- ارسال ها
- 538
- لایک ها
- 1,316
- امتیاز
- 0
کاربردهای فناوری نانو در پزشکی
فناوری نانو مي تواند وضعيت سلامت نسل هاي بعدي را متحول سازد. سه محدوده اصلي وجود دارد که فناوری نانو مي تواند اين انقلاب را ايجاد کند: تشخيص و درمان که البته همراه با پيشگيري خواهند بود، چون هميشه پيشگيري بهتر از درمان است. ديدگاه آينده دستيابي به فناوري هايي است كه در نهايت سلامت بشر را تضمين مي كند. موضع اين فناوري ها کاملاً پيشگيرانه است، يعني تشخيص و توقف عوامل ايجاد بيماري در بدن، قبل از آنكه بيماري شروع به فعاليت كند. استفاده از ترکیبات و ساختارهای طبیعی در تحقیقات فناوری نانو جایگاهی ویژه دارد. محصولات طبیعی قدرت های متفاوتی دارند؛ گیاهانی وجود دارند که برای بیماری های ویژه ای سودمند هستند. رفتن به سراغ این محصولات با این رویکرد و شناسایی و استفاده از آنها بسیار سودمند است. تا به حال کسی از جنبه علمی نیندیشیده که چگونه عسل، از داخل شکم زنبور عسل با رنگ های مختلف بیرون می آید و شفای بسیاری از بیماری ها است.
شکل1- تشخيص، درمان و پيشگيري سه محدوده اصلي فناوري نانو در حوزه پزشکي هستند.
پيشگيریبيشتر مراقبت‌هاي بهداشتي درمان هستند نه پيشگيري. آنها اغلب زماني بـعد از اوليـن عفـونت يـا زخـم صـورت مي گيرند؛ آسيب بافت و درد قبلاً اتفاق افتاده است. گاهي اين آسيب مي‌تواند جبران ناپذير باشد، گاهي نيز يک اثر هميشگي بر جاي مي‌ماند، براي مثال از دست دادن عملكرد قسمتي از بدن يا جاي زخم و سوختگي آثاري هستند که اثر آنها هميشه مي ماند. بنابراين، مهمترين جنبه دارورساني در ابعاد نانومتري در آينده، توانايي‌هاي آنها در پيشگيري از بيماري‌ها و جلوگيري از آسيب ها خواهد بود. نانوفناوري در اين امر از طريق نظارت مؤثرتر بر سلامتي فردي اجازه مي‌دهد كه بيماري‌ها در مراحل ابتدايي کنترل شود و محيط‌هاي بيمارستاني ضد عفوني شده اجازه فعاليت باكتري‌ها و ويروس‌ها و ديگر ميكروب‌هايي كه عامل بيماري‌هاي ثانويه هستند را نخواهد داد. همچنين شناسايي سريع ساختار ژنتيكي بيمار به پزشك اين اجازه را مي‌دهد كه دارويي اختصاصي براي آن بيمار تجويز كند.
پوششهاي ضدميكروبيپوشش‌هاي ضد ميكروبي با كمك به کاهش پايداري و گسترش ميكروب‌هايي از قبيل ويروس‌ها، باكتري‌ها و قارچ‌ها مي‌توانند منافع مهمي را در محدوده مراقبت‌هاي بهداشتي در بر داشته باشند. اين قبيل پوشش‌ها به عنوان عواملي تکميلي و نه به عنوان جايگزين براي فرآيندهاي گندزدايي و ضدعفوني تجهيزات جراحي و سطوح عامل جراحي ( از قبيل داروهاي ضدعفوني و ...) در محل، به حساب مي آيند. پوشش‌ها مي‌توانند توانايي ميكروب‌ها در چسبيدن و رشد روي سطوحي كه در معرض سيالات بدن بيمارند را طي فرآيندهاي عادي جراحي به حداقل برسانند. اين امر به‌طورغير فعال از طريق پوششهاي غيرچسبان و به‌طور فعال از طريق افزودن پوشش‌هايي از قبيل نانوذرات نقره و دي‌اكسيد تيتانيوم كه مي‌توانند ميكروب‌ها را به‌طور مستقيم از بين ببرند امکان پذير است. اين پوشش‌ها همچنين مي‌توانند در به حداقل رساندن انتشار تصادفي سطح به سطح بيماري، به بيمار كمك كنند.
نقره از مدت ها پيش به عنوان يک ماده تسکين دهنده و ضد عفوني کننده استفاده مي شده است. رومي ها روي زخم ها از نقره براي درمان زودتر استفاده مي کردند و ايراني ها هم در زمان کورش هخامنشي، در قرن پنجم قبل از ميلاد در لشکرکشي هاي طولاني مدت آب را در ظروف نقره اي حمل مي کردند. امروز نانوذرات نقره بهترين مواد براي از بين بردن باکتري هستند. نانوذرات نقره با کاربردهايشان به درون خانه‌ها نيز راه پيدا کرده اند. در سال‌هاي اخير توليدكنندگان بزرگ يخچال، داخل يخچال‌هايشان را با اين نانوذرات پوشش داده‌اند. اين سطح ضد باكتريايي كمك مي‌كند كه محيطي سالم و تميز در داخل يخچال ايجاد شده و محتويات داخل يخچال براي مدت بيشتري تازه بمانند. فعاليت سطحي اين نانوذرات در مقياس نانومترآنقدر افزايش مي يابد که کوچکترين تماس يک باکتري با آن، باکتري را از بين مي برد.
شکل2- پوششهاي ضد ميکروب روند ترميم زخم را تسريع مي کنند.
فيلترهايكي از مهمترين ابزار پيشگيري از بيماري‌ها، غير از فراهم كردن سطوح ضد عفوني شده دوري از قرار گرفتن در معرض ميكروب‌هاي بيماري‌زا است. اين امر مي‌تواند به صورت تصفيه هوا يا مايعاتي باشد كه بيمار در طول دوره درمان در معرض آنها قرار مي‌گيرد. خيلي از ويروس‌ها به خاطر اين که كوچكتر از منافذ فيلترها هستند، مي‌توانند از فيلترها عبور كنند. در نتيجه اين‌فيلترها بدون استفاده خواهند ماند. فيلترهاي جديد منافذي با ابعاد نانويي دارند كه كوچكترين ويروس‌ها را هم از خود عبور نمي دهد. به کار بردن مواد فعالي مثل نانوذرات نقره يا دي اكسيد تيتانيوم و منابع نور ماوراء بنفش مي‌تواند اين اثر را با از بين بردن ويروس‌ها، باكتري‌ها و قارچ‌هاي به‌دام افتاده افزايش دهد. اين قبيل سيستم‌ها قبلاً در مبارزه عليه سارس ، جهت جلوگيري از انتشار ويروس از بيماران مبتلا به پرسنل پزشكي به كار گرفته شده‌اند. هر چه ابعاد حفرات فیلتر کوچکتر و تخلخل آن بیشتر باشد فیلتر توانایی بیشتری در جداسازی ذرات خواهد داشت.
