فوائد تقنية النانو واستخداماتها في الاحياء

فوائد تقنية النانو واستخداماتها في الاحياء، النانو هو علم يدرس المادة من حيث المقياس الجزيئي والذري، ويسمى بتقنية الصغائر أو تقنية الجزيئات متناهية الصغر، كما تهتم تقنية النانو باختراع وسائل جديدة تقاس بالنانومتر (وهو جزء من المليون من المليمتر)، وهذه التقنية ليست مختصة فقط بعلم الأحياء بل تهتم أيضًا بخواص المواد، أما الصعوبة التي تواجه تقنية النانو تكمن في إمكانية السيطرة على الذرات التي تكونت بفعل المواد التي جزئت.

كيف تعمل تقنية النانو؟

  • تقنية النانو هي عبارة عن جسيمات طورت من خلال نطاق مجهري بشكل اصطناعي، يستخدم البعض منها لربط الخلايا الحية لهدف طبي.
  • أما البعض الآخر فهو بمثابة نظام توصيل من خلال كبسولات جوفاء تتكون من مواد أخرى.
  • ويكون هذا هو الوضع في النقل المباشر للأدوية والأصباغ، وللحفاظ على الجسيمات الرئيسية سليمة حتى التسليم يتم تغطيتها بمواد واقية مثل السيليكا.
  • وبعد ذلك تمتص هذه الطبقات ويقوم الجسيم بعمله في كثير من التطبيقات كالممارسات التجارية والطب والجراحة.

شاهد أيضًابحث كامل عن تقنية النانو واستخداماتها

أفضل استخدامات تقنية النانو في الأحياء

كشف البروتين 

  • يستخدم في اكتشاف البروتين عدد من الأدوات المجهرية التي تستخدم ذرات الذهب المعروفة باسم الصباغ والجسيمات النانوية التي تستخدم مع الكاميرات أو المسح الضوئي، ولكن هناك مشكلة تظهر كثيرا وهي أنها محدودة الكفاءة.
  • يمكن أن تكون تقنية النانو أكثر دقة للجزيئات النانونية، فتعمل على تشتيت الأصباغ أو الجسيمات أو الاثنين معًا.

علاج السرطان 

  • من أكثر استخدامات تقنية النانو انتشارًا هو علاج السرطان لكثير من الناس، وأصبح هناك تطورات بالنسبة لخيار الفحص والعلاج باستخدام تقنية النانو لسرطان البروستاتا والقولون.
  • يتم تسليط الضوء على الخلايا المستهدفة من الاشعة بهدف إمكانية علاج السرطان، ولكي يكون العلاج أكثر فاعلية يجب أن يكون الكشف أكثر دقة.
  • تزيد تقنية النانو من فرصة الجسيمات النانوية (الاصباغ، ذرات الذهب) من الوصول للخلايا السرطانية وبالتالي زيادة نسبة الكشف، مما يساعد على سرعة اكتشاف المشكلة وعلاجها، ومن ثم انخفاض معدلات سرطان القولون والبروستاتا.

هندسة الأنسجة 

  • مجال هندسة الأنسجة من المجالات التي شهدت تطورًا كبيرًا، فشمل لوحات استبدال العظام المكسورة والمفاصل الجديدة خاصًة في أعقاب الحوادث.
  • ولكن كالعادة تظهر مشكلة وهي استخدام التيتانيوم في مثل هذه الحالات والتي قد يعتبرها الجسم جسمًا غريبًا ويرفضها بسهولة.
  • وفي اكتشاف جديد لهندسة الأنسجة أظهر أن جسيمات النانو من الممكن أن تخلق نسيجًا جديدًا الأنسجة الجديدة والعظام بالاندماج معًا.
  • وهذه التقنية يمكن استخدامها في السماح للمغذيات بالمرور، والتطوير في هذه التقنية سيكون له أبلغ الأثر في التقدم في الجراحات التجميلية وزراعة الأعضاء.

ترميز ضوئي متعدد الألوان 

  • من الأشياء المهمة في تحديد التسلسل في علم الوراثة هو ترميز الألوان، إذ يوفر خريطة بصرية البروتينات والجينات التي تسهل التعرف على العيوب والتسلسلات والشذوذ.
  • كانت المشكلة الأساسية في النظام القديم للأصباغ أن الألوان في السلسلة محدود، ولكن مع تطور الجسيمات الملونة وتقنية النانو أصبح بإمكان النظام الجديد من استخدام مركب من أشباه الموصلات ليتم التلاعب به بحرية أكبر وتشكيل الوان جديدة.

اقرأ المزيدما هي تقنية النانو في الكيمياء ؟

التلاعب بالخلايا

  • للجسيمات النانوية جمال يكمن في صنعها من مواد أكثر ملاءمة للعمل مع بعض الخصائص المناسبة، فالبعض يستخدم في شكل كبسولات لتفريق ونقل العناصر في منطقة معينة بالجسم، أما المغناطيسية تستخدم للتلاعب في شكل الخلايا.
  • يمكن استخدام سماكة ونطاقات مختلفة من المعدن من خلال تأثير الجسيمات والقوة المغناطيسية، وفي هذه الحالة يتم التلاعب بالتكنولوجيا نفسيها وليس فقط بالخلايا البيولوجية، وهذه الطريقة مثالية في معالجة كل مشكلة على حدة.

