نانوتک و ارتباط آن با با لنزهای تماسی و واقعیت مجازی
فناوری نانو در نهایت می‌تواند راه‌حلی برای نیاز به هدست‌های حجیم در محیط‌های واقعیت مجازی ارائه دهد که پاسخ شامل لنزهای تماسی است. لنزهای تماسی مبتنی بر فناوری نانوBellevue، Innovega مبتنی بر WA با پلتفرم iOptik خود، یک فیلتر مرکزی و لنز نمایشگر را در مرکز یک لنز تماسی تعبیه کرده است. عناصر نوری کوچکتر از مردمک چشم هستند و بنابراین در بینایی اختلال ایجاد نمی کنند. یک پروژکتور می تواند به عناصر اپتیکال کوچکی که تصاویر را به شبکیه هدایت می کنند، برخورد کند. اما شبکیه هنوز هم دید طبیعی کلی را از طریق کل مردمک را دریافت می کند، بنابراین مغز در نهایت تصاویر تابیده شده و میدان دید طبیعی کلی را به صورت یکجا مشاهده می کند. این شرکت گفت که پلتفرم iOptik آن "بوم مجازی" را در اختیار کاربران قرار می دهد که می توان هر رسانه ای را روی آن مشاهده کرد یا برنامه را اجرا نمود. نمونه‌های اولیه تا شش برابر تعداد پیکسل‌ها و 46 برابر اندازه صفحه نمایش محصولات موبایلی رایج، خواهند داشت. گفته می‌شود که این اپتیک‌ها بازی‌ها، محیط‌های شبیه‌ساز و فیلم‌هایی را ارائه می‌کنند که به صورت سه بعدی کاربر را احاطه می کند وعملکرد IMAX را تقلید می‌کنند. این لنزها همچنین می‌تواند یک داشبورد چند وظیفه‌ای را نمایش دهد که پنج یا چند صفحه نمایش معمولی را در خود جای می‌دهد، در حالیکه کاربر به طور همزمان دید ایمن و شفاف از محیط اطراف خود را دارد. iOptik در ایالات متحده به عنوان یک دستگاه پزشکی کلاس II مانند لنزهای تماسی معمولی تنظیم می شود. شایعه شده است که گوگل در حال توسعه یک دستگاه پزشکی مجهز به این فناوری است. آیا این می تواند نسل بعدی عینک گوگل باشد که از فناوری نانو در لنزهای تماسی استفاده می کند؟
ردیاب نانوتکنولوژی برای حملات قلبی
نانوحسگرهایی که حملات قلبی را قبل از وقوع تشخیص می‌دهند، می‌توانند هم جان و هم پول را نجات دهند. این دقیقاً همان چیزی است که اریک توپول (مستقر در San Diego-based Scripps Health ) به همراه اکسل شرر(دکترای موسسه Caltech) روی آن کار کرده است. فناوری آن ها شامل تراشه های نانوحسگر جریان خون کوچکی است که ممکن است پیش ساز حمله قلبی را حس کنند. فردی که دارای چنین تراشه کوچکی است ممکن است در تلفن هوشمند خود یا دستگاه بی سیم دیگری هشداری دریافت کند که باید فوراً به متخصص قلب خود مراجعه کند. جدیدترین نسخه تراشه 90 میکرون اندازه دارد ( بسیار کوچکتر از یک دانه شن). یک پزشک یا پرستار ممکن است نانوحسگر را به بازوی بیمار تزریق کند، جایی که به نوک انتهایی انگشت سرازیر می‌شود و خودش را جاسازی می‌کند و خون را برای سلول‌های اندوتلیال که در یک دوره مقدماتی قبل از حمله قلبی از دیواره سرخرگ جدا می‌شوند، غربال می‌کند. . این حسگرها اکنون برای تشخیص گلوکز در مطالعات حیوانی استفاده می شوند. آزمایشات انسانی باید پس از آن دنبال شود. ترکیبی از یک نانوحسگر و تلفن هوشمند همراه می تواند برای ردیابی بیماری های خود ایمنی و سرطان استفاده شود. همچنین می‌توان از آن برای غربالگری رد شدن اندام جدید توسط بیماران پیوند عضو استفاده نمود. در این کاربرد، نانوحسگر را می‌توان برای تشخیص DNA عضو اهداکننده در خون کالیبره نمود که در خون به‌عنوان نشانه اولیه رد شدن عضو پیوندی ظاهر می‌شود.سیلیکون سیاه الهام گرفته از سنجاقک با باکتری ها مبارزه می کند
مجموعه‌ای از سطوح آنتی‌بیوتیک را می‌توان در دنیای طبیعی یافت که الهام‌بخش دانشمندان برای توسعه نسخه‌های مصنوعی آن هاست. نمونه اخیری از این روند را می توان در تحقیقات دانشمندان استرالیایی و اسپانیایی یافت که نانو ماده ای از سیلیکون سیاه با میخ های ریز روی سطح آن ایجاد کرده اند. هندسه سطح این ماده شبیه به بال‌های سنجاقک استرالیایی معروف به Wandering percherاست که بال‌هایش دارای خوشه‌های کوچکی است که مانع رشد باکتری‌ها می‌شود. در آزمایشگاه، دانشمندان تأیید کردند که ماده سیلیکون سیاه در برابر مجموعه ای از باکتری های گرم منفی، گرم مثبت و همچنین اندوسپورها مؤثر است. محققان گزارش می دهند که این پیشرفت، اولین فعالیت باکتری کش فیزیکی سیلیکون سیاه است.
