نانو تکنولوژي در پزشکي (3)

5. وسايل کاشتني(Implantable Devices)

1. 5. وسايل تشخيصي و درماني(Assessmentand Treatment)

نانوتکنولوژي، تکنولوژي هاي شناسايي ارائه مي کند که داراي دقت بيشتري هستند و اطلاعات دارويي براي تشخيص بيماري ها را در اختيار ما گذاشته و همچنين زمان تشخيص را نيز کاهش مي دهند. اين دستگاه ها ضمناً داراي اين قابليت هستند که در صورت نياز درمان را نيز به طور اتوماتيک انجام دهند.
تشخيص هاي پزشکي نيازمند تخصص پزشکي وآزمايشات تشخيص و ساخت دارويي ، مجهز است . اين فرآيند ممکن است ساعت ها ، روزها يا هفته ها طول بکشد.
برخي از اطلاعات پزشکي به زمان حساس هستند مثلاً در مواقعي که پيوند عضو صورت گرفته باشد و جريان خون به آساني به بافت مورد جراحي نرسد، زمان بسيار حساس است. و در صورت اينکه اقدامات مورد نياز دير انجام شود ممکن است آسيب هاي جبران ناپذيري به بدن وارد گردد. برخي از آزمايشات خاص پزشکي مانند بررسي بافت(biopsies) به شخص انجام دهنده بستگي دارد و مي تواند به ما اطلاعات ناقص و يا غلط بدهد. هنگامي که يک نتيجه اشتباه باشد باعث مي گردد سوزن درمان در محل مناسب (محل وجود تومور) قرار نگيرد. (مثلا در بافت سالم قرارگيرد.) و سرطان درمان نمي گردد و اين مساله باعث مي گردد که طول عمر شخص بيمار کاهش يابد. برخي آزمايشات مانند تعيين ميزان قند خون افراد ديابتي به گونه اي است که خود فرد بيمار بايد تست را انجام دهد(زيرا اين تست بايد زود به زود انجام شود تا ميزان قند خون فرد در يک حد نرمال باشد.) بيماران خاصي مانند کودکان و افراد سالمند ممکن است قادر به انجام درست آزمايش نباشد و يا ممکن است انجام آزمايش برايشان زمان بر و يا دردناک باشد.
احتمال بيمار شدن افرادي که در محيط کارشان در معرض تابش پرتو و يا مواد شيميايي خطرناک هستند، بيشتر است.(مانند افرادي که در سايت هاي هسته اي مشغول به کارند) براي اين افراد، عمدتاً آزمايشات گاه و بي گاه انجام مي شود، اما ممکن است که بيماري هايي که در مراحل اوليه اند را شناسايي نکنند. شناسايي بيماري در مراحل اوليه باعث مي گردد که شانس درمان بالاتر باشد و بتوان با دور کردن کارگر از محيط خطرناک از آسيب ها ي بيشتر جلوگيري کرد.
نانو تکنولوژي مي تواند تکنولوژي هاي تشخيص جديدي ارائه کند که اين تکنولوژي هاي تشخيصي بوسيله ي کاشت امپلنت هاي قابل فرسايش در بدن کار مي کنند. و مي تواند اطلاعات دارويي دقيق و مداومي به ما بدهد. ريز پردازنده هاي متمم و وسايل کوچک هنگامي که با هم همکاري مي کنند مي توانند باعث درمان بيماري ها شوند. در اين شرايط انتقال داده ها و درمان به صورت خودکار انجام مي شود. مثال هايي از اين کاربردها در زير آورده شده است:
1. 1. 5. سنسورهاي کاشتني(Implantable sensors)
سنسورهاي بسيارکوچک ( در ابعاد ميکرو و نانو) مي توانند استفاده هاي وسيعي در زمينه هاي تکنولوژي هاي موثر شناسايي مواد شيميايي هدف و خواص فيزيکي داشته باشند. محققين در A& m تگزاس و ايالت پن آمريکا از مهره هاي پلي اتيلن گليکولي(polyethylenglycol beads) که با ملکولهاي فلئورسنت پوشش داده شده اند براي بررسي ميزان قند خون افراد ديابتي استفاده مي کنند. اين مهره ها در زير پوست تزريق مي شوند و در مايع درون شبکه اي (Interstitial fluid) باقي مي ماند. وقتي گلوکز مايع بين بافتي به حد خطرناکي پايين آيد، سنسورهاي گلوکز ، ملکولهاي فلئورسنت را تحريک کرده و اين ملکول ها شروع به درخشش مي کنند. اين درخشش باعث مي شود تا فرد مطلع شود که قند خونش در يک حالت بحراني است. تحقيق ديگري نيز بوسيله ي محققين دانشگاه ميشيگان در حال انجام است که در آن از دندريمرهاي متصل به برچسب هاي فلئورسنت براي شناسايي تغييرات سرطاني شدن و بدخيم شدن سلولها استفاده مي شود. دندريمرها از طريق پوست بدن جذب گشته و به خاطر اندازه ي بسيار کوچکشان به آساني از بين غشاء سلولهاي سفيد خون عبور کرده و علامت هاي اوليه ي تغييرات بيولوژيک حاصل از تابش پرتو و يا عفونت را آشکار مي کند.
