نانوافزودني‌هاي سوخت ديزل

 

اخيراً بيشتر تلاش ­ ها براي كاهش آلودگي در جهان بر روي موتورهاي ديزلي متمركز شده‌‌‌‌است. اين موتورها منبع اصلي نيرو در جهان براي موتورهاي تا 5000 اسب بخار مانند اتوبوس ­ هاي شهري مي‌باشند . اين موتورها ذرات بيشتري را نسبت به موتورهاي بنزيني مجهز به مبدل­هاي كاتاليستي منتشر مي‌كنند. در مطلب زير انواع نانوافزودني‌هاي سوخت ديزل بررسي مي‌شود:

افزودني‌هاي سوخت، موادي هستند كه به سوخت اضافه مي‌شوند تا انتشار ذرات آلاينده خروجي اگزوز ( (PM را كاهش دهند و تغييراتي در توليد CO ، NO x و HC ايجاد كنند. بكاربردن بعضي از اين افزودني‌ها باعث 15 تا 20 درصد كاهش در ميزان ذرات آلاينده( PM ) شده است. اين كاهش مي‌تواند نزديك به 99 درصد شود زماني كه با کاتاليست DPF استفاده مي‌شود. بعضي افزودني‌ها ميزان هيدروكربن‌هاي آروماتيک چندهسته‌اي را به ميزان 80 درصد كاهش مي‌دهند.

افزودني‌ها مي‌توانند از مقدار 10ppm (ده ذره در ميليون) تا 100ppm در سوخت تغييرات مقدار داشته باشند. افزودني‌ها كاهش قابل ملاحظه‌اي در دماي احتراق دود ايجاد مي‌كنند. جمع‌بندي اطلاعات منتشرشده در اين زمينه بيانگر كاهش مصرف سوخت از 5 تا 7 درصد بواسطه حضور افزودني‌‌هاي سوخت مي‌باشد.

افزودني‌هايي كه به سوخت ديزل اضافه مي‌شوند تا در دوده حذف شده در فيلترها، دماي اشتغال خروجي را كاهش دهند، كاتاليست‌ حاوي سوخت FDC خوانده مي‌شوند. اين افزودني‌ها همراه كاتاليست‌هاي فعال و غيرفعال استفاده مي‌شود. در ادامه ويژگي‌هاي انواع نانوافزودني‌هاي سوخت ديزل ذكر مي‌شود.

 

نانوافزودني‌ها با پايه سريم

اين افزودني‌ها به همراه فيلترهاي مناسب استفاده مي‌شوند. غلظت اين افزودني مي‌تواند بين 20 تا 100ppm باشد. غلظت‌‌هاي بالاي اين افزودني مشكلاتي همچون افزايش فشار برگشت ايجاد كرده است. با توجه به پيشرفت مواد نانوپودرها، اين افزودني به فرم نانوپودر توليد شده است كه باعث افزايش كارايي اين افزودني‌ها شده است به طوري كه اين نانوافزودني باعث كاهش ذرات آلاينده ( PM ) از 70 تا 98 درصد شده است. با استفاده از اين افزودني، ميزان NOx تغيير نكرده است و باعث افزايش مصرف سوخت به ميزان7/4 مي‌شود. افزودني‌هاي پايه سريم در اروپا به صورت گسترده استفاده مي‌شود فيلترهاي جديد شركت پژو متناسب با اين افزودني طراحي شده‌اند. علاوه بر آن، اين افزودني‌ها در تجهيزات جاده‌اي و غيرجاده‌اي استفاده شده است.

نانوافزودنيها با پايه پلاتينيم

افزودني‌هاي با پايه پلاتينيم همواره با فلز ديگري استفاده مي‌شوند. اين افزودني نيز، در مقياس نانو توليد شده است. اين نانوپودرها توانسته‌اند ميزان ذرات آلاينده 25 درصد هيدروكربن‌ها 35 درصد، مونوكسيد كربن 25 درصد و ميزان NO x 25 درصد را كاهش مي‌دهند. همچنين اين افزودني‌ها در حدود 5 تا 7 درصد كاهش مصرف سوخت ايجاد كرده‌اند. در ماشين‌هاي ديزلي سنگين، اين افزودني در حال حاضر در اروپا در مصارف جاده‌اي، غيرجاده‌اي و ثابت در حال استفاده مي‌باشد.

افزودني با پايه آهن

نانو افزودني پايه آهن باعث افزايش عدد اكتان و كاهش دماي اشتغال مي‌شود. در صورتي كه ميزان مصرف سوخت را 85/0 درصد افزايش مي‌دهد. اين افزودني در حال حاضر در كشور آلمان استفاده مي‌شود. استراليا و سوئد را نيز بيش از 5 سال است كه از آن استفاده مي‌كنند.

منبع: www.arb.ca.gov/regoat

تن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

منبع:سایت نانو

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

منبع:سایت نانو

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

منبع:سایت نانو

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

متن اين خبر به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

منبع:سایت نانو

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

منبع:سایت نانو

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

منبع:سایت نانو

حتماً شما هم مطالب جسته گريخته ي فراواني در مورد استفاده از فناوري نانو در توليد لباسهاي جديد خوانده يا شنيده ايد. اين مطالب عمدتاً به معرفي يک يا چند محصول مي پردازد. آنچه از اين اطلاعات حاصل ميشود، در اين حد است که «با فناوري نانو ميتوان پارچه هايي توليد کرد که خيس نميشوند.» اما خواننده عمدتاً با ماهيت و چگونگي کارکرد اين محصولات آشنا نميشود.
با اين اطلاعات نميتوان متوجه شد که، خيس شدن يک سطح به چه پارامترهايي بستگي دارد؟ آب دوستي و آب گريزي چيست؟ آيا ميتوان يک سطح را از حالت آب دوست به آب گريز تغيير ماهيت داد؟ براي اين کار از چه نانوساختارهايي استفاده ميشود؟ و سؤالات فراوان ديگر.
در اين شماره از ماهنامه، در مقاله اي با عنوان سطوح خود تميز شونده، اين موضوع مفصّلاً بحث شده است. در اين مقاله با مفهوم زاويه ي تماس در سطوح آشنا ميشويم. اين زاويه در سطوح آب دوست کمتر از 30 درجه و در سطوح آب گريز، بيشتر از 90 درجه است. عبارت اَبرآب گريز هم به سطوحي اطلاق ميشود که زاويه تماس در آنها بيش از 150 درجه باشد. در اين سطوح، قطرات آب به صورت کروي بر روي سطح غلطيده و کمترين تماس را با سطح جسم دارند.
تبديل يک سطح معمولي به آب گريز، از ديگر مباحث اين مقاله است. براي اين کار، برآمدگي هايي ميکروسکپي (مثلاً از جنس سيليس) روي سطح ايجاد ميکنند. با اين کار، قطرات مايع اجازه نمي يابند که تماسي با سطح ماده برقرار کنند.
از سويي ديگر ميتوان با بالا بردن قابليت خيس شدن سطوح، به تميز شدن آنها کمک کرد. اين کار را ميتوان با استفاده از لايه اي از اکسيد تيتانيوم انجام داد. آب بر روي اين سطح کاملاً پخش ميشود (زاويه تماس صفر درجه). هرچند اين حالت کاملاً برعکس سطوح اَبرآب گريز است، اما در سطوح اَبرآب دوست نيز آلودگي ها به راحتي زدوده ميشوند. آب بر روي کل سطح پخش ميشود و لايه اي تشکيل مي دهد که تمام آلودگي ها را با خود ميبرد. اين لايه مانع از مه گرفتگي سطح نيز ميشود، زيرا آب متراکم به جاي تبديل شدن به مه که متشکل از هزاران قطره ي بسيار کوچک است، بر روي سطح پخش ميشود.
خاصيت فوتوکاتاليستي اکسيد تيتانيوم نيز منجر به تجزيهي آلاينده هاي آلي، بدون نياز به آب ميشود.
آنچه جذابيت موضوع سطوح آبدوست و آبگريز را دوچندان ميکند، مقايسه ي سازوکار عملکرد اين سطوح با سطوح طبيعي مثل نيلوفر آبي و سوسک هاي صحراي ناميب است. نيلوفر آبي با سازوکار آب گريزي، آلودگي ها را از سطح خود دور ميکند و سوسک آفريقايي با ترکيب دو خاصيت آب گريزي و آب دوستي، از باد مه آلود آب ميگيرد!
  منبع:سایت نانو

متن اين خبر به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

منبع:سایت نانو

متن اين خبر به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

منبع:سایت نانو

متن اين خبر به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

منبع:سایت نانو

متن اين خبر به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

منبع:سایت نانو

متن اين خبر به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

منبع:سایت نانو

متن اين خبر به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

منبع:سایت نانو

متن اين خبر به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

منبع:سایت نانو

متن اين خبر به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

منبع:سایت نانو

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

منبع:سایت نانو

در آينده‌اي نزديک که جمعيت جهان از 5/6 ميليارد نفر کنوني به 9 ميليارد نفر در سال 2050 برسد دستيابي به آب تميز به مسئله بسيار مهمي تبديل خواهد شد.
متاسفانه 97 درصد از آب‌هاي جهان شور هستند و از 3درصد باقي‌مانده آن دوسوم منجمد است و يک درصد باقي‌مانده از منابع آب شيرين جهان نيز به‌طور يکسان در بين کشورها توزيع نشده‌است، که اين کمبود يک مسئله جدي براي بشريت محسوب مي‌شود.
طبق اعلام سازمان جهاني سلامت (WHO) هشتاد درصد بيماري‌ها در جهان مربوط به کيفيت پايين آب و نبود سيستم‌هاي دفع بهداشتي فاضلاب است.

