نانو
پژوهشگران به تازگي در يافته اند كه شكل خاصي از مولكولهاي كربن مي توانند به خوبي وارد هسته سلولها شوند ومي توان در آِينده اي نزديك از آنها
درسيستم دار سازي وواكسيناسيون استفاده كردامروزه از اين مولكولهاي كربن كه (نانو تيوبهاي كربنCarbon nano tubes) ناميده مي شوند تنها جهت
حمل پپتيدهاي كوچك به هسته هاي سلولهاي فيبروپلاستي استفاده مي شود ولي پژوهشگران اميدوارند كه بتوانند از آنها در درمان سرطان ،ژن درماني
وواكسيناسيون نيز استفاده نمايند.
آلبرتوبيانكو از موسسه CNRSدر استراسبوك فرانسه مي كويد كه پژوهشگران در مراحل اوليه تحقيقات مي باشند واز آنجا كه به نظر مي آيد نانو تيوبها
مي توانند وارد هسته شوند، از اين خاصيت جهت حمل ژنها ي ساخته شده ورساندن داروها به بخش خاصي از سلول مي توان استفاده كرد.
تيم تحقيقاتي بيانكو ،نانو تيوبها را چند روز در دي متيل فرماميد حرارت دادند وبه دنبال آن اتصالات كوتاهتري (اتيلن گيكول TEG) ايجاد شد وسپس
پپتيدهاي كوچك به مولكولهاي TEGمتصل شدند وهنگامي كه اين نانو تيوبها با سلولهاي فيبروپلاست انساني كشف شده مخلوط شدند،به سرعت به سمت هسته
حركت كردند. اصولا طيف وسيعي از مولكولها مي توانند به نانو تيوبها متصل شوند وبه راحتي به سمت سلولها حركت كنند وبه طور كلي نانو تيوبها سميت
بالايي ندارند ودر دوزهاي پايين براي سلولها بي ضررند ولي در غلضتهاي بالا باعث از بين رفتن سلولها مي شوند وبايد اثرات آن در بدن مورد مطالعه قرار گيرد.
روت دوتكان پژوهشگر دانشگاه كاريف انگلستان مي گويد:دلايل بسياري وجود دارد كه نشان مي دهد كه ذرات بسيار ريز مي توانند در سيستم دارو سازي
مفيد باشند.اما مكانيسم وارد شدن نانو تيوبها به داخل سلولها مشخص نمي باشد.همچنين او مي گويد تحقيات نا موفقي جهت استفاده از bucky balls (نانو
تيوبهاي كربني كروي) جهت رساندن داروهاي ضد سرطان ونوكلوتيدهاي پرتو زا به داخل سلول انجام شد
فرآيند توليد اين پارچه ها با محيط زيست سازگار بوده ومطابق استاندارد bluesgn كشور سوئيس شده است .شركت Scholler Textiles AG به خاطر
طراحي پارچه هاي جديد موفق به دريافت تقدير نامه كنگره طراحي ممتاز سوئيس در سال 2001 شد. پارچه هاي شركت صنعتي پارچه بافي سوئيس موسوم
به Nanesphere ضد آب وضد لك بوده وچربيها روي ان به طور خود به خود از بين مي رود .
اين پارچه از طبيعت الهام گرفته وتوليد آن با نانو تكنولوژي تحقق يافته است .برگهاي برخي گياهان مانند نيلوفرآبي ويا پوست سوسك وبال حشرات هميشه
تمييز باقي مي ماند زيرا ناهمواريهايي بي نهايت كوچك روي سطوح آنها مانع چسبيدن ذرات گرد وخاك به اين سطوح شده وكوچكترين بارشي سطح آنها
تمييز مي كند .شركت Schoeller پس از سالها تلاش وبا ظهور نانو تكنولوژي موفق به تقليد اين فرآيند شد وبا به كارگيري فناوري Nano Sphere در
پارچه ها ساختار سه بعدي خاصي بر روي سطوح ايجاد كرده وسطح تماس براي ذرات گرد وخاك محدود گرديده وذرات باقيمانده بر روي سطوح در
قطرات اب معلق شده وبه آساني توسط اين قطرات خارج ميگردند ابعاد ميكروسكوبي نانو تكنولوژي امكان تغييرات فوق العادهاي را بر روي سطوح به
وجود آورده ومنجر به توليد پارچه هايي با خواص كاملا جديد مي گردد.
آيا سرانجام روزي خواهدر سيد كه تراشه هاي سيليكوني طبابت كنند؟
مفهوم تركيب انسان وماشين موضوع بسياري از فيلم ها ونمايشهاي علمي ،تخيلي مانند روبوكاپ ،كارگاه گجت وغيره مي باشد .با وجود اينكه نمايش هاي
هاليودي تا حدي اغراق آميز است، اما توانائي ما در توليد وسايل كوچك كه بتواند درون بدن انسان قرار گيرد در 30 اخير نسبتا ترقي كرده است. ما اكنون
مي توانيم وسايل الكتروني دقيق وحساب شده اي مانند ضربان ساز قلب بسازيم كه زندگي هزاران بيمار را طولاني تر كرده است. بسياري از اين پيشرفتها
مرهون سرمايه گذاريهاي گسترده در تكنولوژي سيليكوني است. اين سرمايه گذاريها منجر به تكامل تدريجي گروهي از وسايل هوشمند جهت تامين بهداشت
انسان شده است. به عنوان مثال درون كاشتها (ايمپلنت ها ) حلزون گوش ،اولين پيوند مستقيم ميان تراشه سيليكوني ومغز انسان بودند. هنگامي كه درون
كاشت به صورت القائي به يك ميكروفون خارجي وصل مي شود، صداهاي خارجي را به سيگنالهاي الكتريكي تبديل ميكند، اين سيگنالها در گروهي از
ميكرو الكترودها كه به اعصاب گوش داخلي متصلند ، جريان مي يابند و سپس پيامهاي عصبي ومغزبرده شده ودر انجا با صداهايش مشخص مي شود. درون
كاشتهاي حلزوني آنقدر كوچكند كه حتي مي توانند در نوزادهاي ناشنوا كاشته شوند. همچنين پيشرفتهاي مهمي در ترقي وسايل سيليكوني رخ داده است .اين
وسائل مي توانند در درمان فلج ، كوري وبيماريهاي رو به وخامت عصبي موثر باشند.
اخيرا نقش سيليكون در پزشكي دوره جديدي را آغاز كرده است. انواعي از سيليكون نه تنها در بخش الكترونيك به عنوان نيمه هادي بلكه به عنوان نيمه هادي
بلكه به عنوان نيمه هادي بلكه به عنوان زيست ماده در بخش پزشكي نيز با ارزش است. به ويژه سيليكون متخلخل -سيليكوني حجيم كه بطور دقيق با
سوراخهاي ريزي در حد نانومتر متخلخل شده باشد - مي تواند زيست سازگار خوبي باشد. بنابر اين بجاي اينكه مجبور باشيم وسيله هاي سيليكوني را از
بافتهاي بدن وجريان خون محافظت كنيم - همانطور كه در گذشته چنين بوده است - امروزه حداقل در حد نظريه ساختن وسايل سيليكوني كه اصالتا زيست
كنش هستند ممكن شده است .سطح يك تراشه مي تواند طوري طراحي شود كه فعالانه با بافتهاي زنده جهت ايجاد پاسخهاي فيزيولوژيكي مطلوب بر هم كنش
داشته باشد. به عنوان مثال تراشه سيليكوني ميتواند سلولهاي رسوبي استخوان را تحريك كند تا تراشه ها را هم در كلاژن وهم در هيدروكسي پاتيت(ماده
غير آلي استخوان )بپوشاند. بدين طريق به آن يك استتار طبيعي مي دهند وآن را براي جوش خوردن به استخوان مجاور توانا مي سازد.روش ديگر شامل
قرصهاي حاوي مخلوطي از داروهاي پوشيده شده در منابع مي باشد كه در مواقع آزاد مي شود .
چگونه يك تكه سيليكون خالص مي تواند به سيليكون خالص مي تواند به سيليكون متخلخل زيست سازگار تبديل شود؟
يك راه شناخته شده براي حك كردن سوراخهاي نانو متري روي سطح ويفر سيليكوني استفاده از محلول اسيد هيدروفلئوريك است مي توان بسته به مقاومت
ويفر،تركيب الكتروليت وشدت جريان داده شده، درشت سوراخهايي (با عرض بيش از 50 نانو متر) يا سوراخهاي (با عرض 250 نانومتر )ويا ريز
سوراخهايي (با عرض كمتر از 2 نانو متر ساخت).
سيليكون متخلخل كه به اين ترتيب توليد شده است هنوز سيليكون خالص است اما اين سيليكونها بسيار متفاوت از سيليكون حجيم غير متخلخل عمل مي كنند
ومقاومت شيميايي آن افزايش يافته است حكاكي سيليكون به وسيله اسيد ،تركيبات هيدروژن وسيليكون را در انتهاي كالبد سيليكوني به وجود مي آورد.اين
تركيبات به آهستگي در هوا اكسيد مي شوند وباعث مي شود كه به مرور زمان خواص سيليكون تغيير كند. به عنوان مثال ، مقاومت الكتريكي آن افزايش
مي يابد به همين دليل گروههايي در دانشگاههاي مختلف براي تغييير سطح نانو ساخت يافته سيليكون تلاش مي كردند كه فعاليت آنها منجر به توليد فرمهاي
جديد سيليكون شد كه در آن تركيبات كربن - سيليكون جايگزين تركيبات هيدروژن -سيليكون شدند كه اين تركيبات اكسيد نمي شوند.اين فرآيند ها طيف
گستردهاي از مولكولهاي زيستي و آلي را قادر ساخت تا با سطح سيليكون پيوندهاي كووالانسي تشكيل دهند .اين مولكولها طيف گسترده هاي از خواص
مختلف را به سيليكون متخلخل دادند.عنوان مثال پادتن هاي پيوندي مي توانند به طور انتخابي با مولكولعاي حمله كننده (آنتي ژنها )كه در جريان خون سير
مي كنند
اولين آزمايشها در مورد محيطهاي زيستي در سال 1995 انجام شد.انواع معيني از سيليكون متخلخل وهم چنين سيليكون چند كريستاله حاوي پرزهايي در حد
نانو متر نشان دادند كه مي توانند رشد جزء معدني استخوان (هيدروكسي پاتيپ) را تحريك كنند ويا حمايت ساختاري آنرا فراهم كنند.آزمايشها بر روي
پلاسماي زيستي شبيه سازي شده (قسمت مايع خون ) انجام شده بود.