تابش پرتو باعث تغيير جريان يون هاي کلسيم در داخل سلولهاي سفيد خون مي گردد و سرانجام باعث به راه افتادن آپاتوس( apatosis) يا مرگ سلولي برنامه ريزي شده(celldeath(PCD)programed به خاطر تابش پرتو يا عفونت مي شود. چسب فلئورسنت متصل به دندريمرها در حضور سلولهاي مرده شروع به درخشيدن مي کنند. و با يک ليزر قابل شناسايي است.کاربرد مشابه اين تکنولوژي بوسيله ي ناسا براي شناسايي ميزان تشعشعات استفاده مي شود.
ميکرو چيپ هاي سنسوري نيز براي تحت نظر داشتن مداوم پارامترهاي کليدي بدن مانند نبض، دما و ميزان گلوکز خون استفاده مي شوند يک تراشه را مي توان در زير پوست کاشت. اين تراشه يک سيگنال از خود به بيرون مي فرستد که به طور مداوم مي توان آن را ثبت کرد.
کاربرد ديگر اين وسايل استفاده از ميکروسنسورهاي نوري است که اين امپلنت ها در عمق پوست (بافت هاي عميق)کاشته مي شود و مي توانند وضعيت بافت(گردش خون) پس از جراحي را گزارش دهد. و در صورتي که عمل با موفقيت انجام نشده باشد، جريان خون ناکافي است که اين مسئله با سيستم هاي پردازش داده اي قرارداده شده در نزديک بدن مشخص مي گردند.
نوع ديگر سنسورهاي، سنسورهاي کاشتني است که در سيستم هاي ميکرو الکترو مکانيکي (MEMS) استفاده مي شوند اين سنسورها براي نظارت و درمان اندام هاي فلج شده کاربرد دارند. سنسورهاي مورد استفاده در سيستم هاي ميکرو الکترومکانيکي کاشتني مي توانند کرنش ، شتاب و پارامترهاي خوب و بد را اندازه گيري کنند.
2. 1. 5. وسايل پزشکي کاشتني(Implantable Medical Devices)
سنسورهاي کاشتني همچنين مي توانند با يک مجموعه از وسايل پزشکي کار کنند که اين مجموعه ها در صورت نياز مي توانند به صورت اتوماتيک درمان را نيز انجام دهند. دستگاه هاي تزريق کاشتني بسيار کوچک مي توانند داروها را بر طبق نياز در بدن پخش کنند. که اين دستگاه ها شامل سيستم هاي ميکروسيال (micro fluific Systems)، پمپ هاي بسيار کوچک(miniature pumps) و مخازن (reservoirs) هستند. کاربردهاي اصلي اين وسايل ممکن است در شيمي درماني هدف گيري مستقيم تومورها در مورد(colon) باشد .که مزيت اين روش در اين است که دارو رساني به صورت برنامه ريزي شده است. و حتي در هنگام خواب نيز پروسه ادامه دارد.
کاربردهايي از اين دستگاه ها در درمان ايدز و لوپوس(Lupus) در دست بررسي است. سنسورهاي قابل کاشت که بر سطح فعاليت قلب نظارت مي کند نيز مي تواند به همراه يک دي فريبو لاتور کار کند و ضربان قلب را تنظيم کنند. اين وسايل با ريز پردازنده هايي همراه هستند که الکتريسته را به آنها تحويل مي دهد. در واقع اين وسايل ريتم قلب را منظم مي کنند و در صورت بالا و پايين رفتن آن، با اعمال تاثير بر قلب، ريتم را به حالت عادي برمي گردانند.