هر ساله حدود 3/3 ميليون نفر بر اثر بيماري‌هاي گوارشي ناشي از باکتري‌هاي E.Coli ، سالمونلا ، وبا و ساير انگل‌ها و ويروس‌هاي بيماري‌زا مي‌ميرند. جالب است بدانيد تعداد کودکاني که بر اثر بيماري‌هاي اسهالي در سال 1990 جان خود را از دست دادند از شمار افرادي که در جنگ جهاني دوم کشته شدند بيشتر بود!

منبع:سایت نانو

جشنواره فناوري نانو شامل هشت بخش اصلي زير بود:

• نمايشگاه
• مراسم تجليل از برترين هاي فناوري نانوي ايران
• آموزش عمومي فناوري نانو (Public Show)
• بخش ويژه صنعت (Nano Industrial Show)
• فروشگاه محصولات نانو
• نمايش دستاوردهاي علمي دانشجويي
• کارگاه‌هاي تخصصي
• بخش بين الملل

در اين گزارش، جشنواره به صورت اجمالي مورد مرور قرار گرفته است.
  متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت است( )

منبع:سایت نانو

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت است( )

منبع:سایت نانو

شمار رو به رشدي از دانشمندان در صدد بهره‌گيري از توانايي خودآرايي "DNA" در ساخت نانوماشين‌ها و نانوساختارهاي متنوع هستند. علي رغم اهميت زياد و غيرقابل انکار مولکول "DNA" در زيست‌شناسي، اين مولکول مشهور به طور برجسته‌اي در حال مطرح شدن در دنياي فناوري نانو است. تمايل دانشمندان رشته فناوري نانو به "DNA" سه دليل عمده دارد. اول اينکه "DNA" يک ماده‌ي طبيعي در مقياس نانو است. دوم اينکه به سبب فعاليت‌هاي زيست‌شناسان، تکنيک‌هاي متعددي براي مطالعه اين مولکول در حال حاضر وجود دارد. و سومين دليل، امکان بهره‌گيري از توانايي اين مولکول در حمل اطلاعات (که اين نقش اصلي "DNA" در زيست است) طي فرآيند خودآرايي است. اين موضوع با نگاهي بر مقالات اخير مجله ي " Nature-Nanotechnology" به خوبي قابل درک است.
مولکول‌هاي "DNA" يک انسجام از الگوي تکرار شونده ي واحد‌هاي قندي-فسفاتي بر مبناي يکي از چهار واحد ادنين (A) ، سيتوزين (C) ، گوآنين (G) و يا تايمين (T) متصل به هر واحد قندي است. اين نردبان پيچنده از ترکيب دو رشته "DNA" موازي اما مختلف الجهت به‌وسيله‌ي ي اتصالات هيدروژني بين پايه‌هاي متمم ادنين به تايمين (A-T) و سيتوزين به گوآنين (C-G) شکل گرفته است. با بهره‌گيري از همين قوانين جفت شدن پايه ها که به "DNA" توانايي انتقال اطلاعات ژنتيکي را از نسلي به نسل ديگر مي‌دهد، مي‌توان با برنامه‌نويسي رشته‌هاي مولکول "DNA"، مثل قطعات پازل يک، دو و يا سه بعدي، ساختار‌هاي خودآرا تهيه نمود. اين فرآيند، درکنار توانايي موجود در سنتز تقريبا هر رشته از "DNA" به روش خودکار، به معناي امکان توليد ساختارها و دستگاه‌هايي جديدي است که در طبيعت يافت نمي‌شوند.

يک بلوک سازنده، يا در مقام تشبيه يک کاشي، در فناوري ساخت مولکول "DNA" به‌وسيله‌ي نانو داراي يک هسته ي سخت با سر‌هاي چسبناک است. يعني تک رشته‌هايي از "DNA" که مثل يک چسب هوشمند فقط نواحي مشخص دو مارپيچ را به هم مي‌چسبانند. تاکنون تعداد متنوعي از اين کاشي‌ها طراحي شده است و روش‌هاي ساخت آنها و مرز چيزهايي که مي‌توان با آنها ساخت مدام در حال پيشروي است. يکي از تازه‌ترين اين پيشرفت‌ها ساختار حيرت انگيزي با نام "DNA" اوريگامي است که در آن يک رشته ي بلند "DNA" به کمک رشته‌هاي کوتاهتر، که در حکم گيره هستند، با پيچ و تاب خوردن يک شکل خاص به خود مي‌گيرد. در واقع اين يک پيشرفت به سوي ساخت نسبتا راحت نانوساختار‌هايي بزرگ، پيچيده و تحسين برانگيز است.
اين طرح‌ها علاوه‌بر ظاهر مي‌توانند کاربردهايي نيز داشته باشند. با ترکيب کردن محل‌هاي اتصال در مختصات مشخص مي‌توان از نانوساختار‌هاي "DNA" براي درست کردن گونه‌هاي ديگر مثل پروتئين‌ها و يا نانوذرات استفاده کرد. فرآيند نشاندن گونه‌هاي منفرد بر روي داربست‌هاي "DNA" ، اکنون در حال پيشرفت به سمت ايجاد تعامل بين اين گونه‌ها است. در صفحه ي 249 شماره آوريل مجله Nature Nanotechnology، ايتامر ويلنر و همکارانش توضيح مي‌دهند که چگونه مي‌توان از قابليت سازماندهي "DNA" در وصل کردن دو آنزيم مختلف (و يا يک آنزيم و کوفاکتورش ) به داربست در مکان‌هاي مشخص، به منظور فعال‌سازي يک سلسله واکنش‌هاي آنزيمي بهره جست. لازم به ذکر است که در غياب داربست ذکر شده، واکنش‌هاي آنزيمي مشابه نمي‌توانند رخ دهند. همچنين نشاندن آنزيم بر روي داربست مي‌تواند براي کنترل واکنش پذيري به‌کار رود.
در جايي ديگر در صفحه ي 245 همان مجله، ند سيمن و همکارانش از امکان الگوسازي پويا به‌وسيله‌ ي کاشي‌هاي "DNA" گزارش مي‌دهند. آنها نشان مي‌دهند که مي‌توان يک مولکول هدف، با هر شکلي مثل شکل مثلثي يا الماسي، را بين دو دستگاه مجزاي برنامه‌نويسي شده‌ي "DNA" به تله انداخت. دستگاه‌هاي "DNA" بر مبناي اين ويژگي ملکول "DNA" بنا شده اند، که اين مولکول مي‌تواند بين دو حالت متفاوت تغيير وضعيت دهد؛ اين تفاوت در اثر چرخش نيمي از يکي از دو سر مولکول نسبت به سر ديگرش ايجاد مي‌شود، اين دستگاه‌ها خود بر روي يک زيرلايۀ ساخته شده از کاشي‌هاي اوريگامي "DNA" قرار داده مي‌شوند و مي‌توان آنها را طوري برنامه‌نويسي کرد که قبل يا بعد از اتصالشان به آرايه اوريگامي، يک مولکول خاص را به تله بياندازند. اين سامانه از يک رويه ي "تصحيح و خطا" بهره مي‌جويد. به نحوي که با کنترل دقيق حرارت‌دهي مي‌توان مولکول‌هاي به اشتباه به تله افتاده را آزاد کرده و مولکول‌هاي هدف را جايگزين نمود. بنابراين اين رويه همواره نتايجي بي‌نقص ارائه خواهد داد.
نانوماشين‌هاي مصنوعي را نيز مي‌توان به کمک "DNA" ساخت. اين نانوماشين‌ها مي‌توانند ربات‌هاي دوپايي باشند که در امتداد ريل‌هاي خودآرا راه مي‌روند و يا موتورهاي خودکاري که انرژي خود را از واکنش‌هاي سوخت‌هاي "DNA" به‌دست مي‌آورند. ساده‌ترين نوع از ساختارهاي فعال، سوئيچ‌ها و يا فعالساز هايي هستند که در پاسخ به يک تحريک مولکولي و يا محيطي بين دو وضعيت تغيير حالت مي‌دهند. اخيراً بيان شده است که دستگاه‌هاي خاصي از اين نوع مي‌تواند امکان استفاده در پزشکي را داشته باشد اما نانوماشين‌هاي مصنوعي "DNA" تا کنون محدود به کاربردهايي در زمينه ي لقاح آزمايشگاهي بوده‌اند. به تازگي، يامونا کريشنان و همکارانش نشان داده‌اند که نانوماشين‌هاي مبتني بر "DNA" مي توانند درون سلول‌هاي زنده نيز کاربرد داشته باشند. اين دستگاه که سوئيچ-I نام گرفته است به‌وسيله‌ي پروتون ها تحريک مي‌شود و مانند يک حسگر pH درون سلول عمل مي‌کند.
"DNA" يکي از کانديدهاي با آينده‌ي درخشان در عرصه محاسبات مولکولي است. برهمکنش‌هاي جفت-پايه به عنوان مثال مي‌تواند در ساختن مدار‌هاي منطقي شامل گيت‌هاي AND، OR وNOT به‌کار روند. و يا "DNA" مي‌تواند در خودآرايي نانوذرات سودمند باشد. بعنوان مثال رشته‌هاي "DNA" که به صورت تصادفي در کنار يک نانوذره طلا پراکنده شده‌اند مي‌توانند موجب توليد اجتماعاتي از کريستالين‌هاي سه بعدي شوند. رشته‌هاي "DNA" بواسطه اتم گوگرد موجود در انتهايشان با پيوند کوالانسي به طلا متصل مي‌شوند. با مخلوط کردن اين نانوذرات هنگامي که متصل به دو نوع رشته‌ي متفاوت"DNA" باشند، چون سرهاي ديگر اين رشته‌ها مکمل يکديگر هستند پل‌هايي ايجاد مي‌شود و نانوذرات خود را به صورت آرايه‌هايي منظم سامان مي‌دهند. اين آرايه‌ها مي‌توانند شکل بلور مکعبي مرکز پرداشته و نانوذرات سازنده اش مرتباً جاي خود را در شبکه عوض کنند.
اگر دست آوردهاي عملي نظير بزرگ‌سازي ساختارها و يا پيشرفت در زمينه ساختارهاي سه بعدي به‌وسيله‌ي فناوري نانو-"DNA" حاصل شود، چالش‌هاي پراهميتي به‌وجود خواهد آمد. با وجود اينکه فناوري نانو-"DNA" روزهاي اوليه زندگي خود را پشت سر مي‌گذارد، "DNA"به عنوان يک ماده سازنده‌ي عالي به سرعت خود را اثبات کرده است.

