نانوتکنولوژي به چه درد ميخورد؟
در سال 1966 فيلمي تخيلي با عنوان «سفر دريايي شگفتانگيز» اهالي سينما را به ديدن نمايشي جسورانه از کاربرد نانوتکنولوژي در پزشکي ميهمان کرد. گروهي از پزشکان جسور و زيردريايي پيشرفتهشان با شيوهاي اسرارآميز به قدري کوچک شدند که ميتوانستند در جريان خون بيمار سيرکنند و لخته خوني را در مغزش از بين ببرند که زندگي او را تهديد ميکرد. با گذشت 41 سال از آن زمان، براي ساختن وسايل پيچيده حتي در مقياسهاي کوچکتر گامهاي بلندي برداشته شده است. اين دستاوردهاي علمي موجب شده برخي افراد باور کنند که چنين دخالتهايي در پزشکي امکانپذير است و روباتهاي بسيار ريز قادر خواهند بود در رگهاي هر کسي سفر کنند.
همه جانداران از سلولهاي ريزي تشکيل شدهاند که خود آنها نيز از واحدهاي ساختماني کوچکتر درحد نانومتر (يک ميليارديم متر) مانند پروتئينها، ليپيدها و اسيدهاي نوکلئيک تشکيل شدهاند. از اين رو شايد بتوان گفت که نانوتکنولوژي به طور معمول براي ترکيبات مصنوعي استفاده ميشود که از نيمه رسانهها، فلزات، پلاستيکها يا شيشه ساخته شدهاند. نانوتکنولوژي از ساختارهايي غيرآلي بهره ميبرد که از بلورهاي بسيار ريزي در حد نانومتر تشکيل شده اند و کاربردهاي وسيعي در زمينه تحقيقات پزشکي، رساندن داروها به سلولها، تشخيص بيماريها و شايد هم درمان آنها پيدا کردهاند. در برخي محافل نگرانيهاي شديدي درباره جنبه منفي اين فناوري به وجود آمده است، آيا اين نانوماشينها ميتوانند از کنترل خارج شوند و کل جهان زنده را نابود کنند؟
پيش از پاسخ دادن به چنين سوالي بايد گفت فوايد اين فناوري بيش از آن چيزي است که تصور ميشود. براي مثال ميتوان با بهرهگيري از نانوتکنولوژي، وسايل آزمايشگاهي جديدي ساخت و از آنها در کشف داروهاي جديد و تشخيص ژنهاي فعال تحت شرايط گوناگون در سلولها، استفاده کرد. به علاوه، نانو ابزارها ميتوانند در تشخيص سريع بيماريها و نقصهاي ژنتيکي نقش ايفا کنند.
طبيعت نمونه زيبايي از سودمندي بلورهاي غيرآلي را در دنياي جانداران عرضه ميکند. باکتريهاي مغناطيسي جانداراني هستند که تحت تاثير ميدان مغناطيسي زمين قرار ميگيرند. اين باکتريها فقط در عمق خاصي از آب يا گل و لاي کف آن رشد ميکنند. اکسيژن در بالاي اين عمق بيش از حد مورد نياز و در پايين آن بيش از حد کم است. باکتري که از اين سطح خارج ميشود بايد توانايي شنا کردن و بازگشت به اين سطح را داشته باشد. از اين رو اين باکتريها مانند بسياري از خويشاوندان خود براي جابهجا شدن از يک دم شلاق مانند استفاده ميکنند. درون اين باکتريها زنجيرهاي با حدود 20 بلور مغناطيسي وجود دارد که هر کدام 35 تا 120 نانومتر قطر دارند. اين بلورها در مجموع قطبنماي کوچکي را تشکيل ميدهند. يک باکتري مغناطيسي ميتواند در امتداد ميدان مغناطيسي زمين قرار گيرد و مطابق با آن بالا يا پايين برود تا مقصد مورد نظرش را پيدا کند.
