نانوتکنولوژي يا کاربرد فناوري در مقياس يک ميليونيم متر ، جهان حيرت انگيزي را پيش روي دانشمندان قرار داده است که در تاريخ بشريت نظيري براي آن نمي‌توان يافت. پيشرفتهاي پرشتابي که در اين عرصه به وقوع مي‌پيوندد ، پيام مهمي را با خود به همراه آورده است. بشر در آستانه دستيابي به تواناييهاي بسياري براي تغيير محيط پيرامون خويش قرار گرفته است و جهان و جامعه‌اي که در آينده‌اي نه چندان دور به مدد اين فناوري جديد پديدار خواهد شد، تفاوتهايي بنيادي با جهان مانوس آدمي در گذشته خواهد داشت.
عقايد مختلف در مورد نانوتکنولوژي
مهمترين نکته درباره موقعيت کنوني فناوري نانو آن است که اکنون دانشمندان اين توانايي را پيدا کرده‌اند که در تراز تک اتمها به بهره‌گيري از آنها بپردازند و اين توانايي بالقوه مي‌تواند زمينه ساز بسياري از تحولات بعدي باشد. يک گروه از برجسته‌ترين محققان در حوزه نانوتکنولوژي بر اين اعتقاد هستند که مي‌توان بدون آسيب رساندن به سلولهاي حياتي ، در درون آنها به کاوش و تحقيق پرداخت. شيوه‌هاي کنوني براي بررسي سلولها بسيار خام و ابتدايي است و دانشمندان براي شناخت آنچه که در درون سلول اتفاق مي‌افتد ناگزيرند سلولها را از هم بشکافند و در اين حال بسياري از اطلاعات مهم مربوط به سيالهاي درون سلول يا ارگانهاي موجود در آن از بين مي‌رود.
رابطه نانوتکنولوژي و بيوتکنولوژي
نانوتکنولوژي مجموعه‌اي است از فناوريهايي که به صورت انفرادي يا باهم در جهت بکارگيري و يا درک بهتر علوم مورد استفاده قرار مي‌گيرند. بيوتکنولوژي جزء فناورهاي در حال توسعه مي‌باشد که با بکارگيري مفهوم نانو به پيشرفتهاي بيشتري دست خواهد يافت. نانوبيوتکنولوژي به عنوان يکي از حوزه‌هاي کليدي قرن 21 شناخته شده است که امکان تعامل با سيستمهاي زنده را در مقياس مولکولي فراهم مي‌آورد. بيوتکنولوژي به نانوتکنولوژي مدل ارائه مي‌دهد، در حالي که نانوتکنولوژي با در اختيار گذاشتن ابزار براي بيوتکنولوژي آن را براي رسيدن به اهدافش ياري مي‌رساند.
شناسايي پروتئينهاي ترشح شده از سلولها
يک گروه از محققان که در گروهي موسوم به اتحاد سيستمهاي زيستي گرد آمده‌اند، سرگرم تکميل ابزارهاي ظريفي هستند که هدف آن بررسي اوضاع و احوال درون سلول در زمان واقعي و بدون آسيب رساندن به اجزاي دروني سلول يا مداخله در فعاليت بخشهاي داخلي آن است. ابزاري که اين گروه مشغول ساخت آن هستند رديف‌هايي از لوله‌ها يا سيمهاي بسيار ظريف هستند که قادرند وظايف مختلفي را به انجام برسانند. از جمله آنکه هزاران پروتئيني را که بوسيله سلولها ترشح مي‌شود شناسايي مي‌کنند.
مهندسي بافت Tssue engeering
سطح استخوان از ترکيباتي تشکيل شده است که حدودا 100 نانومتر عرض دارند. اگر سطح يک عضو مصنوعي به استخوان طبيعي پيوند بخورد بدن آن را پس مي‌زند. دليل امر توليد بافت مصنوعي در محل استخوان طبيعي و سطح مصنوعي مي‌باشد. استئوبلاستها در بافت پيوندي استخوان وجود دارند و بخصوص در استخوانهاي در حال رشد داراي فعاليت چشمگيري هستند. با ايجاد ذراتي در اندازه نانو در سطح مفاصل و استخوانهاي مصنوعي احتمال دفع عضو جايگزين به دليل تحريک سلولهاي استئوبلاست کمتر مي‌شود. ايجاد اين ذرات با ترکيب مواد پليمري ، سراميکي و فلزي چندي پيش توسط دانشمندان به اثبات رسيد.
مواد مورد استفاده در ترميم استخوان
تيتانيوم ماده شناخته شده‌اي براي ترميم استخوان است و به دليل ترکيبات خاص و وزن زيادش جهت بالا بردن ميزان استحکام بطور وسيع در دندانپزشکي و ارتوپدي استفاده مي‌شود. ولي متاسفانه به دليل آنکه بخش چسبنده‌اي که با Apatite (بخش فعال استخوان) پوشيده شده با تيتانيوم سازگار نيست فاقد فعاليت زيستي مي‌باشد. استخوان واقعي نانوکامپوزيتي از موادي است که از ترکيب بلورهاي هيدروکسيد Apatite در ماتريکس آلي بوجود آمده و به حالت منفرد يافت مي‌شود. استخوان طبيعي از نظر مکانيکي ، ضخيم و در عين حال داراي الاستيسيته مي‌باشد و در نتيجه قابل ترميم است.
ساخت يک دندان
مکانيسم نانويي دقيقي که منجر به توليد ترکيباتي با خواص مفيد شود، همچنان مورد مطالعه و بررسي قرار دارد. اخيرا با استفاده از روش tribology يک دندان مصنوعي به صورت viscoelastic ساخته شده و داراي روکش نانويي مي‌باشد. از خواص منحصر به فرد اين دندان مصنوعي مي‌توان به عايق بودن آن در مقابل خراش و افزايش التيام دندان اشاره کرد.
معالجه سرطان به روش فتوديناميک
معالجه سرطان با استفاده از روش فتوديناميک بر اساس نابودي سلولهاي سرطاني بوسيله ليزري است که توليد اکسيژن اتمي مي‌کند. به اين طريق که اکسيژن اتمي رنگ خاصي را توليد مي‌کند و سلولهاي سرطاني بيش از سلولهاهاي ديگر آن را جذب مي‌کنند. در نتيجه فقط سلولهاي سرطاني توسط اشعه ليزر نابود مي‌شوند. البته يکي از معايب اين روش آن است که به دليل آب گريز بودن مواد رنگي ، اين مواد به سمت پوست و چشمها حرکت مي‌کند و در صورتي که شخص در معرض نور خورشيد قرار گيرد باعث حساسيت در پوست و چشمها مي‌شود. براي اين حل مشکل صورتهاي آب گريز مولکول رنگها را داخل ذرات نانويي متخلخل مثل ormosil nano partical که داراي منافذي در حدود يک نانومتر مي‌باشند قرار مي‌دهند که اين داراي دو مزيت است اولا از انتقال مواد رنگي به ساير نقاط بدن جلوگيري مي‌کنند و ثانيا امکان ورود و خروج آزادانه اکسيژن را مهيا مي‌سازد.
