر pH درون‌سلولي را ساخته‌اند. اين افزاره بسيار حساس است و مي‌تواند گونه‌هاي شيميايي منفرد را در مکان‌هاي ويژة داخل يک سلول منفرد کاوش کند. اين وسيله حتي ممکن است براي تشخيص سلول‌هاي بيمار و تمايز آنها از سلول‌هاي سالم مورد استفاده قرار گيرد.


[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]


تصوير SEM نانوميله‌هاي ZnO که با استفاده از رشد دماپايين، روي شيشة موئي روکش ‌داده‌شده با نقره، رشد داده شده‌اند. شکل‌هاي کوچک: نوک با بزرگ‌نمايي‌هاي مختلف. يک حسگر زيستي معمولاً شامل يک لايه از عناصر‌ شناسايي زيستي است که به‌صورت کوالانسي به افزاره متصل هستند؛ مثلاً، نانوکاوشگرهاي نوري– اليافي مي‌توانند به‌صورت کوالانسي با پادتن‌هايي که مي‌توانند به‌طور انتخابي مولکول‌هاي زيستي خاصي را هدف قرار دهند، پيوند برقرار کنند. اين حسگر جديد را که مارکوس ويلاندر و سفا اَل‌هيلي از دانشگاه گوتنبرک ساخته‌اند، اساساً با اين نوع حسگرها متفاوت است، زيرا در اين حسگر سطوح قطبي و غير قطبي نانوميله ZnO تک بلوري شش‌وجهي مستقيماً به‌عنوان‌ شناساگر عمل مي‌کنند؛ اين بدين معني است که اين حسگر به پذيرنده‌هاي زيستي مجزا نياز ندارد.

اين محققان افزاره خود را با آرايش دادن تعداد زيادي از نانوميله‌هاي ZnO با همديگر روي شيشه مرئي روکش داده‌شده ‌با نقره، ساختند. اين نانوميله‌ها قطري بين 80 تا صد نانومتر و طولي بين 700 تا 900 نانومتر داشتند.
نوک اين حسگر که شامل صدها نانوميله ZnO منفرد است، پهنايي به ‌اندازة 4/1 ميکرون دارد. اين نوک با اين اندازة کوچک مي‌تواند داخل غشاي يک سلول نفوذ کند و pH درون سلول را در زمان واقعي اندازه‌گيري کند. اين افزاره به‌دليل تعداد زياد نانوميله‌ها، بسيار حساس است و حتي تغييرات خيلي کوچک پتانسيل الکتروشيميايي را پايش مي‌کند. اين تغييرات به‌دليل پيوند گونه‌هاي زيست‌مولکولي روي سطح اين کاوشگر است.
اين حسگر جديد مي‌تواند از اُرگانل‌هاي منفرد داخل يک سلول، سيگنال‌هايي را دريافت کند. بعضي مواقع انجام اين کار با کاوشگرهاي شيشه‌اي موجود امکان‌پذير نيست، چون مقاومت الکتريکي آنها هنگامي که پهناي کاوشگر جمع يا منقبض مي‌شود، افزايش مي‌يابد و اين منجر به يک سيگنال نويز مي‌شود. ويلاندر مي‌گويد: «خاصيت مهم ديگر اين افزاره اين است که هنگام نفوذ داخل غشاي سلول محکم به آن مي‌چسبد؛ بنابراين سوراخ‌هاي بزرگي در غشا ايجاد نمي‌کند. اين کاوشگر به‌راحتي داخل سلول مي‌رود و ما مي‌توانيم به همه قسمت‌هاي مختلف دسترسي پيدا کنيم».
بعضي از ديگر مزاياي بي‌نظير اين حسگر عبارتند از: نسبت سطح به حجم بالا؛ غير سمي بودن؛ ارائة سيگنال‌هاي بازگشت‌پذير، پايدار و قوي برحسب تغييرات pH، همچنين اين حسگر در مقابل گسترة وسيعي از مواد شيميايي پايدار است.
به گفتة اين گروه، تحقيقاتش هنوز در مراحل اوليه‌ است و کارهاي زيادي در اين زمينه لازم است تا انجام شود. ويلاندر مي‌گويد: «اولين کاري که انجام خواهد شد، کاهش بيشتر اندازه نوک اين حسگر است. همچنين ممکن است، تغيير خواص سطحي نانوميله‌هاي ZnO امکان‌پذير باشد. اين امر مي‌تواند اجازة اتصال غشاهاي انتخاب‌پذيري که داخل قسمت‌هاي ويژه‌اي از سلول به‌عنوان حسگرهاي حساس يوني عمل مي‌کنند، را بدهد. همچنين ما سعي خواهيم کرد با استفاده از نانولوله‌هاي ZnO حساسيت به pH را افزايش دهيم و اثر سطوح غير قطبي روي اندازه‌گيري‌هاي pH را بررسي خواهيم کرد».
نتايج اين تحقيق در مجله J. Appl. Phys. منتشر شده‌است.