وسايل داراي سيستم ميکرو الکترومکانيکي کاشتني نيز بر روي پروتزها ( اعضاي مصنوعي) قرار داده مي شوند تا حرکات و استقامت طبيعي عضوتقليد گردد. يک پاي مصنوعي طراحي شده است که مي توانند نيروي اعمالي به پا، زاويه ي زانو و حرکات را بيش را از 50 بار در ثانيه اندازه گيري کنند.سنسورهاي اين پا به همراه يک قسمت کنترل شونده ي الکتريکي متصل است که پايداري شخص را بهبود مي دهد.
وسايل پزشکي کاشتني که قطر آنها از يک ميلي متر ممکن است به طور نامطلوبي بر فعاليت بافت هاي اطراف تاثير گذارند. وسايل کاشتني کوچکتر تاثيرات ناخود آگاه کمتري بر بافت هاي اطراف دارند. بنابراين مواد نانوسايز و سيستم هاي ميکروني با احتمال قوي جايگزين سيستم هاي بزرگ تر مي شوند.
برانگيختن الکتريکي(Functional E lectrical Stimulation (FES) يک روش درماني است که در آن افراد داراي عضو فلج شده درمان مي شوند . در اين روش نواحي بي حس فرد بيمار بوسيله ي الکترودهاي کاشتني(Implanted electrod) تحريک گشته که اين تحريک از نوع الکتريکي است. محققين در دانشگاه آلبورگ دانمارک(Aalborg university in Denmark) در حال به کار گرفتن نانوساختارها براي سطوح اين الکترودها هستند. تا خواص زيست سازگاري و پذيرندگي(acceptana) نورن ماهيچه اي (neural/ muscle) بافت ها را بهبود دهند. هنگامي که يک نانوساختار در داخل يک غشاء سلولي قرار مي گيرد با اعمال يک جريان الکتريکي، فعل و انفعال ميان نورن ها و سلولهاي ماهيچه اي انجام مي شود که سبب بهبود وضعيت بيمار مي گردد.
محققين در آلبورک همچنين از نانو ساختارها براي بازگرداني احساس به ماهيچه هايي که عصب خود را از دست داده اند، استفاده کرده اند. اين از دست رفتن عصب ماهيچه اي بخاطر آسيب هاي ايجادي در مغز نخاع ايجاد گشته اند.اين آسيب ها مي توانند نتيجه اي از صدمه هاي حاصل از عمل جراحي ، ضربات وارده به نخاع، پيچش ستوان فقرات، آسيب هاي شبکه ي عصبي بازوها و ميوپاتيزهاي ثانويه(myopathes peripheral) مانند فلج اطفال(polio) باشند که در اين وضعيت ها سلولهاي عصبي کنترل کننده ي ماهيچه ، تخريب شده اند.
غشاء هاي رشته اي ماهيچه ها بوسيله ي نانوساختار ها توليد مي شوند که پتانسيل تراوايي رشته هاي ماهيچه اي تغيير مي کند و برانگيختگي الکتريکي خارج سلولي بهبود مي يابد.

5. 2. کمک هاي حسي(Sensory Aids)

نانو و تکنولوژي هاي ميکرومتري وابسته به آن براي توسعه ي نسل جديد وسايل کوچکتر و نيرومندتر استفاده مي شود. توليد اين وسايل باعث ترميم مشکلات شنوايي و بينايي گشته است .اين وسايل داده ها را به صورت سيگنال هاي الکتريکي دقيق جمع آوري و انتقال مي دهد که اين داده ها مستقيما به سيستم عصبي انسان تحويل داده مي شوند.
بيماري هاي پيشرفت کننده ي شبکيه ي چشم مانند کورنگي(retinitis pigmentosa) يا کاهش ديد به دليل پيري ، باعث کاهش ديد در شب مي شوند و مي توانند باعث کوري فرد شوند. دليل اينکه اين بيماري ها باعث مي شوند تا فرد مبتلا کور شود اين است که ريسپتورهاينوري(photoreceptors) ( سلولهاي حساس به نور) از بين مي روند.
در مواري که ارتباط بين مغز و چشم صدمه نديده باشد اما فعاليت ريسپتورهاي نوري مختل شده باشد، فقدان اين ريسپتورهاي نوري را پل زدن و يا ايجاد انشعاب فرعي جبران کرد.
