تبلیغات
Chemistry 2011 - كاربرد نانو
Chemistry 2011
"Chemistry— our life, our future"
1:اجداد ما در قدیم، روزگار سختی را می‌گذراندند. یک سرماخوردگی ساده می‌توانست آنها را از پا در آورد. پیشرفت علم پزشکی و افزایش دانش بشر از ساختمان بدن انسان، بسیاری از این مشکلات را حل کرد. ما اکنون در دنیایی زندگی می‌کنیم که بسیاری از بیماری‌ها را می‌شناسیم و می‌توانیم آنها را درمان کنیم. ما به آسانی می‌توانیم از بروز بیماری‌هایی مانند حصبه، آبله و وبا که در قدیم باعث مرگ بسیاری از انسان‌ها می‌شند جلوگیری کنیم. با این حال هنوز بیماری‌هایی وجود دارند که از درمان آنها عاجز هستیم. این مسئله چند دلیل دارد. اول اینکه اطلاعات ما از اتفاقاتی که در سطح سلولی و مولکولی بدن انسان رخ می‌دهد، اندک است و دیگر اینکه ابزارهایی که در حال حاضر در اختیار داریم بسیار بزرگ‌تر از سلول و اجزای درون آن هستند. علاوه بر این ما از موادی استفاده می‌کنیم که سازگاری چندانی با بدن ما ندارند. فناوری‌نانو برای حل این مشکلات پیشنهادهایی دارد. "نانو پزشکی" حوزه جدیدی از پزشکی است که در ترکیب با فناوری‌نانو به‌دست آمده است. این شاخه جدیدِ علم پزشکی، به دنبال آن است که با استفاده از نانومواد، ابزارهای نانومتری و دانش مولکولی از بدن انسان، سلامتی انسان را حفظ کرده و آن را ارتقاء دهد. نانومواد به علت اندازه کوچک، سطح زیاد و قابلیت جذب و انحلال بالا گزینه‌های مناسبی برای دارورسانی در سیستم‌های زیستی هستند. بعلاوه بسیاری از نانومواد، مانند نانولوله‌های کربنی و فولرین‌ها مواد زیست سازگاری هستند که می‌توان از آنها در ساخت اندام‌های مصنوعی و یا کپسوله کردن داروها بهره گرفت. معروف‌ترین و شاید جالب‌ترین ابزارهای نانوپزشکی، نانوروبات‌ها هستند. نانوربات‌ها برای شناسایی محل بیماری و درمان سلول‌های بیمار و تخریب عوامل بیماری‌زا بکار می‌روند. این ابزارهای نانومتری می‌توانند در بدن به صورت هوشمند عمل کنند و بدون ایجاد عوارض جانبی و واکنش‌های حساسیت‌زا، به درمان بیماری بپردازند. آنها می‌توانند از محل بروز بیماری عکس‌برداری کرده و میزان بعضی مواد را در خون اندازه‌گیری کنند. در کنار این ابزارها برای نمایش سلول‌ها، باکتری‌ها، ویروس‌ها و تک مولکول‌های موجود در بدن نیز می‌توان از میکروسکوپی الکترونی مانند AFM و STM استفاده کرد. پیشرفت فناوری‌نانو در دستیابی به ابزارها و مواد نانومقیاس می‌تواند به طور غیر مستقیم سبب توسعه نانوپزشکی شود. بنابراین پیش‌بینی می‌شود که با توسعه فناوری‌نانو، به‌ویژه فناوری‌نانو مولکولی، نانوپزشکی نسبت به سایر حوزه‌ها رشد چشمگیرتری داشته باشد، تا جائی‌که محصولات نانوپزشکی حدود 80% بازار جهانی محصولات فناوری‌نانو را به خود اختصاص خواهد داد.

2:بدن ما روزانه در حال ساخت میلیون‌ها سلول است و سلول‌های مسن و قدیمی دائماً با سلول‌های جدید جایگزین می‌شوند. حال وضعیتی را در نظر بگیرید که بدن، بدون اینکه به تولید سلول‌های جدید نیاز داشته باشد، این سلول‌ها ساخته شوند یا اینکه سلول‌های قدیمی و ناکارآمد بنا به دلایلی منهدم گردند. در این صورت به تجمع این دسته از سلول‌ها (معمولاً به شکل توده یا تومور)، تومور، غده یا بافت سرطانی گفته می‌شود. یکی از مهم‌ترین موانع در درمان سرطان، تشخیص دیرهنگام آن است که باعث می‌شود این غده‌ها دیر شناسایی شده و در نهایت درمان آن غیرممکن گردد. اما اتفاقی که در نتیجه آزمایش بر یک موش سرطانی افتاد، غیر از این بود و به کمک فناوری نانو این موشِ بیمار بهبود یافت. می‌خواهید بدانید چگونه؟ تصور کنید ذرات کوچکی وجود داشته باشند که بتوانند از همان ابتدا سلول‌های سرطانی را شناسایی کنند و پس از رسیدن به این توده‌های بزرگ، آنها را متلاشی سازند. این کار توسط نانوپوسته‌ها انجام می‌گیرد. نانوپوسته‌ها در حقیقت کره‌های توخالی سیلیکونی هستند که با طلا پوشش داده شده‌اند. دانشمندان آنتی‌بادی‌هایی را بر روی سطح این کره‌ها متصل می‌نمایند. وجود این آنتی‌بادی‌ها سبب می‌شود تا نانوپوسته‌ها بتوانند سلول‌های سرطانی را در بدن بیابند. رگ‌های خونی در اطراف تومورهای سرطانی تراواتر از بافت‌های سالم هستند؛ از این‌رو اگر این ذرات وارد جریان خون شوند، به دور تومورها تجمع می‌کنند. لایه طلایی روی نانوپوسته‌ها سبب می‌گردد که تحت تابش اشعه مادون قرمز بسیار داغ شوند و سلول‌های سرطانی را از میان ببرند (در حالیکه سلول‌های سالم بدون آسیب باقی می‌مانند). با کنترل ضخامت لایه طلا و نوع لیزر تابشی می‌توان میزان حرارت تولیدی را کنترل کرد. کره درونی این پوسته‌ها را نیز می‌توان با پلیمرهای حاوی دارو پر کرد. در این حالت با تابش لیزر و در اثر داغ شدن طلا، داروی درون پوسته نیز آزاد می‌شود. در رابطه با درمان موش‌های سرطانی هم از همین فرآیند استفاده شد. متخصصان به بدن این موش‌ها، نانوپوسته‌ها را تزریق کردند. پس از گذشت شش ساعت، با تابش لیزر، نانوپوسته‌ها فعال شده و بعد از ده روز، دیگر اثری از تومور در آنها دیده نشد.

  نانو در پای مارمولك
حتماً بارها حرکت وارونه مارمولک بر روی سقف را دیده‌اید. به نظر شما اندام‌های حرکتی این جانور چگونه طراحی شده‌اند که به‌راحتی می‌توانند به سطوح مختلف بچسبند؟ دست و پاهای مارمولک از هزاران موی نازک نانومتری پوشیده شده‌اند که به‌طور نامنظمی بر روی سطح آن قرار گرفته‌اند. فاصله اندک این موها با سطح، سبب می‌گردد که نیروی جاذبه قوی‌ای میان آنها برقرار گردد. میزان این نیرو به حدی است که حیوان می‌تواند به‌آسانی روی سقف حرکت کند. دانشمندان با الهام از پای مارمولک، چسب‌های بسیار قدرتمندی ساخته‌اند که این چسب‌ها تحمل وزنی برابر 100کیلوگرم را دارند. این چسب‌ها از لحاظ ظاهری مشابه نوارچسب‌های معمولی هستند. همان‌طور که ما برای چسباندن عکس‌های کاغذی بر روی دیوار می‌توانیم از چسب‌های نواری استفاده کنیم، با استفاده از این چسب‌های جدید می‌توان چسب‌هایی تولید کرد که می‌توانند LCDهای بزرگ به دیوار متصل ‌كنند، بدون آنكه هیچ‌ اثری بر روی دیوار باقی بگذارند. برای ساخت این نوارچسب‌ها، دانشمندان از صفحات حاوی نانولوله‌های کربنی استفاده کرده‌اند که با اتصال رشته‌های مجعد کربن به سطح آنها، سطوح چسبنده‌ای ایجاد می‌شود. عملکرد این سطح کاملاً شبیه عملکرد پرزهای ظریفی است که بر روی پای مارمولک وجود دارد. وقتی این رشته‌های مجعد را به سطحی بچسبانیم، نانولوله‌ها با سطح هم‌ردیف شده و اتصال بسیار محکمی را ایجاد می‌کنند. نیرویی که حتی 10 بار قوی‌تر از نیروی جاذبه پای مارمولک است. شاید بعدها بتوانیم با استفاده از این چسب‌ها در اتصالات الکتریکی بی‌نیاز از جوشکاری شویم.




نوشته شده در تاریخ دوشنبه 6 تیر 1390 توسط epide$
.
....