خانه / تازه‌ها / آموزش مجازی / تعامل بیوتکنولوژی و نانوتکنولوژی

تعامل بیوتکنولوژی و نانوتکنولوژی

بیوتکنولوژی مجموعه‌ای از تمام تکنولوژی‌ها می‌باشد که مولکولهای بیولوژیک و سلول را مورد استفاده قرار می‌دهد. نانوتکنولوژی یک فناوری نیست بلکه توانمندسازی فناوری است که در سنوات اخیر با نمود در علوم دیگر دریچه‌های جدیدی به روی محققین گشوده است. نانوتکنولوژی از این جهت متفاوت با سایر علوم است که کارکردن در عرصه نانو به منزله کارکردن در مقیاس مولکول و اتم‌های تشکیل دهنده سلول خواهد بود از دید بیوتکنولوژی این عرصه از این حیث دارای اهمیت است که دقیقاً مقیاس فرآیندهای زیستی نیز در این اندازه قرار دارند بنابراین نانوتکنولوژی اجازه بررسی دقیقتر مکانسیم های مولکولی را با کمک ابزار و وسایل دقیق خاص خود فراهم خواهد کرد و این در کشف حقایق دقیقتر علمی سهم به سزایی خواهد داشت. یک تعریف کلاسیک از تعامل بیوتکنولوژی و نانوتکنولوژی را می‌توان اینگونه بیان کرد که: بیوتکنولوژی به نانوتکنولوژی مدل ارائه می‌دهد در حالی که نانوتکنولوژی با در اختیار گذاشتن ابزار برای بیوتکنولوژی آن را در رسیدن به اهدافش یاری می‌رساند.

طرح مفهومی ازتعامل بیوتکنولوژی و نانوتکنولوژی (لینکدین).

مهم‌ترین پیشرفت‌های نانوبیوتکنولوژی در حوزه پزشکی به دست آمده است، نانوپزشکی موجب تشخیص بیماری‌های ناشناخته و درمان قطعی آنها به صورت دقیقتر و همچنین راه‌های تشخیص سریعتر از راه دور را ارائه می‌کند که متشکل از تجهیزات بسیار پیشرفته تشخیص بیماری، تراشه‌های زیستی برای بررسیهای گوناگون، دارورسانی، مرمت بافتی و جایگزینی بافت‌ها، وسایل کاشتنی در بدن (وسایل اندازهگیری و درمان) و حسگرها، وسایل جراحی نانوروباتها، تست‌های ژنتیکی، عکس برداریهای پیشرفته و… می‌باشد.

علوم و فناوری نانو عنصری اساسی برای درک بهتر طبیعت و محیط پیرامون در دهه‌های آتی خواهد بود از این تعریف ساده بر می‌آید که نانو تکنولوژی یک رشته جدید نیست بلکه رویکردی جدید در تمام رشته‌ها می‌باشد. نانو تکنولوژی مطالعه ذرات در مقیاس اتمی برای کنترل آن‌ها می‌باشد. این علم توانمندی تولید مواد، ابزارها و سیستم‌های جدید، با در دست گرفتن کنترل در سطوح مولکولی و اتمی واستفاده از خواصی است که در آن سطوح ظاهر می‌شود.

امروزه اسمبلی مولکولی در نانوتکنولوژی اهمیت بسزایی پیدا کرده است، اسمبلی مولکولی نوع مینیاتوری مانو فاکتورها می‌باشد و اساساً می‌توان به واسطه این علم دنیا را با بازدهی بهتر از نو آفرید و نتیجه آن نه تنها می‌تواند وابستگی به مواد خام طبیعی پایان دهد بلکه ممکن است توسعه صنعتی را کامل و سیر زیانبار انقلاب صنعتی را معکوس کند.