نانوتکنولوژي عليه سرطان

در مقاله زير مي‌کوشيم تا چهارچوب‌هاي چالش برانگيز در حوزه درمان سرطان را با معياربررسي خط مشي
NCI
، موسوم به ،
Cancer Nanotechnology Plan
،مورد بررسي قرار دهيم.
الف) چند تعريف اساسي:

*
نانوتکنولوژي علاقه مند به، مطالعه ابزارهائي است که خودشان يا به کمک مولفه‌هاي اساسي‌شان در ابعاد يک الي هزار نانومتر، (از چند اتم تا ابعاد چند سلول) در مبارزه عليه سرطان بکار گرفته مي‌شود.
*
دو زمينه اصلي فناوري نانو د سرطان، عبارتند از نانوبردارها
(Nanovector)
جهت کمک به بهبود تجويز هدفمند دارو و کمکهاي تصوير نگاري، و ديگري الگوهاي دقيق رفتاري سطوح تحت درمان.
*
نانوبردار: يک کاواک
(hollow)
يا يک سازه تو خالي است در ابعاد يک الي هزار نانومتر که حامل داروهاي ضدسرطان و عوامل کشف کننده، است. نانوبردارها در پزشکي ژنتيک نيز بکار گرفته مي‌شوند.
*
فتوليتوگرافي: يک روش مشخص کردن تو سط نور مي باشد که جهت بررسي الگوهاي ساختار سطوح بکار گرفته مي‌شود. دقت ابزارهاي نانوئي بوسيله ابزارهاي فتوليتوگرافي تعيين مي‌شود از اين رو توسعه اين ابزارها در افزايش ظرفيت اطلاعاتي زيست مدارها مؤثر خواهند بود.
*
قابليت فناوري نانو د پيشرفت‌هائي نظير کشف سريع‌تر، تشخيص و پيش‌گوئي وراثتي و انتخاب روش درمان بر اساس قابليت‌هاي چندگانه‌اي سنجيده مي‌شود که عبارتند از: کشف محدوده وسيعي از سيگنال‌هاي مولکولي و نشانه‌هاي زيستي.
مثال‌هاي اصلي از کشف به طريقه
multiplex
، به کمک فناوري نانو، عبارتند از:
آشکارسازهاي نوري نانويي، نانومفتول‌ها و نانوتيوب‌ها که در اکتشاف بکارگرفته خواهند شد .
*
چند کارگي يک مزيت پايه در نانوبردارها بويژه در معالجه سرطان و هدايت عوامل کشف است:
اهداف اوليه شامل اجتناب ازهدف‌گرفته شدن به کمک زيست نشانه‌گذاران
(biomarker)
و يا سدهاي دفاعي بدن است ونيزاز ديگر مزيتهاي بالقوه بايد گزارش کردن بازدهي و تأثير روش معالجه باشد.
در حال حاضرهزاران نانوبردار، تحت پژوهش مي‌باشند. با ترکيب سازمان يافته آنها درتعامل با روش‌هاي درماني برگزيده و مکملهاي هدف گيري بيو لوژيک، قادر خواهيم بود تا به سوي دستيابي به عوامل درماني شخصي ، پيش برويم.
*
روش‌ها و مدل‌هاي نوين رياضي ، به منظور رمزگذاري دقيق فناوري نانو د تومورشناسي مورد نياز است.