ساخت فيبر نوري
گروههايي از محققان در تلاشند تا ابزارهاي مناسب در مقياس نانو براي بررسي جهان سلولها ابداع کنند. يکي از اين ابزارها فيبر نوري است که ضخامت نوک آن 40 نانومتر است و بر روي نوک آن نوعي پادتن جا داده شده که قادر است خود را به مولکول مورد نظر در درون سلول متصل سازد. اين فيبر نوري با استفاده از فيبرهاي معمولي و تراش آنها ساخته شده و بر روي فيبر پوششي از نقره اندود شده تا از فرار نور جلوگيري به عمل آورد. نحوه عمل اين فيبر نوري درخور توجه است. از آنجا که قطر نوک اين فيبر نوري ، از طول موج نوري که براي روشن کردن سلول مورد استفاده قرار مي‌گيرد به مراتب بزرگتر است، فوتونهاي نور نمي‌توانند خود را تا انتهاي فيبر برسانند، درعوض در نزديکي نوک فيبر جمع مي‌شوند و يک ميدان نوري بوجود مي‌آورند که تنها مي‌تواند مولکولهايي را که در تماس با نوک فيبر قرار مي‌گيرند تحريک کند.به نوک اين فيبر نوري يک پادتن متصل است و محققان به اين پادتن يک مولکول فلورسان مي‌چسبانند و آنگاه نوک فيبر را به درون يک سلول فرو مي‌کنند. در درون سلول ، نمونه مشابه مولکول فلورسان نوک فيبر ، اين مولکول را کنار مي‌زند و خود جاي آن را مي‌گيرد. به اين ترتيب نور ساطع شده از مولکول فلورسان از بين مي‌رود و فضاي درون سلول تنها با نوري که به وسيله ميدان موجود در فيبر نوري بوجود مي‌آيد روشن مي‌گردد. درنتيجه محققان قادر مي‌شوند يک تک مولکول را در درون سلول مشاهده کنند. مزيت بزرگ اين روش در آن است که باعث مرگ سلول نمي‌شود و به دانشمندان اجازه مي‌دهد درون سلول را در هنگام فعاليت آن مشاهده کنند.
شناسايي مولکولهاي زيستي
نانوتکنولوژي همچنين به محققان امکان مي‌دهد که بتوانند رويدادهاي بسيار نادر يا مولکولهاي با چگالي بسيار کم را مشاهده کنند. به عنوان مثال بلورهاي مينياتوري نيمه هاديهاي فلزي در يک فرکانس خاص از خود نور ساطع مي‌کنند و از اين نور مي‌توان براي مشخص کردن مجموعه‌اي از مولکولهاي زيستي و الصاق برچسب براي شناسايي آنها استفاده کرد.
کنترل فعاليت درون سلولها
محققان اميدوار هستند که در آينده‌اي نه چندان دور با استفاده از نانوتکنولوژي موفق شوند امور داخلي هر سلول را تحت کنترل خود درآورند. هم اکنون گامهاي بلندي در اين زمينه برداشته شده و به عنوان نمونه دانشمندان مي‌توانند فعاليت پروتئينها و مولکول DNA را در درون سلول کنترل کنند. به اين ترتيب نانوتکنولوژي به محققان امکان مي‌دهد تا اطلاعات خود را درباره سلولها يعني اصلي‌ترين بخش سازنده بدن جانداران به بهترين وجه کامل سازند.
چشم انداز بحث
با توجه به پيشرفت سريع و دامنه گسترده بيوتکنولوژي زمينه‌هاي بروز انقالاب بيوتکنولوژي عصر جديدي در علوم مختلف مانند بيولوژي ، پزشکي ، فارماکولوژي و مهندسي ژنتيک فراهم گرديده است. به علاوه حوزه‌هاي ديگري مانند اقتصاد و سياست نيز از آن تاثير بسزايي پذيرفته است. هم اکنون از ديدگاه اخلاق زيستي در اين رابطه سوالات مهم و اساسي مطرح شده است که علاوه بر اثرات بسزايي که بر پيشرفتهاي علمي و ساير زمينه‌هاي علوم زيستي دارد، نسلهاي آينده بشر را نيز به صورت گسترده‌اي تحت‌الشعاع قرار مي‌دهد. در اين باره مشارکت مداوم دانشمندان کنجکاو و خردمندي مي‌تواند راه گشا بوده و بايستي با در نظر گرفتن اين منابع و پيشرفتهاي جديد و با اميد به حل چنين مشکلات و مسائلي با فائق آمدن بر همه محدوديتها در جهت گسترش اين دانش فعاليت نمود.
لطفا منتظر باشید ...