یکی از علومی که نانو در آن رسوخ نموده بیوتکنولوژی است. بیوتکنولوژی یک علم منفرد و جدا از سایر علوم دیگر نمی‌باشد. بلکه بیوتکنولوژی مجموعه‌ای از تمام تکنولوژی‌ها می‌باشد که از مولکول‌های بیولوژیک و سلولها استفاده می‌کند. با پیشرفت تکنولوژی‌هایی که از سلولها و مولکولهای بیولوژیک بجای محصولات پر سلولی استفاده می‌کنند، توانایی آن را پیدا نموده‌ایم که به تحقیق در مورد جنبه‌های مختلف حیات در سطح سلولی و مولکولی بپردازیم.

بیوتکنولوژی جزء فناوری‌های در حال توسعه می‌باشد که با بکار گیری مفهوم نانو به پیشرفت‌های بسزایی دست یافته است. سیستم‌های زیستی بر پایه و اساس مولکولی و به علت ناتوانی در درک صحیح این تعاملات مولکولی توسط بشر تا قبل از وارد شدن توانمندی نانو به این عرصه باعث بوجود آمدن این ابهامات شده است. پس می‌توان گفت نانو بیوتکنولوژی علمی می‌باشد که از بکارگیری توانمندی نانو در تکنولوژی زیستی بوجود آمده است. شاید بتوان گفت نانو بیوتکنولوژی استفاده از قابلیت‌های نانو در کاربردهای زیستی می‌باشد و این شاخه از فناوری به ما اجازه می‌دهد تا اجزا ء و ترکیبات را داخل سلول‌ها بصورت عام قرارداده و یا با استفاده از روش‌های جدید خودآرایی و مکان آرایی در (مرحله اول) نانو بیوتکنولوژی، نانوبیومتریال را ساخته و با تکنیک‌های پیشرفته به خالص سازی و باز یافت آنها بپردازیم. کاربردهای فراوانی در حوزه‌های مهم بیو تکنولوژی مانند پزشکی، کشاورزی و صنایع غذایی خواهد داشت.

تفاوت نانو بیوتکنولوژی و بیو نانو تکنولوژی را می‌توان اینگونه بیان نمود که بیونانوتکنولوژی تولید بیو محصول‌های نانو با روشهای بالا به پایین می‌باشد، در صورتی که نانو بیو تکنولوژی تولید بیو محصول‌های نانو با روش‌های پایین به بالا می‌باشد.

نانوپزشکی راه حل تشخیص سریعتر از راه دور را ارائه می‌کند که متشکل از تجهیزات بسیار پیشرفته تشخیص بیماری، تراشه‌های زیستی برای بررسی‌های گوناگون است. همچنین نانو بیوتکنولوژی قادر به توسعه محصولات پزشکی طراحی شده بافتی و اعضای مصنوعی مانند دریچه‌های قلب سیاهرگ‌ها و سرخک‌ها و کبد پوست می‌باشد.

تکنولوژی‌های نانو و میکرو بخشی از جدیدترین الگوهای پیشرفته برای کاهش زمان طراحی و تولید و اکتشاف داروهای جدید بیماری‌ها می‌باشند و بالقوه هزینه‌های داروسازی را کم می‌کنند. در حال حاضر با استفاده از روش آزمون و خطای مرسوم، حدود ده سال یا بیشتر طول می‌کشد که یک داروی جدید به بازار عرضه شود. در سال‌های اخیر تعدادی از تکنولوژی‌های جدید و مکمل توسعه یافته‌اند که روی فرآیندهای حمل دارو تاکید دارند.

