ساخت کریستال با DNA با استفاده از فناوری نانو(نانو بیوتکنولوژی)

کریستالها در الکترونیک و صنایع کاربرد فراوانی دارند اما ساخت کریستالها به اشکال مختلف دارای مشکلاتی است برای مثال گاهی لازم است که کریستالهای از یک فلز در یک سیستم کریستالی بخصوص داشته باشیم اما به روشهای شیمیایی آن فلز فقط به یک سیستم کریستالی ، کریستالیزه می شود . برای مثال ذرات نقره بصورت طبیعی همواره به سیستم اورتورومبیک کریستالیزه می شوند وحال آنکه به بلورهای دیگری از نقره مانند ترک کلینیک یا کوبیک نیاز است .(نانو تکنولوژی)

استفاده از DNA برای ساخت کریستالها نیازمند داشتن اطلاعات بیولوژیکی از DNA است که این روش درحوزۀ نانوبیوتکنولوژی تعریف میشود...

روش کار در ادامۀ مطلب

ادامه نوشته

آشنایی با نانوتکنولوژی

نانو تکنولوژی چیست؟

نانو علم جدیدی است که در دهۀ اخیر به سرعت پیشرفت کرده و طرفداران زیادی را به خود جلب نموده؛ برای آشنایی بیشتر با نانوتکنولوژی، ستاد فناوری نانو کشور برای علاقمندان فیلم آموزشی را با زبانی ساده و قابل استفاده برای همۀ اقشار تهیه نموده؛ که این فیلم با فرمت 3gp برای اولین بار از این وبلاگ در اختیار علاقمندان قرار میگیرد.

لینک دانلود فایل فشرده(.rar): Nano

نانو تکنولوژي در پزشکي (1)

مقاله ي حاضر گوشه اي از کاربرد نانو تکنولوژي در پزشکي است. اين مقاله سعي دارد فرصت هاي تحقيقاتي در زمينه نانو تکنولوژي در داروها را بيان کند. البته اين نکته بايد فراموش نشود که اکثر نانو داروها در مراحل اوليه ي کاربرد هستند و بايد موانع بسياري از سر راه آنها برداشته شود که اين کار ممکن است سال ها و يا چند دهه زمان ببرد.

ادامه نوشته

استفاده از نانو لوله های کربنی برای دارو رسانی به سلولها

دانشمندان اخيرا از ساخت نانولوله‌هاي كربني بعنوان سيستم حامل دارورسان خبر مي‌دهند كه قادر است محدوديتهاي توسعه داروهاي ضدسرطان مبتني بر پلاتين را از بين ببرد.

اين داروها شامل سيس‌پلاتين، كاربوپلاتين و اوگزالي‌پلاتين مي‌باشند كه در درمان سرطان كاربرد وسيعي دارند. داروهاي مذكور در بدن بتدريج فعاليت خود را از دست مي‌دهند و قبل از رسيدن به تومور از بين مي‌روند.

محققين موسسه فناوري ماساچوست و دانشگاه استنفورد جهت رفع مشكل اين داروها طي يك مطالعه با هم مشاركت كرده‌اند. راه حل آنها جهت اين منظور ساخت سيستم انتقال مبتني بر نانولوله‌هاي كربني مي‌باشد تا در نهايت بتوانند تركيبات پلاتيني را از موانع بيوشيميايي بدن عبور داده و به تومورها برسانند.

با رسيدن دارو به درون تومور، دارو از فرم غيرفعال به فرم فعال تبديل مي‌شود. در اين روش تركيبات پلاتيني به نانولوله‌هاي كربني تك‌ديواره متصل شدند. اين نانولوله‌ها ناقلهاي موثري براي تركيبات پلاتيني بوده و در محل مناسب داروي فعال را آزاد مي‌سازند.

در يكي از آزمايشات انجام شده در محيط كشت سلولي، نانولوله‌هاي كربني توانستند غلظتي 8-6 برابر از دارو در درون سلول نسبت به تجويز معمولي آن ايجاد كنند. اين نانولوله‌‌ها قابليت اين را دارند كه ساير داروها را نيز به درون سلول هدايت كنند. اين نكته با انتقال همزمان داروي پلاتيني و رنگ فلورسانت به درون سلول سرطاني نشان داده شده است.

نتايج اين مطالعه در شماره 11 جولاي مجله Journal of the American Chemical Society منتشر شده است.