شکل3- استفاده از فیلتر های نانومتری با قابلیت فیلتر ذران بسیار ریز.
الف– آزمايش جداسازي ذرات نانومتري جوهر - ب – مـركب تيره با پيگمنت هاي رنگي به ابعادي حدود 2 نانومتر از يك فيلتر معمولي عبور مي کند و بـه خاطر عـدم منـاسب بـودن فيـلتر بـراي ذرات پيگمنت، تمام مرکب از فيلتر عبور مي کند و تنها اثري از جوهر روي فيلتر مي ماند. ج - در ادامه يک فيلتر نانومتري استفاده شده است. در اينجا تمام جوهر در بطري تميز شده است. چون فيلتر تمام پيگمنت ها را گرفته است. در انتها فيلتر کاملاً تيره شده است، زيـرا تـمام ذرات پـيـگمنت روي آن قـرار گرفته اند.
معاينهمعاينه وضعيت سلامت بيمار نه تنها در زمان استراحت بعد از عمل‌هاي جراحي و درمان مهم است، بلکه براي معاينه معمول موارد خاص نيز حائز اهميت است. دستگاه‌هاي مراقبت، POC ، در اندازه‌گيري مولفه هاي فيزيولوژي مختلف بدن مانند فشارخون، شيمي خون (ميزان قند، هورمون‌ها و آنتي‌بادي‌هاي خون) ضربان قلب و درجه حرارت بدن بيمار، در هر محلي که بيمار باشد بدون ارسال نمونه‌ها به آزمايشگاه، انعطاف زيادي دارد. براي تست هاي پيچيده تر ابزارهاي مراقبتPOC با ابزار آزمايشگاه روي تراشه همراه شده و اجازه مي‌دهد که ده ها بلكه صدها بيومولكول مختلف به سرعت اندازه‌گيري شوند، که اين امر به پزشک اجـازه مي دهد تـا در هر محلي که بيمار باشد، بـدون خطـر از دسـت دادن نمـونه ها و انتظار چند روزه بيمار براي دريافت نتايج از آزمايشگاه، وضعيت او را معاينه کند. در اين صورت احتمال اشتباه در تشخيص به خاطر ماندن يا خطاي آماده سازي نمونه‌ها در آزمايشگاه نخواهد بود. اين امر امکان انجام آزمايش در جاهاي دور افتاده را نيز مي دهد.
شکل4- فناوری نانو مي تواند تشخيص بيماري را سريعتر انجام دهد.
به کمک اين تجهيزات مي توان بيماراني از خارج کشور و حتي کشورهاي پيشرفته را توسط پزشکان داخلي درمان کرد ( براي مثال کنترل بيماري ايدز در کشورهاي ديگر). حتي اين هدف را دنبال مي کنند که تمام اين تجهيزات به صورت مخابراتي از محل استقرار بيمار با دفتر دکتر ارتباط داشته باشند و در صورت نياز به بررسي، دکتر از وضعيت بيمار مطلع شود. درآينده ممکن است چنين ابزاري به صورت بي سيم به کامپيوتري در مطب پزشك مرتبط شود و به بيماران اين امكان را دهد كه وضعيتشان توسط دکتر در خانه خودشان در کمال راحتي كنترل شود و نتايج درمان را به راحتي با دکتر در ميان بگذارد
تشخيص بيماريهرچه بيماري يا آسيب به بخشي از بدن زودتر تشخيص داده شود، با احتمال زياد آن درمان موفقيت‌آميز خواهد بود. پيشرفت آزمايشگرهاي زيستي امكان شناسايي ميكروب‌هاي عامل بيماري را قبل از ظهور عامل بيماري ممكن مي‌سازد. باتوجه به پيشرفت فناوري تصويري مي‌توان به درون بدن شخص نگاه كرد و با دقت بسيار زيادي، محل حضور سرطان و آسيب وارده به بافت‌هاي بدن و اندام‌ها را تعيين كرد. با مراقبت‌هاي ويژه، مرحله بهبود بيمار با اطمينان مشخص مي‌شود. اين پيشرفت‌ها نه‌تنها كيفيت بهتري از زندگي را به ارمغان مي‌آورد، بلكه به سرويس‌هاي مقرون به صرفه و موثر سلامت نيز كمك مي‌كند.
زيست نمايه هادر پزشکي، شاخص هاي زيستي براي تشخيص حضور بيماري استفاده مي شوند. اين بيماري ها، هم مي تواند بيماري هاي واگيردار ( مثل بيماري هاي ويروسي و باکتريايي) و بيماري هاي ژنتيکي ( مثل سرطان) باشد. انتخاب بيومولکولها به طبيعت بيماري ها بستگي دارد، اما مي تواند يک پروتئين، DNA يا RNA باشد. همه شاخص ها با اتصال دلخواه يک مولکول بيولوژيکي ( يا بيومولکول ) به بيومولکول ديگر کار مي کنند (مشابه قفل وکليد يا دندانه هاي زيپ). با اتصال بيومولکول ها به نانوذرات، شاخص ها تغيير وضعيت خواهند داد و وضعيتشان توسط دستگاه گزارش مي شود. شاخص هاي زيستي داراي این خصوصيات مي باشد:
1. حساسيت بيشتر: آنها مي‌توانند حضور ميزان خيلي كمي از مولكول‌هاي بيماري زا را گزارش دهند. بنابراين بيماري را خيلي زودتر، در مرحلة رشد آن آشكار سازند.
2. عملكرد آسانتر: مي‌توانند سريع و بدون نياز به خالص‌سازي نمونه‌هاي گرفته شده از بيمار، انجام شوند.
3. محدوده شناسايي وسيع تر: زيست نمايه ها با اتصال دادن بيومولكول‌هاي مختلف به نانوذرات مختلف به طور همزمان، قادر به آشكارسازي بيومولكول‌هاي (مولکولي که منشاء آن ارگان هاي زنده هستند) هدف بيشتر و در نتيجه بيماري‌هاي بيشتري هستند.
نانوذرات مواد مختلفي از جمله نقاط کوانتومي ساخته شده از مواد نيمه رسانا براي تشخيص قابل استفاده هستند. نقاط کوانتومي بسته به ابعادشان مي توانند رنگ هاي مختلفي را منعکس کنند. ذرات طلا معمولاً در آزمايشهاي الکتريکي يا تغيير رنگ استفاده می شوند. نانو ذراتي كه از لايه‌هاي مواد مختلف تشكيل شده اند، يک اثر رمزي مثل بارکد ايجاد مي‌كند که اين اثر با ميکروسکوپ به راحتي خوانده مي شود.
در سنسوري که براي کاربردهاي حسگري استفاده شده است به وضـوح کـارکـرد زيست نمايه ها را مي توان مشاهده کرد. در اين سنسور سه ساختار با کارکردهاي ويژه بايد به کار رود. دسته اول اين ساختارها زنجـيره هـاي تـک رشـته اي کـوتاه DNA هستنـد (15 تا 100 واحد). آنها مي توانند با دقت بالا و حساسيت بالا مولکول هاي کوچک و بزرگ هدف را شناسايي کنند.