یکی از روش‌های حمل دارو که با استفاده از نانو تکنولوژی صورت می‌گیرد نانو مواد می‌باشند که دارو به مناطق هدف رسانده و همچنین دارای خواصی عملکردی می‌باشند. بعضی از ساختارها می‌توانند برای پیوند یافتن به یک دارو، یک مولکول هدف گیرنده و یک ماده تصویر برداری (agent imaging) تنظیم شوند سپس سلول‌های ویژه را جذب کرده و مقدار مورد نیاز را آزاد کنند. به دلیل مقیاس نانویی آن‌ها نانوساختارها قادر به ورود به سلول هستند مثل وقتی که سلول‌ها مواد زیر۱۰۰ نانومتر را به داخل خود می‌کشند. بعضی از نانوساختارها که برای این مقاصد به کار می‌روند شامل فولران ها، دندریمرها و نانوشل هاست. فولران ها کره‌های طبیعی مجوفی هستند که یک نانومتر قطر دارند و از ۶۰ اتم کربن ساخته شده‌اند. فولران ها سکوی حمل داروی یکنواختی را ایجاد می‌کنند که اجازه می‌دهد فارماکوفورهای فعال پروتئین‌های حمل دارو به سطح خودشان با جهت گیری ساختار سه بعدی برای کنترل دقیق در جفت و جور شدن ترکیبات فولران به اهداف بیولوژیکی و نیز در به دام اندازی اتم‌ها در داخل حفاظ فولرانی و چسبیدن مشتقات فولران به عوامل هدف گیرنده پیوند بخورند.

یکی از سکوهای حمل دارو بر اساس فولران را مورد تحقیق و طراحی قرار داده که فولران با آنتی بادی و سایر عوامل هدف گیرنده متصل می‌شود. بعضی از سیستم‌های حمل دارو بر اساس مدل کربن۶۰ شامل ساختمان‌های شیمی درمانی پوشش یافته فولرانی، فولران پرتوداروها (رادیو فارما سوتیکال ها) و سیستم‌های لیپوزومی بر اساس فولران است که لیپوزوم باکی دار گفته می‌شود که جهت حمل دوره‌های تک و یا حمل آمیزه‌های چند دارویی کاربرد دارد. با بکارگیری طراحی منطقی ساخت دارو کربن۶۰، چندین طرح استفاده از تکنولوژی سکوی فولرانی را تولید کرده است که در مطالعات ایدز، ناراحتی‌های تحلیل برنده اعصاب و سرطان استفاده می‌شود.

نانوماده دیگری که به عنوان داربست حمل دارو استفاده می‌شود دندریمر است و به عنوان عامل ژن درمانی بسیار مؤثر و کارآمد می‌باشند. آن‌ها می‌توانند نانومتربه نانومتر رشد کرده تا به ابعاد دلخواه برسند و شکل آروی بگیرند. دندریمرها می‌توانند طوری طراحی شوند که ترکیبات همراه را در پاسخ به مولکول حامی یا واکنش شیمیایی آزاد کنند.

 

 

منابع:

دراجی سیداسماعیل، للهی سیدمحمد، توحیدپور مریم. نانوپزشکی رویکردی نوین از نانوبیوتکنولوژی. همایش ملی بیوتکنولوژی ایران. انجمن‌های علمی. انجمن بیوتکنولوژی ایران. زمان: ۱۳۸۴, دوره ۴٫

هاتفی میترا. نانوبیوتکنولوژی در دارو رسانی زیستی. همایش ملی بیوتکنولوژی ایران. انجمن‌های علمی. انجمن بیوتکنولوژی ایران. زمان:  ۱۳۸۴, دوره ۴٫

شریفی شمسا، مسلمین محمدحسین، محمودی هاشمی محمد. بررسی تئوری گیاه پنیرک از دیدگاه نانوبیوتکنولوژی. مجله شیمی فیزیک و شیمی نظری:   بهار ۱۳۹۲, دوره  ۱۰, شماره  ۱; از صفحه ۴۳ تا صفحه ۵۲.

 

درباره آوا نهاوندی نژاد

دانشجوی بیوتکنولوژی!

این نوشته هم جالبه!

دریای خزر

بزرگ‌ترین دریاچه آب شیرین جهان به آهستگی در حال تبخیر شدن است

بزرگ‌ترین دریاچه آب شیرین جهان به آهستگی در حال تبخیر شدن است، یافته‌های جدید نشان …

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *