نانوبیوتکنولوژی و بیونانوتکنولوژی

با پیشرفت علم و تکنولوژی در جهان، مرتبا بر تعداد واژه های تخصصی افزوده می شود. در این میان، گسترش علوم و تکنولوژی نانو و تعامل آن با بیوتکنولوژی، منجر به تولید و کاربرد واژه هایی چون بیونانوتکنولوژی و نانوبیوتکنولوژی در گفته ها و نوشته های محققان مختلف در سطح جهان شده است. آشنایی محققان و سیاستگذاران علمی کشور با این واژه ها، می تواند آنها را در مطالعات و تصمیم گیری ها یاری کند. در این مطلب، سعی شده است با استفاده از منابع اینترنتی، مقالات و کتب موجود و همچنین استفاده از نظرات برخی متخصصین امر، تعاریف ساده ای از دو واژه بیونانوتکنولوژی و نانوبیوتکنولوژی ارائه شود.  

نانوذرات مغناطیسی (MNPs)

واژه مغناطیس کلمه‌ای یونانی است که به بعضی سنگ‌های طبیعی اکسید آهن اطلاق می‌شد. این سنگ‌ها از این خاصیت برخوردارند که بر یکدیگر و بر ذرات آهن یا فولاد نیرو وارد می‌آورند. یونانیان باستان، بیش از 2500 سال پیش با پدیده‌ی آهنربایی آشنا بودند. تالس که اغلب از او به عنوان پدر علم یونان یاد می‌شود، ماده‌ی کانی مگنتیت (Fe3O4) که آهن را می‌رباید، می‌شناخت. این کانی بیشتر در مگنزیا (ترکیه امروزی) یافت می‌شده است و نام مگنتیت نیز از همین اسم گرفته شده است. چینی‌های باستان نیز با ویژگی‌های مغناطیسی برخی از سنگ‌های آهنربا آشنایی داشتند و تکه‌هایی از این سنگ‌ها را به صورت قطب‌نماهای ساده در دریانوردی به کار می‌بردند. 

نانولوله های کربنی (2)

همان طورکه می دانیم در ابعاد نانومتری، چند پارامتر مهم وجود دارد که تاثیر بسیاری بر خواص مواد می‌گذارد. اندازه و شکل فیزیکی نانومواد و چگونگی پیوندهای بین اتمی آنها از قبیل این پارامترها هستند. در مورد نانولوله‏های کربنی،  پارامترهایی مانند طول، قطر، نحوه‏ی چینش اتم‏ها در ساختار نانولوله، تعداد دیواره‏ها، نقص‏های ساختاری و گروه‏های عاملی موجود بر روی نانولوله‏ از جمله خواص فیزیکی و شیمیایی هستند که در تعیین خواص‏ نقش دارند. 

نانولوله های کربنی (1)

نانولوله های کربنی یکی از پر کاربردترین نانوساختارهای مورد بحث در فناوری نانو هستند. آن ها بسیار ظریف اند و قطری حدود 10000 بار کوچک تر از موی انسان دارند. این نانوساختارها، به جهت بهره مندی از خواص منحصر به فرد مکانیکی، الکترونیکی، شیمیایی و مغناطیسی بالقوه، توان استفاده در الکترونیک، ذخیره سازی هیدروژن، ترانزیستورها، باتری ها، حسگرها، حافظه ها، مقاوم ساختن مواد، صفحات نمایشگر، کابل های برق و... را دارند. خواص عالی و چند گانه نانولوله ها از یک طرف و طبیعت کربنی نانولوله باعث شده که در دهه گذشته شاهد تحقیقات مهمی در این حیطه باشیم. 

نانوبیوتکنولوژی در پزشکی

1.مقدمه

مقاله ی حاضر گوشه ای از کاربرد نانو تکنولوژی در پزشکی است. این مقاله سعی دارد فرصت های تحقیقاتی در زمینه نانو تکنولوژی در داروها را بیان کند. البته این نکته باید فراموش نشود که اکثر نانو داروها در مراحل اولیه ی کاربرد هستند و باید موانع بسیاری از سر راه آنها برداشته شود که این کار ممکن است سال ها و یا چند دهه زمان ببرد. 

نانوبیوتکنولوژی

نانوبیوتکنولوژی، بیش از آنکه شاخه ای از بیوتکنولوژی باشد، شاخه ای از نانوتکنولوژی است. توضیح این مطلب که بیوتکنولوژی، استفاده از سازواره های زنده در کاربردهای صنعتی مختلف است ولی نانوبیوتکنولوژی، استفاده از قابلیت های نانوتکنولوژی در کاربردهای زیستی است. 