  منبع:سایت نانو

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت است( )

منبع:سایت نانو

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت است( )

منبع:سایت نانو

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت است( )

منبع:سایت نانو

نانوپزشکي و هوميوپاتي هر دو با مقادير اندکي از مواد دارويي سرو کار دارند، اما شباهت‌ها در همين جا خاتمه مي‌يابد.
نانوپزشکي به استفاده از ذرات نانومقياس براي رهايش مقادير اندک داروها در مکان‏هاي خاصي از بدن اشاره دارد. استفاده هوميوپاتي از مقادير جزئي يک دارو براي ايجاد اثرات درماني مي‌تواند شبهه‏ي قرابت با نانوپزشکي را ايجاد کند، اما در واقع هيچ چيز مشترکي بين اين دو روش وجود ندارد. به جاي مرور همه اظهار نظرهاي موافق و مخالف هوميوپاتي، ما بر دو سه جنبه کاملاً متفاوت آن با نانوپزشکي تمرکز مي‏کنيم کرد.
ساموئل هاهنمن، بنيانگذار هوميوپاتي مي‌پنداشت مواد مشابهي که علائم يک بيماري را در فردي سالم پديد مي‌آورند، مي‌توانند براي درمان همان بيماري به کار روند. اين کار از طريق تحريک سيستم ايمني بيمار براي واکنش عليه ماده مشابهي که بيماري را پديد آورده است انجام مي‏شود. اين روش بر عکس واکسيناسيون است، که سيستم ايمني را پيش از بيمار شدن فرد تحريک مي‌کند.
مقدار مواد هوميوپاتيک به دو دليل بايد بسيار اندک باشد: اول اينکه نبايد مقدار دارو از مقدار ماده بيماري‏زا بيشتر بوده، وضعيت بد بيمار را بدتر کند. و دوم اينکه به اعتقاد هوميوپاتيست‌ها با افزايش رفت، اثر درماني دارو افزايش مي‌يابد. در واقع دارو طي مراحل پشت سرهم به شدت در آب يا الکل به هم زده شده و به تدريج رقيق مي‌شود.
در هر يک از مراحل غلظت دارو حدود 100برابر کاهش مي‌يابد، به نحوي که بيمار اغلب دو سه و گاهي يک مولکول از دارو را دريافت مي‌کند. به همين دليل منتقدان هوميوپاتي گمان مي‌برند داروهاي هوميوپاتي به جاي اثر دارويي فقط اثر تلقيني داشته باشند. مطابق مباني هوميوپاتي قدرت مقدار ناچيز داروها به واسطه انتقال مولکول‏هاي دارو به «حافظه» حلال رقيق‌کننده است. به عبارت ديگر اثر درماني از مولکول‏هاي دارو به آبي که با آنها در تماس است منتقل مي‌شود.
اگر چه نانوذرات مورد استفاده در نانوپزشکي بسيار کوچکند، اما مقدار داروي تجويزي بر مبنايي کاملاً علمي‌استوار است. مثلاً نانوداروي Aurimune ساخت شرکت CytImmune از ذرات طلاي 27 نانومتري براي رهايش عامل موسوم به فاکتور بافت مردگي تومور ( TNF) به مکاني از يک تومور سرطاني کمک مي‌گيرد. تومورها مثل بافت‌هاي عادي براي رشد نيازمند خون‌اند و لذا رگ‌هاي خوني آنها با بزرگ شدن تومور افزايش مي‌يابد. پس از تزريق وريدي، Aurimune به راحتي در بدن حرکت مي‌کند و در محل تومور – به واسطه منافذ رگ‌هاي خوني تومور – از سيستم گردش خون خارج مي‌شود. مولکول‏هاي TNF با حمله به رگ‌هاي خوني منافذ آنها را باز هم بيشتر مي‌کنند. به اين ترتيب بر اثر نرسيدن خون، سلولهاي سرطاني تحت گرسنگي قرار مي‌گيرند.
به دليل سميت بالاي TNF براي سلول‏هايي غيرسرطاني، رسانش انتخابي آنها به تومور و نه ساير بافتهاي بدن از اهميت بالايي برخوردار است. اندازه نسبتاً بزرگ نانوذرات طلا از ورود TNF به منافذ کوچک سلولهاي سالم ممانعت به عمل مي‌آورد. با وجود اينکه تأثير TNF بر خون‌روي شديد سلولي يکسان است، مقدار اندکي از TNF بدون نانوذرات طلا مي‌تواند موجب افت شديد فشارخون شود، حال آنکه به همراه نانوذرات هيچ نوع سميت سيستماتيک مشاهده نمي‌شود و لذا مي‌توان مقدار TNF رها شده درون سلول‏هاي سرطاني را تا ده برابر افزايش داد. در پايان مي‌توان با روکشي از پلي‌اتيلن گلايکول، نانوذرات را از دست سيستم ايمني بدن فراري داد.
حال مقدار صحيح دارو چقدر است؟ دوزِ Aurimune صرفاً بر پايه مقدار TNF فعال در محصول دارويي نهايي است. در آزمون‌هاي حيواني، به راحتي دزهايي بين 125- 25 ميکروگرم بر کيلوگرم وزن بدن (به همراه 0/5 ميلي‌گرم نانوذرات طلا بر کيلوگرم وزن بدن) تجويز مي‌شوند. در مقابل در آزمايشات باليني انساني دوز بر پايه مساحت سطحي بيمار (به عنوان تابعي از قد و وزن) محاسبه مي‌شود.
بنابراين در اينجا ما دو تفاوت بارز بين نانوذرات دارويي و داروهاي هوميوپاتيک مشاهده مي‌کنيم: اولاً مقدار Aurimune کميتي شناخته شده است و ثانياً نانوذرات هيچ فعاليت دارويي ندارند و صرفاً جهت رسانش کاراي عامل اصلي به کار مي‌رود. در مقابل، داروهاي هوميوپاتيک به عنوان عوامل مؤثر شناخته مي‌شوند. رقيق‌سازي متوالي نمي‌تواند کارايي نانوذرات را مضاعف يا به حافظه آب پيرامون منتقل کند. با اندکي تفکر مي‌توان به تفاوت‌هاي بيشتر اين دو رويکرد پي برد.
نکته مهم اين است، که مقادير اندک داروهاي هوميوپاتيک نبايد با اندازه کوچک نانوذرات دارويي يکسان پنداشته شود. سازوکار عمل و تئوري دو روش نيز کاملاً متفاوت‌اند. لذا نانوذرات دارويي ابداً يک نسخه از هوميوپاتي نيست.
نانوپزشکي يک عرصه مهيج با محققان خوش‌بين است. در عين حال عرصه‌اي چالش‌آفرين نيز براي دانشمندان، پزشکان و مهندسيني است، که سعي مي‌کنند راهي را در ميان پيچيدگي‏هاي زيست‌ شيميايي بدن انسان بپيمايند. مشاهده شفاف مزايا و معايب آن مستلزم متمايز دانستن آن از ساير تئوري‌ها و روش‌ها است. در يک کلام، اندازه کوچک همان مقدار اندک نيست.