باتری های کوچک حاصل چاپ سه بعدی
محققان دانشگاه هاروارد و دانشگاه ایلینوی در Urbana-Champaign سال گذشته اعلام کردند که چگونه می‌توانند باتری‌های مینیاتوری را با قطر حدود 1 میلی‌متر چاپ سه بعدی کنند. محققان به سرپرستی جنیفر A. Lewis (دکترای دانشکده مهندسی و علوم کاربردی هاروارد)، مواد یا جوهرهایی را ایجاد و آزمایش کردند که می توانند به عنوان مواد فعال الکتروشیمیایی عمل کنند. مواد همچنین باید به روش درست تبدیل به لایه‌ها سخت می‌شدند تا بتوانند در طول چاپ سه‌بعدی در لایه‌ها روی هم چیده شوند (ایجاد آندها و کاتدها). این دستور شامل جوهر برای آند با نانوذرات یک ترکیب اکسید فلزی لیتیوم و جوهر برای کاتد از نانوذرات دیگری است. چاپگر جوهر را روی دندانه‌های دو شانه طلا می‌گذارد تا مجموعه‌ای از آندها و کاتدها به هم پیوسته ایجاد کند. کل مجموعه در یک ظرف کوچک بسته بندی می شود و برای تکمیل باتری آن را با محلول الکترولیت پر می کند. باتری‌های کوچک می‌توانند بازی را برای صنعت تجهیزات پزشکی تغییر دهند و در کاربردهایی مانند حسگرهای زیست‌پزشکی و دستگاه‌های نظارت بر پوست مورد استفاده قرار گیرند. علاوه بر این، آن ها را می توان در محفظه پلاستیکی وسایلی مانند سمعک جاسازی نمود. نارایان می گوید که او و تیمش در حال بررسی محدودیت های چاپ سه بعدی هستند. دانشمندان با استفاده از تکنیک چاپ سه بعدی که به پلیمریزاسیون دو فوتونی معروف است، دستگاه های پزشکی در مقیاس کوچک مانند دستگاه های دارورسانی و حسگرهای زیستی ایجاد کرده اند. آن ها همچنین یک فتو آغازگر حاوی ریبوفلاوین زیست سازگار برای پلیمریزاسیون دو فوتونی داربست های مهندسی بافت ایجاد کرده اند. پلیمریزاسیون دو فوتونی از لیزرهایی استفاده می کند که دو پرتو با طول موج متفاوت را بر روی یک ماده حساس می تابانند. در جایی که پرتوها قطع می شوند، مواد پلیمریزه می شوند. سپس مواد باقیمانده را می توان شستشو داد. نارایان همچنین گفته است: من فکر می کنم که مواد زیست سازگار بیشتر برای چاپ سه بعدی به ویژه برای فرآیندهایی مانند استریولیتوگرافی، میکروسترئولیتوگرافی و پلیمریزاسیون دو فوتونی، استفاده گسترده تر از این فناوری ها را برای تولید تجاری تجهیزات پزشکی تسهیل می کند.