سدهای زیستی در برابر ورود نانوذرات از راه خون

نانوذرات به عنوان حامل‏ های جدید داروها مورد استفاده قرار می‏ گیرند. در سال‏ های اخیر نیز پیشرفت‏ های زیادی در فناوری تهیه، تشخیص و آزادسازی این حامل‏ ها ایجاد شده است و انواع گوناگونی از نانوذرات نظیر لیپوزوم‏ ها، میسل‏ ها، نانوذرات پلیمری و انواعی دیگر مورد تحقیق قرار گرفته‏ اند. هرکدام از این فناوری‏ ها ویژگی‏ هایی دارد که تحت اثر مشخصات زیستی سلول‏ ها قرار می‏ گیرد و موجب می‏ شود تا توانایی توزیع و اثربخشی نانوذرات تغییر نماید. بنابراین طراحی حامل‏ های دارویی برای مقاصد درمانی و تشخیصی باید با توجه به سدهای زیستی بدن برای ورود ذرات و نحوه‏ی توزیع آنها در بافت ‏های مختلف باشد. در مقالات قبلی به صورت خلاصه سدهای زیستی برای اعضای مختلف بدن ذکر شده ‏اند اما در این بحث بیشتر درباره‏  تداخلات احتمالی نانوذرات بعد از عبور از سدهای بافتی و ورود به خون توضیح داده می‏ شود. 

نانوذرات هیدروژل در دارورسانی

هیدروژل‏ ها شبکه‏های سه‏ بعدی آبدوست و دارای اتصالات عرضی هستند که در تماس با آب متورم می‏شوند اما حل نمی‏گردند. این ترکیبات می‏توانند اشکال فیزیکی مختلفی شامل ورقه، میکروذره، نانوذره، ساختار پوششی و فیلم داشته باشند. به دلیل همین تنوع ساختار، هیدروژل‏ها به طور متداول در زمینه‏ های گوناگون پژوهشی نظیر زیست‏حسگرها، مهندسی بافت، جداسازی مولکول‏های زیستی یا سلول‏ها و تنظیم چسبندگی زیستی مواد مورد استفاده قرار می‏گیرند. موادی که دارای ساختار هیدروژل نانوذره‏ای هستند ویژگی‏ هایی را که هیدروژل‏ها و نانوذرات هر یک به طور جداگانه دارا می‏باشند، به طور همزمان نشان می‏دهند. نانوذرات هیدروژل کاربردهای گسترده‏ای دارند که یکی از مهم‏ترین آنها هدف‏درمانی سلولی است. این ساختارها همچنین برای آزادسازی کنترل شده‏ی پروتئین‏ هایی مانند لیزوزیم، آلبومین و ایمونوگلوبولین نیز مورد استفاده قرار گرفته‏ اند. 

نانوذرات و دارورسانی خوراکی

دارورسانی خوراکی رایج ‏ترین راه دارورسانی محسوب می‏ شود چرا که راهی غیر تهاجمی برای بیمار است هرچند که رسیدن به غلظت درمانی مورد نیاز برای برخی داروها به علت محلولیت کم، پایداری کوتاه ‏مدت و پایین بودن میزان داروی ورودی به خون با کمک روش خوراکی از مشکلات این روش به شمار می ‏آید. برای رفع این مشکلات از نانوذراتی استفاده می‏ شود که می‏توانند داروها را از تخریب در دستگاه گوارش حفظ نموده و آنها را به محل مناسب برای درمان برسانند. نمونه ‏هایی از این ذرات، نانوذرات پلیمری، نانوذرات لیپیدی جامد و نانوکریستال‏ها هستند که هر کدام می‏ توانند در حالت بهینه، میزان داروی جذبی را افزایش داده و موجب بیشتر شدن زمان ماندگاری دارو و پایداری آن در دستگاه گوارش شوند. 

نانوکریستال‏های دارویی

امروزه بسیاری از داروها به دلیل انحلال کم در حلال‏های مایی و غیر مایی، در مراحل اولیه‏ی تحقیقات کنار گذاشته می‏شوند. یک راه مناسب برای رفع این مشکل استفاده از نانوکریستال‏ها است که قابلیت استفاده در صنعت و آزمایشگاه را دارند. برای تولید این ساختارها روش‏هایی مانند بکارگیری هموژنایزر با فشار بالا یا استفاده از سایش و همچنین روش رسوبی وجود دارد. این ساختارها تاکنون توانسته‏اند به خوبی جایگاه خود را در بازار و تحقیقات دارویی پیدا کنند و نمونه‏های موفقی از فرمولاسیون را در سطح دنیا معرفی نمایند. ساده¬تر بودن ساخت و نیز عوارض کمتر از ویژگی‏های اصلی این نانوساختارها است که دلیل عمده‏ی آن، عدم نیاز به فرمولاسیون‏های پیچیده برای وارد کردن دارو در ساختار نانو و حفظ پایداری محصول می‏باشد.