انتقال داروهاي آب دوست به بدن به کمک فناوري نانو

خلاصه :
در طول دهه‌هاي اخير تحقيقات بر پايه ي فرآيندهاي با انرژي پايين با توليد نانوامولسيون‌ها متمرکز بوده است. اين امر باعث معطوف شدن اين فناوري در شاخه‌هاي نانوپزشکي، رسانش دارويي، وسايل آرايشي و بهداشتي و غيره شده است. يکي از اين روش ها، روش دماي تغيير فاز (PIT) است.با استفاده از اين روش نانوامولسيوني حاوي ميسل‌هاي معکوس که داروهاي آب دوست را درون هسته ي آب دوست خود پوشش دهي کرده‌اند تهيه مي‌شود. بارگذاري داروها در پوشش‌هايي در اندازه ي نانو موجب بالا رفتن اثرات دارو در بدن و کاهش اثرات جانبي ونيز موجب جلوگيري از تخريب زود هنگام آن در بدن مي‌شود.همچنين در رساندن دارو به محل مناسبش در بدن (دارورساني هدفمند ) و نيز کنترل شرايط رهاسازي آن (رهاسازي کنترل شده ) موثر است.



1- مقدمه:
دوعامل جريان توسعه دارو در نانو ساختارها را پيش مي‌برد: شکل‌بندي دارو و مسير اجرا. شکل‌بندي‌هاي جديد دارويي که از علم مواد و فناوري نانو گرفته شده است، منجر به ايجاد ذرات نانو، ليپوزوم ها، ميسل ها، دنديمرها، کريستال‌هاي مايع، هيدروژل‌ها، پليمرهاي نشان دار مولکولي، ترکيب پلي مرهاي سنتزي ومولکولهاي زيستي شده است[1].در طول سال‌هاي اخير ميسل‌هاي نرمال5 به عنوان ناقلين دارويي مورد توجه خاص بوده‌اند.خصوصيت آن‌ها در حل کردن مواد نامحلول در هسته ي آب گريز خود اين امکان را به آن‌ها داده است که درمورد داروهاي مختلف آب گريز و نيز داروهايي که اثرات جانبي قوي دارند از آن‌ها به عنوان عامل انتقال اين مواد استفاده کنند.به عنوان مثال به تازگي انتقال داروي ضد سرطان دوکسوروبيسين به‌وسيله‌ي ميسل‌ها مورد بررسي قرار گرفته است[2]. ميسل‌هاي معکوس نيز به عنوان ناقلين داروهاي آب دوست مورد توجه دانشمندان قرار گرفته‌اند. استفاده از نانوامولسيون‌هاي حاوي ميسل‌هاي معکوس بارگذاري شده با داروي آب دوست، به عنوان روش جديدي براي نانو پوشش دهي مواد آب دوست ارايه شده است. نانوامولسيون‌ها به عنوان امولسيون‌هايي در مقياس نانو تعريف مي‌شوند و تشکيل يک محلول کاملا مقاوم را مي‌دهند.آن‌ها با ميکروامولسيون‌ها متفاوت اند. ميکروامولسيون‌ها از نظر سينتيکي کم ثبات اند[3].

2- ماده ي فعال سطحي 6، ميسل نرمال و ميسل معکوس:
مواد فعال سطحي، مولکولهاي دوگانه دوستي هستند که ازيک قسمت قطبي آب دوست که به عنوان گروه سر ناميده مي‌شود و يک بخش غيرقطبي هيدروکربني آب گريز که گروه دم ناميده مي‌شود، تشکيل شده‌اند.اين مولکول‌ها در بالاتر از غلظت خاصي که غلظت بحراني ميسلي شدن ناميده مي‌شود به صورت تجمعات سازمان يافته‌اي به نام ميسل خود تجمعي مي‌کنند. ميسل‌ها دو دسته هستند؛ در يک محيط آبي يا حلال قطبي دم‌هاي آب گريز طوري گرد هم جمع مي‌شوند که تماسشان با آب به حداقل مي‌رسد و سرهاي آب دوست به سمت بيرون به طوري که بيشترين تماس با آب را داشته باشند قرار مي‌گيرند. اين نوع ميسل را ميسل نرمال مي‌نامند[4]. در حلال‌هاي غير آبي و غير قطبي حالت عکس اتفاق مي‌افتد. يعني گروه‌هاي سر قطبي به سمت داخل و گروه‌هاي آب گريز به سمت بيرون جهت‌گيري مي‌کنند. ميسل حاصل را ميسل معکوس مي‌نامند[5].شکل 1 اين سه مفهوم را به خوبي نشان مي‌دهد.

شکل 1: ماده ي فعال سطحي، ميسل نرمال و ميسل معکوس[استفاده از 4].

- فرآيند توليد نانوامولسيون ها:
فرايند توليد نانوامولسيون‌ها 2دسته است: در دسته ي اول از فرآيندهاي با انرژي بالا استفاده مي‌کنند.گروه دوم طي فرآيندهاي کم انرژي، با استفاده از خصوصيات فيزيکوشيميايي ذاتي مواد فعال سطحي تشکيل مي‌شوند. استفاده از روش دوم براي رسانش دارويي، علاوه‌بر کم انرژي بودن فرآيند، از تخريب دارو در طول فرآيند‌هاي رسيدن به محل موردنظر، محافظت مي‌کند.ازميان روش‌هاي با انرژي پايين مي‌توان به 2 روش اشاره کرد:
1- روش توليد خودبه‌خودي امولسيون‌ها و 2- روش دماي تغيير فاز[3].
مطالعات نشان داده است که اين 2 روش سيستم‌هاي بسيار نزديکي هستند.اما تمرکز در اين مقاله بيشتر بر روي روش دماي تغيير فاز است.

4- روش دماي تغيير فاز (PIT) :
روش دماي تغيير فاز يکي از بهترين روش‌هاي قابل دسترس براي انتخاب امولسيون کننده‌ها است. دماي تغيير فاز دمايي است که در آن امولسيون از نوع آب در روغن W/O) ) به نوع روغن در آب (O/W) تبديل مي‌شود [6]. در واقع اساس اين فرآيند بر اين حقيقت استوار است که تشکيل امولسيون از مواد فعال سطحي به‌وسيله‌ي دما قابل کنترل است. در دماهاي پايين مولکول‌هاي دوگانه دوستي مانند مواد فعال سطحي، حلاليتشان در آب بيشتر است و ماکرو امولسيون‌هاي روغن در آب تشکيل مي‌دهند و در دماهاي بالا حلاليتشان در روغن افزايش مي‌يابد و ماکرو امولسيون‌هاي آب در روغن تشکيل مي‌دهند[3].مطابق مطالعه ي دانشمندان مهاجرت مولکول‌هاي دوگانه دوست از فاز روغن به فاز آب با تغيير ناگهاني دما امکان‌پذير است[7].به عبارت ديگر زماني که سيستم در آغاز در دمايي بالاتر از دماي PIT است و به‌وسيله‌ي آب ناگهان رقيق مي‌شود و دمايش به پايين‌تراز دماي PIT مي‌رسد، يک تغيير ناگهاني در فاز اتفاق مي‌افتد و از حالت آب در روغن به حالت روغن در آب تبديل مي‌شود[3].

5- تعيين PIT:
به‌وسيله‌ي چندين روش تعيين مي‌شود. يکي روش چشمي است. در بالاي اين دما امولسيون رقيق و آبکي است.در پايين اين دما امولسيون سفيد، کدر و غليظ است. همچنين مي‌توان اين دما را به‌وسيله‌ي هدايت سنجي اندازه گرفت. روش سوم تعيين به‌وسيله‌ي pH است. در بالاي اين دما PH ناپايدار است. اما در پايين اين دما کاملا ثابت است. در واقع در بالاي اين دما pH روغن را اندازه مي‌گيريم و براي اندازه‌گيري pH بايد نيروي يوني و هدايت داشته باشيم که روغن هيچ کدام را ندارد[6].

6- استفاده از PIT در تهيه ي نانوامولسيون‌هاي حاوي ميسل‌هاي معکوس:
عيب روش دماي تغيير فاز اين است که در طي آن تنها نانوامولسيون‌هاي روغن در آب تشکيل مي‌شود و بنابراين اين نانوامولسيون‌ها تنها قادرند که مولکول‌هاي آب گريز را بارگذاري کنند[6]. اما به تازگي دانشمندان با استفاده از اين روش نانوامولسيون‌هاي حاوي ميسل‌هاي معکوس تهيه کرده‌اند.اين سيستم قادر به بارگذاري داروهاي آب دوست و انتقال آن به بدن است.اين راهکار حلاليت مولکول‌هاي آب دوست در روغن، در قالب يک سيستم ميسلي معکوس مقاوم است.کارهاي قبلي که در اين زمينه گزارش شده است شامل استفاده ي گسترده از پلي مر ها، حلال‌هاي آلي و روش‌هاي پرانرژي است. با اين همه نانوپوشش دهي مواد آب دوست هنوز بحث برانگيز است و جاي کار دارد [3].
در مطالعه اين دانشمندان با استفاده از يک ماده ي فعال سطحي چربي دوست، يک محلول با ميسل‌هاي معکوس تهيه مي‌شود. داروي آب دوست مورد نظر به آن اضافه مي‌شود. خاصيت آب دوستي دارو باعث مي‌شود که اين داروها در داخل ميسل‌هاي معکوس جاي گيرند.به طور جداگانه يک ماده ي فعال سطحي ديگر، آب و روغن در مقادير مشخص با هم مخلوط مي‌شوند.سپس دما به آرامي بالا مي‌رود. (دماي PIT قبلا براي اين محلول اندازه گرفته شده است). محلول ميسل‌هاي معکوس تشکيل شده در روغن که دارو درون آن‌ها بار‌گذاري شده بود، به اين سيستم گرم اضافه مي‌شود. سپس يک رقت ناگهاني با آب در دماي اتاق صورت مي‌گيرد. نتيجه تشکيل نانوامولسيون‌هاي تک تفرقي و بارگذاري شده ي دارويي با قطر ذرات 10 تا 20 نانومتر است. محلول‌هاي به دست آمده از اين روش، تا ماه‌ها پايدار هستند و اثبات شده است که به خاطر شکل خاصي که دارند، به‌وسيله‌ي سيستم ايمني بدن قابل‌شناسايي نيستند. شکل 2 فرآيند توليد اين سيستم را به خوبي نشان مي‌دهد[3].

شکل 2: استفاده از روش PIT در تهيه ي نانوامولسيون[3].

- جمع‌بندي:
تهيه ي نانوامولسيون‌ها ي حاوي ميسل‌هاي معکوس بارگذاري شده با مواد آب دوست به‌وسيله‌ي روش کم انرژي PIT پيشنهادي قوي براي انتقال داروهاي آب دوست به بدن است. نانوامولسيون‌هاي به دست آمده از اين روش مقاوم اند و زماني که با مواد دارويي مناسب بارگذاري شوند با آن‌ها سازگارند.به علاوه اين نانوسيستم‌ها به خاطر شکل خاصي که دارند به‌وسيله‌ي سيستم ايمني قابل‌شناسايي نيستند.نانوامولسيون‌هاي تشکيل شده از روش دماي تغيير فاز تا ماه‌ها پايدارند و اندازه ي قطر ذرات آن‌ها 10 تا 20 نانومتر است.

8- منابع: 

 1- Pison U, Welte T, Giersig M, Groneberg D , Europian Journal of Pharmacology , Vol. 533 , 2006;341-350
2- Cha E , Kim E, Ahn Ch, Macromolecular Research,Vol. 18, No.7, 2010;686-689
3- Anton, N. and et all,Int. J. Pharm.,Vol. 398, 2010;204-209
4-Rangel C , Pessoa A ,Tavares L ,J Pharmaceut Sci, No. 8 (2) : 2005; 147-163
5-Colloids and interfaces in life sciences,Willem Norde,published in Taylor and Francis e-Library,2005;p198
6- http://www.zenitech.com/documents/new%20pdfs/articles/Dr%20Z%20emulsions%20using%20%20PIT%20method.pdf
7- Anton, N. , Vandamme T.,Int. J. Pharm, Vol 377,2009;142-147

پانوشت:

1.  Phase Inversion Temperature
2. Reverse micelle .
3. Targeted drug delivery Controlled release
4. Normal micelle
5. surfactant
6.  Critical micelle concentration

 نویسنده : سولماز ملکي

رديابي و درمان سلول‌هاي سرطاني با استفاده از نانوذرات اکسيد آهن

گروهي از محققان آزمايشگاه فناوري پودري EPFL در سوئيس در تلاشند با استفاده از نانوذرات اکسيد آهن سلول‌هاي سرطاني را شناسايي و منهدم کرده و داروها را با دقت بسيار بالا به سلول‌هاي بيمار درون بدن برسانند.