نانو بیوتکنولوژی چیست؟

نانوتکنولوژی+بیوتکنولوژی=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. بنابراین واژه نانوبیوتکنولوژی نیز همانند واژه هایی چون "بیومکانیک" و "بیومتریال"، به استفاده از تکنولوژی های مختلف در کابردهای زیستی اشاره دارد و نه به استفاده از قابلیت های ارگانیزم های حیاتی در کاربردهای مختلف صنعتی. البته نانوبیوتکنولوژی، ابزاری کارآمد در پیشبرد بیوتکنولوژی بوده و نقش آن در توسعه تحقیقات بیوتکنولوژی حائز اهمیت است؛ لذا بعضاً همانند "بیوانفورماتیک"، به عنوان شاخه ای از بیوتکنولوژی نیز مطرح شده است:

طبق تعریف، نانوتکنولوژی تولید کارآمد مواد، دستگاه ها و سیستم ها با کنترل ماده در مقیاس نانومتری می باشد و اساس آن بر مبنای توانایی کار در سطح مولکولی و اتم به اتم و ایجاد ساختارهای بزرگ بوده که موجب بهره برداری از خواص و پدیده های نوظهوری می شود که در مقیاس نانو توسعه یافته اند.

بررسی ها نشان می دهد که نظام سیستماتیک ماده در مقیاس نانومتری، کلیدی برای سیستم های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی با خواص جدید و بهتر می باشد. نانوبیوتکنولوژی عبارت است از شاخه ای از نانوتکنولوژی که در زمینه های بیولوژی (ژنتیک مولکولی و سلولی) و بیوتکنولوژی کاربرد یافته است. بدین ترتیب نانوبیوتکنولوژی به عنوان یک رویکرد جدید و همگراکننده حوزه های مختلف علوم پایه، فنی مهندسی، کشاورزی و صنایع غذایی، محیط زیست، علوم پزشکی و بیوتکنولوژی بوده و کاربردهای فراوانی خواهد داشت.

نانوبیوتکنولوژی به ما اجازه می دهد تا اجزا و ترکیبات را داخل سلول ها قرار داده و مواد جدیدی را با استفاده از روش های جدید مثل خود‌اسمبلی بسازیم. در روش خوداسمبلی، برای سرهم کردن اجزا، نیاز به روبات یا ابزار دیگری نیست.

ایجاد ساختارهایی بر مبنای DNA در علوم پزشکی، داروسازی، مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی، ایجاد یک تحول و انقلاب جدید در این علوم خواهد بود. تحقیقات گسترده و سرمایه گذاری‌های جهانی در ساخت سیستم‌ها، فرایندها یا فراورده‌های زیر، نشان دهنده رویکرد جدید محققین علوم و صنایع زیستی، صاحبان سرمایه و دولت هایی همچون آمریکا، ژاپن، روسیه و کشورهای اروپایی به نانوبیوتکنولوژی است:

۱) ساخت سیستم‌هایی به­منظور رهایش دارو در بدن

۲) ساخت قطعات سازگار برای جایگزینی اعضای بدن

۳) بیوسنسورهایی به­منظور آزمایشگاه­های کامل طراحی‌شده روی یک تراشه بسیار کوچک

۴) تشخیص همزمان چندین بیماری از روی یک قطره خون (براساس تشخیص از رویDNA)

۵) ساخت یک مولکول بیولوژی ناروماتیک از DNA

۶) ساخت ابزارهای نانومتری بر پایه DNA.

اجزای سازنده بدن از مولکول‌هایی چون پروتئین‌ها، اسیدهای نوکلئیک، لیپیدها و کربوهیدرات ها با خواص منحصربه‌فرد تشکیل شده است. اعمال فیزیکوشیمیایی داخل سلول ها و اجزای بدن در مقیاس نانو، کنترل و هدایت می شوند. بررسی ها نشان می دهد که تحقیقات در بخش نانوبیوتکنولوژی تاثیرات زیادی در حوزه های پزشکی، داروسازی، ژنتیک مولکولی و بیوتکنولوژی داشته و خواهد داشت؛مثلاً:نانوبیوتکنولوژی می تواند با فرمولاسیون جدید داروها و مشخص کردن مسیرهایی برای رهایش دارو، موجب بهینه‌کردن کاربرد و مصرف دارو شود. نانوذرات این امید را می دهند که دارو دقیقاً به بافت های مشخصی برسد.