در واقع در اين روش ميان سلولهاي سالم عمل پل زني اتفاق مي افتد که در اين حالت يک منبع توليد سيگنال ايجاد مي گردد . که داده هايش را به مغز مي فرستند و باعث ايجاد ادراک بصري مي گردد و بنابراين در شخص مورد درمان قرار گرفته بخشي از بينايي اوليه برمي گردد.
در بيماران داراي مشکلات شنوايي حاد، معمولاً حس گر حلزون گوش يا بد عمل مي کند و يا اصلاً وجود ندارند و در گوش نرمال، انرژي صدا به انرژي مکانيکي تبديل مي شود( اين تبديل انرژي درگوش مياني صورت مي گيرد) انرژي مکانيکي توليدي سپس در حلزون گوش به صورت حرکت مکانيکي مايع در مي آيد. در داخل حلزون گوش، سلول هاي حس گر داخلي و خارجي گوش که سلولهايي بسيار حساس هستند، حرکت مکانيکي مايع را به صورت پالس هاي الکتريکي به عصب شنوايي مي رساند. امپلنت هاي حلزوني شامل يک مدار الکتريکي مي شوند که با عمل جراحي انجام شده بر روي بيمار آن را به داخل جمجمه و بر روي استخوان گيجگاه قرار مي دهند. اين مدار به يک مجموعه از سيم هاي ريز متصل است که اين سيم ها به حلزون گوش متصل مي گردند. در انتهاي اين سيم ها معمولاً 8 تا 24 الکترود وجود دارد که وقتي تحريک مي شوند، آن را حس مي کنند. ساير اعضاي اين وسيله ي شنوايي به صورت بيروني بوده که اين اجزا شامل يک ميکروفن ، يک پردازنده ي اصوات(Speech processor) و کابل هاي ارتباطي مي شوند. امپلنت هاي حلزوني امروزي داراي عيوبي هستند که براي نصب اين امپلنت ها نياز به يک عمل حراحي بزرگ است و انجام اين عمل هر گونه شنوايي طبيعي را از بين مي برد. به خاطر اندازه ي بزرگ، اين امپلنت ها اغلب در يک آن چند رشته ي عصبي را ترک مي کنند. اين مسئله باعث مي شود تا اسفتاده کننده از اين امپلنت ها صداهاي مبهم بشنوند مخصوصاً در مواقعي که در حال گوش دادن به صداهاي پيچيده مانند آهنگ هستند. ميکرو تکنولوژي و سرانجام نانوتکنولوژي در توليد نسل جديد وسايل کاشتني استفاده شده است که نتيجه ي آن بهبود فقدان حس در زمينه هاي زير شده است:
1. 2. 5. امپلنت ها ي شبکيه ي چشم(retina Implants)
امپلنت هاي شبکيه ي چشم با تحريک الکتريکي سلولهاي عصبي شبکيه ، باعث بازگشت ديد مي شوند. تحقيقي در زمينه ي ساخت يک شبکيه ي مصنوعي بوسيله ي چندين گروه تحقيقاتي در آزمايشگاه ملي آرگوني(Laboratory Aragonne National) انجام شده است. اين شبکيه ي مصنوعي در پشت شبکيه کاشته مي شود. اين شبکيه ي مصنوعي از يک دوربين بسيار کوچک استفاده مي کندکه اين دوربين به عينک شخص نابينا متصل مي شود و سيگنال هاي تصويري را جمع آوري مي کند. سيگنال هاي بدست آمده بوسيله ي دوربين توسط يک کامپيوتر کوچک که به کمربند شخص بيمار متصل است، پردازش شده و الکترودهاي قرار گرفته در چشم فرد بوسيله ي پردازش اين داده ها تنظيم مي شوند. منظم شدن الکترودها سبب تحريک عصب چشمي گشته که موجب ارسال سيگنال هايي به مغز مي شود.
تحقيق ديگري در زمينه ي اپتوبيونيک(optobionics) صورت گرفته است که درآن از امپلنت هاي زير شبکيه اي براي جايگزيني باريسپتورهاي نوري در شبکيه استفاده شده است. سيستم بصري مورد استفاده در اين امپلنت ها هنگام تحريک غشاء پتانسيلي فعال مي گردد .اين امپلنت مجبور است که براي فراهم آوري نيروي خود از 3500 سلول خورشيدي ميکروسکوپي بهره گيرد.