نانوذرات اَبَرپارامغناطيس اکسيد آهن با قطر 5 تا 10 نانومتر که توسط پروفسور هانريش هافمن و گروهش مورد مطالعه قرار گرفته‌اند، بسيار نويدبخش هستند، زيرا زماني که در ميدان مغناطيسي خارجي قرار مي‌گيرند، ويژگي‌هاي مغناطيسي خود را بروز مي‌دهند. اين ويژگي در کاربردهاي خاص پزشکي همچون تشخيص بيماري‌هايي مثل آرتروز، تعيين موقعيت تومورها و از بين بردن سلول‌هاي سرطاني در بيماران از اهميت بالايي برخوردار است.

تشخيص سرطان

محققان EPFL روي سه کاربرد اصلي اين نانوذرات تمرکز داشته‌اند: تشخيص، درمان و حذف سلول‌هاي بدخيم. هافمن مي‌گويد: «در حال حاضر ذرات اکسيد آهن به‌عنوان عوامل وضوح تصوير MRI براي تشخيص سرطان کبد مورد استفاده قرار مي‌گيرند. ما امکان استفاده از اين ذرات در تشخيص انواع ديگر تومورها و همچنين بيماري‌هاي ديگري همچون آرتروز را بررسي مي‌کنيم. تشخيص آرتروز هدف اصلي يکي از پروژه‌هاي بزرگ EU FP-7 به نام Nanodiara است».

مکانيسم کار اين نانوذرات بدين شکل است: سلول‌هاي سرطاني گيرنده‌هايي روي سطح خود دارند. سطح خارجي نانوذرات به‌نحوي طراحي مي‌شود که پس از تزريق به بدن تنها به اين گيرنده‌ها متصل شوند. چون نانوذرات اکسيد آهن موقع قرار گرفتن در معرض ميدان مغناطيسي وضوح بافت‌ها را تغيير مي‌دهند، بنابراين مي‌توان موقعيت دقيق سلول‌هاي سرطاني را با استفاده از MRI تعيين کرد.

هافمن توضيح مي‌دهد: «تاکنون از اين روش تنها براي تشخيص سرطان کبد استفاده شده است، زيرا براي هر نوع از سرطان بايد عوامل خاصي روي نانوذرات اضافه شوند و اين عوامل رفتار نانوذرات را تغيير مي‌دهند. بنابراين درک رفتار نانوذرات در يک سيال پيچيده همچون خون مشکل مي‌شود».

درمان هدفمند

يکي از جنبه‌هاي اين تحقيق روي رسانش هدفمند داروها به سلول‌هاي خاص متمرکز بوده است. هافمن مي‌گويد: «نانوذرات اکسيد آهن مي‌توانند به‌طور مستقيم به‌درون اجزاي سلولي نفوذ کنند. اين ويژگي امکان رسانش داروها را به‌طور مستقيم به‌درون يک سلول فراهم مي‌آورد».

از بين بردن تومورها با استفاده از حرارت

نانوذرات اکسيد آهن علاوه بر تشخيص سلول‌هاي خاص و رسانش مستقيم دارو به آنها مي‌توانند تومورهاي استخواني را به شکل حرارتي از بين ببرند. در سرطان استخوان متاستاز اغلب در طول ستون فقرات اتفاق مي‌افتد. يکي از روش‌هاي فعلي درمان اين بيماري تزريق يک ماده سيمان‌مانند به مهره‌هاست تا بدين طريق آنها را در جاي خود ثابت کند. اگر نانوذرات اکسيد آهن قبل از تزريق اين ماده به آن اضافه شوند، مي‌توانند پس از جامد شدن اين ماده با استفاده از يک ميدان خارجي متناوب تا 46 درجه سانتي‌گراد گرم شده و سلول‌هاي سرطاني اطراف خود را از بين ببرند. تحمل حرارتي سلول‌هاي سرطاني پايين‌تر از سلول‌هاي عادي است و بنابراين زودتر از بين مي‌روند.

http://actu.epfl.ch//

مولکولي که روشن و خاموش مي‌شود

يک مولکول منفرد که حالت بار و شکل آن به طور دلخواه مي‌تواند تغيير کند، جديدترين اختراع دانشمندان در فرانسه است. پژوهشگران مذکور علاوه بر کنترل بار اين مولکول با يک روش کاملاً برگشت پذير، توانستند ارتباط بين بار مولکول و شکل هندسي آن را آشکار سازند، که باعث مي‌شود مانند يک بيت اطلاعاتي يا يک سيستم الکترومکانيکي در مقياس نانومتري قابل استفاده باشد. اين حرکت عقب- و- جلوي کاملا قابل کنترل در سطح مولکولي اميد زيادي براي خلق حافظه‌هاي ديجيتالي فراچگال يا نانوموتورها بوجود آورده است.

بالا: تصاوير بدست آمده با ميکروسکوپ تونلي روبشي. پايين: نمودارهايي که نشان مي‌دهند هندسه مولکول، تابعي از حالت بار آن است.

 

چيزي که اين پژوهشگران توسعه داده‌اند يک سوئيچ مولکولي ناميده مي‌شود: مولکولي که به طور قابل تعويض حالت A يا حالت B را تحت اعمال محرک‌هاي خارجي به خود مي‌گيرد. در اين آزمايش خاص، اين دو حالت متناظر هستند با هندسه‌هاي مختلف مولکولي - ترکيب ثابت است ولي شکل تغيير مي‌کند. براي ايجاد تغييرشکل، يک الکترون بايد به اين مولکول اضافه شود، که همان محرک خارجي است. همچين افزودن يک الکترون موجب ايجاد يک نيروي دافعه مازاد مي‌شود که باعث مي‌گردد اتم‌هاي معين از همديگر بيشتر دور شوند و شکل مولکول از يک پيکربندي مربعي تخت به يک پيکربندي هرمي حجيم تبديل گردد.

از ديدگاه فني، اين عمل با استفاده از ميکروسکوپ تونلي روبشي (STM) امکانپذير است. STM هم به مانند دوربين براي مشاهده شکل مولکول عمل مي‌کند و هم به مانند ابزاري براي تزريق الکترون‌ها: هنگامي که نوک ميکروسکوپ يک تنش الکتريکي اعمال کند مولکول يک الکترون کسب کرده و تغيير شکل مي‌دهد و هرمي مي‌گردد. فرايند کاملا برگشت‌پذير است: هنگامي که ولتاژ معکوس اعمال شود مولکول الکترون را آزاد کرده و مجددا به حالت تخت با بار خنثي بر مي‌گردد.

اين پژوهشگران با استفاده از ميکرسکوپ نيروي اتمي (AFM) حالت بار مولکول را در هر دو پيکربندي اندازه‌گيري کردند و توانستند ارتباط نزديکي بين بار مولکول و شکل هندسي آنرا برقرار کنند.

اين سوئيچ دري بسوي كاربردهاي بيشماري مانند ساخت واحدهاي حافظه عنصري در مقياس مولكولي باز مي‌كند.

اين پژوهشگران جزئيات نتايج كار تحقيقاتي خود را تحت عنوان "كنترل حالت بار يك سوئيچ مولكولي ردوكس منفرد" در مجله‌ي Physical Review Letters منتشر كرده‌اند.

http://www2.cnrs.fr/ 

توليد يک حمل کننده مولکولي

تيم تحقيقاتي مايکل وارد، از دانشگاه نيويورک و ميلان بيکوکا در ايتاليا، دريافته‌ است که دو مولکول‌ شش وجهي صاف با ابعاد صحيح و پيوندهاي هيدروژني موجود در لبه‌هاي آنها هيچ راهي براي اتصال ندارند مگر اينکه به‌صورت سه بعدي به‌شکلي که محققان مايل هستند، با هم جفت شوند.

وجه اول، شامل يک خوشه نيترات تريس گواندينيوم و وجه دوم شامل بنزن هگزا 4- سولفوناتو فنيل است. وقتي اين مواد اوليه درون محلول قرار مي‌گيرند، چهار تا از وجه‌ها از طريق 72 پيوند هيدروژني بين گروه‌هاي N-H از يک نوع و O-S از نوع ديگر، خودآرايي مي‌دهد.

 وارد مي‌گويد، ما با استفاده از اساس تقارن مولکولي موفق شديم يک چند وجهي مبتني بر پيوندهاي هيدروژني بسازيم. اين قفسه مولکولي به يک بلور زئوليت شکل، متصل است که هر بلور داراي حجم داخلي 2200آنگستروم مکعب است. اين تيم تحقيقاتي ثابت کردند که اين فضاي خالي مي‌تواند ميزبان مولکول‌هاي مختلفي از ترکيبات داراي 10 بار منفي گرفته تا ترکيبات داراي 4 بار مثبت، باشد. يافتن قفسه‌اي که بتواند هم مولکول‌هاي داراي بار مثبت و هم مولکول‌هاي داراي بار منفي را در خود جاي دهد، بسيار دشوار است. برخي مولکول‌ها به‌محض وارد شدن به‌درون اين قفسه از طريق کانال‌ها مربعي شکل، شکل هندسي‌شان تغيير مي‌کند. برخي مولکول‌ها نيز در حين خودآرايي و تشکيل قفسه، درون آن جاي گرفته يا پس از تشکيل قفسه درون قفسه خودآرايي داده و شکل مي‌گيرند.

شکل هندسي قفسه بسيار مستحکم است به‌طوري که تحت تاثير مولکول هدف قرار نمي‌گيرد. اين مسئله در مواقعي که يک ساختار ابرمولکولي غيرکووالانسي قرار است درون قفسه قرار گيرد مصداق پيدا مي‌کند. وارد مي‌گويد ما توانستيم يک نوع جديدي از مواد را توليد کنيم که در آنها از مواد سنتزي آلي براي فراهم کردن عملکرد جديد مولکولي استفاده شده است.

از نگاه متخصصان اين پروژه نتايج بسيار خوبي داشته است، زيرا ساختاري توليد شده که قادر است طيف وسيعي از مواد را در خود جاي دهد، که کار ساده‌اي نيست.

http://www.rsc.org/

ژن‌ درماني سلول‌هاي سرطاني با كمك نانوذرات

پژوهشگراني از دانشکده پزشکي دانشگاه جان هاپکنيز تکنيکي را ابداع كرده‌‌اند که با استفاده از نانوذرات جديد، که مي‌توانند به صورت انجمادي خشکانده شوند و تا سه ماه قبل از مصرف قابل نگهداري باشند، درمان ژني را به سلول‌هاي سرطاني مغز تحويل دهد.

اين ذرات خودپايدار ممكن است، نياز به ژن‌درماني با مداخله ويروسي که با نگراني‌هاي ايمني همراه بوده است، را مرتفع کنند.

جوردن گرين، که استاديار مهندسي زيست‌پزشکي در جان هاپکينز است، مي‌گويد: "خيلي از روش‌هاي ژن‌درماني غيرويروسي داراي بازدهي بسيار کم هستند. ژن‌درماني که براساس نانوذرات باشد، داراي اين قابليت است که ايمن‌تر و موثرتر از روش‌هاي مرسوم شيمي‌درماني براي درمان سرطان باشد. "

 سلول‌هاي سرطان مغز مي‌توانند يك پروتئين فلورسانت سبز توليد کنند. يك DNA که براي توليد اين پروتئين کدگذاري شده است با استفاده از نانوذرات جديد خشکيده انجمادي، به داخل سلول‌هاي سرطاني تزريق شد.