انقلابی در جراحی چشم
دانشمندان آزمایشگاه رباتیک چند مقیاسی در ETH زوریخ، یک میکروربات کوچک با هدایت مغناطیسی طراحی کرده‌اند که برای جاسازی در چشم برای انجام جراحی دقیق یا استفاده از مقادیر دقیق دارو طراحی شده است. محققان قابلیت دوام این فناوری را در آزمایشات روی خرگوش ها نشان دادند. ربات مورد استفاده در این روش دارای قطر 285 میکرومتر است. میکروربات های مغناطیسی با استفاده از میدان های مغناطیسی خارجی تغذیه می شوند. این ربات ها که با نام OctoMag شناخته می شوند، می توانند نیروها و گشتاورهای مغناطیسی را در سه بعدی تولید کنند. این ربات آنقدر کوچک است که می‌توان از آن برای حل کردن لخته‌های رگ‌های چشم استفاده نمود. اندازه میکرو ربات‌های خودران از لحاظ تاریخی توسط موتورها و دستگاه‌های پیشران محدود شده است. OctoMag با استفاده از یک سیستم کنترل مغناطیسی خارجی که می تواند دستگاه تزریق سوزنی را به داخل چشم هدایت کند، این نیاز را برطرف می کند و نیازی به برش دادن چشم را از بین می برد. فولک می‌گوید: «یک شرکت بزرگ به نام Replenish وجود دارد که یک میکروپمپ قابل کاشت دارد. شما آن را درست پشت چشم قرار می‌دهید و این میکروپمپ دارو را در طول زمان آزاد می‌کند و آنچه در مورد فناوری آن ها باورنکردنی است این است که آن ها یکپارچه شده‌اند یعنی حسگر، پمپ و فناوری بی‌سیم همه در سطح بسیار کوچکی روی هم قرار گرفته‌اند. دانشمندان قبلاً اولین کار خود را در انسان تست کرده اند و این میکروپمپ را پشت چشم انسان قرار داده‌اند تا داروها به مرور زمان و تدریجی آزاد شوند.ایجاد الکترودهای زیست تخریب پذیر
کریس بتینگر و جی ویتاکر از دانشگاه Carnegie Mellon دریافتند که جوهر سپیداج (cuttlefish) دقیقاً ساختار شیمیایی و نانوساختار مناسبی را برای تامین انرژی دستگاه‌های الکترونیکی کوچک و بلعیده شده فراهم می‌کند. سپیداج یک ماهی مرکب پهن جثه دارای هشت بازو و دو شاخک بلند است که برای گرفتن طعمه استفاده می شود. بتینگر (استادیار علوم مواد و مهندسی زیست پزشکی)، و ویتاکر (دانشیار علم و مهندسی مواد)، در یافتن مواد باتری قابل هضم پیشگام بوده اند، که امکان برق رسانی به دستگاه های پزشکی را فراهم می کند. آن ها موفقیت هایی را در ایجاد منابع تغذیه خوراکی با استفاده از مواد موجود در رژیم غذایی روزانه گزارش کردند اما همچنان نیاز به یافتن آندهای بهینه مبتنی بر رنگدانه برای گنجاندن در باتری های سدیم یون خوراکی خود داشتند. آن ها به این نتیجه رسیدند که ملانین های طبیعی مشتق شده از جوهر سپیداج در مقایسه با سایر مشتقات ملانین مصنوعی، ظرفیت ذخیره سازی بار بیشتری را در هنگام استفاده به عنوان مواد آند نشان می دهند. اما لازم نیست هر چیزی که توسط بیمار بلعیده می شود قابل هضم باشد. فولک می‌گوید: (( می‌دانید، هرکسی که در زندگی خود دارویی مصرف کرده است اما احتمالاً دقیقاً به آنچه نسخه می‌گوید، یا آنچه پزشک می‌گوید، پایبند نبوده است، بنابراین پایبندی مسئله بسیار بزرگی در صنعت است)). Proteus Digital Health یک شرکت بسیار جالب است. آن ها یک قرص با منبع تغذیه، یک سنسور و یک فرستنده دارند و زمانیه قرص را قورت می دهید، اسید معده شما باتری را خاموش نموده و سیگنالی را ارسال می کند. این سیگنال نشان می دهد که شما واقعاً دارو مصرف کرده اید.