اين قطبنما اعجاز مهندسي طبيعت در مقياس نانو است. اندازه بلورها نيز مهم است. هر چه ذره مغناطيسي بزرگتر باشد، خاصيت مغناطيسياش مدت بيشتري حفظ ميشود اما اگر اين ذره بيش از حد بزرگ شود، خود به خود به دو بخش مغناطيسي مجزا تقسيم ميشود که خاصيت مغناطيسي آنها در جهت عکس يکديگرند. چنين بلوري خاصيت مغناطيسي کمي دارد و نميتواند عقربه کارآمدي براي قطبنما باشد. باکتريهاي مغناطيسي قطبنماهاي خود را فقط از بلورهايي با اندازه مناسب ميسازند تا از آنها براي بقاي خود استفاده کنند. جالب است که وقتي انسان براي ذخيره اطلاعات روي ديسک سخت محيطهايي را طراحي ميکند، دقيقا از اين راهکار باکتريها پيروي ميکند و از بلورهاي مغناطيس در حد نانو و با اندازه مناسب استفاده ميکند تا هم پايدار باشند و هم کارآمد.
محققان در تلاشاند تا از ذرات مغناطيسي در مقياس نانو براي تشخيص عوامل بيماريزا استفاده کنند. روش اين محققان نيز مانند بسياري از مهارتهايي که امروزه به کار ميرود، به آنتيباديهاي مناسبي نياز دارد که به اين عوامل متصل ميشوند. ذرات مغناطيسي مانند برچسب به مولکولهاي آنتيبادي متصل ميشوند. اگر در يک نمونه، عامل بيماريزاي خاصي مانند ويروس مولد ايدز مدنظر باشد، آنتيباديهاي ويژه اين ويروس که خود به ذرات مغناطيسي متصل هستند، به آنها ميچسبند. براي جدا کردن آنتيباديهاي متصل نشده، نمونه را شستشو ميدهند. اگر ويروس ايدز در نمونه وجود داشته باشد، ذرات مغناطيسي آنتيباديهاي متصل شده به ويروس، ميدانهاي مغناطيسي توليد ميکنند که به وسيله دستگاه حساسي تشخيص داده ميشود. حساسيت اين مهارت آزمايشگاهي از روشهاي استاندارد موجود بهتر است و به زودي اصلاحات پيشبيني شده، حساسيت را تا چند صد برابر تقويت خواهد کرد.
منبع:http://salamat.com
/ج
همه جانداران از سلولهاي ريزي تشکيل شدهاند که خود آنها نيز از واحدهاي ساختماني کوچکتر درحد نانومتر (يک ميليارديم متر) مانند پروتئينها، ليپيدها و اسيدهاي نوکلئيک تشکيل شدهاند. از اين رو شايد بتوان گفت که نانوتکنولوژي به طور معمول براي ترکيبات مصنوعي استفاده ميشود که از نيمه رسانهها، فلزات، پلاستيکها يا شيشه ساخته شدهاند. نانوتکنولوژي از ساختارهايي غيرآلي بهره ميبرد که از بلورهاي بسيار ريزي در حد نانومتر تشکيل شده اند و کاربردهاي وسيعي در زمينه تحقيقات پزشکي، رساندن داروها به سلولها، تشخيص بيماريها و شايد هم درمان آنها پيدا کردهاند. در برخي محافل نگرانيهاي شديدي درباره جنبه منفي اين فناوري به وجود آمده است، آيا اين نانوماشينها ميتوانند از کنترل خارج شوند و کل جهان زنده را نابود کنند؟
پيش از پاسخ دادن به چنين سوالي بايد گفت فوايد اين فناوري بيش از آن چيزي است که تصور ميشود. براي مثال ميتوان با بهرهگيري از نانوتکنولوژي، وسايل آزمايشگاهي جديدي ساخت و از آنها در کشف داروهاي جديد و تشخيص ژنهاي فعال تحت شرايط گوناگون در سلولها، استفاده کرد. به علاوه، نانو ابزارها ميتوانند در تشخيص سريع بيماريها و نقصهاي ژنتيکي نقش ايفا کنند.