براي ساخت اين نانوذرات، گروه گرين از مولکول‌هاي کوچک صنعتي شروع کرد و براي توليد واکنش‌هاي شيميايي که منجر به پليمرهاي مختلف شوند به طور دقيق ترکيبات مختلف را با هم مخلوط نمود. سپس آنها يك DNA را که يک پروتئين تابان را کدگذاري مي‌کند، با هر كدام از پليمرهاي مختلف مخلوط کردند تا به DNA اجازه بدهند به پليمرها بچسبد و نانوذرات را تشکيل دهد. هر نمونه مختلف به سلول‌هاي تومور مغزي انسان و سلول‌هاي بنيادي تومور مغزي افزوده شد. بعد از 48 ساعت، گروه مذکور تعداد سلول‌هايي که به خاطر دريافت نانوذرات، تابان شده بودند را مورد بازبيني و شمارش قرار داده و سپس پروتئين تابان را با وارد کردن DNA کدگذاري کردند.

اين گروه با شمارش تعداد سلول‌هايي که زنده مانده بودند و نيز تعيين درصدي از آنها که تابان شده بودند، موفقيت خود را ارزيابي کرد.

از بين ترکيبات زيادي که مورد تست قرار گرفت، اين پژوهشگران فهميدند که يک فرمول ويژه به نام نانوذرات پلي بتا-آمينو استر هنگامي که به سلول‌هاي بنيادي تومور مغزي و گليوبلاستوما مي‌رسند، به خوبي عمل مي‌کنند. سپس آنها اين نانوذرات را به صورت انجمادي خشکانده و آنها را در دماهاي مختلف براي مدت‌هاي متفاوت نگهداري کردند و توانايي آنها را براي ورود به سلول‌ها مجددا تست نمودند. با توجه به اظهارات گرين، بعد از شش ماه نگهداري، تأثير آنها به ميزان نصف رسيده بود ولي آنها پي بردند که بعد از سه ماه نگهداري در دماي اتاق، از لحاظ مجازي هيچ تغييري در تأثير ايجاد نشده بود.

جزئيات نتايج اين كار تحقيقاتي در مجله‌ي Biomaterials منتشر شده است.

استفاده از ويروس‌ها در افزايش کارايي پيل‌هاي خورشيدي

گروهي از محققان موسسه فناوري ماساچوست با استفاده از ويروس‌هاي کوچک و بهره‌گيري از توانايي آنها در آرايش دقيق، روش جديدي براي افزايش بهره تبديل انرژي در پيل‌هاي خورشيدي يافته‌اند.

تحقيق جديد محققان MIT مبتني بر اين واقعيت است که نانولوله‌هاي کربني مي‌توانند بهره جمع‌آوري الکترون‌ها از سطح پيل‌هاي خورشيدي را افزايش دهند. با اين حال تلاش‌هاي قبلي براي استفاده از نانولوله‌ها با دو مشکل مواجه بوده است.

اول اينکه در فرايند توليد نانولوله‌ها مخلوطي از دو نوع نانولوله فلزي و نيمه‌رسانا توليد مي‌شود. در اين تحقيق براي اولين بار نشان داده شده است که نانولوله‌هاي نيمه رسانا بهره پيل‌هاي خورشيدي را افزايش مي‌دهند، در حالي اثر نانولوله‌هاي فلزي برعکس است.

مشکل دوم تمايل نانولوله‌ها به تجمع کنار يکديگر است که اين امر کارايي آنها را کاهش مي‌دهد. اينجاست که ويروس‌ها به‌کار مي‌آيند. اين محققان دريافتند که نوع تغييريافته‌اي از يک ويروس به نام M13 که به‌طور معمول باکتري‌ها را آلوده مي‌کند، مي‌تواند آرايش نانولوله‌ها را روي سطح کنترل کند. اين ويروس با جدا نگهداشتن نانولوله‌ها از يکديگر، از ايجاد اتصال کوتاه در مدار پيل خورشيدي جلوگيري کرده و از تجمع نانولوله‌ها ممانعت به‌عمل مي‌آورد.

اين پژوهشگران براي بررسي اثر اين ويروس از نوعي پيل خورشيدي به‌نام پيل خورشيدي حساس‌شده رنگي استفاده کردند که به‌جاي سيليکون از دي‌اکسيد تيتانيوم ساخته مي‌شود. با افزودن ساختارهاي حاوي ويروس ذکر شده، بهره تبديل انرژي پيل خورشيدي حدود يک سوم بهبود يافته و از 8 درصد به 6/10 درصد افزايش يافت.

اين افزايش قابل ملاحظه در کارايي پيل خورشيدي زماني اتفاق مي‌افتد که تنها 1/0 درصد از وزن کلي پيل را ويروس‌ها و نانولوله‌ها تشکيل مي دهند.

اين ويروس‌ها دو عملکرد مختلف را اعمال مي‌کنند. آنها داراي پروتيئن‌هاي کوتاهي به‌نام پپتيد هستند که مي‌توانند به‌شکلي محکم به نانولوله‌هاي کربني پيوند يافته و آنها را از هم دور نگهدارند. هر ويروس مي‌تواند تا 10 نانولوله را در جاي خود نگهدارد که در اين حالت هر نانولوله به حدود 300 مولکول پپتيد متصل شده است. از سوي ديگر اين ويروس به‌نحوي طراحي شده است که مي‌تواند يک روکش از جنس دي‌اکسيد تيتانيوم که جزء کليدي پيل خورشيدي حساس‌شده رنگي است، روي نانولوله‌ها توليد کند. بدين ترتيب دي‌اکسيد تيتانيوم در تماس نزديک با نانولوله‌ها قرار مي‌گيرد که نقش انتقال‌دهنده الکترون‌ها و هدايت آنها به سمت جمع‌کننده الکترون را ايفا مي‌کنند.

جزئيات اين کار در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده است.

http://web.mit.edu/newsoffice/2011/solar-virus-0425.html

بکارگيري نانوذرات سيليکا براي مبارزه با سرطان

پژوهشگراني از آزمايشگاه‌هاي ملي سانديا، دانشگاه نيومکزيکو، و مرکز پژوهش و معالجه سرطان UNM توانستند با ترکيب فناوري‌نانو و پژوهش‌هاي پزشکي يک شيوه موثر براي تخريب سلول‌هاي سرطاني با استفاده از ترکيب داروهاي مناسب ابداع کنند.

اين پژوهشگران از نانوذرات سيليکا به عنوان يک شانه عسل ياد مي‌کنند که مي‌تواند مقادير زيادي از انواع داروها را در حفره‌هاي خود ذخيره کند.

(عکس سمت چپ نشاندهنده فلورسانس سبزي از نفوذ پروتوسل‌ها در سلول کبدي سرطاني است. نقاط قرمز کوچک همان بارپيچ‌هاي ("wrapping") دولايه‌اي ليپيدي هستند. محموله آنها- نانوذرات مملو از دارو که در اينجا حفره‌هاي آنها با رنگينه فلورسانس سفيد براي انجام تصويربرداري پر شده است- به داخل سلول سرطاني نفوذ مي‌کند. (در شکل دوم فراند نفوذ به طور خيلي واضح ديده مي‌شود.) سلول‌هاي سالم در شکل سمت راست هيچ نفوذي را نشان نمي‌دهند.)

جف برينکر، استاد پژوهشگر سانديا، مي‌گويد: "ظرفيت عظيم اين هسته نانومتخلخل، با مساحت سطحي بالايي که دارد، در ترکيب با هدفگيري بهبوديافته يک دولايه ليپيدي کپسوله شده [به نام ليپوزوم] منجر به يک "پروتوسل" واحد مي‌شود که مملو از مخلوط دارويي است که مي‌تواند سلول سرطاني مقاوم به دارو را تخريب کند. اين بمعناي افزايش يک ميليون برابري کارآيي نسبت به ساير روش هايي است که از ليپوزوم تنها- يعني بدون نانوذرات - بعنوان حامل دارو استفاده مي‌کنند. "

اين نانوذرات و غشاهاي سلول‌گونه اطراف آنها که از ليپوزوم‌ها تشکيل شده است، ترکيبي به نام پروتوسل ايجاد مي‌کنند: اين غشاء محموله دارويي را در بر دارد و شامل مولکول‌هايي (پپتيدها) است که بطور ويژه با گيرنده‌هايي که به وفور در سطح سلول سرطاني يافت مي‌شوند، پيوند مي‌خورد. اين نانوذرات باعث پايداري غشاء حفاظت شده مي‌شوند و نيز محموله دارويي را به داخل سلول برده و آزاد مي‌کنند.

برينکر و همکارانش با مقايسه شانه به شانه ليپوزوم‌ها و پروتوسل‌هاي هدفگيري شده با غشاء و ترکيبات پپتيدي يکسان نشان دادند که ظرفيت حمل بيشتر، پايداري و کارآيي هدفگيري بالاتر پروتوسل‌ها منجر به افزايش چندين برابري سيتوتوکسيتي (تخريب) مخصوصاً براي سلول‌هاي سرطان کبد انسان مي‌شود.

اين روش بر روي سلول سرطان انساني در حال تست شدن است و بزودي بر روي تومورهاي موش در مرکز سرطان UNM تست خواهد شد. پژوهشگران تخمين مي‌زنند که اين روش در عرض پنج سال بطور تجاري در دسترس قرار گيرد.

جزئيات نتايج اين کار تحقيقاتي در مجله‌ي Nature Materials منتشر شده است.

http://www.science.unsw.edu.au/news/it-s-a-wrap-nanowire-opens-gate-to-new-devices/

معرفی رشته بیوتکنولوژی (کارشناسی، کارشناسی ارشد، دکترا)

رشته بیوتکنولوژی یک رشته کاربردی و میان رشته ای مهندسی علوم است که قلمرو آن حداقل ۳۳ حوزه تخصصی علوم را در برمی گیرد. این رشته در کشور ما از سال ۱۳۷۸ در دانشکده علوم دانشگاه تهران در مقطع دکترای پیوسته ارائه می شود.
این رشته از سه مرحله کارشناسی، کارشناسی ارشد و دکتری تشکیل شده است که دانشجویان در مرحله کارشناسی پس از گذراندن موفقیت آمیز۱۳۲ واحد دروس مشترک معرفتی- نظری، علوم پایه، پزشکی، مهندسی و مبانی بیوتکنولوژی به اضافه آموختن زبان انگلیسی در حد ۵۵۰ نمره تافل و آشنایی کامل با یک زبان برنامه نویسی کامپیوتر در صورتی که معدل آنها در هر نیمسال تحصیلی ۱۵ باشد، می توانند وارد مرحله دوم یعنی مقطع کارشناسی ارشد شوند که در این مقطع یکی از ۶ گرایش بیوتکنولوژی میکروبی، بیوتکنولوژی پزشکی، بیوتکنولوژی محیطی و دریایی، بیوتکنولوژی مولکولی، فرآورش زیستی و بیوتکنولوژی کشاورزی (گیاهی) را انتخاب کرده و بعد از گذراندن ۴۸ واحد در یکی از گرایشهای تخصصی، و انجام معادل ۶ واحد پژوهشهای انفرادی و ارائه ۲ واحد سمینار از مقطع کارشناسی ارشد فارغ التحصیل می شوند. در این مرحله در صورتی که میانگین نمرات دروس مقطع کارشناسی ارشد آنها حداقل ۱۶ باشد، می توانند در امتحان جامع شرکت کنند و در صورت موفقیت در این امتحان، وارد مرحله دکترای تخصصی (D.Ph ) خواهند شد و رسما برای ثبت پایان نامه دکتری اقدام کنند.
به عبارت دیگر دانشجویان این رشته نیز برای ورود به مقطع کارشناسی ارشد و دکتری باید شرایط لازم را داشته باشند، یعنی باید میانگین معادل بالایی داشته و در آزمون جامع موفق شوند اما در یک آزمون رقابتی شرکت نمی کنند.