 

منبع:سایت نانو

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت است( )

منبع:سایت نانو

موفقيت اقتصادي محصولات فناوري نانو که بر مبناي فناوري سطح پايين توليد شده اند، مانند لوازم ورزشي و روان کننده‌ها راه را براي ظهور لوازم و کاربردهاي نانويي پيشرفته هموار مي‌نمايد.
موضوع بيشتر بحث‌هاي مجله Nature Nanotechnology در عرض دو سال گذشته بيشتر حول روش‏هاي مختلف براي مديريت و بودجه‌گذاري در علم بوده است. در اين بحث‌ها بيشتراستدلال کرده‌اند که فناوري نانو يک مبحث فرادانشگاهي است : به عبارت ديگر به منظور حل مشکلات خاص صنعت، تحقيقات فناوري نانو (از طرف دولت) به شدت از نظر مالي حمايت مي‌شود و اغلب اين تحقيقات نيز مستلزم همکاري‌هاي بين‌رشته‌اي و مشارکت ميان دانشگاه‌ها و صنايع است. اين روش با شيوه‌هاي مرسوم آموزشي و دانشگاهي در تضاد است، در اين روش‏ها، تحقيق علمي تنها به خاطر خود علم انجام مي‌شود، در روش‌هاي متعارف، محققان آزاد هستند که تحقيقات غير عملي انجام دهند و به ندرت سودي شامل حال جامعه مي‌شود، ولي روش‌هايي غير قابل پيش بيني نيز به کار مي‌برند و غالبا، تحقيقات دانشگاهي بايد با اين شيوه انجام گيرد . اما، همان‌طورکه در بيشتر موارد ديده مي‌شود، مرز ميان اين روش‌ها نامشخص است. در صفحه ي 2 مقاله ي پاتريک ام سي کري که درباره تاريخچه يک فناوري نوشته شده بود – مقاومت مغناطيسي غول پيکر- اين مطلب به وضوح آمده است. ضمن اينکه بسياري از استدلال‌هايي که جهت‌گيري آنها در راستاي حمايت از ديدگاه تحصيلي مرسوم است، براي حمايت از ديدگاه فرادانشگاهي نيز به کار مي‌روند و عکس اين قضيه نيز صادق است .
با ادامه اين بحث يک فصل مشترک جالب يافته مي‌شود. بر اساس تحقيقات لاکس سال 2007 اولين سالي بود که شرکت‌ها (حدودا به مبلغ 6.6 ميليارد دلار) بيش از دولت (به مبلغ 6.2 ميليارد دلار) در حوزه فناوري نانو سرمايه‌گذاري داشتند. و مانند بسياري از صنايع ديگر، شرکت‌هاي فناوري نانو با محصولات فناوري سطح پايين (Low hanging fruit) شروع کردند.
در کنفرانس عمومي اخير بستون با موضوع مهندسي نانو از اين مثال‌ها فراوان بود. براي مثال شرکت Nanoblox,Inc، نانوالماس‌هاي خود را براي کاربرد در روان‌کننده ها، براق کننده‌ها و پوشش‌هاي پاک‌کننده به فروش رساند. شرکت Nanocomp Technologies، نانولوله‌ها را به منظور استفاده در پوشش‌هاي ضد حريق در يک ساختار صفحه‌اي به يکديگر مي‌بافت. شرکت Luna nano Works، به اين نتيجه رسيده بود که به نظر مي‌رسد فولرين رشد موي سر را تقويت مي‌کند. بسياري از مثال‏هاي ديگر در فهرست فروشندگان محصولات نانو تحت عنوان Project On Emerging Nanotechnologies بيان شده بود . از جمله آنها اختراع چسب ها، گريس جديد، شيشه‌هاي بچه و شلوارهاي ضد چروک و همچنين فلش رم 16 گيگابايتي بود. از همه اينها مشهورتر کاربرد فناوري نانو در ساخت لوازم ورزشي است، مانند چوب بيس بال نانولوله‌اي شرکت Stealth، چوب گلف شرکت Accuflex Evolution و راکت بدمينتون شرکت MAX NANO.
اين کاربردها – که ما به آنها " فناوري نانوي ديگر " مي‌گوييم – مشخصا پيش پا افتاده‌تراز محصولاتي مانند ترانزيستورهاي تک الکتروني، قفل‌هاي مولکولي و و ديگر پيشرفت‏هاي تحقيق شده در آزمايشگاه‏هاي دانشگاه‏ها هستند. در "فناوري نانوي ديگر" فهم اصولي کم اهميت‌تر از ملاحظات تجربي است: ملاحظاتي از قبيل اينکه چگونه اين فناوري به توليد انبوه مي‌رسد؟ اين چگونه معامله مي‌شود؟ چه قدر پايدار است؟ علاوه‌بر اينها، خود اين فناوري غالبا بر خصوصيات اصلي ماده استوار است: خصوصياتي همچون ميزان استحکام، سختي، کوچکي و رسانايي (الکتريکي و حرارتي) نانوذرات.
آيا "فناوري نانوي ديگر"، مثالي از علم فرادانشگاهي است؟شايد اين گونه باشد. آيا محض بودن دامنه موضوعات فناوري نانو از تکامل يک شاخه مديريت علمي جداگانه جلوگيري مي‌کند؟ گر چه الزاما وجود همزمان مدهاي متفاوت از تحقيقات علم و فناوري نانو منجر به پيچيده شدن مي‌شود– متاسفانه در تشخيص تحقيقات غير عملي و موارد خاص مورد تأکيد – اما مي‌تواند در بلند مدت مزايايي به همراه داشته باشد. اين مي‌تواند به دليل مهارت، لوازم و درآمدي باشد که از طريق ساخت و فروش ضدآفتاب‌ها و راکت‌هاي تنيس و مثال‏هاي متعدد ديگر از "فناوري نانوي ديگر" نصيب فناوري نانو مي‌شود، چراکه کارهاي "فناوري نانو ديگر" نسبت به کار‌هاي حساس تر، پرزحمت‌ترو پرهزينه‌ترفناوري نانو، بهتر پيش مي‌رود.
براي نمونه اجازه بدهيد که به شرکت Nanoblox برگرديم. در زماني که نانوالماس‌هاي آنها در ترکيب روان کننده‌ها به کار مي‏رفت تا در ناوگان حمل و نقل مورد استفاده قرار گيرد، شرکت مشغول تهيه نوع خالصي از همان ماده به عنوان پلت فرم داروساني بود که يکي از سخت‌ترين و بالقوه‌ترين کاربردهاي پرسود فناوري نانو است. در نمونه مشابه ديگر، شرکت Corning Glass، که در زمان ورود فناوري فيبر‌هاي نوري، خود را در موقعيت مناسبي براي توليد اين فيبرها ديد و نيز سازنده نانوکِرِم‌ها است، به صورت همزمان تجارب خود را براي درمان سرطان به کار برد.
همان‌طور که فرآيند توليد نانوساختارها مي‌تواند به صورت همزمان از همزيستي روش‌هاي بالا به پايين و پايين به بالا سود ببرد. کل موضوع نانو نيز مي‌تواند از همزيستي فناوري نانو پيشرفته و "فناوري نانوي ديگر" و نيز تنوع مديريتي و بودجه‌گذاري منفعت ببرد.

منبع:سایت نانو

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت است( )

منبع:سایت نانو

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت است( )

منبع:سایت نانو

متن اين مقاله به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

منبع:سایت نانو

متن اين خبر به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

منبع:سایت نانو

متن اين خبر به صورت pdf قابل دريافت مي باشد( )

منبع:سایت نانو

- نانوبيومواد

مواد جديد همواره يكي از پيشران‌هاي توان‌زاي كليدي براي ساخت سيستم‌ها و كاربردهايي با اثرات چشمگير بوده‌اند. اين مواد مي‌توانند موانع فرآيندهاي قبلي را بشكنند و نهايتاً كاربردهايي با منافع بالقوه جهاني را توليد كنند. مواد در مقياس نانو، يعني موادي كه ويژگي‌هايشان در سطح كمتر از ميكرو (كوچكتر از 10 -6 m ) يا نانو ( 10 - 9 m ) قابل كنترل است. خواص مواد در چنين ابعد و اندازه‌هايي با مواد متعارف اساساً متفاوت است و به همين لحاظ تحقيقات در حوزة نانومواد روز به روز فعال‌تر مي‌شود.

نانوبيوذرات ، ذرات كلوئيدي و جامدي هستند كه شامل اجزاء ماكرومولكولي با اندازه 10-1000nmc با شيمي سطح پيچيده هستند. بسته به روش توليد، نانوذرات به شكل نانوكپسول‌ يا نانوكره هستند نانوكره‌ها سيستم‌هاي ماتريسي مي‌باشند در حالي كه نانوكپسول‌ها سيستم‌هاي وزيكولاراند.

