مزايا تقنية النانو واستخدامها في علم الأحياء. تقنية النانو هي علم يدرس المادة على المستوى الجزيئي والذري.
يطلق عليه اسم تقنية النانو أو تقنية الجسيمات النانوية، وتتعامل تقنية النانو مع اختراع تقنيات جديدة تقاس بالنانومتر.
(وهو جزء من مليون من المليمتر)، وهذه التقنية لا تتعلق فقط بالبيولوجيا، ولكن أيضًا بخصائص المواد، والصعوبة التي تواجهها تقنية النانو هي القدرة على التحكم في الذرات التي تكونت من مواد مجزأة.
كيف تعمل تقنية النانو؟
- تقنية النانو عبارة عن جزيئات مصطنعة، يستخدم بعضها لربط الخلايا الحية، للأغراض الطبية.
- البعض الآخر عبارة عن نظام توصيل من خلال كبسولات مجوفة تتكون من مواد أخرى.
- يحدث هذا عندما يتم نقل الأدوية والأصباغ مباشرة، ولضمان بقاء الجسيمات الرئيسية سليمة حتى التسليم، يتم تغليفها بمواد واقية مثل ثاني أكسيد السيليكون.
- ثم يتم امتصاص هذه الطبقات ويقوم الجسيم بعمله في العديد من التطبيقات مثل الممارسة التجارية والطب والجراحة.
أنظر أيضا: دراسة شاملة لتقنية النانو واستخداماتها
استخدام أفضل لتقنية النانو في علم الأحياء
كشف البروتين
- تُستخدم سلسلة من الأدوات المجهرية التي تستخدم ذرات الذهب، والمعروفة باسم الأصباغ والجسيمات النانوية، للكشف عن البروتين.
- والتي تستخدم مع الكاميرات أو المسح الضوئي، ولكن هناك مشكلة تظهر غالبًا وهي فعاليتها المحدودة.
- يمكن أن تكون تقنية النانو أكثر دقة للجسيمات النانوية أو الأصباغ المشتتة أو الجسيمات أو كليهما.
معالجة السرطان
- أحد أكثر استخدامات تقنية النانو شيوعًا للعديد من الأشخاص هو علاج السرطان.
- وكانت هناك تطورات فيما يتعلق بإمكانية فحص وعلاج سرطان البروستاتا والقولون باستخدام تقنية النانو.
- يتم تمييز الخلايا المستهدفة بالأشعة السينية لعلاج السرطان.
- لكي يكون العلاج أكثر فعالية، يجب أن يكون الكشف أكثر دقة.
- تزيد تقنية النانو من إمكانية دخول الجسيمات النانوية (الأصباغ، وذرات الذهب) إلى الخلايا السرطانية.
- وبهذه الطريقة يتم زيادة معدل الكشف، مما يساعد على الإسراع في الكشف عن المشكلة وعلاجها، وبالتالي يقلل من معدل الإصابة بسرطان القولون والبروستاتا.
هندسة الانسجة
- هندسة الأنسجة هي واحدة من المجالات التي شهدت تطورا كبيرا.
- ويشمل ذلك استبدال الصفائح للعظام المكسورة والمفاصل الجديدة، خاصة بعد الحوادث.
- ولكن، كالعادة، تنشأ مشكلة استخدام التيتانيوم في مثل هذه الحالات.
- أي كائن يمكن اعتباره جسمًا غريبًا ورفضه بسهولة.
- اكتشاف جديد لهندسة الأنسجة – الجسيمات النانوية.
- من الممكن أن يندمج النسيج الجديد والعظام معًا لتشكيل نسيج جديد.
- يمكن استخدام هذه التقنية لمرور العناصر الغذائية وتطوير هذه التقنية.
- سيكون لهذا التأثير الأكبر على تقدم الجراحة التجميلية وزرع الأعضاء.
متعدد الألوان الترميز البصري
- يعد الترميز اللوني أحد الجوانب المهمة للتسلسل في علم الوراثة.
- يوفر خريطة مرئية للبروتينات والجينات التي تسهل تحديد العيوب والتسلسلات والتشوهات.
- كانت المشكلة الرئيسية في نظام الصباغ القديم هي أن الألوان في التدرج اللوني كانت محدودة.
- ولكن مع تطور الجسيمات الملونة وتكنولوجيا النانو، أصبح نظام جديد ممكنًا.
- باستخدام مركب أشباه الموصلات، يمكنك التلاعب بحرية أكبر وإنشاء ألوان جديدة.
إقرأ أيضاً: ما هي تقنية النانو في الكيمياء؟
التلاعب بالخلية
- يكمن جمال الجسيمات النانوية في أنها مصنوعة من مواد أكثر فاعلية ولها بعض الخصائص التي تتناسب معها.
- يستخدم بعضها في شكل كبسولات للرش.
- نقل العناصر إلى منطقة معينة من الجسم، بينما تستخدم المغناطيسية للتلاعب بشكل الخلايا.
- يمكن أيضًا استخدام سماكات ونطاقات مختلفة من المعدن بواسطة تأثير الجسيمات والقوة المغناطيسية.
- في هذه الحالة، يتم التلاعب بالتكنولوجيا نفسها، وليس فقط الخلايا البيولوجية.
- هذه الطريقة مثالية لمعالجة كل مشكلة على حدة.
افتتاح تجاري
- بفضل فهمنا لتقنية النانو، فإن هذا يقود المطورين إلى مجالات أخرى غير الطب.
- هناك بعض الأعمال المتعلقة بالرعاية الصحية.