توانایی های لازم:
رشته بیوتکنولوژی از بین داوطلبان گروه آزمایشی ریاضی فیزیک و علوم تجربی دانشجو می پذیرد چرا که بعضی از گرایشهای این رشته به علوم پزشکی و بعضی دیگر از گرایشها به رشته های مهندسی مربوط می شود.
گفتنی است که دوره دکترای مستقیم بیوتکنولوژی، دوره آموزشی خاصی است که مناسب با توانایی های دانشجویان سرآمد به صورت پیوسته و فشرده تنظیم شده است و با پذیرش دانشجویانی که از نظر بهره هوشی، قدرت درک و استدلال، توان نوآوری و خلاقیت، خودآموزی و استفاده مناسب از وقت، علاقه و انگیزه شدید به یادگیری و توانایی های ذهنی و روانی سرآمد همگنان خود هستند، آنان را برای اخذ درجه دکتری در این رشته آماده می کنند.
از همین رو نیمی از ظرفیت پذیرش این رشته به داوطلبانی اختصاص دارد که در مرحله ما قبل نهایی المپیادهای دانش آموزی ریاضی، فیزیک، شیمی، کامپیوتر و زیست شناسی پذیرفته شده باشند و نیمی دیگر نیز به داوطلبانی که از طریق آزمون سراسری وارد شده و نمره کل آزمون سراسری آنها از ۱۰۰۰۰ کمتر نباشد. برای مثال در اولین سال ارائه این رشته، آخرین رتبه قبولی ۱۷۳ و در سال دوم، آخرین رتبه قبولی ۱۵۰ بود.
در ضمن از پذیرفته شدگان این رشته، مصاحبه علمی به عمل می آیند تا دانشجویانی که واقعا علاقه مند بوده و انگیزه علمی لازم را دارند، وارد این رشته شوند.

موقعیت شغلی در ایران:
رشته بیوتکنولوژی، یک رشته جدید است و بی شک مدتی زمان خواهد برد تا فارغ التحصیلان آن، جایگاه واقعی خویش را پیدا کنند اما این به معنای آن نیست که موقعیت شغلی برای فارغ التحصیلان این رشته مهیا نمی باشد. چون زمینه کار بیوتکنولوژی در داخل کشور مساعد است و برای مثال در حال حاضر عده ای از دانشجویان دوره دکترای میکروبیولوژی که در زمینه بیوتکنولوژی میکروبی مطالعه می کنند، بر روی آبهای شور کشور مثل دریاچه ارومیه که امکان رشد موجودات در آن پیچیده و مشکل است، تحقیق می کنند تا با بهره گیری از تکنیک های بیوتکنولوژی، محیطی مناسب برای رشد موجودات دریایی در داخل آن فراهم آورند.
از سوی دیگر فارغ التحصیلان این رشته می توانند به عنوان نیروی انسانی متخصص برای مدیریت میانی و هدایت امور فنی خطوط تولید، مزارع و آزمایشگاهها مشغول به فعالیت شوند.

درسهای این رشته در طول تحصیل:

دروس مشترک بین گرایشهای مختلف بیوتکنولوژی:
روانشناسی عمومی، فلسفه عمومی، فلسفه هنر و زیبایی شناسی، فلسفه و روش شناسی علوم، تاریخ علم، روش تحقیق، مبانی منطق، منطق ریاضی، اصول مبانی مدیریت صنعتی، آشنایی با قرآن کریم، مبانی علم و حقوق و روابط بین الملل، اصول علم اقتصاد، ریاضی عمومی، آمار و احتمالات، محاسبات علمی عددی، شیمی عمومی، شیمی آلی، شیمی تجزیه، شیمی فیزیک، مکانیک، الکتریسیته و مغناطیس، موج و حرارت، فیزیک جدید، زیست شناسی عمومی، زیست شناسی سلولی،زیست شناسی مولکولی، ژنتیک عمومی، ژنتیک میکروارگانیسم ها، اصول مهندسی ژنتیک، میکروبیولوژی عمومی، میکروبیولوژی کاربردی، بیوشیمی ساختمانی، متابولیسم، روش های بیوشیمی و دستگاهها، ایمنی شناسی، زیست شناسی پرتوی، اصول مهندسی بیوشیمی، موازنه جرم و انرژی، مکانیک سیالات، انتقال حرات، انتقال جرم، مبانی بیوتکنولوژی پزشکی، مبانی بیوتکنولوژی مولکولی، مبانی بیوتکنولوژی کشاورزی، مبانی بیوتکنولوژی محیطی، مقررات زیست ایمنی.

دروس تخصصی گرایش بیوتکنولوژی پزشکی:
ایمونوژنتیک، ایمنی شناسی سلولی – مولکولی، ژنتیک پزشکی، متابولیت های میکروبی، فاراماکوژنتیک، فرآورده های نوترکیب، مهندسی ژنتیک پیشرفته، آنزیمولوژی.

دروس تخصصی گرایش بیوتکنولوژی محیطی و دریایی:
فروشوئی میکروبی، تصفیه بیولوژیکی فاضلابها، تصفیه بیولوژیکی آلاینده های خطرناک، آلودگی دریا و بیوتکنولوژی دریایی، پاکسازی زیستی، مدلسازی و شبیه سازی فرآیندها، معادلات دیفرانسیل، شیمی فیزیک، میکروبیولوژی محیطی.

دروس تخصصی گرایش بیوتکنولوژی مولکولی:
بیوفیزیک سلولی مولکولی، مهندسی ژنتیک پیشرفته، آنزیمولوژی، ساختمان و عمل پروتئین ها، ساختمان و عمل اسیدهای نوکلئیک، زیست شناسی مولکول پیشرفته، بیولوژی سلولی- مولکولی تکوینی، شیمی فیزیک.

دروس تخصصی گرایش فرآورش زیستی:
مهندسی واکنش های شیمیایی، فرآیندهای جداسازی، طراحی راکتورهای بیوشیمیایی(بیوراکتورها)، مبانی بیوتکنولوژی تخمیر، پدیده های انتقالی در سیستم های بیوشیمی، کنترل فرآیند، طرح و اقتصاد مهندسی، معادلات دیفرانسیل، شیمی فیزیک.

دروس تخصصی گرایش بیوتکنولوژی کشاورزی:
سیتوژنتیک(کلاسیک و نوین)، اصول اصلاح نباتات، اصلاح نباتات پیشرفته، کشت بافت گیاهی و کاربردهای آن، تعیین نقشه ژنی گیاهی(کلاسیک ونوین)، ژنتیک مولکولی گیاهی، روشهای نوین انتقال ژن به گیاهان، آفات و بیماریهای گیاهی، مهندسی ژنتیک پیشرفته.

دروس تخصصی گرایش بیوتکنولوژی میکروبی:
میکروبیولوژی محیطی، فیزیولوژی میکروارگانیسم ها، پدیده های تخمیری، پروتئین ها و پلی ساکاریدهای میکروبی، بیوتکنولوژی غذایی، بیوتکنولوژی آرکی باکترها، آنتی بیوتیکها، بیوتکنولوژی قارچ ها.

مقطع دکترای بیـوتکنولـوژی داروئی:

تعریف و اهداف

دوره دکتری (.Ph.D) رشته بیـوتکنولـوژی (گرایش داروئی)، بالاترین مقطع تحصیلی در این رشته می باشد که به اعطاء مدرک می‌انجامد و مجموعه‌ای هماهنگ از فعالیت‌های پژوهشی و آموزشی است که به منظور نیل به اهداف مشروحه زیر برقرار گردیده است:

الف : تربیت نیروی انسانی و متخصص و متبحر در رشته بیوتکنولوژی (گرایش داروئی) به منظور رفع نیازهای آموزشی و پژوهشی دانشکده‌های داروسازی و مراکز پژوهشی کشور.

ب : تربیت نیروی انسانی متخصص و مجرب برای صنایع داروسازی کشور جهت تولید و کنترل مواد اولیه داروئی بیولوژیک به منظور خود کفایی کشور.

نقش و توانایی

نقش فارغ‌التحصیلان این رشته در جهت فعالیت‌های آموزشی، پژوهشی و خدماتی در زمینه‌های مختلف این رشته از قبیل تولید مواد اولیه داروئی، تولید مواد بیولوژیک، کنترل بیولوژیک داروها، بدست آوردن مواد اولیه بیـولـوژیک جدید از سلـول‌های حیـوانی، قـارچ ها، باکتـری‌ها و سایر میکروارگانیسم‌ها می‌باشد.

شرایط ورود

•  داشتن دانشنامه دکتری حرفه‌ای داروسازی
•  قبولی در امتحان ورودی پذیرش دستیار دوره بیوتکنولوژی (گرایش داروئی)
• امتحان ورودی از دروس زیر انجام خواهد شد :
• میکروب شناسی ۲۰%
• ایمونولوژی ۲۰%
• بیوشیمی و بیولوژی ملکولی ۳۰%
• بیوتکنولوژی ۳۰%

شکل برنامه و واحدهای درسی

طول مدت مجاز تحصیل در دوره دکتری (Ph.D) رشته بیوتکنولوژی (گرایش داروئی) برای دانشجویان تمام وقت، ۴/۵ سال است که شامل دو مرحله آموزشی و پژوهشی می‌باشد. مرحله آموزشی از زمان پذیرفته شدن دانشجو در امتحان ورودی آغاز می‌شود و دانشجو پس از طی دوره آموزشی و گذراندن امتحان جامع وارد مرحله پژوهشی می‌گردد . طول مدت مجاز مرحله آموزشی ۴ نیمسال است. طول هر نیمسال تحصیلی ۱۷ هفته کامل بوده و حداقل زمان لازم برای هر واحد نظری نیز یک ساعت در هفته می‌باشد. مرحله پژوهشی پس از قبولی داوطلب در امتحان جامع آغاز شده و با تدوین رساله و دفاع از آن پایان می‌پذیرد. دانشجو می‌تواند تحقیقات اولیه مرحله پژوهشی را در مرحله آموزشی آغاز نماید ولی ثبت نام رسمی برای رساله، منوط به موفقیت او در امتحان جامع است. سایر مقررات طبق آخرین آئین نامه آموزشی دوره دکتری (Ph.D) شورای عالی برنامه‌ریزی می‌باشد.

- تعداد واحدهای درسی :

دانشجوئی که برای دکتری (Ph.D) ثبت نام می کند موظف است ۳۰ واحد درسی جدول (الف) را در مدت مجاز دوره با موفقیت بگذراند. تعداد واحدهای رساله در مرحله پژوهشی ۲۰ واحد است و مجموع واحدهای آموزشی و پژوهشی ۵۰ واحد خواهد بود.

ضرورت و اهمیت
بیوتکنولوژی، روش جدید بدست آوردن بسیاری از داروهاست که به سرعت در حال گسترش در تمامی علوم و علی‌الخصوص داروسازی می‌باشد. با توجه به گسترش دانشکده‌های داروسازی در سراسر کشور (۱۰ دانشکده) و تشکیل دوره‌های تخصصی داروسازی و نیاز به متخصصین رشته بیوتکنولوژی (گرایش داروئی) برای تدریس واحدهای درسی عمومی و تخصصی این رشته و همچنین با توجه به
سیاست های دولت جمهوری اسلامی ایران در زمینه خودکفایی در تولید مواد اولیه داروئی و توجه به این واقعیت که در حال حاضر حدود %۵۰ مواد اولیه داروئی وارداتی کشور محصول مستقیم و یا مشترک بیوتکنولوژی می باشند و تمامی پیش بینی ها نشان دهنده این امر است که در سال ۲۰۱۰، این میزان به حدود ۷۰ % خواهد رسید، دوره دکتری (Ph.D) بیوتکنولوژی (گرایش داروئی) به منظور رفع کمبودها و تأمین نیروی انسانی ماهر برای دانشگاه ها و مراکز تحقیقاتی صنایع داروئی ارائه می گردد.

منبع: روزنامه آفرینش، انستیتو پاستور ایران

دستکاري اتمي و ملکولي؛ پيشگامان علوم نانو

موسسه ريسرچ اند مارکت (Research and Markets)، به‌تازگي گزارشي با عنوان «دستکاري اتمي و ملکولي. پيشگامان علوم نانو، بخش 2»، منتشر کرده است. هدف از دستکاري اتم‌ها و ملکول‌ها، پي بردن به اين نکته است که ادوات مکانيکي، مغناطيسي، اُپتيک و الکترونيک کوچک شده، مي‌توانند حتي در سطح ملکول‌ها يا اتم‌هاي منفرد نيز عمل کنند. به‌همين دليل، دستکاري ملکولي و اتمي، در توسعه علوم نانو نقش بسزايي دارند. روش‌هاي جديد مبتني بر استفاده از ميکروسکوپ پيمايشگر تونل‌زني (STM)، براي تعيين مشخصات و دستکاري اتم‌ها و ملکول‌ها در تمامي سطوح و با دقت بسيار زياد توسعه يافته است. در عين حال، براي طراحي ملکول‌ها و سطوحي که داراي کارکردهاي الکترونيکي، مکانيکي و نوري ويژه‌اي هستند، مفاهيم جديدي توسعه يافته‌اند که به توسعه و سنتز نانوماشين‌هاي واقعي کمک خواهند کرد. هدف از انتشار گزارش جديد، تشريح جنبه‌هاي مهم اين حوزه علمي در حال رشد و پيش‌بيني چالش‌هاي اصلي مربوط به آينده‌ي «دستکاري اتمي و ملکولي»، از مرحله‌ي دانش بنيادي تا سنتز ادوات در مقياس اتمي است. ويژگي‌هاي اصلي اين گزارش عبارتند از:

ارائه تحقيقات کنوني متخصصان دنيا در زمينه ميکروسکوپ روبشي پيمايشگر (SPM)؛ بررسي جامع موضوعات مختلف؛ و بررسي توسعه تاريخي و تکامل اين حوزه.

موضوعات محوري پوشش داده شده عبارتند از:

نظريه دستکاري اتمي و ملکولي؛ فرايند ارتعاشي در مقياس اتمي؛ فرايندهاي اوليه دستکاري ملکولي و ... .

براي دريافت متن کامل اين گزارش به قيمت 124 يورو اينجا را کليک کنيد.

اثرات سلامتي و زيست‌محيطي نانومواد در محصولات نساجي

اتحاديه اروپا، شاخص ارزيابي ريسک جديدي براي نانومواد مهندسي شده (ENMs) توسعه داده است. اين گزارش با عنوان «اثرات سلامت و زيست‌محيطي نانومواد در نانو نساجي و پوشش‌هاي ظاهري» به‌دنبال آگاهي‌بخشي به تصميم‌گيري‌هاي نوآوري و سياست‌گذاري است.  بر اساس گزارش جديد، طرح محصول مي‌تواند بر انتشار ناخواسته‌ي ENMs تاثير داشته و ترکيبي از دانش مربوط به چرخه‌ي حيات محصول، به‌همراه ارزيابي نظام‌مند مخاطرات بالقوه، امکان انتخاب‌هاي مسوولانه توسعه آتي محصولات را فراهم ‌کند. مطالعه‌ي مذکور در قالب پروژه NanoHouse project تامين مالي مي‌شود. در اين گزارش، محققان آنچه که در حال حاضر درباره ريسک‌هاي بالقوه مربوط به ENMs مورد استفاده در نانونساجي و پوشش‌هاي ظاهري شناسايي شده است را با بررسي کامل مطالعات علمي قبلي و استفاده از مدل‌سازي رياضي جديد رفتار ENMs و سم‌شناسي انساني تشريح کرده‌اند. در اين راستا، آنها شاخص‌هاي ارزيابي سلامت انسان و محيط زيست زير را ارائه کرده‌اند:

اثرات زيست‌محيطي؛ حل شدن در آب؛ رسوب‌گذاري؛ ثبات در طي عمل سوزاندن؛ تاثير بر تجهيزات آب زائد؛ سم شناسي انسان؛ اختلال DNA؛ آسيب ديدن بافت‌ها.

تقريبا 90 درصد تحقيقات قبلي نشان مي‌دهد که نانو نقره‌ها و بيشتر ENMs در طي فرايند تصفيه آب از بين رفته و دربرگيرنده مخاطرات زيست‌محيطي بسيار کمي هستند. اما رفتار اکسيد روي هنوز هم به‌طور گسترده بررسي نشده است. در قالب گزارش جديد، محققان پيشنهاد کرده‌اند که با اتکا بر شاخص‌هاي ارزيابي ريسک فوق، بررسي‌هاي مشخصي از محصولات ENMs خاص انجام شود تا ريسک‌هاي بالقوه آنها کاهش يابد.  http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0160412011000444

براي دريافت متن کامل اين گزارش به قيمت 95/39 دلار اينجا را کليک کنيد.

تشخيص تومور با تصويربرداري نوري

نور مرئي و مخصوصا نور مادون‌قرمز را مي‌توان براي تصويربرداري از بافت انسان استفاده کرد. اثربخشي فرآيندهاي تصويربرداري نوري را مي‌توان با رنگ‌دانه‌هاي مناسب بعنوان عامل کنتراست بطور قابل ملاحظه‌اي بهبود بخشيد. اکنون گروهي به رهبري ونبين لين از دانشگاه کاروليناي شمالي عامل کنتراست جديدي معرفي کرده‌اند که مي‌تواند سلول‌هاي توموري را در محيط مصنوعي علامت‌گذاري کند.

اين رنگ‌دانه کمپلکس روتنيوم فسفرسانس است که در داخل نانوذراتي از يک پليمر کئورديناسيون آلي- فلزي قرار گرفته است. اين نانوذرات اجازه بارگيري مقادير فوق‌العاده زيادي از رنگ‌دانه را مي‌دهند.

اين گروه کمپلکس‌هاي بهم‌پيوسته فلزي براي تشکيل پليمرهاي کئورديناسيون شبکه‌گونه ايجاد کرده است. پليمرهاي کئورديناسيون ساختارهاي آلي- فلزي شامل يون‌هاي فلزي، که همانند نقاط اتصال رفتار مي‌کنند، هستند که توسط پل‌هايي از جنس مولکول‌هاي آلي يا کمپلکس‌هاي کئورديناسيون بهم مرتبط شده‌اند. اين دانشمندان چنين پليمرهايي را با پل‌هايي که از کمپلکس‌هاي گسيلنده نور روتنيوم فلزي تشکيل شده است، ساختند. نشان داده شده است که يون‌هاي زيرکونيوم نقاط اتصال مناسبي هستند.

کمپلکس‌هاي روتنيوم، فلورسانس نيستند بلکه فسفرسانس هستند. بدين معنا که آنها مدت زمان متناسبي بعد از قرار گرفتن تحت تابش نور، از خود نور گسيل مي‌کنند. از آنجايي که آنها در داخل يک ظرف نانو- ترابرد قرار نگرفته‌اند، ولي مولفه‌اي از يک نانوذره هستند، امکان رسيدن به بارگيري رنگ‌دانه تا مقادير بسيار بالا - در اين مورد بيش از 50% - امکان‌پذير است.

بمنظور جلوگيري از انحلال سريع ذرات برافروخته و افزايش خاصيت زيست‌سازگاري، لايه‌هاي نازکي از اکسيد سيليکون و لايه‌اي از پلي‌اتيلن‌گليکول بر روي آنها پوشانده شد. لايه دوم بمانند يک تکيه‌گاه براي آنيساميد (مولکولي که بطور ويژه به گيرنده‌هايي مي‌چسبد که وفورآنها بر روي سطح انواع زيادي از سلول‌هاي توموري نسبت به سلول‌هاي سالم بيشتر است) رفتار مي‌کند.

در محيط کشت سلولي، امکان علامت‌گذاري گزينشي رشته‌اي از سلول‌هاي سرطاني با اين نانوذرات فسفرسانس وجود داشت. اين پژوهشگران اميدوارند که با بکارگيري اين نانومواد آلي- فلزي امکان توسعه عامل‌هاي کنتراست جديد براي استفاده در تصويربرداري نوري جهت تشخيص تومور وجود داشته باشد.

جزئيات نتايج اين پژوهش در مجله‌ي Angewandte Chemie منتشر شده است.

http://www.internetchemie.info/l

استفاده از نانوالماس در درمان سرطان

مقاوم شدن در برابر داروهاي شيمي‌درماني دليل شکست خوردن 90 درصد از سرطان‌هاي جابه‌جا شونده (متاستاز) است.غلبه بر اين مشکل مي‌تواند درمان سرطان را بهبود بخشد.

دين هو، استاديار مهندسي زيست‌پزشکي و مهندسي مکانيک در دانشگاه نورث وسترن بر اين باور است که مي‌توان از ذرات کوچک کربن که نانوالماس ناميده مي‌شوند، به‌عنوان حامل‌هاي رسانشي موثر در درمان سرطان‌هاي مقاوم استفاده کرد.

هو و همکارانش در آزمايش‌هاي درون‌تني که روي سرطان کبد و سينه انجام دادند، دريافتند که اگر دُزي از داروي شيمي‌درماني را که در حالت عادي کشنده است، به اين نانوالماس‌ها متصل نماييم، مي‌تواند اندازه تومور را در موش‌ها تا حد زيادي کاهش دهد. در اين حالت شانس زنده ماندن موجودات مبتلا افزايش يافته و هيچ اثر جانبي نامطلوبي روي بافت‌هاي ديگر مشاهده نمي‌شود.

اين اولين باري است که از نانوالماس‌ها در درمان سرطان‌هاي مقاوم به دارو استفاده مي‌شود. هو مي‌گويد: «ما به اين دليل سرطان‌هاي مقاوم در برابر داروهاي شيمي‌درماني را برگزيديم که اين نوع از تومورها همچنان به‌عنوان يکي از مشکلات اصلي درمان سرطان محسوب شده و شانس زنده ماندن بيماران را کاهش مي‌دهند».

نانوالماس‌ها مواد مبتني بر کربن با قطر بين 2 تا 8 نانومتر هستند. سطح هر نانوالماس حاوي گروه‌هاي عاملي مختلفي است که امکان اتصال ترکيبات مختلفي همچون داروهاي شيمي‌درماني را فراهم مي‌آورد».

اين پژوهشگران نانوالماس را برداشته و با استفاده از يک فرايند سنتزي مقياس‌پذير، داروي شيمي‌درماني دوکسوروبيسين را به شکلي برگشت‌پذير به سطح آن متصل نمودند. اين امر رهايش پايدار اين دارو را امکان‌پذير مي‌سازد.

هو و همکارانش از موش‌هاي مبتلا به سرطان کبد و سينه در تحقيقات خود استفاده کردند. در اين سرطان‌هاي مقاوم دارو مي‌تواند وارد تومور شود، اما به دليل پاسخ ذاتي کبد و سينه بلافاصله از درون اين بافت‌ها بيرون انداخته مي‌شود.

آنها يک گروه از موش‌ها را با کمپلکس نانوالماس- دوکسوروبيسين و گروه ديگر را با داروي تنها تحت درمان قرار دادند. زمان باقي ماندن دارو در جريان گردش خون در موش‌هايي که با کمپلکس‌هاي نانوالماسي درمان شدند، 10 برابر بيشتر از موش‌هايي بود که با داروي تنها تحت درمان قرار گرفتند. به‌علاوه، زمان باقي ماندن دارو درون هر دو نوع تومور نيزافزايش قابل ملاحظه‌اي پيدا کرد. اين مدت زمان طولاني ماندن دارو درون تومور بدين معناست که مي‌توان از دُز پايين‌تري از دارو استفاده کرد و در نتيجه اثرات جانبي نامطلوب کاهش مي‌يابد.

اين محققان همچنين دريافتند که استفاده از کمپلکس‌هاي نانوالماسي موجب کاهش تعداد گلبول‌هاي سفيد خون نمي‌شود که اين امر در درمان سرطان بسيار مهم است.

جزئيات اين کار در مجله Science Translational Medicine منتشر شده است.

کمک به کاهش عوارض جانبي در پيوند استخوان

محققان شرکت فن‌آوري بن‌ياخته موفق به توليد داربست‌هاي مناسبي براي مهندسي بافت استخوان شده‌اند. با استفاده از اين داربست‌ها، عوارض جانبي پيوند استخوان کاهش مي‌يابد.

امروزه عمده‌ترين روش‌پيوندزني استخوان، پيوندزني آلوپيوند و اتوپيوند است که اين روش‌ها خطرات مختلفي از جمله فساد مراکز دهنده، ناهنجاري‌هاي تغذيه بافت پيوند زده شده، صدمات و عوارض جانبي، ناراحتي و رنج مريض را با خود به همراه دارند.