الاكتشاف التجاري

  • من خلال فهمنا لتقنية النانو فإن هذا يجلب المطورين لمجالات أخرى غير المجال الطبي، فهناك بعض المشاريع التجارية المرتبطة بالرعاية الطبية، مثل العناصر المضادة للميكروبات وصنع المضادات مع الفضة النانوية.
  • بالإضافة إلى عدد من المطورين الذين يرغبون في استخدام تقنية النانو والمعادن في استكشاف أنظمة الترشيح، وآخرين يدرسون المواد الحيوية النانوية للإلكترونيات الضوئية.

الوقاية من البكتيريا والجراثيم 

  • في بداية هذا القرن أجرت عدة شركات أبحاث علمية على الحبيبات النانوية لفلز الفضة ومدى توظيفها في قتل الأنواع المختلفة من الفيروسات والبكتيريا الضارة بجانب مقاومته للعدوى.
  • وقد أثبتت النتائج قدرة مدهشة للحبيبات البلورية لفلز الفضة على قتل أنواع من الجراثيم والفيروسات وأنواع من البكتيريا الضارة بسبب تصغير تلك الحبيبات إلى نسبة تقل عن 5 نانو مترات والتي بفعل عملية معينة تكون ايقونات الفضة السامة المسؤولة عن قتل الفيروسات والجراثيم.

قذائف الذهب النانوية لقهر السرطان

  • يطلق على الحبيبات الذهبية عند حقنها بالجسم باسم القذائف لأنها مثل طلقات القذائف في إصابتها للورم أو الخلايا السرطانية فتصيبها في مقتل.
  • وبعد الانتهاء من مهامها القتالية تظل نسبة قليلة من الحبيبات الذهبية داخل الجسم لا تسبب ضرر به أو تسمم لان فلز الذهب يتوافق جيدا مع الأوساط البيولوجية لجسم الإنسان.

موصلات الدواء لاستهداف السرطان

  • استطاعت تقنية النانو ابتكار أنواع من موصلات الأدوية التي تقهر وتزيل أخطر أنواع السرطانات والذي يعرف بسرطان الخلايا النجمية.
  • والسرطان الذي يصيب خلايا المخ يشكل صعوبة بالغة في إزالته لوجوده في مكان حساس ودقيق، لذلك أعلنت إدارة الأغذية والأدوية الأمريكية باستخدام أحد أدوية النانو لعلاج FDA (علاج سرطان الثدي) عام 2005.

تابع أيضًابحث عن تطبيقات النانو تكنولوجي في الطب

مستقبل تقنية النانو

  • أصبحت تقنية النانو بالنسبة الكثيرين لمستقبل الطب والميكانيك الحيوية، ولكن بسبب طبيعة هذه التقنية ودقة تفاصيلها جعلها تبدو وكأنها تكنولوجيا صعبة المنال.
  • ولكن الحقيقة تعلن عن وجود مجالات واسعة للمشاريع المستقبلية مع نظام استهداف الخلايا وتوصيل الدواء وجعلها أكثر فاعلية وكفاءة من حيث التكلفة.
  • كما أصبح هناك املًا في جعل هذه الأجهزة متعددة الوظائف في مختلف العمليات ذات الفوائد الطبية، وبذلك تصبح تقنية النانو مفتوحة في مجال الطب مع وجود الكثير لتعلمه.

فوائد تقنية النانو

  • تحسين أنظمة تنقية المياه وأساليب التصنيع وشبكات الطاقة.
  • تعزيز الطب النانو والصحة البدنية.
  • التغذية على نطاق واسع وتحسين طرق إنتاج الأغذية.
  • البنية التحتية لصناعة السيارات.
  • قد تتطلب المنتجات المصنعة بواسطة تقنية النانو العمل قليلا بجانب الأرض او الصيانة، مع كونها منخفضة التكلفة وذات إنتاجية عالية، وأن تكون متطلبات الطاقة والمواد متواضعة.
  • الأغذية والمحاصيل المهندسة وراثيا مما يسهم في زيادة الإنتاج الزراعي بأقل متطلبات للعمل.
  • زيادة إمكانات الاتصال وسعة تخزين المعلومات.
  • زيادة القدرة التصنيعية النظيفة والتي كفاءتها عالية.
  • العمل على دعم وتعزيز نواحي التغذية التفاعلية الذكية لكافة الأغذية القوية والرخصة.
  • وفرة المواد الطبيعية والمستخدمة في توفير موارد مياه نظيفة.

مخاطر استخدام تقنية النانو

هناك مخاوف من جمعيات حماية البيئة ضد تطبيقات النانو التي توصف بأنها عقاب محتمل، ومن هذه المخاوف:

  • إمكانية تلوث البيئة.
  • حدوث تسمم بشري جراء استنشاق كريات الكربون (المادة النانوية).
  • احتمالية تصميم بكتيريا جديدة.
  • إنتاج ماكينات تبرمج ويدخل إليها المعلومات الوراثية من خلال حبيبات فيروسي مصنوعة من الممكن أن تنفذ بسهولة لرئة وجلد الإنسان وأجهزته المعوية.
  • ليس هناك ما يشير إلى تأثير تلك الحبيبات على صحة الإنسان

فوائد تقنية النانو واستخداماتها في الأحياء، النانو مشتق من النانومتر كوحدة قياس وهو يعني هندسة المنتجات المتناهية الصغر، وتقنية النانو مجموعة من التقنيات والتطبيقات التي تعمل على تحقيق درجة عالية من الدقة في أشكال وأحجام ووظائف المواد ومكوناتها وبالتالي التحكم في وظائف الأدوات المستعملة في ميادين عديدة مثل الفضاء والعقاقير والطب والاتصالات والهندسة والصناعة والزراعة وغيرها.

مقالات ذات صلة