- مثل العناصر المضادة للميكروبات وخلق مستضدات من جزيئات الفضة النانوية.
- بالإضافة إلى عدد من المطورين الذين يرغبون في استخدام تكنولوجيا النانو والمعادن لدراسة أنظمة الترشيح.
- وآخرون يدرسون المواد الحيوية النانوية للإلكترونيات الضوئية.
منع البكتيريا والميكروبات
- في بداية هذا القرن، أجرت العديد من الشركات بحثًا علميًا على الجسيمات النانوية من معدن الفضة.
- ومدى استخدامه في قتل مختلف أنواع الفيروسات والبكتيريا الضارة بالإضافة إلى مقاومته للعدوى.
- وهكذا أثبتت النتائج القدرة المذهلة للبلورات الفضية على تدمير أنواع مختلفة من الميكروبات والفيروسات.
- وأنواع البكتيريا الضارة نتيجة تصغير هذه الحبوب إلى نسبة أقل من 5 نانومتر.
- والتي، نتيجة لعملية معينة، شارات فضية سامة مسؤولة عن قتل الفيروسات والميكروبات.
لا تفوت القراءة: ما هي تقنية النانو وما هي تطبيقاتها وفوائدها؟
قذائف نانوية من الذهب لهزيمة السرطان
- وهكذا، عندما تدخل الحبيبات الذهبية في الجسم تسمى أصداف.
- لأنه يشبه الرصاص الصاروخي الذي يصيب الورم أو الخلايا السرطانية ويقتلها.
- بعد الانتهاء من المهام القتالية، تبقى نسبة صغيرة من حبيبات الذهب في الجسم دون التسبب في ضرر أو تسمم.
- لأن المعدن الذهبي متوافق جيدًا مع البيئة البيولوجية لجسم الإنسان.
مواد رابطة الأدوية لاستهداف السرطان
- تمكنت تقنية النانو من إنشاء أنواع من ناقلات الأدوية التي تهزم وتزيل أخطر أنواع السرطان.
- وهو ما يعرف بالسرطان النجمي.
- والسرطان الذي يصيب خلايا المخ يصعب للغاية إزالته لأنه في مكان دقيق وحساس.
- نعم، أعلنت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية عن استخدام أحد العقاقير النانوية لعلاج FDA (علاج سرطان الثدي) في عام 2005.
إقرأ أيضاً: دراسة تطبيق تقنية النانو في الطب
مستقبل تكنولوجيا النانو
- بالنسبة للكثيرين، أصبحت تقنية النانو مستقبل الطب والميكانيكا الحيوية.
- ومع ذلك، نظرًا لطبيعة هذه التقنية ودقة تفاصيلها، يبدو أن الحصول على هذه التقنية أمر صعب.
- لكن الحقيقة هي أن هناك العديد من الفرص للمشاريع المستقبلية مع استهداف الخلايا وأنظمة توصيل الأدوية.
- وجعلها أكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة.
- وهناك أمل أيضًا في جعل هذه الأجهزة متعددة الوظائف في مختلف العمليات الجراحية ذات الفوائد الطبية.
- وهكذا، أصبحت تقنية النانو مجالًا مفتوحًا في الطب يمكن تعلم الكثير فيه.
مزايا تقنية النانو
- تحسين أنظمة معالجة المياه وطرق الإنتاج وشبكات الكهرباء.
- النهوض بالطب النانوي والصحة البدنية.
- التغذية على نطاق واسع وتحسين طرق إنتاج الغذاء.
- البنية التحتية للسيارات.
- قد تتطلب المنتجات المصنوعة باستخدام تقنية النانو القليل من الأعمال الترابية أو الصيانة، أو قد تتطلب القليل من الصيانة، ولكنها ذات تكلفة منخفضة، وأداء عالٍ، ومتطلبات متواضعة للطاقة والمواد.
- الأطعمة والمحاصيل المعدلة وراثيًا التي تساعد على زيادة الإنتاج الزراعي مع الحد الأدنى من متطلبات العمالة.
- هذا يزيد من قدرات الاتصال وسعة تخزين المعلومات.
- زيادة الطاقة الإنتاجية النظيفة وذات الكفاءة العالية.
- العمل على دعم وتحسين جوانب التغذية الذكية التفاعلية لجميع المنتجات القوية والمرخصة.
- وفرة من المواد الطبيعية المستخدمة في توفير المياه النظيفة.
مخاطر استخدام تقنية النانو
على هذا النحو، أثارت الجمعيات البيئية مخاوف بشأن تطبيقات النانو، والتي تم وصفها بأنها قد تكون عقابية، وتشمل هذه المخاوف:
- احتمالية التلوث البيئي.
- التسمم باستنشاق حبيبات الفحم (مادة نانوية).
- إمكانية تكوين بكتيريا جديدة.
- آلات تصنيع مبرمجة وحقنة بالمعلومات الجينية عبر كريات فيروسية يمكنها اختراق رئتي الإنسان والجلد والأمعاء بسهولة.
- لا توجد علامات على أي تأثير لهذه الكريات على صحة الإنسان.
مزايا تقنية النانو واستخداماتها في علم الأحياء، يأتي النانو من النانومتر كوحدة قياس، مما يعني تطوير المنتجات النانوية، وتقنية النانو هي مجموعة من التقنيات والتطبيقات التي تعمل على تحقيق درجة عالية من الدقة في الأشكال والأحجام، ووظائف المواد ومكوناتها.
وبذلك تتحكم وظائف الأدوات المستخدمة في العديد من المجالات، مثل الفضاء والأدوية والطب والاتصالات والهندسة والصناعة والزراعة وغيرها.