نانوكپسول‌ها نانوذراتي هستند كه داراي يك پوسته و فضاي خالي داخل آن جهت قرارگرفتن و حمل مواد مورد نظر باشند. فسفوليپيدها با يك سر آب‌دوست و يك سر آب‌گريز وقتي در يك محيط آبي قرار مي‌گيرند، تشكيل كپسول‌هايي مي‌دهند كه سر آب‌دوست آن در بيرون و سر آب‌گريز مولكول در درون آن قرار مي‌گيرند، از پليمرهايي مثل ليپيد و پروتئين نيز مي‌توان براي ساخت نانوكپسول استفاده كرد.

درخت‌سان‌ها ( Denderimers ) ماكرومولكول‌هايي با ساختار منتظم و پرشاخه سه‌بعدي، كه به خاطر دانسيته بالاي گروه‌هاي فعال كاربردهاي زيادي دارند. درخت‌سان‌ها به دليل رقابت طراحي و ساخته‌شدن با دقت كاملاً اتمي بيشترين توانمندي را در مقايسه با نانوحفرات، نانوكپسول‌ها و نانوذرات از خود نشان مي‌دهند.

كاكليت‌ها ( Cochleates ) رسوبات دوظرفيتي فسفوليپيدي پايدار از مواد طبيعي هستند. اين مواد ساختارهاي چندلايه‌اي هستند كه از ورقه‌هاي دولايه‌اي بزرگ و پيوسته چربي كه به شكل مارپيچ درآمده‌اند، تشكيل شده‌اند. آنها محتوياتشان را از طريق لايه سيال خارجي به غشاء سلول‌هاي هدف انتقال مي‌دهند. كاكليت‌ها دربرابر عوامل محيطي مقاوم هستند و ساختار لايه‌اي محكم‌شان آنها را دربرابر تجزيه توسط مولكول‌هاي شكننده Cochleates محافظت مي‌كند، حتي اگر در شرايط سخت محيطي يا دربرابر آنزيم قرار گيرند.

ويروس ظريف‌ترين نانوبيوذره موجود در طبيعت است و به خاطر تنوع‌اش يك موضوع محبوب براي تحقيقات است. براساس دانش موجود در مورد نانوساختاري و قابليت ساخت آن،‌ استفاده از خودآرايي براي ساخت نانوتركيبات قابل استفاده در صنعت بسته به بخش‌هاي تشكيل‌دهنده تركيب دارد. ويروس‌ها مي‌توانند كلون شوند،‌ اين ذرات فعال و قابل تشخيص هستند، همچنين مي‌توانند تغييرات محيط‌شان را حس كنند. براي ساخت ويروس‌ها بايد قادر به ساخت اسيد نوكلئوئيك،‌ پروتئين و ليپيدهاي قطبي باشيم.

ذرات ويروس‌مانند ( Virus Like Particles ) ( VLps )، بيان نوتركيب ساختمان اصلي پروتئين‌هاي بسياري از ويروس‌ها، LP V را توليد مي‌كند. چنين ذراتي مورفولوژي شبيه به كپسيدهاي خالي از ويروس دارند كه از آن منشاء گرفته‌اند، بنابراين ساختارشان شبيه به ويروس اصلي است در عين حال غيرفعالند.

پروتئين نانوذرات، اندازه پروتئين‌ها به طور طبيعي كمتر از مقياس نانو است. با استفاده از روش‌هاي سنتز ذرات در نانوتكنولوژي مي‌توان پروتئين‌هايي توليد كرد كه در مقياس نانو باشند. اين ذرات نانوپروتئيني در سيستم‌هاي انتقال دارو (به عنوان حامل دارو)،‌ ژن‌درماني، توليد كرم‌هاي ضدآفتاب و مواد آرايشي و همچنين در توليد علف‌كش‌هاي نانويي كاربرد دارند.

بطور خلاصه نانوبيوموادها به خاطر اندازه كوچكشان بسيار مورد توجه‌اند و كاربردهاي بسياري دارند از جمله:

• دارورساني،‌ نانوبيومواد به خاطر اندازه كوچكشان مي‌توانند به داخل سلول نفوذ كنند كه باعث تجمع مؤثر دارو مي‌شود و دوم اينكه استفاده از مواد زيست‌تخريب‌پذير براي آماده‌سازي نانوبيوذرات باعث پايداري دارو تا رسيدن به هدف حتي بعد از چند روز يا چند هفته مي‌شود.

• به‌كارگيري نانوبيومواد در پاكسازي محيط زيست.

• استفاده از نانوبيومواد در محصولات آرايشي و بهداشتي مانند كرم‌هاي ضدآفتاب و رنگدانه‌ها، برخي داروها

• انتقال ژن و ژن‌درماني

• توليد واكسن

• استفاده در علف‌كش‌ها و سموم نباتي

• افزودن طعم و رنگ دلخواه به غذا

• آشكارسازي تهديدهاي بيولوژيكي مثل سياه‌زخم، آبله و سل و محدوده وسيعي از بيماري‌هاي ژنتيكي

• افزودن ميكرونوترينت‌هاي حساس به حرارت و pH مثل بتاكاروتن،‌ اسيد چرب 1 مگا3

• درخت‌سان‌ها به دليل دانسيته بالاي گروه‌هاي فعال براي زمينه وسيعي از كاربردها مثل سنسورها كاتاليست‌ها يا موادي براي رهايش كنترل‌شده و انتقال به مكان‌هاي خاص مناسب‌اند.

• Cochleate ها مي‌توانند براي كپسوله‌كردن و انتقال بسياري از مواد فعال زيستي مثل تركيباتي كه به سختي در آب حل مي‌شوند،‌داروهاي پروتئيني و پپتيدي. مواد مغذي حساس به حرارت و pH و شرايط نامساعد محيطي استفاده شوند.

• حفظ سلامت غذا، نانوذرات با چسبندگي خاص قادرند به صورت برگشت‌ناپذير به بعضي از انواع باكتري متصل شوند و مانع آلوده‌كردن ميزبان توسط آنها شوند.

نكته‌اي كه بايد به آن توجه شود اين است كه براي اينكه سيستم‌هاي انتقال (دارو، غذا و ژن) مؤثر باشند،‌ تركيبات فعال كپسوله‌كننده بايد به مكان‌هاي مشخص برسند، غلظت‌شان بايد در يك سطح مناسب براي مدت‌زمان طولاني ثابت باشد و از تجزيه نابهنگام آنها جلوگيري شود. نانوذرات توانايي بيشتري در كپسوله‌كردن و آزادسازي نسبت به سيستم‌هاي قديمي‌تر دارند و به‌خصوص به خاطر اندازه كوچكشان مي‌توانند مستقيماً به سيستم گردش خون وارد شوند.

2- نانولوله‌ها و نانوكامپوزيت‌ها:

نانولوله‌هاي كربني اولين نسل محصولات نانو هستند كه در سال 1991 كشف و به جهان عرضه شدند. نانولوله‌ها از پيچيده‌شدن ورقه‌هاي گرانيت با ساختاري شبيه شانه عسل بدست مي‌آيند. اين لوله‌ها بسيار بلند و نازك هستند و ساختارهايي پايدار، مقاوم و انعطاف‌پذير دارند.

نانولوله‌ها قوي‌ترين فيبرهاي شناخته‌شده‌اند، 100-1 برابر قوي‌تر از واحد وزني استيل هستند و مي‌توانند جايگزين سراميك‌هاي معمولي، آلومينوم و حتي فلزات در ساخت هواپيما، چرخ‌دنده‌ها،‌ ياتاقان‌ها، اجزاء ماشين، دستگاه‌هاي پزشكي، وسايل ورزشي و دستگاه‌هاي صنعتي توليد غذا شوند.

مطالعات اخير پيشنهاد مي‌كند كه از نانولوله‌هاي كربني براي اهداف بيولوژيكي مثل كريستاليزاسيون پروتئين‌ها و ساخت بيوراكتورها و بيوسنسورها استفاده شود. نانولوله‌هاي كربني در محيط‌هاي آبي نامحلول‌اند. بنابراين براي كاربردهيا بيولوژيكي بايد بر اين مسأله غلبه كرد.

پيوند گروه‌هاي Functional به نانولوله‌هاي كربني براي كاربردهاي پزشكي بسيار مفيدند به عنوان مثال اتصال نانولوله‌ها به يك توالي خاص DNA مي‌تواند باعث اتصال به يك پروتئين در سلول سرطاني شود و اتصال هم‌سلولي به يك بخش ديگر از همان نانولوله‌ مي‌تواند يك «پيكان راهنما» براي حمله به سلول سرطاني و نابودكردن آن باشد. نانولوله‌هاي كربني به خصوص نانولوله‌هاي چندلايه با ساختار كاملاً تعريف‌شده نانويي، مي‌توانند براي ساختن بيوسنسورها استفاده شوند.