اهداف عالي پروژه CNPLan: (Cancer Nanotechnology Plan)

*
نمايش سريع‌تر نشانه‌هاي بيماري که به پزشکان اجازه دهد سرطان را هر چه سريع‌تر کشف ومهار نمايند و گام‌هاي موثري در معالجه بردارند
*
توسعه سيستم‌هائي که به صورت آني تشخيص دهند، و بازدهي سيستم معالجه را براي شتاب‌دهي روش کنترل کنند.
*
چند منظوره بودن: ابزارهاي هدف ياب ،بايد استعداد ميان برزدن سدهاي دفاعي بيولوژيک جهت به هدف رساندن عوامل درماني چندگانه با تمرکز بسيار بالارا در سرعت هاي انتشار بيولوژيکي، ،مستقيماً به سوي سلول‌هاي سرطاني را داشته باشند.( بافت آنها در ابعاد ميکرويي است و نقشي اساسي در رشد و تکثير سرطان ايفاء مي‌کنند)
*
اين عوامل، مي‌بايستي قادر باشند در هر لحظه موقعيت مولکول‌هاي اکتشاف کننده را رهگيري نموده و حرکت سلول‌هاي سرطاني را متوقف سازند.
*
سيستم‌هاي پايش‌گر،(دگرگوني‌هائي را که ممکن است محرک پروسه‌هاي سرطان‌زا و جهشهاي ژنتيکي مستعدساز سرطان باشند کشف مي کنند) ، بايد توسعه يابند.
*
روش‌هاي نويني جهت مديريت علائم سرطان که تحت تاثيرشرايط زندگي مي باشند، بکار گرفته شود.
*
ابزارهاي پژوهشي که کاوشگران را قادر سازد سريعاً اهداف جديد را رهگيري کنند،جهت توسعة دانش باليني و پيش‌بيني مقاومت داروئي، از اولويت برخوردارند.
*
آزمايشگاه شاخص‌گذاري نانوتکنولوژي يا
Nanotechnology Characterization Laboratory
که به اختصار
NCL
خوانده مي‌شود در راستاي اين طرح، اهداف عالي زير را تعيقب مي‌کنند:
*
توسعه اطلاعات در زمينه برهم‌کنش ابزارهاي نانوئي و سيستم‌هاي بيولوژيک
اين پژوهش تلاش دارد، خطوط مبنا و اطلاعات علمي اساسي را در جهت تحقيق و توسعه در حوزه هاي تشخيص و عوامل اکتشاف‌گرنانويي ، ونيز استراتژي‌هاي درمان، را وضع نمايد.
به هر حال اين اطلاعات به سمت مراکز فعال سرطان شناسي و برنامه هاي وابسته به آن از طريق بانک اطلاعات عمومي که تحت پوشش شبکه
Cancer Biomedical Informatics Grid
قرار دارد و به اختصار
(CaBIG)
خوانده مي شود، هدايت خواهند شد.اما به هر حال
NCI
،نقش سياستگزار و حامي را تا انتهاي اين برنامه حفظ خواهد کرد.

NCI
نيز در 4 محور عمده فعاليت مي‌کند (برنامه تا سال 2015 ميلادي تنظيم شده است)
*
تلاش در جهت مديريت فعاليت‌هاي منظم چند بعدي، ميان تيم‌هاي مختلف همکار
*
کم کردن شکاف ميان کشف و توسعه روش ها و ابزارهاي درمان
*
تلاش درجهت حل معضل عمده فقدان استانداردهاي در دسترس
*
تلاش در جهت توسعه زيرساخت هاي توسعه تکنولوژي پزشکي
-کليدهاي اساسي در برنامه نانوتکنولوژي عليه سرطان
*
تسريع در اکتشافات، و توسعه تلاش‌هاي که فرصت‌هاي بزرگتري را براي پيشرفت اين حوزه
دردرمان سرطان، در بخش خصوصي ايجاد کند.
فناوري نانو د زمينه‌هاي زير در ارتباط با حل مشکل سرطان، فعاليت خواهد کرد:
*
تصوير برداري مولکولي و کاوشگران سريع‌تر و دقيق‌ترMolecular Imaging and Early Detection
*
تصوير برداري داخل بافت زنده In vivo Imaging
*
گزارش‌گران بازدهي Reporters of Efficacy
*
درمان‌شناسي چند منظوره Multifunctional Therapeutics
*
پيشگيري و کنترل Prevention and Control
*
پيش رانهاي پژوهشي Research Enablers

راهبردهاي جديد در مبارزه عليه سرطان (رويکرد سرمايه‌گذاري):
در راستاي اهداف
CNPLan
، سرمايه گذاري در 4 زمينه زير صورت خواهد گرفت:
1. توسعه 3 تا 5 مرکز،
CCNE
که بستري مناسب براي مهندسان و فيزيک‌دانان به منظور توسعه دانش کارشناسي بيولوژي سرطان ‌باشد و نيز دسترسي به بيماران سرطاني در مراکز ملي و جامع سرطان را تسهيل کند. ونيز توسعه مراکزي موسوم به
SPORE
، و زير ساخت‌هاي عمومي ملي نظير خانواده سرطان سينه و روده بزرگ در اولويت قرار گيرد.
2.
CNPLan
بر روي برنامه آموزشي ميان رشته‌اي به عنوان ابزاري در راه تسريع خلاقيت تيم‌هاي چند رشته اي که در راه ادغام بيولوژي سرطان ونانو تکنولوژي فعاليت مي‌کنند سرمايه‌گذاري خواهد کرد.
3.
‌CNPLan
، برروي مؤسسات توسعه دهنده فناوري نانو ک توليد محور باشند و تاکيد بر عمومي ساختن دانش فناوري نانو د رند،در سطح تجارتخانه‌هاي کوچک و پروژهاي بخش خصوصي، از طريق سرمايه‌گذاري حمايت خواهد کرد.
4.
CNPLan
بر روي پروژهايي که در حوزه کاربردي کردن نانوتکنولوژي در بيولوژي سرطان فعاليت مي‌کنند، در پروژهاي سطح بنيادين و ساير مکانيزم هاي توسعه، سرمايه‌گذاري خواهد کرد.
اهداف و ماموريت‌هاي ""
CCNE
ها:

CCNE: Centers of Cancer Nanotechnology Excellence
هدف عالي اين مراکز، توسعة نانوتکنولوژي در حوزه پژوهش‌هاي بنيادين و کاربردي است به گونه‌اي که لازم است سريعاً جهت انتقال دانش کاربردي به سوي پژوهش‌هاي درمانگاهي ابزار سازي کنند.
نيازمندي‌هاي بحراني براي هر
CCNE
عبارت خواهند بود:

*
تعامل با يک مرکز جامع سرطان/ در چهار چوب برنامة
SPORE
*
وابستگي به دانشگاه ها يا مراکز پژوهشي مهندسي محور و علوم پايه (نظير رياضيات، شيمي، فيزيک وعلوم مواد)
*
دارا بودن امکانات زيست محاسباتي پيشرفته.
*
نيازمندي‌هاي وجودي غير انتفاعي در جهت توسعه همکاري‌هايي فناوري در بخش خصوصي.

