ببساطه هي التطوير والبحث في خصائص الماده على المستوى الذري, الجزيئي والتركيبي في مقياس الطول من 1-100 نانومتر, بهدف الحصول على مواد لها خواص جديدة تساعد في تحسين الحياة.الموضوع بطلب من الاخ علي السجاد وقد ارتئيت ان اضعه ضمن القسم الهندسي لان اقرب شي للتقنيات
المقدمه:
الجسيمات متناهية الصغر(النانومتريه) لها مميزات عن باقي الالاحجام الاخرى في انها مع صغر الحجم تذداد في مساحة السطح النشطه, كما انها عندما توضع في كتله من المواد تؤثر على صلابتها و مروناتها.
يمكن الاستفادة من تكنولوجيا النانو تحفيز التفاعلات الكيميائيه والترشيح أو التصفيه. حيث يمكن تصغير حجم المواد المستخدمه في التحفيز الى مستوى النانومتر وبذالك يزيد مساحة السطح الفعال مميزيد من سرعة التفاعل مما يزيد ايضا من استخدامه في خلايا الوقود(fuel cells) . كما يمكن تصنيع فلاتر لها مسام في نطاق النانومتر
(nanofiltration) وهذه الفلاتر يمكن استخدامها في معالجة مياه الصرف الخارجة من عمليات التصنيع وبذلك نوفر في المواد الخام ونقلل من التلوث البيئي. كما يمكنها ايضا تنقية الهواء من اي عوالق. ويمكن ان يكون الفلتر على شكل مجموعة من الانبيب صغيرة الحجم مجتمعه وتسمى الفلترة عالية الكفائه(ultrafiltration) ويمكن ان تستخدم في عمليات الغسيل الكلوي فهي اكثر كفائه وارخص في التكلفه من الفلاتر التقليديه.
nanofilter
مجال البصريات: تم صنع نظارات شمس مغطاه بطبقة من البوليمير المانع للانعكاس والخدش معتمدا على النانوتكنولوجي.
مجال ادوات التجميل: يمكن صنع مضادات لاشعة الشمس(sunscreen) افضل من الوجود في السوق معتمدا على استخدام الجسيمات صغيرة الحجم من ثاني اكسيدالتيتانيوم الذي يعطي حمايه تدوم اكثر من الكريمات العاديه كما انه لا يعطي للجلد لون الماده حيث انه صغير الحجم جدا.
مجال الصيدله والطب(nanomedicine):
تعتبر تطبيقات النانوتكنولوجي في المجال الطبي تصل 6.8 مليار دولار في عام2004 من اكثر من 200 شركه و38 منتج على مستوى العالم. ونذكر من هذه التطبيقات بقليل من التفصيل ما يلي:
1- توزيع الدواء بالجسم:
الهدف من النانو تيكنولوجي هنا ان نعمل على زيادة التوافر البيولوجي للدواء داخل الجسم عن طريق ادخال الدواء داخل كبسوله من ال(liposomes) او الاجسام الدهنيه او كبسوله من انواع اخرى من البوليمر, وهذه قادره على تحسين الانتشار داخل الجسم و انحلال الكبسوله , كما انه يزيد من امتصاص الجسم للدواء. وكل ذلك بسبب صغر الحجم وزيادة السطح المعرض للذوبان ; وقد تم تجربتها علاج الخلايا العصبيه داخل المخ (الذي يصعب دخول اي دواء اليه).
الجسيمات الدهنيه(liposomes)
كما يمكن استخدام هذه التكنولوجيا في استهداف خلايا معينه بدواء معين يمكن ان يؤثر بالضرر على بقية الخلايا وبذلك نكون قد استفدنا بدواء فعال وكان استخدامه محدود بسب اثاره الجانبيه عن طريق وضع مجسات عليه معدله بحيث تستهدف خلايا معينه. وكمثال على هذا يمكن ان نطبقه على ادوية السرطان التي تكون في الغالب مستهدفه لخلايه الجسم عامة السليم منها والمسرطنه.