شکل5- زنجيره هاي تک رشته اي DNA
دسته دوم تک رشته اي از DNA است که در کنار يک ليگاند قرار گرفته و به عنوان کاتاليزور عمل مي کند. در بيوشيـمي ( مطالعه فرايندهاي شيميايي سلول هاي زنده)، يک ليگاند ( لیگاند از کلمه ليگار گرفته شده است که در لاتين به معناي متصل شدن است) مـولکـولي است که مي-تـواند با يک بيومولکول اتصال ايجاد کرده و تشکيل يـک ترکيب (کمپلکس) را دهد تا به اهداف بيولوژيکي خود برسد.
دسته سوم ترکيب دو دسته اول است و تنها مي تواند قابليت فعال يا غيرفعال شدن براي بيومولکول-ها را داشته باشد. اين سه فعاليت باعث مي شود که به ترتيب منظمي مولکولهاي آلي، اسيدهاي نوکلوئيک، پروتئين ها، ويروس ها و سلولهاي زنده را شناسايي کند. با برخورد مولکولهاي هدف، اين مولکولها دسته اي از سلولهاي نورافشان را فعال کرده و مقدار و نوع عوامل تحريک کننده را شناسايي مي کنند. نحوه کارکرد اين حسگر بر اساس تحريک پذيري در برابر محدوده عوامل بيشتر به کمک مولکولهاي حساس به بيومولکول ها، آزادسازي اجزاي شيميايي، آزادسازي اجزاي فلورسنت(نور افشان) و نمايش درصد حضور آنها است.
شکل6- عوامل پروتئینی برای رسیدن به مولکول هدف و گرفتن و آزاد کردن آنها
تصويربرداريآشکار سازي پزشکي به پزشکان اجازه مي دهد که آثار تاثير بيماري و آسيب به بدن را مشاهده کنند. در گذشته اين تصوير برداري براي بافت هاي خاص مطرح بود (مثلاً استخوان ها)، اما براي بافت هاي نرم انجام اين فرايند آنچنان آسان نيست.
توسعه فناوری نانو اجازه مي دهد که عوامل آشکار سازي جديدي ايجاد شوند که به طور موثري، بافت هاي دلخواه را نشان دهند. اين عوامل تصوير برداري شامل مولکول هدفي هستند که مي تواند به طور خاصي به بافت آسيب ديده يا بيمار متصل شود و يک مولکول آشکار کننده، که مي تواند با روش MRI يا XRD، ماوراي صوتي يا روش هاي ديگر آشکار سازي در بيمارستان ها، شناسايي شود، مشکل آنها را حل کند. در اين راه فولرين ها يا باکي بال ها که قفسه هايي از اتم هاي کربن هستند و مي توانند مولکول هاي آشکار کننده مثل نقاط کوانتومي را در بر بگيرند و به مولکول هاي هدف نزديک شوند، پيشگام هستند. در همه موارد عامل آشکار سازي پس از تزريق به بدن بيمار مي تواند با دقت بالا جذب بافت آسيب ديده شده و به راحتي موقعيت و وخامت بيماري يا آسيب را به پزشک نشان دهند.
شکل7- روش های جدید به کمک روش های شناسایی پیشین می آید و کارکرد آنها را تقویت می کند.
درماندر حال حاضر، مقابله با بيماري‌ها معمولاً با روشهاي کاملاً قديمي پايه اي صورت مي گيرد. روشهاي نوين به طور بارز هميشه كاملاً موفقيت‌آميز نيستند و با راه‌حل‌ها و روشهاي کلي معمولاً به حل دسته خاصي از مسائل مي‌‌پردازند. افزون بر اين مراقبت‌هاي بهداشتي امروزه مي‌توانند باعث مشكلات متعددي مانند پس‌زدن يا عكس‌العمل نامناسب پيوند عضو شوند. فناوري نانو مي تواند به طرق مختلف، به حل برخي از اين مسائل كمك كند. امكان استفاده از داروهاي شخصي براي بيماران متناسب با بيماري آنها فراهم خواهد شد.
خطر پس زدن عضو پيوندي با استفاده از نانوپوشش هاي سازگار با بدن مي تواند به کمترين مقداركاهش يابد و در عين حال راه هاي جديدي نيز براي هدايت دقيق داروها به سمت اهداف توسعه يابد.
پاسخگويي پزشكان به همهاغلب درمان‌هاي امروزه برپايه داده‌هاي باليني بدست آمده از متوسط بيماران است، با اين حال پاسخ بدن هر بيمار به داروهاي مختلف مي‌تواند به طور قابل توجهي دگرگون شود، تا جايي که حتي ميزان کافي داروي مصرفي موثر بر روي يك فرد ممکن است روي فرد ديگر كاملاً خنثي باشد يا اينکه براي ديگري مهلک باشد. در بسياري از مواقع اين امر به خاطر خانواده پروتئيني سايتوكروم پي 450 است که مسئول متابوليسم خيلي از داروها به شكل فعال و يا اشكالي كه بتواند از بدن دفع شود، است. خانواده CYP450 خيلي بزرگ نيست. خانواده CYP450 بشـري شامل 18 گروه و 43 زير گروه مي شود. خيلي ها مي توانند تعداد زيادي از اعضاي اين خانواده را ذکر کنند يا يک عضو با زيرگروههايش را نام ببرند. آگاهي از اين اطلاعات، گام اوليه براي پيشبرد داروهاي خصوصي است، جائيكه ميزان مصرف دارو بنا به هر شرايط تغيير پيدا مي‌كند. تکرار ژنوم انسان، شناسايي خانواده هاي ژني (مانند CYP450) و درك بيشتر از ژنتيك مربوط به بيمارها و پاسخ به داروها، به اين معنا است كه پزشكان در آستانه ارائه داروهاي تخصصي هستند.
شکل8- ساختار سايتوكروم پي450
ابزارهاي نوين تشخيص كه برپايه فناوري نانو هستند مي‌توانند به سرعت و با اطمينان نمونه‌هاي بيمار را بررسي كرده و حضور تکرارهاي ژنتيكي خاص را كه شخص را مستعد يا حساس به داروي به خصوصي مي‌كنند، همچنين سطوح و نوع پروتئين‌هايي كه CYP450 را توليد مي‌كنند، معلوم كنند
کاشتبه جسمي که در داخل بدن در بخش خاصي براي جبران يک وظيفه قرار داده مي شود، کاشت اطلاق مي شود. به عمل قرار دادن اين جسم در داخل بدن نيز کاشت گفته مي شود. کاشت یا ایمپلنت شماري از عملكردهاي متفاوت را مي تواند انجام دهد: از جايگزين کردن مفصل زانو و فنرهايي که شريان ها را باز نگاه مي دارد، تا دستگاه‌هاي پوياي كارگذاري شده مانند دستگاه تنظيم ضربان قلب و سمعك (براي جبران کم شنوايي) را مي توان در اين دسته قرار داد. در تمام اين موارد کاشت بايد طوري كارگذاري شود كه با بافت هاي بدن تقابل نزديکي داشته باشند. يكي از مسائل كليدي، اطمينان از چسبيدن سلولهاي بيمار به کاشت در جايي كه نياز باشد، مـثـل اتـصال استخوان، است که به بازسازي بافت آسيب ديده کمک مي کند. برعکس، در جايي ديگر مثل فنرهاي باز کننده رگ نبايد چنين اتفاقي رخ دهد.
در چند ساله اخير مشخص شده است که خصوصيات فيزيکي و شيميايي مواد، هر دو در قابليت چسبيدن سلولها و بـيـومـولـکولـها بـه کاشت موثرند. براي مثال ها ارتعاش و حفره ها مي توانند اتصال سلولي را بيشتر کنند. در حالي که سطوح کاملاً صاف به کمترين ميزان به سلول ها اجازه چسبيدن مي دهند. همراه کردن سطوح با مولکولهايي مشابه مولکولهايي که در بافت وجود دارد، چسبندگي را زياد مي کند. اين امر در کاربردها مشاهده شده است. براي مثال در کاشت تيتانيوم استخوان، پوششـي از دي اکسيـد تيتانيوم نانوساختـار وجود دارد که اتصال به استخوان را بهبود مي دهد. همچنين پوشش الماسي شکل فنرهاي باز کننده رگ و لوله هاي مجراهاي داخلي که صاف و مسطح است، کاهش چشمگيري در چسبندگي پروتئين هاي خون و سلولها دارد.داروهاي جديدبسياري از داروهايي که ظرفيت بالاي درماني دارند به خاطر عوارض جانبي و يا مشكل توليدشان به شکلي که به راحتي قابل واگذاري به بيماران باشد، توسعه نمي يابند. در اين‌گونه موارد فناوری نانو راهکارهايي را با تركيب اجزاي فعال داروها بامولكول‌هاي دوام آور يا با فناوري هاي جديد توليد دارو به حالت پودر خيلي ريزتر ارائه داده است. براي مثال برخي از شركت‌ها در حال حاضر داروهاي تنگي نفس و مسكن را به صورت پودري با ابعاد نانومتري توليد مي‌كنند كه با استنشاق آن نسبت به روشهاي سنتي جذب سريعتري از دارو به بدن صورت مي‌گيرد. ويواژل يك داروي ضدويروس ايدز بر پايه نانوذراتي به نام دندريمر است. دندريمر از واژه يوناني دندروس به معناي درخت و مروس به معناي بخش گرفته شده است و يک ساختار مصنوعي يا سنتز شده انشعابي ساخته شده از مونومرها است. در واقع پليمري است که نام اصلي آن پليمر درخت سان بوده است.
شکل9- ابعاد دندريمر(درخت سان)
يک پليمر از تعداد زيادي واحد اوليه کوچک تشکيل شده است که مثل دانه هاي تسبيح به هم متصل شده اند. پليمرها مي توانند بصورت خطي يا شبکه اي باشند. يک دندريمر يک پليمر شبکه اي به حساب مي آيد. همه ساختار هاي پروتئيني در طبيعت ساختار پليمري دارند. درختي را در نظر بگيريد که شاخه هايش بعد از يک طول مشخص به شاخه هاي کوچکتري تقسيم مي شوند. اين تقسيم تا جايي ادامه مي يابدکه تراکم شاخه ها زياد مي شود و اين شعبه ها يک کره را تشکيل مي دهد. در يک دندريمر، زنجيره هاي مولکولي پليمري شده شبکه اي که هر کدام شعبه هاي جديدي مي سازند در نهايت يک مغز يا هسته مرکزي را شکل مي دهند.
درمان هاي جديد سرطان از راه فناوري هاي نانوي نيرومغناطيسي در حال توسعه هستند. اين درمان ها بر اساس نانوذرات آهن مغناطيسي است که با تغيير يک ميدان مغناطيسي اعمال شده قابل گرم شدن هستند. اين حرارت باعث مي شود که سلولهاي سرطاني که از سلولهاي معمولي به دما حساس تر هستند، از بين بروند.
شکل10- دارورساني شامل سازگاري دارو با بدن، انتقال دارو به موضع نياز و از بين بردن موثر يا اصلاح سلول هدف است.
ابزارجديد انتقالحصول اطمينان از اين که دارو به بافت يا بخش مورد نظر بدن بيمار هدايت شود و همچنين اطمينان از ميزان داروي استفاده شده، دو نمونه از مهمترين مسائل پزشكي نوين هستند. اين امر به طور خاص براي درمان سرطان اهميت دارد. چون داروهاي شيمي درماني براي سلولهاي عادي و سرطاني مانند سم عمل مي‌كنند. فناوري نانو راه کارهايي را براي رفع اين مشكلات پيشنهاد مي‌كند. براي مثال، پوشاندن دارو با مولكول هاي مختلف مي‌تواند آن را در آب سريعتر حل كند (براي بكارگيري راحت‌تر)، كه به آن اجازه مي دهد خيلي آسانتر به غشاهاي سلولي وارد شود و حتي دارو را به بافت يا عضوي خاص برساند. علاوه بر اين ابزارهاي جديدي مثل iMED، حفره هايي با ابعاد نانو دارند كه با تغيير در اندازه و طولشان، رهايش داروهايي مثل انسولين را كنترل مي‌كنند. چنين ابزاري را مي توان در بدن بيمار قرار داد و در طول هفته به آن اجازه رهايش داد، به اين ترتيب ديگر نيازي به تزريقات منظم هفتگي نيست. نمونه اي از داروهايي که از فناوری نانو براي بهبود دارو رساني استفاده کرده اند، داروي آبراکسان (ABRAXANE) است. اين دارو فرمولاسيون نانوذره داروي شيمي درماني پاکليتاکسل و آلبومين پروتئيني است و تاثيرگذاري آن بالا و سميت آن کمتر از حالت آزاد دارو است.
شکل11- ژل هاي فيزيکي قابل تغيير ابزاري براي انتقال دارو هستند.