اهداف مطلوب ، نمايشگر فناوري‌هايي خواهند بودکه توسعه يافته‌اند و به طرز موثري عليه پروسه هاي سرطان ابزار سازي شده‌اند. يک کميته مشترک تلاش‌هاي کليه
CCNE
ها را هدايت مي کندتا داده هاي ابزاري مطلوب براي انتقال تکنولوژي، از طريق مراکز، برآورده شود.شيوه ارتباطات داخلي مراکز و قدرت پيشرفت هر مرکزنيز بوسيله اين سيستم ارزيابي مي شود.

*
آزمايشگاه‌هاي شاخص گذار نانوتکنولوژي (NCL):

‌Nanotechnology Characterization Laboratory
ذرات نانويي و ابزارهاي نانويي، از نظر ابعاد کاملا به مولکول‌هاي زيستي نزديکند و به سادگي مي‌توانند در اغلب سلول‌ها نفوذ کنند. قابليت ما در ادغام فيزيک،شيمي و خواص بيولوژيک اين ذرات پژوهشگران و مهندسان را قادر خواهد ساخت تا نانو ذ ات را در جهت ساخت دارو به کار گيرند، داروهايي که، در حوزهتصوير نگاري تشخيصي و کشف سرطان مي‌توانند مفيد واقع شوند.
NCL
تهيه‌کننده زير ساخت‌هاي پشتيباني اساسي در راه توسعه اين حوزه است. هدف
NCL
شتاب بخشي به مرحله انتقال فاز از حوزه بنيادين
Nano-biotech
به حوزه مهندسي است.
ساخت تيم‌هاي پژوهشي:
در اين حوزه
NCI
هنوز به دنبال مکانيزم جديدي براي توسعه تيم‌هاي چند رشته‌اي است.
سياست‌هاي تشويقي:

*
جايزه
F33 NIH
براي پژوهشگران ارشد که از طرف سرويس ملي پژوهش اهدا مي شود
*
جايزه
F32 NIH
براي پژوهشگران فوق دکترا که از طرف سرويس ملي پژوهش اهدا مي شود
*
جايزه
K25 و K08
به عنوان مربي توسعه تحقيقات علمي باليني، که از طرف سرويس ملي پژوهش اهدا مي شود

سياست‌هاي صنعتي
الف) برنامه‌هاي ارتقاء پژوهشگاه‌ها تحت عنوان معاهدات T32:
اين برنامه پژوهشگاه‌هاي استاندارد و مجاز را قادر مي‌سازد تا فرصت‌هاي آموزشي و پژوهشي خود را جهت آموزش به دانشجويان فوق دکترا و ماقبل دکترا که در زمينه ترکيب زمينه‌هاي ويژه بيوپزشکي و تحقيقات طبي فعاليت دارند ،ارتقاء بخشد.
ب) برنامه‌هاي" آموزش سرطان" در قالب معاهدات R25:
اين مکانيزم در راه توسعه برنامه‌هاي آموزشي جهت دهنده به بيولوژيست‌ها، مهندسان ، فيزيک‌دانان و مربيان گام بر مي‌دارد. تمرکز بر توسعه فعاليت‌هاي با برنامه، درCCNE به منظور توسعه برنامه در قالب برنامه‌هاي آموزشي/ سمينارها و انجمن‌هاي ملي تمرکز يافته، درچهار چوب موضوع "نانوتکنولوژي عليه سرطان " است.
برنامه فعاليت‌هاي آتي آموزشي و نيازهاي توسعه تکنولوژي بر پايه موفقيت‌هاي اوليه راهبردهاي فوق و تشخيص نيازهاي برنامه صورت خواهد گرفت.