2. 2. 5. امپلنت هاي حلزوني
نسل جديدي از امپلنت هاي کوچکتر و قوي تر بوجود آمده است که از دقت بالاتري برخورداردارند و کيفيت صداي آنها نيز بيشتر است. در اين سيستمها يک مبدل کاشتني با فشار در داخل گوش دروني و بر روي استخوان سنداني گوش نصب مي گردد .اين مبدل باعث مي شود که استخوان ها تکان بخورند و جريان داخل گوش داخلي حرکت مي کند. اين عمل باعث تحريک عصب شنوايي مي شود. آرايش از 128 الکترود در سرقلم اين وسيله وجود دارد که 5 برابر بيشتر از تعداد اين الکترود ها در وسايل کنوني است. تعداد بيشتر الکترود در اين وسيله باعث گشته تا دقت تحريک رشته هاي عصبي(محل و چگونگي اين تحريک) افزايش يابد. اين مسئله باعث مي شود تا صداهاي با تن پايين تر قابل شنيدن بگردد.
اين امپلنت به يک ريزپردازنده و يک ميکروفن کوچک متصل است که اين وسايل به گونه اي طراحي گشته اند که در پشت گوش بيروني قرار مي گيرند اين وسايل اصوات را جمع آوري کرده و آنها را به صورت پالس هاي الکتريکي درآورده و از طريق يک سيم ارتباط دهنده اين پالس ها را از يک حفره ي کوچک در گوش مياني متصل مي کند.
الکترودهاي کاشتني هر روز در حال کوچک شدن هستند. و با گذشت زمان ، روزي مي رسد که اين الکترود ها در اندازه ي نانوساخته شوند.

6. کمک در زمينه ي جراحي(surgical aides)

6. 1. ابزار آلات جراحي (operating tools)

وسايل پزشکي که داراي تکنولوژي هاي نانو و ميکرو هستند به جراحان اجازه مي دهند تا در حين عمل جراحي با دقت و ايمني بيشتر کار کنند. ضمناً آنها مي توانند پارامترهاي بيومکانيکي و فيزيولوژي را با دقت بيشتري در دست داشته باشند. و علاوه برکارهايي که با وسايل قبلي نيز مي توانستند انجام دهند بواسطه ي استفاده از تکنولوژي ها ي مدرن مي توانند وظايف جديدي را نيز انجام دهند. جراحي مي توانند از لحاظ فيزيکي براي بيمار و جراح طاقت فرسا باشد.جراحي باز مانند عمل هاي قلب نيازمند يک جراح است که برش هاي بزرگي در پوست و ماهيچه هاي زيرين، نگاه کردن به قلب از بين قفسه سينه، باز کردن دنده ها دارد که اين کار نيازمند ابزار آلات پزشکي متنوعي است . نه تنها بيمار درد بسيار زيادي را بايد تحمل کند و در بدن آن جاي عمل جراحي باقي مي ماند و زمان درمان طولاني را بايد تحمل کند بلکه جراح نيز بايد براي ساعت ها با دقت بسيار بر روي ميز جراحي متمرکز شود. اين مساله باعث مي گردد که احتمال خطاهاي جراحي به خاطر خستگي گردن و پشت جراح زياد گردد.
براي بهبود نتيجه ي جراحي( هم براي بيمار و هم جراح)، ساده ترين راه کار در روش هاي جراحي که به طور روز افزون مورد استفاه قرار مي گيرد، استفاده از تکنيک هاي لاپروسکوپي(technique LaBroscopic) است.در اين تکنيک ها از پورت کوچکي استفاده مي شود که به داخل فضاهاي مورد نظر جراح مي روند. يک تلسکوپ لوله يا همراه با يک دوربين و ديگر وسايل جراحي نازک براي ايجاد محيط مانور در بدن استفاده مي گردد.
حتي با مزاياي عالي، روش جراحي لاپروسکوپي موجب مي گردد که تغييرات عمده اي در مهارت هاي مورد نياز جراح پديد آيد و دسترسي جراح نيز به بدن محدود گردد. ضمناً راهنمايي هاي بصري بدست آمده از دوربين دو بعدي است و جراح بايد با دقت زيادي با وسايل لاپروسکوپي کار کند تا بتواند در موقع جراحي با بافت هاي ظريف کار کند.