بافتبسیاری از فعالیت های فناوری نانو در راستای کمک به پزشکان برای علاج بیماری ها یا ترمیم جراحات است. یکی از بخش های مرتبط با پزشکی مهندسی بافت است. مواد ساخت بشر یا مواد طبیعی چند دسته اصلی دارند: سرامیک ها، فلزات، پلیمرها، ساختارهای ترکیبی(کامپوزیت) و بیومواد. با توجه به قرار گرفتن ساختارهای طبیعی در این بخش ها، تلاش محققان دستیابی به موادی است که بتوانند کارکرد مواد اصلی را جبران نمایند. این بخش از تحقیقات، دانشی به نانو بیومیمتیک (Biomimetic به معنای زیست تقلید) را ایجاد کرده است. در اواخر سال 86، خبـر ساخـت ریـه مصنـوعی تـوسط متخصصان داخلی، نشان دهنده توانایی های بالای کشور ما در زمینه این دانش است. یکی دیگر از بخشهایی که کشور ما در این زمینه پیشرفت های خوبی داشته است، حوزه الیاف نانو الکتروریسی است. الیاف پلیمری نانو از داخل یک روزنه باریک خارج شده و تحت یک میدان الکتریکی بسیار بالا، تا ابعاد نانومتری کاهش قطر می دهند. این الیاف در مهندسی بافت کاربرد دارند. تا به حال از این الیاف در پانسمان، مجاری خون، فیلترها و غشاها استفاده شده است.
شکل12- الیاف نانو و روش الکتروریسی
منبع:nano.ir
فناوری نانو مي تواند وضعيت سلامت نسل هاي بعدي را متحول سازد. سه محدوده اصلي وجود دارد که فناوری نانو مي تواند اين انقلاب را ايجاد کند: تشخيص و درمان که البته همراه با پيشگيري خواهند بود، چون هميشه پيشگيري بهتر از درمان است. ديدگاه آينده دستيابي به فناوري هايي است كه در نهايت سلامت بشر را تضمين مي كند. موضع اين فناوري ها کاملاً پيشگيرانه است، يعني تشخيص و توقف عوامل ايجاد بيماري در بدن، قبل از آنكه بيماري شروع به فعاليت كند. استفاده از ترکیبات و ساختارهای طبیعی در تحقیقات فناوری نانو جایگاهی ویژه دارد. محصولات طبیعی قدرت های متفاوتی دارند؛ گیاهانی وجود دارند که برای بیماری های ویژه ای سودمند هستند. رفتن به سراغ این محصولات با این رویکرد و شناسایی و استفاده از آنها بسیار سودمند است. تا به حال کسی از جنبه علمی نیندیشیده که چگونه عسل، از داخل شکم زنبور عسل با رنگ های مختلف بیرون می آید و شفای بسیاری از بیماری ها است.
شکل1- تشخيص، درمان و پيشگيري سه محدوده اصلي فناوري نانو در حوزه پزشکي هستند.
پيشگيریبيشتر مراقبت‌هاي بهداشتي درمان هستند نه پيشگيري. آنها اغلب زماني بـعد از اوليـن عفـونت يـا زخـم صـورت مي گيرند؛ آسيب بافت و درد قبلاً اتفاق افتاده است. گاهي اين آسيب مي‌تواند جبران ناپذير باشد، گاهي نيز يک اثر هميشگي بر جاي مي‌ماند، براي مثال از دست دادن عملكرد قسمتي از بدن يا جاي زخم و سوختگي آثاري هستند که اثر آنها هميشه مي ماند. بنابراين، مهمترين جنبه دارورساني در ابعاد نانومتري در آينده، توانايي‌هاي آنها در پيشگيري از بيماري‌ها و جلوگيري از آسيب ها خواهد بود. نانوفناوري در اين امر از طريق نظارت مؤثرتر بر سلامتي فردي اجازه مي‌دهد كه بيماري‌ها در مراحل ابتدايي کنترل شود و محيط‌هاي بيمارستاني ضد عفوني شده اجازه فعاليت باكتري‌ها و ويروس‌ها و ديگر ميكروب‌هايي كه عامل بيماري‌هاي ثانويه هستند را نخواهد داد. همچنين شناسايي سريع ساختار ژنتيكي بيمار به پزشك اين اجازه را مي‌دهد كه دارويي اختصاصي براي آن بيمار تجويز كند.
پوششهاي ضدميكروبيپوشش‌هاي ضد ميكروبي با كمك به کاهش پايداري و گسترش ميكروب‌هايي از قبيل ويروس‌ها، باكتري‌ها و قارچ‌ها مي‌توانند منافع مهمي را در محدوده مراقبت‌هاي بهداشتي در بر داشته باشند. اين قبيل پوشش‌ها به عنوان عواملي تکميلي و نه به عنوان جايگزين براي فرآيندهاي گندزدايي و ضدعفوني تجهيزات جراحي و سطوح عامل جراحي ( از قبيل داروهاي ضدعفوني و ...) در محل، به حساب مي آيند. پوشش‌ها مي‌توانند توانايي ميكروب‌ها در چسبيدن و رشد روي سطوحي كه در معرض سيالات بدن بيمارند را طي فرآيندهاي عادي جراحي به حداقل برسانند. اين امر به‌طورغير فعال از طريق پوششهاي غيرچسبان و به‌طور فعال از طريق افزودن پوشش‌هايي از قبيل نانوذرات نقره و دي‌اكسيد تيتانيوم كه مي‌توانند ميكروب‌ها را به‌طور مستقيم از بين ببرند امکان پذير است. اين پوشش‌ها همچنين مي‌توانند در به حداقل رساندن انتشار تصادفي سطح به سطح بيماري، به بيمار كمك كنند.
نقره از مدت ها پيش به عنوان يک ماده تسکين دهنده و ضد عفوني کننده استفاده مي شده است. رومي ها روي زخم ها از نقره براي درمان زودتر استفاده مي کردند و ايراني ها هم در زمان کورش هخامنشي، در قرن پنجم قبل از ميلاد در لشکرکشي هاي طولاني مدت آب را در ظروف نقره اي حمل مي کردند. امروز نانوذرات نقره بهترين مواد براي از بين بردن باکتري هستند. نانوذرات نقره با کاربردهايشان به درون خانه‌ها نيز راه پيدا کرده اند. در سال‌هاي اخير توليدكنندگان بزرگ يخچال، داخل يخچال‌هايشان را با اين نانوذرات پوشش داده‌اند. اين سطح ضد باكتريايي كمك مي‌كند كه محيطي سالم و تميز در داخل يخچال ايجاد شده و محتويات داخل يخچال براي مدت بيشتري تازه بمانند. فعاليت سطحي اين نانوذرات در مقياس نانومترآنقدر افزايش مي يابد که کوچکترين تماس يک باکتري با آن، باکتري را از بين مي برد.
شکل2- پوششهاي ضد ميکروب روند ترميم زخم را تسريع مي کنند.