*
ساخت"زمينه ساز"هاي نانوتکنولوژي سرطان بر بستر هدايت برنامه‌هاي پژوهشي :

با استفاده از آژانس‌هاي وسيعي اطلاع رساني
(BAA )
يا
Broad Agency Announcement NCI
سه تا پنج زمينه ساز عمده تکنولوژي براي سرطان، نظير سيستم‌هاي نمايشگر نانوفناوري و سيستم‌هاي کنترل کيفيت درمان و پروسه‌هاي مفهوم سازي بيولوژي سرطان را به انجمن‌هاي
R&D
خواهد شناساند.
اين پروژه سرمايه‌گذاري سه سالانه مي‌طلبدکه از طريق ملاحظات ويژه در مفاد معاهدات لحاظ شده است. اين برنامه‌ها مسبب ساز زمينه‌هاي تکنولوژي به منظور توسعه پژوهش هاي کاربردي در سرطان پژوهي خواهند بود.اين پژوهش ها نيازمند تيم‌هايي خواهند بود که با مراکز جامع سرطان در قالب برنامه
SPORE
ودر جهت پخش فناوري فعاليت کنند.
پيشگامان پايه و "کاربردي" در حوزه نانوتکنولوژي سرطان:
اين مراکز متمرکز بر بررسي و بازرسي طرح‌هاي اوليه، در حوزه مفهوم سازي پروسه‌هاي بيولوژيکي خاص، فناوري نقص شناسي يا روش‌هاي توسعه دانش داروشناسي، خواهند بود. در اين راستا پروژه‌هاي پژوهشي که چگونگي شاخص‌گذاري کمي مفاهيم بنيادي در بيولوژي سرطان را تعريف مي‌کنند در برنامة
CNPLan
لحاظ شده است.
مکانيزم‌هاي سرمايه‌گذاري تحت معاهدة
R33 / R21
، جهت بنگاه‌هاي اختراع محور در نظر گرفته شده اند و معاهدات
R43 و R41
، مکانيزم‌هاي سرمايه‌گذاري در حوزه صنايع تجاري کوچک را لحاظ کرده اند.
اکنون خطوط راهنماي کلي اين برنامه‌ها را بررسي مي کنيم:
در اين بخش مي‌کوشيم تا با برنامة
NCI
در قالب 6 اولويت تعريف شده در اين پروژه، آشنا شويم:
برنامه پي‌گيري در قالب 2 دوره طي خواهد شد:
در طي دوره 1 تا 3 ساله،
CNPLan
، به توسعه برنامه‌هائي که، توسعه توليداتي را در دستور کار دارند که به زودي در سطح کاربردي مورد استفاده قرار خواهند گرفت، اهتمام خواهد داشت.
در طي دوره دوم که 3تا 5 سال به طول خواهد انجاميد توسعه برنامه‌هايي در دستور کار است که فناوريهاي مشکل‌تري را مي‌طلبد و مسايل بيولوژيکي تازه‌اي را به چالش مي کشد و يا نيازمند به توسعه چندين مولفه پيش نياز تکنولوژيک هستند ولي داراي يک نقطه عطف و انقلابي در پروسه کشف و مدلسازي رفتار ياخته‌ها و پيش‌گيري از سرطان خواهند بود.
شاخص‌هاي کمي در طي اين برنامه‌ها سمت و سوي رشد و هدايت سرمايه‌گذاري‌ها را تعيين خواهند کرد. اين شاخص‌هاي کمي معيار ارزيابي و کنترل پروژه‌ها خواهند بود.
در پايان اين دوره 5 ساله حداقل انتظار اين است که توليداتي در عرصه بيمارستاني و ياحداقل در عرصه پژوهشگاهي توليد شود.
CNPLan
همچنين يک برنامه جزبه جز جهت مشارکت صنايع تجاري در 5 سال آينده طراحي کرده است که آن را در فرصتي ديگر بررسي خواهيم کرد.
در زير به بررسي دوره هاي برنامة
CNPLan
مي‌پردازيم:
اولويت يکم: نمايشگرهاي مولکولي و کاوش‌گران سريع‌تر
در دوره 1-3 ساله:

*
شروع آزمايشات باليني که تسهيل کننده سنجش سريع و کاشف سلول‌هاي غيرطبيعي در حوزه نانوتکنولوژي باشند.
*
بهبود واصلاح سيستم‌هاي نانو ت نولوژي زيستي (ابزارهاي پايه، مفتول‌هاي نانويي و نانوکانال‌ها) براي آناليز سريع و حساس کنترل شونده ها. چنين سيستم‌هايي بايد قادر باشند کمترين تغييرات در سلول‌هارا کنترل کنند.
اولويت يکم در بازه زماني 3- 5 ساله:

*
گسترش ابزارهاي نانويي براي سنجش متداول اعتبار نشانه‌گرهاي سرطان.
*
توسعه سيستم چند فاکتوري پروتئيني و ژنوميک تشخيصي براي شناسايي تومورها و تعيين مرحله رشد سرطان.
*
شروع آزمايشات باليني در بستر چند مولفه‌اي فناوري نانو و شخيص زود هنگام و تحت نظر گيري درماني.
اولويت دوم:نمايشگرهاي درون ياخته زنده
در دوره1-3 ساله :
*
ارزيابي داروهاي جديد در قالب برنامة
IND
به منظور شروع آزمايشات پژوهشي در سطح درمانگاهي جهت
MRI
نانويي، با قابليت شناسايي حداقل100000 سلول سرطاني فعال و مهاجم
*
هدايت آزمايشات پزشکي در سطوح مختلف درماني با حداقل 3 نوع کاوشگر تصويري با استفاده از ابزارهاي کاوشگر متنوع نظير
MRI
، مافوق صوت و نمايشگران اپتيکي مادون قرمز.
اولويت دوم در بازه زماني 3-5 ساله:

کامل کردن آزمايشات باليني و ثبت و ذخيره سازي استفاده هاي دارويي
(NDA)
براي اولين عامل تصوير نگاري نانويي که قابليت شناسايي کردن فعاليت زير 100000سلول سرطاني مهاجم را داشته باشد.