تکنولوژي هاي نانو ميکرو براي بهبود نقش جراح به کار گرفته شد ه اند که در زير برخي از اين زمينه ها آورده شده است:
1. 1. 6 . ابزار آلات هوشمند(Smart instruments)
ابزازهاي پزشکي مانند چاقوي جراحي، پنس ها و...به سنسورهاي بسيار کوچک مجهز مي گردند که اطلاعات در هر لحظه به مرکز پردازش ارسال مي گردد. که اين اطلاعا ت در حين عمل به جراحان کمک مي کنند. جراحان مي توانند داده هاي مربوط به نيرو و عملکرد ابزار آلاتشان را لحظه به لحظه داشته باشند و از اين داده ها به نوع بافت هاي بريده شده( مثل استخوان ، ماهيچه و...) توسط ابزار الات پي ببرند. همچنين برخي خواص ديگر از بافت ها مانند دانستيه، دما، فشار و پالس هاي الکتريکي نيز بواسطه ي داده هاي ارسالي بدست مي آيد. Verime tra در حال توسعه ي نوع پيشرفته اي از چاقو هاي داده اي (Data knife) است .اين چاقوها داراي سيستم هاي ميکرو الکترومکانيکي جراحي و منطقي است که با دادن اطلاعات اضافي به جراح در طي عمل جراحي به کمک جراحان مي آيند . اين سيستم ها مجهز به الکترود هاي شبيه سازي هستند و با بخش هاي التراسونيک عمل اندازه گيري و برش را انجام مي دهند.
ابزار آلاتي نيز توسعه يافتند که به جراحان بخش هاي عصبي کمک مي کنند تا در هنگام عمل با دقت و ايمني بيشتري کار کنند.
نانوذرات نيز براي جراحي هدايت شونده ي اپتيکي(optically guiding surgery) مورد بررسي قرارگرفته اند. اين مواد پتانسيل برگرداندن آثار جراحي و محل هاي معيوب را دارند.
2. 1. 6. روبات هاي جراح(surgical Robotics)
سيستم هاي رباتيک جراحي طراحي گشته اند که مي توانند کارجراحان را انجام دهند اين سيستم ها به طور خاص براي جراحي ها در مناطق نظامي مناسب هستند.
به جاي انجام عمل جراحي با دستها و انگشتان جراح ، جراح مي تواند از يک کنترل کننده ي جويستيک براي انجام عمل جراحي استفاده کند. در واقع با حرکت دسته ي جويستيک، دو بازوي رباتيک که داراي ابزار آلات کوچک است، حرکت مي کنند. ابزار آلات دو بازوي روباتيک بوسيله ي پورت هايي به داخل بدن فرد بيماري داخل مي شود. سيستم کنترل ربات به گونه اي است که حرکت بزرگ دست جراح بر روي دسته ي جويستيک به حرکت خيلي کوچک ابزار آلات بازوي ربات تبديل مي شود. که اين امر موجب افزايش دقت و ايمني جراحي مي شود.
يک بازوي رباتيک سومي نيز وجود دارد که يک دوربين کوچک را کنترل مي کند .اين دوربين از يک شکاف کوچک بداخل بدن بيمار مي رود و تصاوير با بزرگنمايي بسيار بالا از محل جراحي را به صفحه ي کنترل جراحي مي فرستد.
جراح در طي کار با اين وسيله در يک محيط بدون استرس فيزيکي قرار گرفته و از يک ميز فرمان که در آن کليه ي اطلاعات حياتي بيمار وجود دارد، ربات را کنترل مي کند.

7. ابزار آلات تشخيصي(Diagnostic tools)

1. 7. تست ژنتيک(Genetic testing)

تکنولوژي هاي ميکرو و نانو راه حل هايي براي افزايش سرعت و دقت شناسايي ژن ها و مواد ژنتيکي ارائه کرده اند. اين تکنولوژي ها نقش موثري در کشف داروها و توسعه ي آنها داشته و براي محصولات تشخيص بيماري ها کاربرد دارند.