طبيعت نمونه زيبايي از سودمندي بلورهاي غيرآلي را در دنياي جانداران عرضه ميکند. باکتريهاي مغناطيسي جانداراني هستند که تحت تاثير ميدان مغناطيسي زمين قرار ميگيرند. اين باکتريها فقط در عمق خاصي از آب يا گل و لاي کف آن رشد ميکنند. اکسيژن در بالاي اين عمق بيش از حد مورد نياز و در پايين آن بيش از حد کم است. باکتري که از اين سطح خارج ميشود بايد توانايي شنا کردن و بازگشت به اين سطح را داشته باشد. از اين رو اين باکتريها مانند بسياري از خويشاوندان خود براي جابهجا شدن از يک دم شلاق مانند استفاده ميکنند. درون اين باکتريها زنجيرهاي با حدود 20 بلور مغناطيسي وجود دارد که هر کدام 35 تا 120 نانومتر قطر دارند. اين بلورها در مجموع قطبنماي کوچکي را تشکيل ميدهند. يک باکتري مغناطيسي ميتواند در امتداد ميدان مغناطيسي زمين قرار گيرد و مطابق با آن بالا يا پايين برود تا مقصد مورد نظرش را پيدا کند.
اين قطبنما اعجاز مهندسي طبيعت در مقياس نانو است. اندازه بلورها نيز مهم است. هر چه ذره مغناطيسي بزرگتر باشد، خاصيت مغناطيسياش مدت بيشتري حفظ ميشود اما اگر اين ذره بيش از حد بزرگ شود، خود به خود به دو بخش مغناطيسي مجزا تقسيم ميشود که خاصيت مغناطيسي آنها در جهت عکس يکديگرند. چنين بلوري خاصيت مغناطيسي کمي دارد و نميتواند عقربه کارآمدي براي قطبنما باشد. باکتريهاي مغناطيسي قطبنماهاي خود را فقط از بلورهايي با اندازه مناسب ميسازند تا از آنها براي بقاي خود استفاده کنند. جالب است که وقتي انسان براي ذخيره اطلاعات روي ديسک سخت محيطهايي را طراحي ميکند، دقيقا از اين راهکار باکتريها پيروي ميکند و از بلورهاي مغناطيس در حد نانو و با اندازه مناسب استفاده ميکند تا هم پايدار باشند و هم کارآمد.
محققان در تلاشاند تا از ذرات مغناطيسي در مقياس نانو براي تشخيص عوامل بيماريزا استفاده کنند. روش اين محققان نيز مانند بسياري از مهارتهايي که امروزه به کار ميرود، به آنتيباديهاي مناسبي نياز دارد که به اين عوامل متصل ميشوند. ذرات مغناطيسي مانند برچسب به مولکولهاي آنتيبادي متصل ميشوند. اگر در يک نمونه، عامل بيماريزاي خاصي مانند ويروس مولد ايدز مدنظر باشد، آنتيباديهاي ويژه اين ويروس که خود به ذرات مغناطيسي متصل هستند، به آنها ميچسبند. براي جدا کردن آنتيباديهاي متصل نشده، نمونه را شستشو ميدهند. اگر ويروس ايدز در نمونه وجود داشته باشد، ذرات مغناطيسي آنتيباديهاي متصل شده به ويروس، ميدانهاي مغناطيسي توليد ميکنند که به وسيله دستگاه حساسي تشخيص داده ميشود. حساسيت اين مهارت آزمايشگاهي از روشهاي استاندارد موجود بهتر است و به زودي اصلاحات پيشبيني شده، حساسيت را تا چند صد برابر تقويت خواهد کرد.
منبع:http://salamat.com
/ج