مهندس سيد شهروز زرگريان، کارشناس‌ ارشد مهندسي پليمر، در زمينه‌ي توليد داربست‌هاي مناسب براي مهندسي بافت استخوان به روش الکتروريسي فعاليت مي‌کند.

به گفته‌ي مهندس زرگريان، توليد نانوالياف به روش الکتروريسي به دهه‌ي 80 ميلادي باز مي‌گردد. در اين روش با اعمال ميدان الکتريکي به محلول پليمري مي‌توان اليافي بسيار نازک از آن جدا کرد و با بهينه سازي شرايط، قطر آنها را تا حدود کمتر از 100 نانومتر رساند. از ويژگي‌هاي اين روش مي‌توان به سهولت فرآيند، وفق‌پذيري و کم هزينه بودن آن اشاره کرد.

وي در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه‌ي توسعه‌ي فناوري نانو با بيان اين مطلب که «استفاده از روش الکتروريسي در اين پژوهش، موجب برتري اين محصول شده‌است»، افزود: «داربست پيوندي که ما تهيه کرده‌ايم داراي نانواليافي با قطر يکسان هستند، همچنين نقص‌هاي مورفولوژيکي آن به حداقل رسيده‌است. در نتيجه، اين داربست‌ها، استحکام مکانيکي بالايي دارند و تمايل سلول‌هاي بنيادي به‌آنها زياد است».

مهندس زرگريان در ادامه اظهار داشت: «از اين داربست مي‌توان در مصارف کلينيکي استفاده کرد. همچنين با تهيه‌ي استانداردهاي لازم و يافتن سرمايه‌گذار مي‌توان آن را در اندازه‌ها و مشخصات مورد نياز، به بازار ارايه کرد».

وي براي ساخت داربست اليافي نمدي و شبيه‌سازي بافت طبيعي استخوان از روش الکتروريسي در توليد نانوالياف استفاده کرده‌است. در اجزاي تشکيل‌دهنده داربست، سه قسمت پليمري مجزا و يک بخش معدني به کار گرفته شده‌است. از طرفي به منظور حصول حداکثر تأثير بخش غير آلي بستر و شبيه‌سازي شرايط طبيعي استخوان، نانوذرات هيدروکسي‌آپاتيت (Ca5(OH)(PO4)3]x]) ، با استفاده از روش محلولي در ميان نانوالياف گنجانده شده‌است. نانوذرات هيدروکسي‌آپاتيت به صورت مکعبي بوده و ابعاد آنها از 200 نانومتر کمتر است. همچنين زيست‌فعال و از دسته هدايت‌گرهاي استخواني است.

حضور نانوکريستال‌هاي هيدروکسي‌آپاتيت در کامپوزيت استخواني، به فرآيند هسته‌گذاري ثانويه در حين عمليات معدني‌سازي استخوان کمک شاياني کرده و انرژي نسبتاً زياد لازم براي شکل‌گيري آپاتيت را تامين مي‌کند.
پس از ساخت محلول‌ها و سوسپانسيون‌هاي مورد نياز، فرآيند الکتروريسي انجام شده و داربست‌هاي نانواليافي با درصدهاي پليمري و معدني متفاوت و ساختارهاي مختلف توليد گرديده‌است و در فاز دوم پروژه يعني بررسي‌هاي برون‌تني (In-vitro) به کار گرفته شده‌است.

اين پژوهشگر، تأثير پارامترهاي فرآيندي مختلف بر مورفولوژي داربست، قطر الياف، ميزان تخلخل، ميزان بلورينگي و استحکام نهايي را هم بررسي کرده‌است. با کمک ميکروسکوپ الکتروني روبشي به مشاهده مورفولوژي داربست پرداخته و توزيع قطر الياف را با استفاده از نرم‌افزار ايميج‌جي ترسيم نموده‌است. در ادامه کل فرآيند را به کمک بازخورد حاصل از بررسي تصاوير و دياگرام‌هاي توزيع قطر اصلاح کرده‌است. در انتها نيز ميزان چسبندگي، رشد، تکثير و تمايز سلول‌هاي بنيادي را با استفاده از دستگاه RTPCR (رونوشت معکوس واکنش زنجيري پليمراز) و کيت‌هاي مخصوص تشخيص پروتئين تخمين زده‌است.

شايان ذکر است که استفاده از داربست‌هاي مورد مطالعه در اين پژوهش، مشکلات روش‌هاي فعلي مهندسي بافت را ندارند، همچنين در اين روش به انجام جراحي دوم به منظور خارج کردن پيوند نيازي نيست.

اين پژوهش در شرکت فن‌آوري بن‌ياخته، با نظارت دکتر مسعود سليماني انجام شده‌است و جزئيات آن در مجله‌ي IPJ (جلد 19، صفحات 468-457، سال 2010) منتشر شده‌است.

تدوين دستورالعمل ايمني نانومواد توسط سازمان بهداشت جهاني

سازمان بهداشت جهاني (WHO) در حال تدوين دستورالعمل‌هايي است تا با اتکا بر آنها از سلامت کارگراني که با نانومواد توليدي سروکار دارند، حمايت نمايد.

با توسعه روزافزون علم و فناوري‌نانو،کارگران تمامي کشورهاي دنيا با ريسک‌هاي جديدي مواجه مي‌شوند که ناشي از توسعه و توليد کاربردهاي فناوري‌هاي جديد مبتني بر ساختارهاي نانومقياس هستند. در اين راستا، سازمان بهداشت جهاني در حال تدوين دستورالعمل‌هايي با عنوان «حمايت از کارگران در مقابل ريسک‌هاي بالقوه نانومواد توليدي (WHO/NANOH)» است.

هدف از تدوين اين رهنمودها، تسهيل بهبود در سلامت حرفه‌اي و ايمني کارگراني است که در محيط‌هاي کاري‌اي فعاليت مي‌کنند که ممکن است در آنجا نانومواد منتشر شود. اين دستوالعمل‌ها در برگيرنده عناصري از ارزيابي ريسک و مديريت ريسک است.

اين دستورالعمل‌ها دربرگيرنده پيشنهاداتي براي بهبود ايمني حرفه‌اي و حفاظت از سلامت کارگران تمامي کشورها، بخصوص کشورهاي کمتر توسعه يافته و در حال توسعه‌اي است که با نانومواد سروکار دارند.

طراحي و تدوين دستورالعمل‌هاي فوق مستلزم ايجاد گروه تدوين و گروه بررسي‌هاي خارجي است که نانومواد مختلف توليدي و فرايندهاي مختلف توليد را در سطح مقياس جهاني و فرهنگ‌هاي کاري مختلف پوشش دهند.

گروه تدوين، بر عناصر مهم فرايند توسعه‌ي اين دستوالعمل، نظير ساختار آن نظارت خواهد داشت. در حالي که گروه بررسي‌هاي خارجي، شواهد علمي مهم مربوطه را بررسي و گردآوري خواهد کرد.

http://www.nanowerk.com/

استفاده از سلول‌هاي مصنوعي براي به‌دام انداختن ويروس‌ها

محققان موسسه ملي استاندارد و فناوري (NIST) و دانشکده پزشکي دانشگاه کرنل يک سلول مصنوعي اوليه طراحي کرده‌اند که مي‌تواند گروهي از ويروس‌هاي کشنده را فريب داده، به‌دام انداخته و غيرفعال کند. اين روش يک ابزار تحقيقاتي جديد براي مطالعه دقيق مکانيسم حمله ويروس‌ها به سلول‌ها محسوب شده و شايد روزي براي توليد گروه جديدي از داروهاي ضدويروس مورد استفاده قرار گيرد.

اين پژوهشگران در مقاله جديد خود نشان داده‌اند که چگونه اين سلول‌هاي مصنوعي مي‌توانند مشابه آزمايشي ويروس‌هاي Nipah و Hendra را به‌صورت صد در صد غير فعال کنند. اين دو henipaviruseهاي جديدي هستند که مي‌توانند موجب ايجاد ورم مغزي ( Encephalitis ) کشنده در انسان شوند.

ديويد لاوان يکي از دانشمندان NIST مي‌گويد: « ما اين سلول‌هاي مصنوعي را ظرف عسل مي‌ناميم، زيرا يک طعمه و دام شيرينِ غيرقابل مقاومت است که مي‌تواند براي گرفتن چيزي به‌کار رود».

Henipaviruseها به دسته‌اي از ويروس‌هاي بيماري‌زاي انساني تعلق دارند که ويروس‌هاي پوشش‌دار ناميده مي‌شوند، زيرا توسط يک غشاي دولايه‌اي چربي مشابه غشاي سلول‌هاي حيوانات احاطه شده‌اند.

جفت پروتئين موجود در اين غشا به صورت هماهنگ با سلول ميزبان عمل مي‌کنند. يکي از اين پروتئين‌ها که پروتئين g ناميده مي‌شود به‌عنوان هدف‌ياب عمل کرده و با شناسايي پروتئين‌هاي گيرنده خاص در سطح سلول، به آن متصل مي‌شود. سپس اين پروتئين g به پروتئين F پيغام مي‌دهد که مکانيسم اين عمل به‌صورت کامل شناخته شده نيست. در اين حالت پروتيئن F همانند يک فنر بالا آمده و نيزه خود را به‌سوي سلول ميزبان شليک مي‌کند. اين نيزه درون غشاي دولايه‌اي سلول نفوذ کرده و ويروس اين امکان را مي‌يابد که خود را به‌سوي سلول بکشد. سپس غشاها در هم فرو رفته و ويروس محتواي خود را به‌درون سلول خالي کرده و کنترل سلول را در دست مي‌گيرد.

سلول‌هاي مصنوعي توليد شده داراي يک هسته از جنس سيليکاي نانوحفره‌اي هستند که همانند سلول واقعي توسط يک غشاي ليپيدي پوشانده شده است. اين محققان درون غشاي اين سلول مصنوعي يک پروتئين طعمه به‌نام Ephrin-B2 قرار دادند که يکي از اهداف شناخته‌شده Henipaviruseها به‌شمار مي‌رود. آنها براي ارزيابي عملکرد اين سلول‌هاي مصنوعي آنها را در معرض مشابه آزمايشي Henipaviruseهايي که در دانشگاه کرنل توليد شده بود، قرار دادند. اين ويروس‌ها شبيه Henipaviruseهاي واقعي بودند، با اين تفاوت که درون آنها به جاي RNA اصلي، ژنوم يک ويروس غيربيماري‌زا قرار داده شده است که هنگام وارد شدن به‌درون سلول ميزبان، يک پروتئين فلورسانس توليد مي‌کند. اين ويژگي شمارش و تصويربرداري از سلول‌هاي آلوده را امکان‌پذير مي‌سازد.
اين گروه از محققان نشان دادند که در شرايط آزمايشگاهي اين سلول‌هاي مصنوعي طعمه‌هاي بسيار موثري هستند که مي‌توانند ويروس‌هاي يک محلول آلوده را به‌طور کامل حذف کنند.