هزاران ژن و محصولات آنها( مانند RNA و پروتئين ها) به روش پيچيده و مرکب کار مي کنند. تکنولوژي هاي تست ژنتيک که براي کشف داروها و محصولات تشخيصي استفاده مي شوند. اين مسئله را ممکن مي سازند که ترتيب ژني، تغييرات ژني و ميزان فراواني ژن ها اندازه گيري گردند. در واقع اين پارامترها جزء پارامترهاي مهم در رفتار ، متابوليسم ، رشد و سازگاري سيستم هاي زنده هستند. تشخيص با ابزار آلات کوچک(نانو و ميکرو) باعث شناسايي ژنها و الگوي وضعيتي در بافت هاي سالم و بيمار مي گردد. که اين بررسي وضعيت ژنتيک براي انواع مختلف بيماري ها قابل ثبت است.
تکنولوژي هاي نانو و ميکرو مي توانند راه حل هاي جديدي در تست هاي ژنتيک ارائه کنند.
1. 1. 7. تکنيک هاي آشکار و برچسب زني بسيار حساس
چندين تکنولوژي جديد براي بهبود قابليت آشکار سازي و برچسب زني ژنهاي ناشناس هدف، توسعه يافته است. در Genicon ، پروب هاي توليد شده از نانو ذرات طلا با مواد شيميايي عمل آوري مي شود و به مواد ژنتيکي هدف متصل مي گردند. وقتي نمونه در معرض نور قرار گيرد، اين نانو ذرات شروع به درخشش مي کنند.
در پژوهش ديگري که بوسيله ي Nanospherschad Mirkin انجام شده است، پروب ها ي نانو ذرات طلا با رشته هاي نوکلئوئيد پوشش داده مي شوند که اين رشته ها متمم يک انتهاي رشته در نمونه هستند و انتهاي ديگر اين نوکلئوئيدها به سطح بين دو الکترود متصل گشته است. اگر متمم هاي هدف موجود باشد، به سطح نابوپروب و به شکل يک بالون متصل گشته و هنگامي که پروب ها از محلول نقره عمل آوري گردد، پل الکترودي پديد آمده و جريان حاصل مي گردد.
Quantum Dot Dot Corp از کوانتوم دات ها براي آشکار سازي مواد زيستي بهره مي گيرد. در اين روش با تغيير سايز کوانتوم دات ها رنگ تغيير مي کند. که اين تغيير رنگ باعث شناسايي و آشکار سازي عوامل ژنتيکي مي گردد . اين تکنيک از روش هاي فلئورسنت حساس تر است و مي تواند ژن هاي با فراواني کمتر را نيز آشکار کند. اين روش نيازمند ابزار الات ارزان تري است . در اين روش نياز به تقويت ژني نيست و از اين جهت اين روش نتيجه را در زمان کمتري به ما مي دهد.

2. 7. تصوير برداري(Imaging)

تکنولوژي هاي نانو و ميکرو ، تکنيک هاي تصوير برداري جديدي ارائه کرده است که اين تکنيک ها تصاوير با کيفيت بالا توليد مي کند که با وسايل کنوني نمي توان اين تصاوير را تهيه کرد.
تومورهاي بدخيم در مراحل اوليه ي ايجادشان به شدت متمرکزند و اگر در مراحل اوليه شناسنايي شوند، درمانشان در اغلب موارد به راحتي انجام مي شود.
هرچه زمان وجود اين تومور بدخيم در بدن بيشتر باشد احتمال سرايت سرطان به غدد لنفاوي و ساير ساختارهاي آناستي بيشتر مي شود. جراحي ، شيمي درماني يا دوزهاي بالاي تابش هاي راديو اکتيو ممکن است سرطان را از بين ببرد اما مشکل اين درمان ها از بين رفتن شديد بافت هاي سالم است.در بسياري از بيماران، به طور خاص آنهايي که سرطان پستان دارند، سرطان مي تواند در ديگر قسمت هاي بدن حتي پس از برداشتن تومور سرطاني اوليه ، پخش شود.
تومورهاي مغزي ازچالش هاي ديگر است. برداشتن تومورها و ديگر سلولهاي سرطاني از مغز بوسيله ي جر احي داراي ريسک کردن کم شدن قابليت دانستن (cognitive ability) ، شنيدن ، صحبت کردن و ديگر عملکرد هاي انسان است. داروهاي شيمي درماني مي تواند سلولهاي سرطاني را از بين ببرد ولي به دليل اندازه ي بزرگ ذرات دارويي، توان عبور دارو از غشاء مغزي وجود ندارد.
نانو تکنولوژي مي تواند راه حل هاي جديدي براي شناسايي سرطان و ديگر بيماري ها در مراحل اوليه داشته باشد. تکنولوژي هاي تکميل کننده مي تواند سلولهاي سرطاني را تخريب کرده که در اين روش ها اندازه کوچک مساله اي مهم است.