فيلترهايكي از مهمترين ابزار پيشگيري از بيماري‌ها، غير از فراهم كردن سطوح ضد عفوني شده دوري از قرار گرفتن در معرض ميكروب‌هاي بيماري‌زا است. اين امر مي‌تواند به صورت تصفيه هوا يا مايعاتي باشد كه بيمار در طول دوره درمان در معرض آنها قرار مي‌گيرد. خيلي از ويروس‌ها به خاطر اين که كوچكتر از منافذ فيلترها هستند، مي‌توانند از فيلترها عبور كنند. در نتيجه اين‌فيلترها بدون استفاده خواهند ماند. فيلترهاي جديد منافذي با ابعاد نانويي دارند كه كوچكترين ويروس‌ها را هم از خود عبور نمي دهد. به کار بردن مواد فعالي مثل نانوذرات نقره يا دي اكسيد تيتانيوم و منابع نور ماوراء بنفش مي‌تواند اين اثر را با از بين بردن ويروس‌ها، باكتري‌ها و قارچ‌هاي به‌دام افتاده افزايش دهد. اين قبيل سيستم‌ها قبلاً در مبارزه عليه سارس ، جهت جلوگيري از انتشار ويروس از بيماران مبتلا به پرسنل پزشكي به كار گرفته شده‌اند. هر چه ابعاد حفرات فیلتر کوچکتر و تخلخل آن بیشتر باشد فیلتر توانایی بیشتری در جداسازی ذرات خواهد داشت.
شکل3- استفاده از فیلتر های نانومتری با قابلیت فیلتر ذران بسیار ریز.
معاينهمعاينه وضعيت سلامت بيمار نه تنها در زمان استراحت بعد از عمل‌هاي جراحي و درمان مهم است، بلکه براي معاينه معمول موارد خاص نيز حائز اهميت است. دستگاه‌هاي مراقبت، POC ، در اندازه‌گيري مولفه هاي فيزيولوژي مختلف بدن مانند فشارخون، شيمي خون (ميزان قند، هورمون‌ها و آنتي‌بادي‌هاي خون) ضربان قلب و درجه حرارت بدن بيمار، در هر محلي که بيمار باشد بدون ارسال نمونه‌ها به آزمايشگاه، انعطاف زيادي دارد. براي تست هاي پيچيده تر ابزارهاي مراقبتPOC با ابزار آزمايشگاه روي تراشه همراه شده و اجازه مي‌دهد که ده ها بلكه صدها بيومولكول مختلف به سرعت اندازه‌گيري شوند، که اين امر به پزشک اجـازه مي دهد تـا در هر محلي که بيمار باشد، بـدون خطـر از دسـت دادن نمـونه ها و انتظار چند روزه بيمار براي دريافت نتايج از آزمايشگاه، وضعيت او را معاينه کند. در اين صورت احتمال اشتباه در تشخيص به خاطر ماندن يا خطاي آماده سازي نمونه‌ها در آزمايشگاه نخواهد بود. اين امر امکان انجام آزمايش در جاهاي دور افتاده را نيز مي دهد.
شکل4- فناوری نانو مي تواند تشخيص بيماري را سريعتر انجام دهد.
تشخيص بيماريهرچه بيماري يا آسيب به بخشي از بدن زودتر تشخيص داده شود، با احتمال زياد آن درمان موفقيت‌آميز خواهد بود. پيشرفت آزمايشگرهاي زيستي امكان شناسايي ميكروب‌هاي عامل بيماري را قبل از ظهور عامل بيماري ممكن مي‌سازد. باتوجه به پيشرفت فناوري تصويري مي‌توان به درون بدن شخص نگاه كرد و با دقت بسيار زيادي، محل حضور سرطان و آسيب وارده به بافت‌هاي بدن و اندام‌ها را تعيين كرد. با مراقبت‌هاي ويژه، مرحله بهبود بيمار با اطمينان مشخص مي‌شود. اين پيشرفت‌ها نه‌تنها كيفيت بهتري از زندگي را به ارمغان مي‌آورد، بلكه به سرويس‌هاي مقرون به صرفه و موثر سلامت نيز كمك مي‌كند.
زيست نمايه هادر پزشکي، شاخص هاي زيستي براي تشخيص حضور بيماري استفاده مي شوند. اين بيماري ها، هم مي تواند بيماري هاي واگيردار ( مثل بيماري هاي ويروسي و باکتريايي) و بيماري هاي ژنتيکي ( مثل سرطان) باشد. انتخاب بيومولکولها به طبيعت بيماري ها بستگي دارد، اما مي تواند يک پروتئين، DNA يا RNA باشد. همه شاخص ها با اتصال دلخواه يک مولکول بيولوژيکي ( يا بيومولکول ) به بيومولکول ديگر کار مي کنند (مشابه قفل وکليد يا دندانه هاي زيپ). با اتصال بيومولکول ها به نانوذرات، شاخص ها تغيير وضعيت خواهند داد و وضعيتشان توسط دستگاه گزارش مي شود. شاخص هاي زيستي داراي این خصوصيات مي باشد:
1. حساسيت بيشتر: آنها مي‌توانند حضور ميزان خيلي كمي از مولكول‌هاي بيماري زا را گزارش دهند. بنابراين بيماري را خيلي زودتر، در مرحلة رشد آن آشكار سازند.
2. عملكرد آسانتر: مي‌توانند سريع و بدون نياز به خالص‌سازي نمونه‌هاي گرفته شده از بيمار، انجام شوند.
3. محدوده شناسايي وسيع تر: زيست نمايه ها با اتصال دادن بيومولكول‌هاي مختلف به نانوذرات مختلف به طور همزمان، قادر به آشكارسازي بيومولكول‌هاي (مولکولي که منشاء آن ارگان هاي زنده هستند) هدف بيشتر و در نتيجه بيماري‌هاي بيشتري هستند.
نانوذرات مواد مختلفي از جمله نقاط کوانتومي ساخته شده از مواد نيمه رسانا براي تشخيص قابل استفاده هستند. نقاط کوانتومي بسته به ابعادشان مي توانند رنگ هاي مختلفي را منعکس کنند. ذرات طلا معمولاً در آزمايشهاي الکتريکي يا تغيير رنگ استفاده می شوند. نانو ذراتي كه از لايه‌هاي مواد مختلف تشكيل شده اند، يک اثر رمزي مثل بارکد ايجاد مي‌كند که اين اثر با ميکروسکوپ به راحتي خوانده مي شود.
در سنسوري که براي کاربردهاي حسگري استفاده شده است به وضـوح کـارکـرد زيست نمايه ها را مي توان مشاهده کرد. در اين سنسور سه ساختار با کارکردهاي ويژه بايد به کار رود. دسته اول اين ساختارها زنجـيره هـاي تـک رشـته اي کـوتاه DNA هستنـد (15 تا 100 واحد). آنها مي توانند با دقت بالا و حساسيت بالا مولکول هاي کوچک و بزرگ هدف را شناسايي کنند.
شکل5- زنجيره هاي تک رشته اي DNA
دسته دوم تک رشته اي از DNA است که در کنار يک ليگاند قرار گرفته و به عنوان کاتاليزور عمل مي کند. در بيوشيـمي ( مطالعه فرايندهاي شيميايي سلول هاي زنده)، يک ليگاند ( لیگاند از کلمه ليگار گرفته شده است که در لاتين به معناي متصل شدن است) مـولکـولي است که مي-تـواند با يک بيومولکول اتصال ايجاد کرده و تشکيل يـک ترکيب (کمپلکس) را دهد تا به اهداف بيولوژيکي خود برسد.