ساخت غشاه با استفاده از نانولوله‌ها پتانسيل استفاده در سيستم‌هاي غذايي را دارد. غشاهاي بسيار باريك انشعاب‌پذير نانولوله‌اي مي‌توانند براي اهداف آناليزي به عنوان بخشي از يك سنسور براي تشخيص مولكولي آنريم‌ها، آنتي‌بادي‌ها،‌پروتئين‌هاي مختلف و DNA باشند،‌ همچنين از اين غشاءها براي جداسازي مولكول‌هاي زيستي مثل پروتئين‌ها مي‌توان استفاده كرد.

در حال حاضر انتخاب‌پذيري و بازده غشاها در صنايع غذايي و دارويي مطلوب نيست، بيشتر به خاطر كنترل محدودشده ساختار آنها و ميل تركيبي شيميايي‌شان با كاربردي‌كردن نانولوله‌ها با يك روش دلخواه، غشاهاي نانولوله‌اي مي‌توانند مولكول‌ها را براساس اندازه، شكل و ميل تركيبي‌شان از هم جدا كند. به عنوان مثال غشاهايي كه شامل نانولوله‌اي Monodisperse طلا با قطر داخلي كمتر از 1nm ، مي‌شوند مي‌توانند هم براي جداسازي مولكول‌ها و هم براي انتقال يون‌ها از محلولي كه در يك سمت غشاء قرار گرفته به محلولي كه در سمت ديگر غشاء است،‌ استفاده شوند.

با هيدروفوب‌كردن داخل نانولوله‌ها، غشاءهاي نانولوله‌اي ترجيحاً مولكول‌هاي خنثي هيدروفوب‌ را استخراج كرده و عبور مي‌دهند. در حال حاضر اين تكنولوژي براي كاربردهاي صنعتي (غذايي و دارويي) بسيار گران است اما مي‌تواند در آينده براي جداسازي مولكول‌هاي زيستي ارزشمند (مثل پروتئين‌ها،‌ پپتيدها، ويتامين‌ها يا مواد معدني) استفاده شوند. اين مواد در زمينه تهيه غذاهاي تقويتي يا مكمل‌هاي رژيمي يا داروها مي‌توانند استفاده شوند.

يك زمينه ديگر كاربرد نانولوله‌هاي كربني توسعه غشاءهاي رساناي الكتريكي است. به خاطر نسبت بالاي طول به قطر، نانولوله‌هاي كربني مي‌توانند پليمرهاي سنتزي را كه نارساناي الكتريكي هستند، به پليمرهاي رسانا تبديل كنند، اگر اين پليمرها براي توسعه غشاءهاي جديد استفاده شوند ميزان جداسازي طعم‌ها و مواد مغذي افزايش خواهد يافت.

نانولوله‌هاي پپتيدي: از ورقه‌هاي B پروتئين با تعداد مساوي آمينواسيدها L و D تشكيل شده‌اند. اين ورقه‌ها با خودساماني از طريق پيوندهاي هيدروژني، تشكيل نانولوله را مي‌دهند. در اين نانولوله‌ها تمام زنجيره‌هاي جانبي بر روي سطح خارجي قرار دارد.

خواص سطحي نانولوله و سوراخ داخلي با ترتيب آمينواسيدها تغيير مي‌كن و طول آن بستگي به تعداد Residue ها دارد.

برخي از كاربردهاي نانولوله‌هاي پپتيدي در اينجا آورده شده است:

• باوجود توسعه آنتي‌بيوتيك‌ها، همچنان مقاومت بشر در برابر باكتري‌ها كم است،‌ چون باكتري‌ها به راحتي مي‌توانند نسبت به آنتي‌بيوتيك‌ها مقاوم گردند، نانولوله‌هاي پپتيدي مي‌توانند يك نوع آنتي‌باكتري باشند. اين نانولوله‌ها به خاطر اندازه كوچكشان به راحتي وارد ديواره سلولي باكتري شده و در آنجا با تشكيل پيوند با ديواره سلولي،‌ باز مي‌شوند و اين باعث ايجاد روزنه در ديواره سلولي باكتري و درنهايت مرگ آن مي‌گردد.

• مي‌توانند حامل‌هاي مناسبي براي انتقال دارو باشند.

• موادي مثل پروتئين‌ها و ليپيد يا آنزيم با اتصال به ديواره خارجي آن،‌ از نانولوله پپتيدي يك بيوسنسور مي‌سازند.

• نانولوله‌هاي پپتيدي را مي‌توان به عنوان پايه‌اي براي ساخت بيوسراميك‌ها مورد استفاده قرار داد. بيوسراميك‌ها در ساخت استخوان يا دندان مصنوعي كاربرد بسيار دارند.

• نانولوله‌هاي پپتيدي مي‌توانند پايه‌اي براي ته‌نشست مواد معدني مثل كربنات كلسيم، اكسيد آهن، دي‌اكسيد سيليكون و هيدروكسي آپتيات باشند.

كامپوزيت‌هاي ساخته‌شده در مقياس نانو با مورفولوژي و خواص سطحي خاص يك گروه جديد از موا با خواص منحصر به فرد هستند. در ساخت اولين نانوكامپوزيت‌ها از زيست كاني‌سازي الگوبرداري كرده‌اند. زيست كاني‌سازي فرآيندي است كه يك ماده الي (پروتئين، پپتيد يا ليپيد) با يك ماده غيرآلي (مثل كربنات كلسيم) واكنش مي‌دهد و ماده با استقامت افزوده مي‌سازند.

نانوكامپوزيت‌ها جايگزين خوبي براي بطري‌هاي پلاستيكي نوشيدني‌ها هستند، استفاده از پلاستيك براي ساخت بطري باعث فساد و تغيير طعم نوشيدني مي‌شوند. نانوكامپوزيت‌ها مي‌توانند به عنوان مواد بسته‌بندي جديد استفاده شوند. يك مثال نانوكامپوزيت‌هاي تشكيل‌شده از نشاسته سيب‌زميني و كلسيم كربنات است. اين فوم مقاومت خوبي به حرارت دارد و سبك و زيست‌تخريب‌پذير است و مي‌توان براي بسته‌بندي مواد غذايي به كار رود.

نانوساختارها همچنين مي‌توانند از مواد طبيعي، خاك‌هاي كريستالي طبيعي به خصوص Montomorillouite مواد آتشفشاني و دسكي شكل نازك در مقياس نانو، منابع محبوبي براي توليد نانوخاك هستند.

اين ماده به عنوان يك ماده افزودني در توليد نانوكامپوزيت‌ استفاده مي‌شود. افزودني فقط 3-5% از اين ماده پلاستيك را سبك‌تر، قوي‌تر و مقاوم‌تر به حرارت مي‌كند و خواص ممانعت‌كنندگي بهتر دربرابر اكسيژن، دي‌اكسيد كربن، رطوبت و مواد فرار دارد. اين خواص براي بسته‌بندي مواد غذايي بسيار مفيدند و استفاده از آنها مي‌تواند زمان نگهداري مواد غذايي مثل گوشت‌هاي فرآيندي، پنير، آرد قنادي، غلات و غذاهاي كنسروشده را افزايش دهد.

3- نانوفيلترها، نانوسنسورها و مواد هوشمند:

فيلترها براساس اندازه منافذشان دسته‌بندي مي‌شوند و بر اين اساس به ميكروفيلترها آلترافيلترها و نانوفيلترها دسته‌بندي مي‌شوند. نانوفيلتراسيون در اصل فيلتراسيون با فشار پايين‌تر از اسمز معكوس است، بنابراين قيمت تمام‌شده نانوفيلترها و انرژي مصرفي كمتر است.

نانوفيلترها علاوه بر بازيابي عناصري مثل نمك و كلسيم از آب، قادر به بازيابي ويروس‌ها و باكتري‌ها نيز مي‌باشند بنابراين مي‌توانند در رفع، آلودگي‌هاي آب‌هاي ذخيره نوشيدني انسان‌ها و آب‌هاي كشاورزي استفاده شوند.

نانوفيلترها مي‌توانند به فيلتراسيون سريع خون كمك فراواني كنند. در حال حاضر مسموميت خوني يكي از مشكلات جدي در جهان است و خطر عفونت در واحدهايي كه نياز به مراتب شديدتري دارند بيشتر است، چون مريض‌ها آسيب‌پذيرترند. اگر مسموميت خوني اتفاق بيافتد بايد خون هرچه سريع‌تر از عامل مسموميت پاك شود.

براي تشخيص عامل عفونت پلاسما و Endo toxin بايد از هم جدا شوند تا عامل عفونت شناسايي شود. با استفاده از نانوفيلترها مي‌توان در يك مرحله پلاسما و Endo toxin را جدا كرده و عامل مسموميت را شناسايي كرد و علاوه بر اين خون را تميز كرد.