2- المساعده في اكتشاف الادويه الجديدة:
اكتشاف داء جديد ياخذ الكثير من الوقت الذي يصل الى عشرة سنوات في الغالب او اكثر وهذا بجانب الاموال التي تصرف على هذا الدواء حتى يخرج الى النور, ولكن بمساعدة النانو والميكرو تكنولوجي اصبحت هذه العمليه بسيطه واقل تكلفه مثل المستكشفات عالية الحساسيه (ultrasensetive labeling) التي تستخدم في البحاث المتعلقه بالدواء الحديث.
3- عملية اصلاح الانسجة التالفة او ابدالها:
عملية اصلاح النسجه من العمليات الصعبه بل شديدة الصعوبة حيث يمكن ان تفشفل العمليه بسبب عدم قبول الجسم للجسم الغريب مما يتطلب الاخذ الكثير من الادويه التي تثبط الجهاز المناعي حتى يمكن ان يقبل الجسم بهذا الجزء الغريب. ولكن يمكن حل بعض هذه المشاكل عن طريق استخدام تكنولوجيا النانو وفيما يلي بعض الامثله على ذلك:
* يمكن تغطية السطح المزروع بمواد متطابقه حيويا لها قوة التصاق جيدا بالانسجة وتزيد من عمر الزراعه الى اطول فتره ممكنه.
*يمكن استخدام الجسيمات النانومتريه كدعامات يتم عليها وضع الخلايا التي تكون النسيج المطلوب لاصلاح العيب وكمثال يستخدم بوليمير(PVA) الموضوع بداخله خلايا الايندوثليم(endothiliam) والفيبروبلاست(fibroblast) في صمامات القلب الضعيفة لكي تولد نسيج الصمام وذلك بدون الحاجه الى وضع صمام صناعي. او استخدام نفس الطريقه في زراعة القرنيه او استخدام البوليمر في استعادة شكل العين حيث انه يمتص حتى 20% من حجمه ماء لكي يكون جيل مائي (PVA hydrogel).
* ان العظام معروف ان وظيفتها في الجسم هي حمل وزن الجسم بالاضافه الى اعطاء الجسم شكله المميز ولذلك فهي مهمه وعمليات زراعة العظام هذه الايام تتم عن طريق اخذ جزء من عظام الحوض او عظام من شخص اخر او حيوان , مما يسبب الم في الحوض وهذا الالم شديد جدا او ان عملية التعقيم تجعل العظم رقيق للغايه ويسهل كسره. لذلك كان التفكير في حلول اخرى مثل (PMMA) وهي مادة تحقن على شكل سائل ثم تتصلب داخل الجسم على العظام وان كانت تفضل في العظام الغير حامله لوزن الجسم. او استخدام الجسيمات النانومتريه من (CPA) و(HAP) التي يمكن ان توضع على الالعظام وتندمج معها وهذه تصلح لكل من العظام الحامله لوزن الجسم وهذه التي لا تحمل وزن الجسم.
** ملحوظه: 70% من وزن العظام الطبيعية يتكون من (CPA) و(HAP) .
* كما يمكن ان نستخدم البوليمرات التي تتحلل داخل الجسم بعد ان تؤدي وظيفاتها وهذه بالفعل تسدخدم الان مثل خيوط العمليات الجراحيه التي تذوب داخل الجسم بعد التئام الجرح بدون الذهاب الى الدكتور ثانية لكي يفكها , كما ان لها ميزة انها لا تترك اثر بعد التحلل. وايضا اجهزة تثبيت العظام التي تصمم بحيث تعطي قوة معينه في التثبيت وتحلل بمعدل ثابت بحيث يكون العظم قد التئم. وقد نفكر في صنع شبكه نانومتريه داخل عمليات القلب المفتوح لكي نضع بها المضات الحيويه والمسكنات القويه والمضات للالتهاب وهذه الشبكه تتحلل مع الوقت.
* جسيمات متناهية الصغر توضع داخل الجسم وتتأثر بدرجة الحراره او التغير في مستوى السكر وفي هذه الحاله يخرج الدواء المناسب للحاله.