1. 2. 7. پروب هاي نانو ذرات(Nanoparticle probes)
محققين دانشگاه ميشيگان درحال توسعه ي نانو پروب هايي هستند که از آنها مي توان در تصويربرداري رزونانس مغناطيسي(MRI) استفاده کرد. نانو ذرات با يک هسته مغناطيسي به يک آنتي بادي سرطاني متصل مي گردد که اين سيستم ها براي جذب سلولهاي سرطاني استفاده مي شود. در اين روش همچنين به يک رنگ دانه متصل مي شوند که اين مسئله موجب آشکار سازي بالاتر در MRI مي شوند.
هنگامي که نانو پروب ها با سلولهاي سرطاني جفت شوند، مي توانند در MRI آشکار سازي شوند. سلولهاي سرطاني را سپس بوسيله ي ليزر مي توان تخريب کرد و يا آنها را با عوامل کشنده ي با دوز پايين( که تنها به سلولهاي سرطاني متصل مي گردند) تخريب کرد.
در تومورهاي مغزي، حضور سرطان مي تواند باعث ضعيف شدن غشاء مغزي- خوني(barrier blood– brain) شود. تحقيقي انجام شده است که در آن از نانو پروب هاي عبوري از غشاء ضعيف شده براي تخريب بافت هاي مغزي سرطاني استفاده مي گردد.
گروه ديگري در دانشگاه واشنگتن از نانو ذرات متصل به پروتئين هاي خوني براي تخريب تومورها استفاده کرده است در واقع اين پروتئين ها ي خوني جزء بخشي از خون هستند که وظيفه رساندن مواد غذايي را به سلولهاي سرطاني دارند. اين نانو ذرات در جريان خون پخش مي گردند و به پروتئين هاي متمم موجود در رگ هاي خوني متصل مي گردد. در مرحله ي اوليه شيمي درماني ، داروها به داخل مويرگ ها منتقل مي گردد. سپس نانوذرات از رگ هاي خوني به مکان هاي سرطاني انتقال مي يابد.
نانو تکنولوژي همچنين براي بهبود کنتراست دستگاه MRI استفاده مي شود تصاوير حاصله از روش هاي جديد مي تواند کنتراست را تا 50 برابر بهبود دهند و در صورت موفقيت آميز بودن اين تحقيق ، مي توان قدرت ميدان مغناطيسي مورد استفاده در اين روش را کاهش داد.
2. 2. 7. وسايل تصويربرداري بسيار کوچک(miniature Imaging Devicos)
وسايل وايرس بسيار کوچک بوسيله ي تکنولوژي هاي نانو وميکرو توسعه يافته اند. مزيت اين تکنولوژي ها ايجاد تصاوير با کيفيت بالااست که به روش هاي سنتي تصوير برداري قابل انجام نيست.
GivenJmaging يک قرص شامل سيستم ويدئويي کوچک توليد کرده است .هنگامي که اين قرص بلعيده شود و از ميان سيستم گوارش حرکت کند مي تواند هر چند ثانيه يک تصوير گرفته وآن را به بيرون ارسال کند. اين تکنولوژي مي تواند تصاويري را از بخش هاي حساس دستگاه گوارش مانند تومورها، زخم ها و نواحي بيماري ارسال کند که با تکنيک هاي آندوسکوپي و کلونوسکوپي نمي توان آنها را به دست آورد.
کمپاني ديگري با نام MediRed در حال توسعه ي دستگاه اشعه ي ايکس بسيار کوچکي هستند که مي تواند به داخل بدن برود.آنها در حال تحقيق براي ساخت نانو تيوپ هاي کربني هستند. اين نانو تيوپ ها به شکل کاتد سوزني شکل هستند و مي توانند نشر الکتروني ايجاد کنند که باعث توليد پرتو اشعه ايکس بسيار کوچکي مي شود. اين اشعه ي x توليدي به حدي کوچک است که تنها نواحي مورد نظر را تحت تاثير قرار داده و به بافت هاي اطراف آسيبي نمي رساند.
منبع انگلیسی :Nanomedicine Taxonmy / Neil Gordon & uri Sagman / Canadian NanoBusiness Alliance
* استفاده از مطالب اين مقاله با ذکر منبع راسخون بلامانع مي باشد.