آزمايشهاي در اصل به وسيله تاداشي كوكوبو در دانشگاه كيوتو انجام شده بود .اين آزمايشها هم اكنون توسط محققين در زمينه زيست ماده انجام مي شود تا
بفهميد كه آيا سراميكها مي توانند با استخوان در بدن تركيب شوند.
مطالعات نشان داد كه لايه هاي نازك سيليكون متخلخل با درصد تخلخل زيادي مي توانند از ويفر نانو متخلخل پاييني در طول يك روز يا بيشتر تجزيه شوند.
به عبارت ديگر سيليكون نانو ساخت يافته مي تواند به صورت آزمايشگاهي زيست فرو پاش باشد. اين يك نتيجه شگفت انگيز بود، يعني بدن انسان احتمالا به
خودي خود قادر به تجزيه ودفع سيليكون است .اگرچنين باشد، سيليكون نامش را در فهرست مواد زيست فرو پاش اضافه خواند كرد .اين مواد در پزشكي با
اقبال فرايندهاي روبرو شده اند زيرا براي هميشه در بدن نمي مانند وبنا براين خطر آلودگي وپس زني توسط سيستم ايمني را كاهش مي دهند. به عبارت ديگر
مواد زيست فروپاش به بدن ما كمك مي كنند تا خودش را درمان كند.
رفتار سيليكون متخلخل در محيطهاي شبيه سازي شده بدني مانند شيره معده ،مايع روده ، مايع نخاعي ونخاع موجود در مغز به صورت آزمايشگاهي بر
آورده شده است .نتايج اميد بخش هستند ، تقريبا در تمام سيليكون متخلخل نسبتا به سرعت حل مي شود به غير از يك استثنا در مورد شيره معده كه بسيار
اسيدي است وبه ميزان قابل توجهي سرعت تجزيه شدن را كاهش ميدهد .
نانو تكنولوژي داراي كاربردهاي زيادي در عرصه دفاعي است وتاثير عمدهاي در هوشمندي هر چه بيشتر تجهيزات ومهمات وسيستمهاي دفاعي دارد.
هوشمندي بيشتر واندازه ووزن كوچكتر ،از مهمترين نتايج كاربردهاي نانو تكنولوژي در دفاع خواهد بود كه البته مسير ،نسبتا طولاني است ولي شواهدي از
اطلاعات منتشر شده دنيا نشان مي دهد كه بعضي از دستاوردهاي آن در سالهاي جاري به تحقق پيوسته يا خواهد پيوست.
كشور مانيز قطعا نياز دارد ،با برنامه ريزي بلند مدت ،بخش دفاعي خود را با اين روند اجتناب ناپذير دنيا همراه سازد .بدين منظور پيشنهاد ميشود اولا
نانوتكنولوژي به عنوان يكي از محورهاي اولويت دار در وزارت دفاع مورد توجه قرار گيردف ثانيا برنامه اي براي موفقيت در اين عرصه زير نظر
مسئولان رده بالاي وزارت خانه تدوين شود. آموزش محققان ،استفاده از توانائي تحقيقاتي دانشگاهها ومراكز پژوهشي وهمچنين ايرانيان مقيم خارج از
بخشهاي اين برنامه خواهد بود.
راه اندازي واحدهاي تحقيق وتوسعه نانوتكنولوژي در داخل مراكز صنعتي دفاع نيز پيشنهاد ميشود .موضوعات تحقيق و توسعه اين مراكز بايد توسط گروهي
از انديشمندان در اين وزارتخانه تعيين شود.
اميد كه بتوانيم در اين عرصه پيش رو با تصميم گيري به موقع وبرنامه ريزي درست در اين زمينه به موفقيت دست يابيم.
منابع :
www.Newscientist.com
www.smalltimes .com
www. wapmi.ir/new/nana.htm
انجمن مطالعات پيشرفته علوم پايه www.iasbs.ac.ir
كميته مطالعات سياسي نانو تكنولوژي
iafahan.com/Findex.htm
پارك علمي وفن www.tco.ac.ir/nano
مجله دانستنيها
اين وبلاگ درصدد برداشتن گام هر چند كوچك در جهت ارائه مطالب شيمي مي باشد