دسته سوم ترکيب دو دسته اول است و تنها مي تواند قابليت فعال يا غيرفعال شدن براي بيومولکول-ها را داشته باشد. اين سه فعاليت باعث مي شود که به ترتيب منظمي مولکولهاي آلي، اسيدهاي نوکلوئيک، پروتئين ها، ويروس ها و سلولهاي زنده را شناسايي کند. با برخورد مولکولهاي هدف، اين مولکولها دسته اي از سلولهاي نورافشان را فعال کرده و مقدار و نوع عوامل تحريک کننده را شناسايي مي کنند. نحوه کارکرد اين حسگر بر اساس تحريک پذيري در برابر محدوده عوامل بيشتر به کمک مولکولهاي حساس به بيومولکول ها، آزادسازي اجزاي شيميايي، آزادسازي اجزاي فلورسنت(نور افشان) و نمايش درصد حضور آنها است.
شکل6- عوامل پروتئینی برای رسیدن به مولکول هدف و گرفتن و آزاد کردن آنها
تصويربرداريآشکار سازي پزشکي به پزشکان اجازه مي دهد که آثار تاثير بيماري و آسيب به بدن را مشاهده کنند. در گذشته اين تصوير برداري براي بافت هاي خاص مطرح بود (مثلاً استخوان ها)، اما براي بافت هاي نرم انجام اين فرايند آنچنان آسان نيست.
توسعه فناوری نانو اجازه مي دهد که عوامل آشکار سازي جديدي ايجاد شوند که به طور موثري، بافت هاي دلخواه را نشان دهند. اين عوامل تصوير برداري شامل مولکول هدفي هستند که مي تواند به طور خاصي به بافت آسيب ديده يا بيمار متصل شود و يک مولکول آشکار کننده، که مي تواند با روش MRI يا XRD، ماوراي صوتي يا روش هاي ديگر آشکار سازي در بيمارستان ها، شناسايي شود، مشکل آنها را حل کند. در اين راه فولرين ها يا باکي بال ها که قفسه هايي از اتم هاي کربن هستند و مي توانند مولکول هاي آشکار کننده مثل نقاط کوانتومي را در بر بگيرند و به مولکول هاي هدف نزديک شوند، پيشگام هستند. در همه موارد عامل آشکار سازي پس از تزريق به بدن بيمار مي تواند با دقت بالا جذب بافت آسيب ديده شده و به راحتي موقعيت و وخامت بيماري يا آسيب را به پزشک نشان دهند.
شکل7- روش های جدید به کمک روش های شناسایی پیشین می آید و کارکرد آنها را تقویت می کند.
درماندر حال حاضر، مقابله با بيماري‌ها معمولاً با روشهاي کاملاً قديمي پايه اي صورت مي گيرد. روشهاي نوين به طور بارز هميشه كاملاً موفقيت‌آميز نيستند و با راه‌حل‌ها و روشهاي کلي معمولاً به حل دسته خاصي از مسائل مي‌‌پردازند. افزون بر اين مراقبت‌هاي بهداشتي امروزه مي‌توانند باعث مشكلات متعددي مانند پس‌زدن يا عكس‌العمل نامناسب پيوند عضو شوند. فناوري نانو مي تواند به طرق مختلف، به حل برخي از اين مسائل كمك كند. امكان استفاده از داروهاي شخصي براي بيماران متناسب با بيماري آنها فراهم خواهد شد.
خطر پس زدن عضو پيوندي با استفاده از نانوپوشش هاي سازگار با بدن مي تواند به کمترين مقداركاهش يابد و در عين حال راه هاي جديدي نيز براي هدايت دقيق داروها به سمت اهداف توسعه يابد.
پاسخگويي پزشكان به همهاغلب درمان‌هاي امروزه برپايه داده‌هاي باليني بدست آمده از متوسط بيماران است، با اين حال پاسخ بدن هر بيمار به داروهاي مختلف مي‌تواند به طور قابل توجهي دگرگون شود، تا جايي که حتي ميزان کافي داروي مصرفي موثر بر روي يك فرد ممکن است روي فرد ديگر كاملاً خنثي باشد يا اينکه براي ديگري مهلک باشد. در بسياري از مواقع اين امر به خاطر خانواده پروتئيني سايتوكروم پي 450 است که مسئول متابوليسم خيلي از داروها به شكل فعال و يا اشكالي كه بتواند از بدن دفع شود، است. خانواده CYP450 خيلي بزرگ نيست. خانواده CYP450 بشـري شامل 18 گروه و 43 زير گروه مي شود. خيلي ها مي توانند تعداد زيادي از اعضاي اين خانواده را ذکر کنند يا يک عضو با زيرگروههايش را نام ببرند. آگاهي از اين اطلاعات، گام اوليه براي پيشبرد داروهاي خصوصي است، جائيكه ميزان مصرف دارو بنا به هر شرايط تغيير پيدا مي‌كند. تکرار ژنوم انسان، شناسايي خانواده هاي ژني (مانند CYP450) و درك بيشتر از ژنتيك مربوط به بيمارها و پاسخ به داروها، به اين معنا است كه پزشكان در آستانه ارائه داروهاي تخصصي هستند.
شکل8- ساختار سايتوكروم پي450
ابزارهاي نوين تشخيص كه برپايه فناوري نانو هستند مي‌توانند به سرعت و با اطمينان نمونه‌هاي بيمار را بررسي كرده و حضور تکرارهاي ژنتيكي خاص را كه شخص را مستعد يا حساس به داروي به خصوصي مي‌كنند، همچنين سطوح و نوع پروتئين‌هايي كه CYP450 را توليد مي‌كنند، معلوم كنند
کاشتبه جسمي که در داخل بدن در بخش خاصي براي جبران يک وظيفه قرار داده مي شود، کاشت اطلاق مي شود. به عمل قرار دادن اين جسم در داخل بدن نيز کاشت گفته مي شود. کاشت یا ایمپلنت شماري از عملكردهاي متفاوت را مي تواند انجام دهد: از جايگزين کردن مفصل زانو و فنرهايي که شريان ها را باز نگاه مي دارد، تا دستگاه‌هاي پوياي كارگذاري شده مانند دستگاه تنظيم ضربان قلب و سمعك (براي جبران کم شنوايي) را مي توان در اين دسته قرار داد. در تمام اين موارد کاشت بايد طوري كارگذاري شود كه با بافت هاي بدن تقابل نزديکي داشته باشند. يكي از مسائل كليدي، اطمينان از چسبيدن سلولهاي بيمار به کاشت در جايي كه نياز باشد، مـثـل اتـصال استخوان، است که به بازسازي بافت آسيب ديده کمک مي کند. برعکس، در جايي ديگر مثل فنرهاي باز کننده رگ نبايد چنين اتفاقي رخ دهد.