علاوه بر اين نانوفيلترها مي‌توانند در جداسازي‌هاي بيولوژيكي باكتري، ويروس، اسيدنوكلوئيك تصفيه DNA ، جذب پروتئين‌ها و اسيدنوكلوئيك‌ها، سوبسترا براي كشت Batch ، آلترافيلتراسيون محصولات آشاميدني و غذايي و استريليزه كردن سرم‌هاي پزشكي و سيالات بيولوژيكي استفاده شوند.

نانوتكنولوژي با ساخت سنسورها در ابعاد كوچك ما را قادر خواهند ساخت كه بتوانيم بسياري از پارامترها را با دقت بيشتري ارزيابي كنيم. با استفاده از مولكول‌هاي بيولوژيكي قادر خواهيم بود كه نانوسنسور بسازيم. نانوسنسورها كاربردهاي بسياري در سه حوزه مهم نانوبيوتكنولوژي (پزشكي، كشاورزي و صنايع غذايي) دارند كه شامل:

• آشكارسازي عوامل و كميت‌هاي شيميايي و بيولوژيكي

• توالي‌سنجي DNA

• در تشخيص بيماري‌ها و توليد داروها

• در آزمايش‌هاي مؤثر و سريع بر روي داروهاي جديد

• سيستم‌هاي كنترلي قابل حمل و نقل براي حفظ سلامت محصولات كشاورزي و غذايي در انبارها و حمل و نقل و انتقال

• سيستم‌هاي مجتمع نانوسنسوري براي اندازه‌گيري، گزارش‌دهي و كنترل هوشمند گياهان يا دام‌ها

• بيوسنسورهاي دقيق‌تر براي شناسايي پروتئين‌ها

• آشكارسازي سريع عوامل بيماري‌زا

مواد هوشمند، مواد واكنشي ( Reactive Material ) كه در تركيب با حسگرها و تحريك‌كننده‌ها و شايد هم كامپيوترها به شرايط و تغييرات محيطي پاسخ مناسب مي‌دهند، پليمرهاي هوشمند نمونه‌هايي از اين دسته مواد هستند. از اين پليمرها مي‌توان در ساخت مواد بسته‌بندي جديد براي محصولات غذايي استفاده كرد، اين مواد مي‌توانند به مصرف‌كننده هشدار بدهند كه غذا يا محصولات كشاورزي فاسد شده است. لوازم آرايشي جز صنايع چندميليون دلاري است كه از اين سري مواد هوشمند سود خواهند برد.

4- ماشين‌هاي نانوتكنولوژي:

بعضي از كارشناسان مفهوم ساخت و توليد مولكولي را كه در آن اشياء اتم به اتم (يا مولكول به مولكول) ساخته مي‌شوند، را ابداع كرده‌اند. با استفاده از اين روش و بلوك‌هاي سازنده مي‌توان ماشين مولكولي را توليد كرد. ماشين‌هاي مولكولي كه از آنها با عنوان نانوروبات ياد مي‌شود مي‌توانند كاربردهاي زيادي داشته باشند.

نانوروبات‌ها قادرند اطلاعات بسياري را براي ما فراهم كنند به عنوان مثال در علوم پزشكي با استفاده از نانوروبات‌ها، قادر به انجام جراحي‌هايي خواهيم بود كه اكنون بدون اثرات نامطلوب مانند بيهوشي طولاني و اثرات جراحي بر روي بدن بيمار امكان‌پذير نيستند. اين نانوروبات‌ها همچنين قادر خواهند بود كه جريان‌هاي نامطلوب را از رگ‌هاي بدن پاك كنند و به اين ترتيب از سكته‌هاي قلبي كه بر اثر بسته‌شدن رگ‌ها ايجاد مي‌شوند، جلوگيري مي‌شود. نانوربات‌ها مي‌توانند بدون ايجاد عوارض جانبي در بدن حضور داشته باشند و با مونيتورسازي دائم وضعيت سلامت انسان علاوه بر درمان بيماري‌ها به پيشگيري نيز كمك كنند.

نانوربات‌ها مي‌توانند براي ثبت برخي پارامترهاي مهم فيزيكي يا بيولوژيكي براي محافظت مواد غذايي يا محصولات كشاورزي نيز استفاده شوند.

همچنين با استفاده از نانوربات‌ها مي‌توان سلامت محصول يا دام را به طور مرتب بررسي كرد.

• مسيرهاي بيوتكنولوژيكي نانوتكنولوژي (نانوبيوتكنولوژي) زمينه‌هاي تحقيقاتي وسيعي را هموار مي‌سازد و مي‌توانند به لحاظ هزينه كمتر تحقيقات انتخاب مناسبي براي سرمايه‌گذاري كشورهاي در حال توسعه باشد.

در حال حاضر فرصت‌هاي تجاري صنعتي و توليدي كوتاه‌مدت مورد علاقه سرمايه‌گذاران مي‌تواند مربوط به توليد نانوبيوذرات باشد، چون علاوه بر كاربردهاي وسيعي كه به بخش‌هايي از آن در اين گزارش اشاره شد، تكنولوژي توليد ساده‌تري دارند، همچنين ارزان‌ترند و در حال حاضر در بسياري از كشورها به مرحله توليد انبوه رسيده‌اند.

فرصت‌هاي ميان‌مدت مي‌تواند شامل توليد نانوبيوسنسورها، نانوفيلترها و نانومواد هوشمند باشد اما فرصت‌هاي تجاري بلندمدت يا سرمايه‌گذاري‌هاي طولاني‌مدت را بايد به نانوماشين‌ها و نانوربات‌ها اختصاص داد.

البته در كنار سرمايه‌گذاري در بخش صنعت بايد به سرمايه‌گذاري در زمينه تحقيقات نيز توجه كرد چون اولويت‌هايي كه توسط بخش R&D معين مي‌گردد مي‌تواند راهگشاي بخش صنعت باشد.

بنابراين در سرمايه‌گذاري‌هاي بلندمدت و ميان‌مدت حتماً بايد بر روي تحقيقات نانوبيوتكنولوژي نيز تأكيد شود. با گسترش آزمايشگاه‌هاي اختصاصي نانوتكنولوژي و مراكز تحقيقاتي درنهايت مي‌توان به راهكارهاي مناسب توسعه اين فناوري نوين دست يافت.

بيو تکنولوژي در اوائل قرن بيستم وارد عرصه جهاني شد ليکن مهندسي بيوفرايند بعد از جنگ جهاني دوم و با توليد صنعتي پني سيلين به روش تخمير وارد معادلات علمي تجاري و اقتصادي جهان گرديد. بيو تکنولوژي يک مفهوم کلي و يک موضوع بين رشته اي مي باشد که دامنه و سيعي از علم (مهندسي، پزشکي، کشاورزي، صنايع غذايي ...) را شامل مي شود. شايد يکي از تعاريف ساده و نزديک به ذهن در بيوتکنولوژي انواع دسته بند يهاي محصولات حاصل از تخمير باشد که به چهار دسته مهم تقسيم مي شود:

• مولکولهاي کوچک ( (Small Molecules

• ماکرو مولکولها (مانند آنزيمها و پروتئين ها)

• مواد ساده سلولي (مانند مخمر نان)

• محصولات کمپلکس (مانند غذاهاي تخميري و محصولات کشاورزي)

ماکرومولکولها که از مهمترين اين محصولات مي باشند بخش بسيار وسيعي از فرايندهاي بالا دستي و پايين دستي بيو تکنولوژي را به خود اختصاص داده و بيو تکنولوژي نيز بيشترين پيشرفت و توسعه را به اين دست از محصولات اختصاص داده است. به لحاظ اهميت و گستره اين محصولات لقب نسل اول مواد و يا محصولات بيو تکنولوژيکي ( First Generation ) را مي توان به آنها اطلاق نمود.

اما در سالهاي اخير علاقه مندي بشر به نسل ديگري از محصولات بيو تکنولوژيکي روز بروز افزون شده و تا جايي که تکنيکهاي بالا دستي و پايين دستي را کاملا تحت شعاع خود قرار داده است. امروزه نياز فراواني براي توليد، بازيافت و خالص سازي نانو بيو مواد (محصولات) نظير پلاسميد DNA و ويروس ها براي ژن درماني، اسمبلي ماکرومولکولها (مانند پروتئين نانو ساختارها) بعنوان حامل دارو و ذرات ويروس مانند (Virus-like particle) براي استفاده در واکسن ها ( Vaccine components ) وجود دارد و محققين خود را مواجه با مشکلات و معضلات جديدي در اين خصوص مي بينند. نانو بيو مواد بواسطه اندازه ويژه شان (با قطر10-300 نانو متر) ، شيمي سطح پيچيده و ارگانيزمهاي دروني شان تکنيکهاي بلا دستي و پايين دستي گسترش يافته براي نسل اول مواد بيولوژيکي را به مخاطره انداخته و روش هاي جديدي را براي توليد و بازيافت طلب مي نمايند. به همين منظوربا يک دسته بندي منطقي ميتوان اين دست از محصولات بيو تکنولوژيکي را نسل دوم ( Second Generation ) محصولات ناميده و راه کارهاي جديد را در مواجهه با آنها جستجو نمود.