4- الاجهزه التعويضيه والتشخيصيه:
* يسعى بعض الباحثون الى استخدام حبيبات متناهية الصغر من (polyethylene glycol) مغطاه بجزيئات مشعه (flurescent) داخل السائل البيني لخلايا الجلد يشع على شكل توهج في وشم في الذراع عندما يقل مستوى السكر في الدم عن مستوى معين.
* استخدام الديندمير(dendemers): وهي عباره عن جزيئات كروية الشكل مصممه لكي تحتوي على مواد فعاله في الفراغات الداخليه كما يبين الرسم التالي:
ويمكن ان تكون الماده الفعاله التي بالداخل هي عباره عن مواد مشعه تتنبأ بالالتفاعلات الكيميائيه التي قد تسبب السرطان وذلك بقدرتها على الدخول الى خلايا الجهاز المناعي بسهولة بسبب صغر حجمها.
* الاجهزه المنظمه لضربات القلب (defibrillator) التي تزرع داخل الجسم بمعالج متناهي الصغر يقوم بحساب الكميه المطلوبه من الكهرباء لكي تنتظم حركة القلب.
* شبكية العين الصناعيه: بعض العلماء من جامعة بنسلفانيا( عامر زغلول و kwabena boahen) اقترحوا شبكيه من السليكون قادره على احداث اشارات الى العصب العيني التي بالتالي تكون روئيه عند الكفيف. و يمكن زرعها بسهولة داخل العين ويتم ربطها مع النهايات العصبيه القبل والبعد التشابك العصبي. كما يمكنها فلترة معظم البيانات غير المرغوبه التي قد تؤثر على الصوره.
وهذه ليست التجربه الوحيده حيث تم زرع شبكيه مكونه من 50اليكترود , وهو نظام مكون من نظاره يلبسها الشخص وتحتوي على كاميره و موصوله بجهاز يحتوي على معالج صغير بجانب امكانية بث الصور لاسلكيا ال الشبكيه المزروعه وهذه صوره توضيحيه
وهذه صورة مايراه
ولرؤية الصورة متحركة هنا
* وهذا جهاز اخر صنع من اجل معالجة ضعاف السمع وهو عباره عن جهاز يتم زرعه في قوقعة الاذن ويقوم بتحريك عظمة السندان مما يؤدي الى حس العصب السمعي مما يؤدي الى السمع وهذا الجهاز موصول بالخارج بميكروفون ومعالج ميكرو.
*الروبوتات النانومتريه: وهي روبتات يمكنها ان تحدد الخلل في الجسم بل وتصلحه وسوف تكون من 5.-3 ميكرو بسبب اتساع الشعيرات الدمويه لا يسمح الا بذالك الحجم. ويمكن صنعها من الكربون بسبب صلابته ، كما اننا يمكن متابعته من خلال الرنين المغناطيسى وخصوصا اذا كان كربون ذو العدد الذري 13 .
وهناك روبوت صغير بحيث يمكن بلعه بسهوله قد طور في فرنسا لكي يمكننا من رؤية الجهاز الهضمي بسهوله ويتم التحكم فيه عن طريق عجله دواره.
روبوتات داخل مجرى الدم
الروبوت يقتل الفيروس
- تحديد مكان الاورام وعلاجها :
يمكن من استخدام مجسات نانومتريه تحتوي بداخلها على مادة يمكنها الظهور بسهوله على الرنين المغنطيسي، ثم يتم ربطها بالاجسام المضاده للورم بحيث تتوجه الى هذه الخلايا وتتمسك بها فقط دون الخلايا الاخرى وبذلك يحدد مكانها بسهوله ومن ثمة يمكن حقنها بنسبه قليله من المواد القاتله للورم دون الحاجه الى تعريض باقي خلايا الجسم السليمه، او تجهيز هذه المجسات بمعدن بحيث يدخل خلايا الورم وبشعاع ليزر او اي وسيله مناسبه نسخنه لدرجه تقتل هذه الخلايا.وهذه صوره توضح ما قيل:
رد مع اقتباس
