نانو بیوتکنولوژی

نانوتکنولوژی، چنان که از اسم آن برمی آید ، با اجسامی به ابعاد نانو سر وکار دارد . نانو تکنولوژی در سه سطح قابل بررسی است : مواد ، ابزارها و سیستم ها . در حال حاضر در سطح مواد ، پیشرفت های بیشتری نسبت به دو سطح دیگر حاصل شده است . موادی را که در نانو تکنولوژی به کار می روند نانوذره نیز می نامند . در دهه ی گذشته ، بیش تر پژوهش ها در مورد نانوذره ها روی خواص آن ها متمرکز بوده است . خواص فیزیکی وشیمیایی نانوذره ها به اندازه ی آن ها وابسته است و این موضوع برای دانشمندان جالب می بمود . اما در حال حاضر ، پژوهش های گسترده ای روی کاربرد این در حال انجام است .

برای آن که تصویری ار ریزی نانوذره ها داشته باشیم ، بهتر است آن را با ابعاد سلول مقایسه نماییم . اندازه ی متوسط سلول یوکاریوتی 10 میکرومتر است . بدیهی است ، اندامک های سلول از این نیز ریزترند . از اندامک ها ریزتر ماکرومولکول ها هستند . اندازه ی متوسط یک پروتئین 5 نانومتر است که با ریزترین جسم ساخت دست بشر قابل مقایسه است .

بنابراین می توان با به کار گیری نانوذره ها نوعی مامور مخفی به درون سلول فرستاد و به کمک آن ، از بعضی رازهای نهفته در سلول پرده برداری نمود . این ذرات آن قدر ریزند که تداخل عمده ای در کار سلول به وجود  نمی آورند. پیشرفت در زمینه ی نانوبیوتکنولوژی نیازمند درک وقایع زیستی در سطح نانو است . از میان خواص فیزیکی وابسته به اندازه ی ذرات نانو ، خواص نوری ( اپتیکال ) و مغناطیسی این ذرات ، بیش ترین کاربرد های زیستی را دارند . استفاده از نانو تکنولوژی در علوم زیستی به تولد و گرایش جدیدی از این فناوری منجر  شده است: نانو بیوتکنولوژی

کاربرد ها :

کاربرد های نانوذره ها در زیست شناسی و پزشکی عبارتند از:

-          نشانگرهای زیستی فلورسنت

-          ترابری دارو و ژن

-          تشخیص زیستی پاتوژن ها

-          جست وجو در ساختار DNA

-          مهندسی بافت

-          تخریب تومور از طریق گرمادهی به آن (هیپرترمیا)

-          جداسازی و خالص سازی مولکول های زیستی و سلول ها

-          بهبود تباین (کنتراست)MRI

-          مطالعات فاگوکینتیک

نشان گر های زیستی :

از آن جا که اندازه ی نانوذرات ، در محدوده ی اندازه ی پروتیین ها ست ، می توان از آن ها برای نشان دار کردن نمونه های زیستی استفاده کرد. برای این کار ، باید نانوذره بتواند به نمونه ی زیست هدف متصل شود  و نیز راهی برای دنبال کردن و شناسایی نانوذره وجود داشته باشد.

به منظور ایجاد میان کنش بین نانوذره و نمونه ی زیستی ، نانوذره را با پوششی بیولوژیکی یا مولکولی ، یا لایه ای که به عنوان میانجی زیستی غیر آلی عمل کند ، می پوشانند . آنتی بادی ها ، بیوپلی مرها مثل کلاژن ، یا تک لایه ای از مولکول های کوچک که نانوذره ها را از نظر زیستی سازگار می کند ، از جمله پوشش های بیولوژیکی نانوذره ها هستند. علاوه بر این ، از آن جا که از فناوری های نوری در پژوهش های زیستی به طور گسترده ای استفاده می شود ، می توان نانوذره ها را فلورسنت دار کرد یا خواص نوری آن ها را تغییر داد. نشان گر زیستی نانو ، نمونه ای از یک ( نانوزیست ماده ) است .

نانوذره ها معمولآ در مرکز یک نانوریست ماده قرار می گیرند و بقیه ی اجزا روی آن ها قرار داده می شوند . هم چنین می توان از آن ها در شکل نانو – وزیکول استفاده کرد، یعنی نانو ریست ماده ای است که توسط غشا محصور شده است . غالبآ شکل این ساختار کروی است ، اما شکل های استوانه ای ، شبه صفحه و دیگر شکل ها امکان پذیرند. در بعضی موارد ، اندازه مهم است مثل هنگامی که نفوذ از درون ساختار منفذی از غشای سلولی مورد نیاز باشد. هنگامی که از اثرات اندازه ی کوانتومی برای کنترل خواص مواد استفاده می شود ، اندازه ی نانوزیست ماده در اوج اهمیت خواهد بود.

کنترل دقیق بر اندازه ی متوسط ذرات ، امکان ایجاد کاوشگر های فلورسنت را که باریکه های نوری را در طیف وسیعی از طول موج گسیل می دارند ، فراهم می آورد . این امکان ، به تهیه ی نشان گرهای زیستی با رنگ های فراوان و قابل تشخیص کمک شایانی می کند. ذره ی مرکزی معمولآ توسط چندین تک لایه از موادی که تمایل به واکنش ندارند، مثل سیلیکا ، محافظت می شود . غالباً برای اتّصال اجزای کارامد به ذره ی مرکزی ، به لایه ای از لینکر نیاز است . این لینکرهای خطی ، در دو انتهای خود ، گروه های فعال دارند : یک گروه برای اتّصال به اجزای زیستی ، مثل آنتی بادی ها .

ادامه دارد…..!!!

مشکلات پیش روی توسعة نانوکامپوزیتها در کشور(دیدگاه مهندس صحرائی)

متن زیر نظرات مهندس صحرائیان، دبیر کمیته نانوتکنولوژی پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران  که به توضیح مشکلات توسعه نانوکامپوزیت‌ها پرداخته است:

نانوکامپوزیت­ها موادی هستند که از یک ماده پلیمری و یک ماده تقویت­کننده تشکیل شده است که در این­گونه مواد، مادة تقویت­کننده باید در یکی از ابعادش در اندازه 100-1 نانومتر باشد. به­طور خلاصه نانوکامپوزیت به کامپوزیتی اطلاق می‌شود که یکی از ابعاد فاز تقویت­کننده­اش در مقیاس نانومتری باشد. نانوکامپوزیت‌ها بر حسب نوع مادة تقویت­کننده به سه نوع نانوکامپوزیت‌های زمینة سرامیکی، فلزی و پلیمری تقسیم‌بندی می‌شوند. نانوکامپوزیت­ها به­دلیل ویژگی خاص خود، در صنایع مختلف کاربردهای متنوعی یافته است. در ذیل به برخی از مشکلات پیش­روی توسعه نانوکامپوزیت­ها اشاره شده است.

عدم شناخت کافی مصرف­کنندگان از محصولات نانوکامپوزیت­ها

یکی از دلایل نبود بازار کافی در این زمینه، جدید بودن نانوکامپوزیت­ها است که طبیعتاً اگر بازاری نداشته باشد سرمایه‌گذاری هم نخواهیم داشت که این مشکل عمده با فرهنگ‌سازی در بین صنعتگران و مصرف‌کنندگان قابل رفع است. به عنوان مثال برای فرهنگسازی در این زمینه کافی است کارایی و قابلیت فوق­العاده این فناوری را در محصولات پرمصرف از جمله خودرو‌ معرفی گردد.

تولید مواد اولیة نانوکامپوزیت­ها

یکی دیگر از مشکلات موجود در زمینة تحقیقات نانوکامپوزیت‌ها، عدم وجود مواد اولیه در کشور است. با ارتباطاتی که بین پژوهشگاه با دانشگاه مک­گیل کانادا برقرار شده است، امیدواریم بتوانیم پروژة تهیه نانوذرات خاک­رس را در کشور به انجام برسانیم. با تولید و تهیه این مواد، تقریباً مشکل خاصی در زمینة تحقیقات نانوکامپوزیت­ها نخواهیم داشت. خوشبختانه در کشور از لحاظ منابع طبیعی و دانش­فنی تولید این نانوذرات مشکلی وجود ندارد. مشکل اصلی در این زمینه عدم سرمایه‌گذاری در آن است.

عدم سرمایه‌گذاری کافی در این زمینه

همانطور که در بالا گفته شد به دلایل عدم وجود بازار، جدید بودن و نیز داشتن ریسک بالا، سرمایه‌گذاری جدی در این زمینه وجود ندارد. با توجه به اینکه فناوری نانو جزء فناوری‌های برتر محسوب می‌شود، متولی سرمایه‌گذاری در این فناوری‌ها دولت‌ها هستند. اگر دولت­ها بتوانند فعالیت­های حمایتی را به خوبی انجام دهند، پیشرفت در همة زمینه­ها به سرعت صورت خواهد گرفت.

سیاست­های نادرست وزارت علوم در ارزیابی محققان

یکی از دلایلی که موفقیت پروژه‌های فناوری نانو را تحت تاثیر خود قرار می­دهد، سیاست‌هایی است که در وزارت علوم وجود دارد، طبیعتاً اعضای هیئت علمی خود را موظف می‌دانند، چه درست باشد چه نادرست، خود را در آن چارچوب حرکت دهند. به­عنوان مثال به­جای آنکه در وزارت علوم، حل مشکل کشور به­عنوان یک شاخص رشد علمی مطرح شود، تعداد مقالات درج شده در مجلات بین­المللی (که قالبا مشکلی را از مشکلات کشور حل نمی­کند) شاخص ارزیابی قرار می­گیرد که این خود نوعی مشکل بر سر راه استادان و محققان برای حرکت در مسیر حل مشکلات صنعتی کشور است.