نانوتكنولوژي مجموعه‌ي است از فناوري‌هايي كه بصورت انفرادي يا با هم جهت در به كارگيري و يا درك بهتر علوم مورد استفاده قرا رمي‌گيرند. بعضي از اين فناوري‌ها هم‌اكنون در دسترس‌اند و بعضي نيز در حال توسعه و پيشرفت مي‌باشند كه ممكن است در طي سالها و يا دهه‌هاي بعد مورد استفاده واقع شوند. بيوتكنولوژي جزء فناوري‌هاي در حال توسعه مي‌باشد كه با به كارگيري مفهوم نانو به پيشرفتهاي بيشتري دست خواهد يافت. يک تعريف کلاسيک از تعامل بيوتكنولوژي و نانوتكنولوژي بصورت زير بيان مي گردد:

" بيوتكنولوژي به نانوتكنولوژي مدل ارئه مي دهد در حالي که نانوتكنولوژي با در اختيار گذاشتن ابزار براي بيوتكنولوژي آنرا براي رسيدن به اهدافش ياري مي رساند."

پر واضح است که تعامل بيوتكنولوژي و نانوتكنولوژي ويا به تعبيري نانوبيوتكنولوژي بسيار فراتر از اين مي باشد. شايد بتوان گفت نانوبيوتكنولوژي استفاده از قابليت هاي نانو در کاربردهاي زيستي است و اين شاخه از فناوري به ما اجازه مي دهد تا اجزا و ترکيبات را داخل سلولها بصورت عام قرار داده و يا با استفاده از روش هاي جديد خو آرايي و مکان آرايي در موج اول نانوبيوتكنولوژي نانو بيو مواد را ساخته و با تکنيکهاي پيشرفته به خالص سازي و بازيافت آنها بپردازيم. بي گمان زمينه ها و فازهاي بعدي اين فناوري جديد به توليد وسايل نانو بيو ( موج دوم ) و در نهايت به ارائه ماشين هاي هوشمند و روباط ها منجر خواهد شد ( موج سوم ) که کاربردهاي فراواني در حوزه هاي مهم بيوتكنولوژي مانند پزشکي، کشاورزي و صنايع غذايي خواهند داشت.

سوالي که به ذهن متواتر شده و محققان و متخصصان به علوم بيوتكنولوژي ونانو بيوتكنولوژي را متوجه آن کرده است اين است که مرز بيوتکنولوژي و نانوبيوتکنولوژي در کجاست ؟

اگرچه اين دوفناوري هم پوشانيهاي زيادي دارند و به تعبيري داراي مرزهاي نامشخص ( ( Fuzzy مي باشند اما شايد دسته بندي محصولات بيوتکنولوژيکي به نسل اول و نسل دوم کمک قابل توجه اي به اين موضوع بنمايد .حوزه اي از فناوري که با توليد، باز يافت و بکارگيري نسل دوم مواد و محصولات بيوتکنولوژيکي سروکار دارد ، همان نانوبيو موادي که توليد و بازيافت و خالص سازيشان خصوصا" در ابعاد صنعتي به شدت تکنيک هاي موجود را به مخاطره انداخته و روشهاي نوين را مي طلبد، مي تواند محدوده کاري نانوبيوتکنولوژي و يا بيونانوتکنولوژي باشد .

با تقسيم بندي اولويت هاي تحقيقاتي نانوبيوتکنولوژي به سه موج نانو بيو مواد، نانو وسايل و نانو ماشين ها (همانگونه که در متن بالا به آن اشاره شد) ، لزوم تمايز بيو تکنولوژي و نانو بيو تکنولوژي بطور وضوح در محدوده کاري موج اول نانو بيو تکنولوژي خود را نمايان مي سازند چون بي ترديد موج هاي دوم و سوم اين فناوري هم پوشاني بسيار ناچيزي با بيوتکنولوژي به معناي عام خواهند داشت.

اما موضوع بعدي که ضرورت شفاف سازي و بيان وا ژه ها در آن مهم مي باشد تشابه و تمايز نانوبيوتکنولوژي و بيونانوتکنولوژي مي باشد. به بيان ديگر اصولا فرقي بين اين دو واژه وجود دارد و اگر چنين است اين تمايزات چيست؟

براي ساخت تمام نانو مواد ها (ذرات ها) همواره دو روش در نانو تکنولوژي مد نظر مي باشد، ابتدا روشهاي بالا به پايين Top down) ) وسپس روش هاي پايين به بالا ( (Bottom up . نانو بيو ذرات نيز از اين قاعده مثتثني نبوده و بوسيله يکي از اين دو روش توليد مي شوند. اگر يک نانو بيو محصول از روش هاي بالا به پايين توليد شود، به بيان ديگر با تکيه بر اصول و مباني اصلي بيو تکنولوژي، و در ادامه با روش هاي اصلاح شده خالص سازي و بازيافت که با کمک تکنيکهاي جديد توسعه يافته و براي محصولات نسل دوم (نانو بيو مواد ها) بکار گرفته مي شود به محصول نهايي ( (End product تبديل شود، به اين مجموعه از فناوريها بيونانو تکنولوژي اطاق مي شود. به عنوان مثال بيوراکتوري را در نظر بگيريد که يک سلول حيواني خاص در آن کشت داده شده و در شرايط ويژه رشد نمايد. محصول مورد نظر يک ويروس درون سلولي مي باشد که براي استفاده در ژن درماني با درجه خلوصي ويژه مورد نياز مي باشد. بدين ترتيب نانو بيو محصول مورد نظر در درون سلول توليد شده و سپس بازيافت مي شود (از بالا به پايين). از طرفي ديگر اگر با بهره وري مستقيم از فناوري نانو يک نانو بيو محصول از پايين به بالا ساخته شود مي توان اين حوزه از فناوري نانو را نانوبيو تکنولوژي دانست. مثال واضح آن توليد تمام نانو بيو ذرات از طريق خود آرايي و مکان آرايي مي باشد که بادر کنارهم قرارگرفتن اجزا تشکيل دهنده، محصول مطلوب توليد مي شود. اسمبلي ماکرومولکولها و بطور خاص پروتئين نانو ساختارها از مثال هاي جالب توليد از پايين به بالاي نانو بيو مواد مي باشد که مي توانند بعنوان حاملهاي دارو استفاده شوند. بکارگيري اين روش در ابعاد آزمايشگاهي خوشبختانه در داخل کشور آغاز شده و در حال گسترش وتکامل مي باشد.

بطور کل بنظر مي رسد که دنيا در ساخت مواد از بالا به پايين تا حدودي زيادي موفق بوده است و از ساخت توده اي مواد وبازيافشان (بيونانو تکنولوژي) و رسيدن به بيوذرات در اندازه نانو بهره ها برده و ما نيز بايد با برنامه ريزي مدون در داخل اين مهم را گسترش داده و تقويت نماييم ( البته در اندازه هاي آزمايشگاهي موفق بوده ايم و بايد در فاز بعدي به سمت توليد انبوه و صنعتي برويم ). ساخت از پايين به بالاي بيوذرات در دستور کار مراکز تحقيقاتي جهان قرار دارد و پيش بيني ها حاکي از آن است که دنيا بتواند به توليدات قابل توجه اي در اين خصوص تا سال 2015 ميلادي دست يابد.

بمانند مبحث قبلي (مرزهاي بيو تکنولوژي و نانوبيو تکنولوژي) با عبور از موج اول تحقيقات و توليدات، اهميت شفاف سازي واژه ها بين بيونانو تکنولوژي ونانو بيو تکنولوژي نيز کم رنگ شده ونانو بيو تکنولوژي تا حد زيادي موج هاي دوم و سوم تحقيقات و فعاليتها را در انحصار خود قرار مي دهد.

محققان همواره براي رسيدن به اهداف ريز و درشت علمي تحقيقاتي خود نيازمند به دسته بندي ها و اولويت بنديها مي باشند. با توفيقات نسبتا" خوبي که در زمينه هاي تحقيقاتي بيونانو تکنولوژي در فرايندهاي بالا دستي بوجود آمده است، لزوم توجه بيشتر به فرايندهاي پايين دستي بيونانو تکنولوژي بيش از پيش نمايان مي شود. البته نياز پژوهش گران به بهينه سازي توليد نانو بيو مواد در ابعاد صنعتي همچنان از دغدغه هاي جدي در سالهاي آينده مي باشد.

در کنار بيونانو تکنولوژي که به تعبيري مقدم بر نانو بيوتکنولوژي مي باشد، بايد با جديت به نانو بيوتکنولوژي و سه موج مهم آن پرداخت و بر اساس اولويتهاي مطرح شده براي رسيدن به اهداف کوتاه مدت، ميان مدت و بلند مدت برنام ريزي نمود تا بتوان همگام با ديگران در جهان شعار تعلق قرن بيست و يکم به نانو تکنولوژي را منصه ظهور رساند.

منبع : سايت نانو