جزئيات اين تحقيق به صورت آنلاين در PLoS ONE منتشر شده است.



http://www.nist.gov/ 

بازسازي برگ‌ها

خلاصه :
گياهان براي حيات از هوا، آب و نور خورشيد استفاده مي‌کنند تا سوخت شيميايي خود يعني قند را توليد کنند. اين يک نوع انرژي طبيعي است که هيچ آلودگي و تخريبي براي ساير موجودات ندارد. امروز بشر به اين موضوع دست‌يافته که مي‌تواند طرح‌هاي مهندسي خود را از طبيعت ياد بگيرد و همان‌طور که امروز با تقليد از قوانين خلقت، هواپيماهاي غول پيکر ساخته شده است، به مقياس‌هاي بسيار ريز نانومتري بيايد و برگ‌هايي مثل پارچه‌ را با سرعت بالا توليد کند که لااقل بتواند درصدي از کارايي برگ‌هاي واقعي را براي توليد انرژي داشته باشد. برگ گياهان از ساختارهاي ريزي تشکيل شده است که در چند مرحله منجر به توليد قند مي‌شود. محققاني که روي برگ‌هاي مصنوعي کار مي‌کنند در تلاش‌اند تا برگ‌هايي بسازند که مانند برگ‌هاي طبيعي نور خورشيد و آب را به سوخت هيدروژني تبديل مي‌کند، چرا که هيدروژن بيشترين انرژي سوختن را دارد و مي‌تواند به عنوان سوخت در خودروهايي که با پيل سوختي گرما و الکتريسيته توليد مي‌کنند، استفاده شود و وابستگي به سوخت‌هاي فسيلي را کم کند. اگر بخواهيم به طور عملياتي به اين موضوع فکر کنيم، چنين سوختي ممکن است به ضرورت به شکل ورقه‌هاي نازک و منعطف ارزان، که به احتمال زياد از نانوسيم‌هاي سيليکوني هستند، توليد شود و در آن از کاتاليست‌هاي ارزان قيمت که به توليد پربازده هيدروژن کمک مي‌کنند استفاده شود.

pdf 

توليد اولين نانوژنراتور تجاري با قابليت توليد انرژي از طريق فشار انگشت

 بعد از شش سال تلاش مستمر، دانشمندان موفق شدند اولين نانوژنراتور جهان، يک تراشه کوچک که با حرکت بدن مي‌تواند انرژي الکتريکي توليد کند، را بسازند. در بيست و چهارمين نشست ملي جامعه شيمي آمريکا که چندي پيش برگزار شده است، آنها توضيح دادند که قدرت خروجي اين دستگاه هزاران برابر و ولتاژ آن 150 برابر بيشتر از آن‌ چيزي است که در آزمايشگاه‌ها به‌دست مي‌آيد.

به اعتقاد زانگ لي، رهبر اين تيم تحقيقاتي، اين دستاورد مي‌تواند مسير توليد ادوات الکترونيکي قابل انتقال که با حرکت بدن شارژ شده و بي‌نياز از باتري است، را هموار کند. اين نانوژنراتور قادر است روي سطح زندگي مردم در آينده تاثيرگذار باشد. اين پتانسيل تنها محدود به روياها بوده است.

آخرين بهبودها در عملکرد اين نانوژنراتور موجب شده است که بتواند انرژي لازم براي نمايشگرهاي بلور مايع، ديودهاي نشرنوري وديودهاي ليزري را فراهم کند. با ذخيره‌سازي انرژي توليد شده درون يک خازن، نيروي خروجي اين دستگاه مي‌تواند به‌طور دوره‌اي يک حسگر را راه‌اندازي کرده و سيگنال آن را به‌صورت بي سيم انتقال دهد.

اگر رشد بهبود اين دستگاه به‌همين شکل ادامه پيدا کند، اين نانوژنراتور قادر خواهد بود انرژي مورد نياز براي کاربردهاي ديگري را نيز فراهم کند. براي مثال از آنها مي‌توان درون کفش‌ها براي توليد انرژي مورد نياز ادوات الکترونيکي شخصي استفاده کرد، يا در پمپ‌هاي قابل کاشت تزريق انسولين با استفاده از انرژي طپش قلب، در حسگرهاي محيط زيست که با استفاده از وزش باد انرژي توليد مي‌کنند مي‌توان از اين فناوري استفاده کرد.

اين تيم تحقيقاتي از اين نانوژنراتور براي تامين انرژي LED و نمايشگرهاي بلور مايع استفاده کردند. اين نمايشگرها در ادوات الکترونيکي نظير ماشين حساب و کامپيوتر استفاده مي‌شود که انرژي مورد نياز نمايشگر از فشردن نانوژنراتور ميان دو انگشت تامين مي‌شود.

کليد اصلي توسعه اين فناوري در استفاده از نانوسيم‌هاي اکسيد روي است. نانوسيم‌هاي اکسيد روي دارا خواص پيزوالکتريک بوده که ايجاد فشار بر آنها، توليد جريان مي‌کنند. اين فشار مي‌تواند از طريق حرکت اجزاء بدن، طپش قلب يا حرکت جريان خون در بدن بوجود آيد. همچنين نانوسيم‌هاي اکسيد روي مي‌توانند انرژي مورد نياز خود را از حرکت باد، چرخش تاير خودرو يا حرکت‌هاي ديگر تامين کند.

قطر اين نانوسيم‌ها به‌قدري کوچک است که قطر 500 عدد از آنها برابر با يک تار موي انسان است. اين تيم تحقيقاتي موفق به ارائه روشي شده است که با آن مي‌توان بار الکتريکي توليد شده در ميليون‌ها نانوسيم‌هاي اکسيد روي را دريافت و با هم ترکيب کرد. آنها اين نانوسيم‌ها را روي يک تراشه پليمري قابل انعطاف قرار داده‌اند که ابعادي يک چهارم تمبر پستي دارد. هر 5 تراشه قادر است 1 ميکرو آمپر با ولتاژ 3 ولت توليد کند.


http://www.eurekalert.org/

معرفي جايگزيني براي ماده‌ي جاذب‌ روش‌هاي ميکرواستخراج

پژوهشگران دانشگاه پيام نور مركز مشهد با استفاده از نانولوله‌هاي كربني عامل‌دار شده، موفق به تهيه‌ي يك جاذب زيست‌سازگار و بسيار كارا براي اندازه‌گيري طيف گسترده‌اي از مواد در غلظت‌هاي بسيار كم، رديابي داروها در سامانه‌هاي بيولوژيكي و زيست‌محيطي شدند.

اين ابزار را مي‌توان جايگزين فيبرهاي متداول در روش‌هاي ميكرو استخراج فاز مايع(LPME) و جامد(SPME) نمود.

دکتر زرين اسحاقي، عضو هيئت علمي دانشگاه پيام نور مركز مشهد، در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه‌ي توسعه‌ي فناوري نانو در مورد روش به‌کار گرفته در اين تحقيق گفت: «با استفاده از اصلاح روش ميكرو استخراج فاز مايع، موفق به ابداع روش جديد ميكرو استخراج ادغامي فاز جامد/ مايع شديم. ما حلال آلي استخراج‌گر را با نانولوله‌هاي كربني عامل‌دار شده به وسيله‌ي امواج فراصوت به صورت همگن مخلوط نموده، آنها را به صورت هدفمند تقويت کرديم. حلال مسلح به نانولوله را به داخل يك قطعه فيبر متخلخل از جنس پلي‌پروپيلن تزريق کرده، سپس دو طرف قطعه را مسدود نموديم. در آخر هم از اين ابزار ساده براي ميكرو استخراج محلول حاوي نمونه استفاده نموديم».

دکتر اسحاقي در مورد ويژگي‌هاي اين روش گفت: «در اين روش، زمان انجام آزمايش بسيار کوتاه مي‌شود، اثرات ماتريكس حذف مي‌شود، مقدار مصرف حلال‌هاي آلي بسيار کم و بهره‌ي تغليظ فوق‌العاده بالا مي‌گردد. همچنين گستردگي محدوده‌ي خطي در غلظت‌هاي کم آناليت و دارا بودن حد تشخيص پايين( ppb و حتي كمتر از آن) از مزاياي ديگر آن است».

وي اضافه کرد: «همچنين اين روش، ساده، ارزان و دقيق است و از تکرارپذيري خوبي برخوردار است. از اين روش مي‌توان براي رديابي آلاينده‌هاي زيست‌‌محيطي و داروها حتي در مقادير بسيار اندك استفاده كرد».

جزئيات اين پژوهش -که بخشي از پايان‌نامه‌ي دکتري آقاي مازيار احمدي گلسفيدي است و با راهنمايي دکتر زرين اسحاقي و همکاري خانم‌ها زهرا عليان نژادي و زهره رضايي‌فر و آقايان علي سيفي و علي‌اكبر تنها انجام شده‌است- در مجله‌يJournal of Chromatography A (جلد 1271، صفحات 2775-2768، سال 2010) منتشر شده‌است.

نانوذراتي که مانند گلبول قرمز خون عمل مي‌کنند

پژوهشگران دانشگاه کاروليناي شمالي، ذراتي خلق کرده‌اند که بعضي از خواص کليدي گلبول‌هاي قرمز خون را دربردارند و مي‌توانند راه را به سوي ساخت خون مصنوعي هموار کنند. اين کشف جديد مي‌تواند منجر به درمان‌هاي موثرتري براي بيماري‌هاي تهديدکننده‌اي مانند سرطان شود.

ذرات هيدروژل بسيار انعطاف‌پذير که از لحاظ شکل و اندازه مشابه گلبول‌هاي قرمز خون هستند.

آزمايش‌هاي مربوط به توانايي اين ذرات در انجام کارهايي مانند انتقال اکسيژن و حمل داروهاي درماني هنوز انجام نشده است و زمان باقي ماندن آنها در سيستم عروقي نيز در حد گلبول‌هاي قرمز نيست. با اينحال، اين پژوهشگران بر اين باورند که اين يافته‌ها - بويژه انعطاف‌پذيري- مهم هستند، زيرا گلبول‌هاي قرمز براي عبور از منافذ ميکروسکوپي در اندام‌ها و رگ‌هاي باريکه خوني به طور طبيعي تغييرشکل مي‌دهند. گلبول‌هاي قرمز در طول 120 روزي که عمر دارند بتدريج سفت مي‌شوند و سرانجام هنگامي که قابليت کافي براي انعطاف‌پذيري جهت ورود به منافذ طحال را از دست مي‌دهند، از گردونه خارج مي‌گردند. تلاش‌هايي که تا به امروز براي خلق گلبول‌هاي قرمز مصنوعي صورت گرفته است، محدود بوده است؛ زيرا ذرات به خاطر انعطاف‌ناپذيري که داشته‌اند، سريعاً از گردش خون خارج شده‌اند.

اين پژوهشگران يک ماده هيدروژلي براي ساخت ذراتي که داراي سفتي قابل‌تغيير هستند، طراحي کرده‌اند. سپس، آنها با استفاده از فناوري PRINT (ازدياد ذرات در قالب‌هاي غيرمرطوب) توانستند قالب‌هايي درست کنند که با محلول هيدروژل پر مي‌شود و مورد فرآوري قرار مي‌گيرد تا هزاران ديسک شبيه به گلبول قرمز که داراي قطر 6 ميکرومتري هستند، توليد کند.

سپس اين گروه، ذرات مذکور را براي تعيين قابليت آنها براي حضور در گردش خون بدون اينکه توسط اندام‌هاي مختلف دفع شود، تحت آزمايش قرار دادند. ذرات انعطاف‌پذيرتر هنگامي که بر روي موش‌ها آزمايش شدند، 30 برابر نسبت به ذرات سفت‌تر طول عمر بيشتري داشتند؛ ذرات با کمترين انعطاف‌پذيري با طول عمر 88/2 ساعت و ذرات با بيشترين انعطاف‌پذيري با طول عمر 29/93 ساعت از گردش خون خارج شدند. همچنين سفتي مي‌تواند مکاني را که سرانجام ذرات به آنجا ختم مي‌شوند را تعيين کند: ذرات سفت‌تر در ريه‌ها انباشته مي‌شوند در حاليکه ذرات انعطاف‌پذيرتر، به جاي ريه‌ها، توسط طحال، اندامي که گلبول‌هاي قرمز فرسوده را عزل مي‌کند، زدوده مي‌شوند.

نتايج اين پژوهش در مجله‌ي Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است.

http://www.nanowerk.com/news/newsid=19640.php 

توليد نوار موبيوس با استفاده از DNA

مدتهاست که نوارمعروف موبيوس توجه بسياري را به خود جلب کرده و حتي الهام‌بخش آثار هنري زيادي بوده است. حال محققان دانشگاه آيالتي آريزونا با استفاده از قطعات نوارمانند DNA ساختاري شبيه نوار موبيوس توليد کرده‌اند که عرض آن تنها 50 نانومتر، يعني به اندازه عرض يک ويروس است.

محققان اميدوارند بتوانند از ويژگي‌هاي اين نانوساختار جالب در زمينه‌هايي همچون حسگري شيميايي، نانوليتوگرافي، دارورساني و نانوالکترونيک بهره ببرند.

اين پژوهشگران از روشي به نام اريگامي DNA براي ايجاد اين نانوساختارها استفاده کرده و با توسعه اين روش توانستند اين ساختار شبيه نوار موبيوس را به صورت طولي برش داده و حلقه‌هاي قفل‌شده‌اي توليد کنند که به نام کاتنان شناخته مي‌شوند.