در ژن‌درمانی نیز با استفاده از داروهای نانو (نانوذرات)، می توان نوع خاصی از سلول ها را هدف گیری کرد. نانوذرات قادرند اسیدهای نو کلئیک را به سلول های مشخص و حتی جزء مشخصی از سلول (سیتو­پلاسم یا هسته) و یا هر جا که لازم باشد، تحویل دهند.

همچنین تحقیقات نشان می دهد که استفاده از ابزارها و سیستم های نانوساختاری می تواند فرآیند آزمایشگاهی کنونی توالی ژن ها و تشخیص حالت ژن را بسیار کارآمد کرده و قطعاً تشخیص ساختار ژنتیک فردی، روش های شناسایی و درمان بیماری ها را دچار انقلاب خواهد کرد.

با توجه به اهمیت رشته های DNA در ژنتیک مولکولی و بیوتکنولوژی و با عنایت به اینکه DNA یک ساختار بسیار مهم و مناسب برای کاربردهای نانوتکنولوژی است، تحقیقات زیادی در مورد ایجاد اشکال پیوندی با استفاده از مولکول های DNA شاخه دار و پایدار انجام شده است.

این شاخه در توسعه تکنولوژی های جدید مربوط به تشخیص و درمان زودتر بیماری ها، تولید داروهایی هدفمند و با تاثیرات جانبی بسیار اندک، تولید محصولات اختصاصی بیوتکنولوژی در صنایع کشاورزی، تولید بیوسیستم ها، بیومواد و سرامیک های سازگار با محیط، نانوبیوسنسورها، دستگاه‌هایی برای تشخیص و کاهش اثرات سلاح های بیوشیمایی و میکروبی، تکنولوژی های جدید مربوط به ژنومیک و الگوبرداری و تحلیل DNA، نانوبیوتکنولوژی نشان داده است که می تواند نقش اصلی را ایفا کند.

قطعاً توانمندی‌های بدست آمده از این طریق در بالا بردن بهداشت جامعه و فرد و طولانی شدن عمر انسان ها، رفع تنگنا های موجود در تولید داروها و تولید مواد غذایی و مبارزه با سلاح های بیولوژیکی و تولید داروهای مربوط به درمان کامل سرطان، ایدز، آلزایمر وMS موثر است و به‌عنوان یک فرصت در ایجاد توانمندی برای تولید سلاح‌های جدید ژنتیکی و بیولوژیکی، وارد شدن به حریم خصوصی افراد (شناسایی بیماری های ژنتیکی و دست یابی به قابلیت های فردی و استعداد افراد) از طریق آزمایش های مرتبط با ژنومیک انسانی و ایجاد موجودات ناشناخته از طریق تولید DNA مصنوعی، به عنوان یک تهدید برای کشورها محسوب می شود،در نتیجه نانوتکنولوژی به عنوان انقلاب صنعتی آینده جهان، در حال تغییر وضعیت کنونی جهان است. در این میان به نظر می رسد که تاثیرات نانوبیوتکنولوژی به عنوان رشته ای که حیات موجودات زنده را دگرگون می کند، از اهمیت ویژه ای در بررسی پیامدهای صنعتی و اجتماعی این انقلاب، برخوردار است. به نظر می رسد که برای بررسی فرصت ها و تهدیدهای نانوبیوتکنولوژی به دلیل اینکه ماهیتی بسیار پیچیده در پیشرفت تکنولوژی کشورها دارند، می باید دانشمندان، سیاستمداران و مردم هر کشور در مورد نانوتکنولوژی مطالعه کنند تا بتوانند با تحلیل صحیح از انقلاب آینده جهان، مسایلی که پیرامون فرصت ها و تهدیدهای نانوبیوتکنولوژی به وجود خواهد آمد را درک نمایند. در خاتمه باید به این نکته توجه داشت که تاثیرات نانوبیوتکنولوژی در همه نقاط جهان یکسان نبوده و بسته به میزان تحقیقات، سرمایه گذاری و تلاش سیاستمداران و اعتماد ملت ها، متغیر خواهد بود.در ایران وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشكي، در ميان شاخه‌هاي مختلف كاربرد نانوتكنولوژي در پزشكي نيز اقدام به تعيين اولويت مشخص نموده است تا بتوان منابع محدود موجود را بر روي اهداف روشني متمركز ساخت. محور فعاليت‌هاي تحقيقاتي وزارت بهداشت در حوزة نانو تكنولوژي، تشخيص و درمان سرطان با استفاده از تكنيك‌هاي نانويي دارورساني ( Drug Delivery ) قرار داده شده است.