استفاده از نانوتکنولوژی برای درمان سرطان
نانوذرات برای ارائه درمان های ضد سرطان مفید هستند. برای مثال، دانشمندان دانشگاه کرنل توانستند ذرات ریز آلیاژ طلا را وارد جریان خون و سلول‌های سرطانی کنند، جاییکه می‌توان آن‌ها را گرم کرد تا آن ها را از بین ببرد. دانشمندان کرنل طلا (شماره 79 جدول تناوبی) را به دلیل سهولت جذب گرمای مادون قرمز انتخاب کردند. محققان متوجه شدند که چگونه طلا را به آنتی‌بادی‌های جستجوی سلول‌های سرطان روده بزرگ که طلا را به سلول‌های سرطانی می‌رسانند، وصل کنند. فولک می‌گوید: (( این یک راه‌حل بسیار جالب و ظریف است، اما طلا بسیار بی‌اثر است، پس چه پس از آن اتفاق می افتد؟ طلا چگونه از بدن گرفته می شود، و با چه اندام هایی در تعامل است؟ شما باید به کل چرخه نگاه کنید)). در همین حال، مهندسان شیمی MIT نانوذراتی را طراحی کرده‌اند که حامل داروی سرطان دوکسوروبیسین و همچنین رشته‌های کوتاه RNA هستند که می‌توانند یکی از ژن‌هایی را که سلول‌های سرطانی برای فرار از دارو استفاده می‌کنند، خاموش کنند. محققان MIT در جستجوی راه‌هایی برای درمان نوعی سرطان سینه بودند.میکروب های نقره ای
نانوذرات نقره به طور فزاینده ای در همه چیز از مسواک های خود ضدعفونی کننده گرفته تا لباس استفاده می شود. ممکن است در نهایت در خمیر دندان نیز استفاده شود. توانایی ذرات ریز نقره برای از بین بردن باکتری ها مدتی است که شناخته شده است، اگرچه به نظر می رسد همچنان تحقیقات زیادی باید انجام شود تا مشخص گردد که آیا نقره خطرات سلامتی را نیز به همراه دارد یا خیر.دستگاه تنفس مصنوعی با فناوری نانو برای بیماران دیابتی
پژوهشگران دانشگاه وسترن نیوانگلند یک نمونه اولیه دستگاه تنفس سنج با فناوری نانو ساخته اند که می تواند سطوح استون را در تنفس تشخیص دهد که به نظر می رسد با سطح گلوکز خون ارتباط دارد. اگر این فناوری تجاری شود، می‌تواند نیاز به آزمایش قند خون مبتنی بر انگشت را برطرف کند. توانایی تشخیص استون در نفس از فیلم های پلیمری حساس به استون به ضخامت نانومتر بدست می آید. قرار گرفتن در معرض استون باعث می شود که دو پلیمر در لایه ها به هم متصل شوند و ماهیت فیزیکوشیمیایی آن تغییر کند. نمونه اولیه دستگاه تنفسی تقریباً به اندازه یک کتاب است. محققان در حال کار بر روی کوچک کردن این فناوری هستند تا یک دستگاه تنفس با اندازه مشابه آنچه توسط پلیس برای تشخیص میزان الکل خون استفاده می شود تولید کنند. طراحی دستگاه تنفس سنجی محققان دانشگاه وسترن نیوانگلند در ابتدا به اندازه یک کتاب است.
دانشمندان دانشگاه فنی درسدن (آلمان) و Fraunhofer Electron Beam and Plasma Technology FEP در واقع روی یک طیف سنج تجزیه و تحلیل نفس کار می کنند که آنقدر ریز است که می تواند در تلفن همراه جا شود. نارایان گفت که این تیم اخیراً مقاله ای در مورد استفاده از ترکیبی از پلیمریزاسیون دو فوتونی و میکرومولدینگ برای ساخت خارهایی در مقیاس کوچک برای اتصال به بافت منتشر کرده است. آن ها همچنین با چندین شرکت در زمینه تجاری سازی فناوری های چاپ سه بعدی و در مقیاس کوچک کار می کنند. همچنین او گفت: ((در مجموع امیدواریم این تلاش‌ها منجر به فناوری‌های جدیدی برای پردازش تجهیزات پزشکی شود که عملکرد بهتر و طول عمر بیشتری نسبت به دستگاه‌های فعلی ارائه می‌دهد)). یکی از مسائلی که طراحان تجهیزات پزشکی باید به آن فکر کنند، تلاقی فناوری های مختلف است. یکی از جذاب‌ترین مناطقی که باید به آن نگاه کرد (که به نظر یکی از سخت‌ترین مناطق نیز هست)، نگاه کردن به تقاطع‌ها و پیش‌بینی آن است. به این معنا که اگر دانشمندی در حال حاضر فناوری داشته باشد که در حال تحقیق و توسعه بر آن است باید بررسی کند که وقتی دو یا سه سال دیگر آن فناوری را منتشر نمود، چگونه می تواند با فناوری ها و اختراعات دیگری که همزمان در جهان در حال انجام هستند تعامل برقرار کند؟
منبع: MDDI