در چند ساله اخير مشخص شده است که خصوصيات فيزيکي و شيميايي مواد، هر دو در قابليت چسبيدن سلولها و بـيـومـولـکولـها بـه کاشت موثرند. براي مثال ها ارتعاش و حفره ها مي توانند اتصال سلولي را بيشتر کنند. در حالي که سطوح کاملاً صاف به کمترين ميزان به سلول ها اجازه چسبيدن مي دهند. همراه کردن سطوح با مولکولهايي مشابه مولکولهايي که در بافت وجود دارد، چسبندگي را زياد مي کند. اين امر در کاربردها مشاهده شده است. براي مثال در کاشت تيتانيوم استخوان، پوششـي از دي اکسيـد تيتانيوم نانوساختـار وجود دارد که اتصال به استخوان را بهبود مي دهد. همچنين پوشش الماسي شکل فنرهاي باز کننده رگ و لوله هاي مجراهاي داخلي که صاف و مسطح است، کاهش چشمگيري در چسبندگي پروتئين هاي خون و سلولها دارد.داروهاي جديدبسياري از داروهايي که ظرفيت بالاي درماني دارند به خاطر عوارض جانبي و يا مشكل توليدشان به شکلي که به راحتي قابل واگذاري به بيماران باشد، توسعه نمي يابند. در اين‌گونه موارد فناوری نانو راهکارهايي را با تركيب اجزاي فعال داروها بامولكول‌هاي دوام آور يا با فناوري هاي جديد توليد دارو به حالت پودر خيلي ريزتر ارائه داده است. براي مثال برخي از شركت‌ها در حال حاضر داروهاي تنگي نفس و مسكن را به صورت پودري با ابعاد نانومتري توليد مي‌كنند كه با استنشاق آن نسبت به روشهاي سنتي جذب سريعتري از دارو به بدن صورت مي‌گيرد. ويواژل يك داروي ضدويروس ايدز بر پايه نانوذراتي به نام دندريمر است. دندريمر از واژه يوناني دندروس به معناي درخت و مروس به معناي بخش گرفته شده است و يک ساختار مصنوعي يا سنتز شده انشعابي ساخته شده از مونومرها است. در واقع پليمري است که نام اصلي آن پليمر درخت سان بوده است.
شکل9- ابعاد دندريمر(درخت سان)
يک پليمر از تعداد زيادي واحد اوليه کوچک تشکيل شده است که مثل دانه هاي تسبيح به هم متصل شده اند. پليمرها مي توانند بصورت خطي يا شبکه اي باشند. يک دندريمر يک پليمر شبکه اي به حساب مي آيد. همه ساختار هاي پروتئيني در طبيعت ساختار پليمري دارند. درختي را در نظر بگيريد که شاخه هايش بعد از يک طول مشخص به شاخه هاي کوچکتري تقسيم مي شوند. اين تقسيم تا جايي ادامه مي يابدکه تراکم شاخه ها زياد مي شود و اين شعبه ها يک کره را تشکيل مي دهد. در يک دندريمر، زنجيره هاي مولکولي پليمري شده شبکه اي که هر کدام شعبه هاي جديدي مي سازند در نهايت يک مغز يا هسته مرکزي را شکل مي دهند.
درمان هاي جديد سرطان از راه فناوري هاي نانوي نيرومغناطيسي در حال توسعه هستند. اين درمان ها بر اساس نانوذرات آهن مغناطيسي است که با تغيير يک ميدان مغناطيسي اعمال شده قابل گرم شدن هستند. اين حرارت باعث مي شود که سلولهاي سرطاني که از سلولهاي معمولي به دما حساس تر هستند، از بين بروند.
شکل10- دارورساني شامل سازگاري دارو با بدن، انتقال دارو به موضع نياز و از بين بردن موثر يا اصلاح سلول هدف است.
ابزارجديد انتقالحصول اطمينان از اين که دارو به بافت يا بخش مورد نظر بدن بيمار هدايت شود و همچنين اطمينان از ميزان داروي استفاده شده، دو نمونه از مهمترين مسائل پزشكي نوين هستند. اين امر به طور خاص براي درمان سرطان اهميت دارد. چون داروهاي شيمي درماني براي سلولهاي عادي و سرطاني مانند سم عمل مي‌كنند. فناوري نانو راه کارهايي را براي رفع اين مشكلات پيشنهاد مي‌كند. براي مثال، پوشاندن دارو با مولكول هاي مختلف مي‌تواند آن را در آب سريعتر حل كند (براي بكارگيري راحت‌تر)، كه به آن اجازه مي دهد خيلي آسانتر به غشاهاي سلولي وارد شود و حتي دارو را به بافت يا عضوي خاص برساند. علاوه بر اين ابزارهاي جديدي مثل iMED، حفره هايي با ابعاد نانو دارند كه با تغيير در اندازه و طولشان، رهايش داروهايي مثل انسولين را كنترل مي‌كنند. چنين ابزاري را مي توان در بدن بيمار قرار داد و در طول هفته به آن اجازه رهايش داد، به اين ترتيب ديگر نيازي به تزريقات منظم هفتگي نيست. نمونه اي از داروهايي که از فناوری نانو براي بهبود دارو رساني استفاده کرده اند، داروي آبراکسان (ABRAXANE) است. اين دارو فرمولاسيون نانوذره داروي شيمي درماني پاکليتاکسل و آلبومين پروتئيني است و تاثيرگذاري آن بالا و سميت آن کمتر از حالت آزاد دارو است.
شکل11- ژل هاي فيزيکي قابل تغيير ابزاري براي انتقال دارو هستند.
بافتبسیاری از فعالیت های فناوری نانو در راستای کمک به پزشکان برای علاج بیماری ها یا ترمیم جراحات است. یکی از بخش های مرتبط با پزشکی مهندسی بافت است. مواد ساخت بشر یا مواد طبیعی چند دسته اصلی دارند: سرامیک ها، فلزات، پلیمرها، ساختارهای ترکیبی(کامپوزیت) و بیومواد. با توجه به قرار گرفتن ساختارهای طبیعی در این بخش ها، تلاش محققان دستیابی به موادی است که بتوانند کارکرد مواد اصلی را جبران نمایند. این بخش از تحقیقات، دانشی به نانو بیومیمتیک (Biomimetic به معنای زیست تقلید) را ایجاد کرده است. در اواخر سال 86، خبـر ساخـت ریـه مصنـوعی تـوسط متخصصان داخلی، نشان دهنده توانایی های بالای کشور ما در زمینه این دانش است. یکی دیگر از بخشهایی که کشور ما در این زمینه پیشرفت های خوبی داشته است، حوزه الیاف نانو الکتروریسی است. الیاف پلیمری نانو از داخل یک روزنه باریک خارج شده و تحت یک میدان الکتریکی بسیار بالا، تا ابعاد نانومتری کاهش قطر می دهند. این الیاف در مهندسی بافت کاربرد دارند. تا به حال از این الیاف در پانسمان، مجاری خون، فیلترها و غشاها استفاده شده است.
شکل12- الیاف نانو و روش الکتروریسی
آخرین ویرایش توسط مدیر