*
شروع آزمايشات باليني با عوامل متعدد تصوير نگاري نانويي
*
توسعه قابليت‌هايي براي پايش پروسه هاي سلولي فعال همانطور که در طي زمان تغيير مي کنند.
اولويت سوم: گزارش بازدهي روش درمان
Reporters of Efficacy
در دوره 1-3 ساله:
*
شروع آزمايشات باليني با ابزارهاي نانويي (بر پايه ابزارهاي نمايشگر درون ياخته) با هدف ارزيابي آزمايشات باليني و موثر بودن ابزارها.
*
ايجاد قابليتهايي براي پايش انهدام شبکه رگهاي مربوط به تومورهاي اوليه توپر و ضايعات متاستاتيک(در سراسر بدن تکثير مي شوند).
*
ايجاد ابزارهاي نانويي به منظور شناسايي و ارزيابي کمي تغييرات شيميايي و بيولوژيک ، ناشي شده از روش درمان .
*
نشان دادن صحت موضوع براي ابزارهاي نانويي ، که، بر اساس تصوير نگاري درون ياخته يا بيرون از موجود زنده استوارند و مي توانند با عوامل درماني مختلفي براي نشان دادن توزيع زيستي درون ياخته اي استفاده شوند.
*
شروع آزمايشات باليني با يک ابزار تصويرنگاراپتيکي که قابليت نشان دادن مرزهاي جراحي با استفاده از عوامل نانويي باشند.
در دوره 3 تا5 ساله:
*
نشان دادن سيستمهاي چند کاره (نمايشگر هاي داخل ياخته و نمايشگرهاي محيط پيرامون ياخته) که قادر باشند سريعاً بازدهي روش درمان را بر اساس خودکشي سلولي
(Apoptosis)
، رگزايي،پسروي و ديگر نشانگرها، تعيين کنند.
*
نشان دادن سيستم‌هاي چند کاره براي پايش آني توزيع داروها
*
ترغيب استفاده‌ متداول از گزارشات اثر بخشي در مقياس نانوبه منظور جانشيني سنجشهاي نانويي در آزمايشات باليني.
اولويت چهارم: روش‌هاي درماني چند منظوره
در دوره 1-3 ساله
*
فايل کردن کاربرد داروهاي جديد جهت شروع آزمايشات باليني به کمک يک سنسور هدف‌گير(تشعشعي، مغناطيسي)
*
ثبت و ذخيره سازي کاربرد داروهاي جديد جهت شروع يک عمليات درماني چند منظوره کامل به همراهي ابزارهاي ارزياب روش درمان.
*
توسعه ابزارهاي نانويي با قابليت هدف‌گيري‌هاي چند منظوره و متنوع
*
ثبت و ذخيره سازي کاربرد داروهاي جديد نانويي براي شروع تمرينات باليني به منظورارايه يک روش درماني مبتني بر ابزارهاي نانويي و سيستم‌هاي هدف‌گير شبکه‌اي.
دردوره 3-5 ساله:
*
هدايت چندبعدي عمليات باليني با هدف گيرهاي حساس(تشعشعي،ميدان مغناطيسي)
*
ثبت و ذخيره سازي کابردهاي داروهاي نانويي جديد به منظور پوشش عمليات باليني يک روش درماني مبتني بر هدفگيري چند فاکتوري ،با استفاده از داروهاي نانويي.
*
نشان دادن با ترکيب مجدد5 داروي رد شده در ابزارهاي نانويي هوشمند و هدف دار براي آزمايش مجدد در نسل جديدي از مدلهاي پيش باليني
اولويت پنجم: پيشگيري و کنترل
دردوره 1-3ساله:
*
نشان دادن صحت موضوع براي ابزارهاي نانويي داراي توانايي نشان دادن تغييرات ژنتيکي (که مربوط به تشخيص فرايندهاي پيش قراولان سرطان و
hyperplasia
است)، با هدف پيشگيري از ايجاد سرطان متعاقب آن.
در دوره 3-5 ساله:
*
ثبت و ذخيره سازي داروهاي جديد نانويي به منظور شروع آزمايش‌هاي باليني يک ابزار نانويي که قابليت شناسايي زودرس پروسه هاي سرطان را دارد.
*
نشان دادن صحت موضوع ، براي ابزارهاي نانويي توانمند در کشف متاستازها(در سراسر بدن پخش مي شوند)
اولويت ششم:" امکان بخش" هاي پژوهش:
در دوره 1-3 ساله
*
ايجاد ابزارهاي نانويي نتيجه گيري، براي آناليز پروتئين‌ها و شناسايي زيست نشانگر.
*
ساخت نمونه اوليه براي کاربرد در شرايط آني و درهمان محل به منظور معين کردن توالي ژنها در سلولهاي بد خيم و سلولهايي که در مراحل قبل از بد خيم شدن مي باشند.
*
توسعه تحقيقات بيو لوژي بر اساس سامانه هاي ابزاري همراه با کشت آزمايشگاهي
*
بهبود و تصحيح روشهاي نشانه گذاري سلول و اجزاءآن با ذرات نانويي مانند نقاط کوانتومي براي مطالعه روندها و فرايندهاي سرطان
*
توسعه بانک هاي اطلاعاتي سم شناسي براي ابزارهاي نانويي و نانوذرات
*
ساخت يک چهارچوب علمي، براي قواعد داوري"تشخيص نانو ا زاري"، " داروها" و مواد پيشگيري کننده

در دوره 3-5 ساله:

*
ايجاد ابزارهاي تحليلي نانويي به منظور مطالعه متيلاسيون DNA و فسفريزاسيون پروتئين
*
ترغيب استفاده روزمره از فناوري مقياس نانو ج ت توصيف تنوع تومورها.
*
نشان دادن فناوري در مقياس نانو ب اي کشف جهش هاي متعدد در موجود زنده
*
ترغيب استفاده روزمره از ابزارهاي تحليلي نانويي براي مطالعه مسيرهاي پيام دهي سلولي