هائو يان، مدير اين گروه پژوهشي مي‌گويد: «ما به‌عنوان يک معمار نانويي تلاش مي‌کنيم دو نوع ساختار توليد کنيم: هندسي و توپولوژيکي». ساختارهاي هندسي همچون شکل‌هاي بلوري پيچيده، ستاره‌ماهي و ارگانيسم‌هاي تک‌سلولي در طبيعت به فراواني يافت مي‌شوند. يان از اين شکل‌هاي طبيعي به‌عنوان يک منبع نامحدود و الهام‌بخش براي توليد نانوساختارهاي مختلف توسط بشر نام مي‌برد.

توپولوژي که يکي از شاخه‌هاي رياضي است، ويژگي‌هاي فضايي اشکالي را توضيح مي‌دهد که مي‌توانند پيچ خورده، کشيده شده و يا متحمل تغييرات ديگري شوند و اشکال کاملاً جديدي ايجاد کنند. اين تغييرشکل‌ مي‌تواند بر هندسه اشيا تأثير بسيار عميقي داشته باشد، اما تغييري در توپولوژي سطحي آنها ايجاد نمي‌کند (مثل يک دونات که با پيچ خوردن و کشيده شدن به شکل عدد 8 در مي‌آيد).

در اين مطالعه براي توليد نوار موبيوس بر ويژگي‌هاي خودآرايي DNA تکيه شده است. در سال 2006 پل روتموند در Cal Tech نشان داد که مي‌تواند از فرايند خودآرايي DNA در توليد نانوساختارهاي دوبعدي با اشکال مختلف استفاده کرد. بدين ترتيب اريگامي DNA به‌عنوان يک ابزار قدرتمند براي طراحي نانوساختارها پا به عرصه وجود گذاشت.

اين پژوهشگران پس از توليد نوار موبيوس آن را با استفاده از ميکروسکوپ نيروي اتمي و ميکروسکوپ الکتروني عبوري مطالعه کردند. تصاوير به‌دست آمده تأييد کردند که استفاده از اريگامي DNA براي توليد ساختاري شبيه نوار موبيوس موفقيت‌آميز بوده است. يان اشاره مي‌کند که در نوارهاي موبيوس هم چرخش راست‌گرد و هم چرخش چپ‌گرد مشاهده مي‌شود.

اين محققان براي نشان دادن انعطاف‌پذيري توپولوژيکي نوارهاي موبيوسِ توليد شده، آنها را به‌صورت طولي و در نقاط مختلف برش دادند. اين برش اگر در وسط نوار صورت گيرد منجر به توليد يک ساختار جديد مي‌شود که حاوي چهار نيم‌چرخش (720 درجه) است. در صورتي که برش در يک‌سوم عرضي نوار اتفاق بيافتد، يک کاتنان توليد مي‌شود (حلقه‌هاي درهم قفل شده).

جزئيات اين کار به صورت آنلاين در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده است.


http://www.eurekalert.org/pub_releases/2010-10/asu-dai100410.php

تشخيص و درمان ملانوم به کمک فناوري نانو

خلاصه :
تشخيص زودهنگام و دقت بالاي تصويربرداري از سطح مقطع سلول‌هاي سرطاني ملانوم ، ابزار باليني مهمي براي افزايش درصد زنده ماندن و درمان مبتلايان هستند.روش‌هاي موجود به دليل حساسيت و قدرت تشخيص پايين، قدرت تفکيک ضعيف، قدرت نفوذ کم به داخل و امکان يونيزه کنندگي اشعه در رسيدن به اين هدف ناکارآمد هستند. در اين مقاله براي اثبات کردن قابليت وجود درمان‌ها با پايه‌ي فناوري نانو، کاربرد آن در پيشگيري، تشخيص زودهنگام و همچنين درمان ملانوم را مورد بررسي قرار مي‌دهيم. با استفاده از نانو قفس‌هاي طلا به عنوان عامل کنتراست در توموگرافي صوتي – تصويري با قدرت تفکيک بالا، حساسيت روش و قدرت تشخيص سلول‌هاي سرطاني ملانوم بالا مي‌رود و بر مشکلات موجود غلبه مي‌گردد.همچنين در درمان ملانوم، استفاده از نانوذرات متصل به مواد پراکنده کننده‌ي تابش UV يا مواد جذب کننده‌ي تابش UV به عنوان ضدآفتاب با مقياس نانو، نانوذرات طلا به صورت نانو پوسته‌ها و نانوذرات پوشيده شده با رنگدانه‌ي طبيعي ملانين، گزارش شده است.

متن کامل:
pdf

فناوري نانو در دارو رساني و مهندسي بافت: از کشف تا کاربرد

خلاصه :
کاربرد نانو فناوري در پزشکي، که به نانوپزشکي معروف است، نويد بخش حل بسياري از مشکلات پزشکي است. در اين باره، ما دو بخش نانوپزشکي شامل دارو رساني و مهندسي بافت را بررسي و پيشرفت‏هاي اخير، چالش‏هاي پيش رو و دستاورد‏هاي قابل پيش بيني آينده را مورد بحث قرار مي‏دهيم.

متن کامل:
pdf

آئروژل‌‌ها؛ از فناوري تا کاربرد اتحاديه اروپا، گزارش آوريل 2010(قسمت اول)

خلاصه :
آئروژل‌‌ها، نانوموادي هستند که پتانسيل زيادي براي کاربردهاي مختلف دارند و به‌‌خاطر پيشرفت‌‌هاي فناورانه و رقابت‌‌پذيري بازار، مقوله‌‌اي چالش برانگيز است. از نقطه نظر زيست‌‌محيطي، آئروژل‌‌ها عايق حرارتي بسيار خوبي هستند و اين خاصيت آنها در صنعت نفت و گاز يا در مهندسي معماري بسيار کاربرد دارد. با اين حال نه تنها در علم مهندسي معماري، بلکه در فرآيندهاي صنعتي ديگر از قبيل فرآيندهاي دما بالا و دما پايين و همچنين در کاربردهاي خانگي، آئروژل‌‌ها پتانسيل فراوان و قابل توجهي به‌‌عنوان مواد عايق خواهند داشت. اين مواد همچنين به‌‌عنوان جاذب صوت «عايق صوت» نيز مي‌‌توانند کاربرد داشته باشند. به دليل قيمت پايين آئروژل‌‌ها، اين مواد مي‌‌توانند به‌‌عنوان پرکننده، در محصولات متنوع در صنعت شيميائي و داروسازي «لاستيک، جوهر تونر، مواد شوينده، مواد آرايشي و مواد داروئي» با محصولات متداول مانند اروزيل رقابت کنند. بعلاوه کاربردهاي اختصاصي آئروژل‌‌ها براي محصولات با فناوري بالا «شامل سنسورها، کاتاليزورها، ميکروالکترونيک و مهندسي الکترونيک» نيز در حال بررسي است. با توجه به تقاضاي بازار، توسعه و پيشرفت‌‌ آئروژل‌‌ها در طولاني مدت مورد انتظار خواهد بود. پيش‌‌بيني‌‌ها حاکي از آن است که اين مواد مي‌‌توانند به‌‌عنوان عايق حرارتي سهم بزرگي از بازار جهاني را به خود اختصاص دهند.

متن کامل:
pdf

برگزاري دوره تحصيلات تکميلي نانوپزشکي در اتريش

فناوري‌نانو يکي از فناوري‌هاي محوري قرن 21 محسوب مي‌شود. در حال حاضر اين فناوري در حوزه پزشکي و صنعت اهميت زيادي دارد.

دانشگاه فناوري وين (Vienna) با همکاري دانشگاه منابع طبيعي و علوم زيستي کاربردي وين و دانشگاه دانوب در کشور اتريش، برنامه تحصيلات تکميلي در زمينه نانوپزشکي و نانوزيست‌فناوري ارائه کرده‌اند. اين دوره از پاييز سال 2011 آغاز خواهد شد.

سه دانشگاه فوق دانش تخصصي خود را براي سازماندهي دوره پاره وقت نانوپزشکي و نانوزيست‌فناوري به اشتراک خواهند گذاشت. شبکه‌سازي دانشگاه دانوب با دانشگاه فناوري وين و دانشگاه منابع طبيعي و علوم زيستي کاربردي وينا، بستر مناسبي براي برگزاري اين دوره منحصر به فرد، فراهم کرده است.

اين برنامه تحصيلات تکميلي، فرصت‌ها و الزامات ميان‌رشته‌اي حوزه فناوري‌نانو را پوشش خواهد داد. هدف از برگزاري دوره فوق، تربيت متخصصان مورد نياز از طريق فراهم کردن آموزش و تحقيقات منسجم و در عين حال ارتقاي ايجاد مشاغل نوآور است.

علاوه بر انتقال دانش پايه در زمينه‌هاي فيزيک زيستي، شيمي زيستي، ژنتيک، ميکروبيولوژي و بيولوژي ملکولي، اين دوره دربرگيرنده رويکردهاي انقلابي در زمينه درمان تومور، پيوند بافت و اعضا، سيستم‌هاي دارو رساني، تحمل‌پذيري زيستي مواد، فناوري حسگرها و استفاده از روش‌هاي تحليلي نانو است. همچنين در اين دوره، ريسک‌هاي فناوري‌نانو نيز بررسي و تجزيه و تحليل مي‌شوند.

مديران اجرايي، محققان و تصميم‌گيران حوزه‌هاي علوم طبيعي و مهندسي، زيست‌شناسي، صنعت داروسازي و پزشکي مي‌توانند در اين برنامه تکميلي 6 ترمه شرکت کنند.

اطلاعات بیشتر:
http://www.nanowerk.com/news/newsid=20325.php

کتابچه جديد OECD در زمينه ايمني فناوري‌نانو

سازمان توسعه و همکاري‌هاي اقتصادي (OECD) به تازگي کتابچه‌اي با عنوان «ايمني نانو در OECD: اولين دوره 5 ساله 2010-2006» منتشر کرده است که در چارچوب آن، اطلاعات پايه‌ي فعاليت‌هاي ايمني نانوي OECD براي عامه مردم، طي 5 سال گذشته و از سال 2006 را ارائه کرده است.

کتابچه جديد، با بيان اهميت مسائل ايمني فناوري‌نانو آغاز شده و موضوعاتي نظير اقدامات کليدي، حوزه‌هاي اولويت‌دار، پيامد‌هاي مهم و نتايج نظارت بر مسائل ايمني ناشي از نانومواد توليدي، تشريح شده است.

سازمان توسعه و همکاري‌هاي اقتصادي، کشورهاي مختلف را در اجراي سياست‌هاي ملي‌اي که توسعه مسوولانه علم و فناوري‌نانو را تضمين نمايد، ياري مي‌کند. در اين راستا، بخشي از فعاليت‌هاي اين نهاد بين‌المللي، تمرکز بر ارزيابي و سنجش نانومواد توليدي جهت اطمينان از ايمني زيست محيطي و سلامت انساني آنها است.

جزوه جديد توسط کارگروه نانومواد توليدي سازمان توسعه و همکاري‌هاي اقتصادي (WPMN) منتشر شده است. اين مجموعه جديد، بر سلامت انسان و الزامات ايمني زيست محيطي نانو مواد توليدي تمرکز داشته و هدف آن تضمين انطباق رويکرد‌هاي ارزيابي ريسک وسنجش مخاطرات و انتشار مواد جديد، با استانداردهاي بين‌المللي منسجم و علمي است. برنامه‌هاي WPMN به دنبال ارتقاي همکاري‌هاي بين‌المللي در زمينه سلامت انسان و ايمني زيست‌محيطي نانومواد توليدي بوده و دربرگيرنده آزمايش ايمني ارزيابي ريسک نانومواد توليدي است. برنامه OECD، توسعه روش‌ها و راهبردهاي مناسب جهت تضمين مسائل ايمني بالقوه نانومواد است. ايجاد پايگاه داده نانومواد توليدي براي آگاهي‌رساني و تجزيه و تحليل فعاليت‌ها و راهبردهاي مسائل ايمني، سلامت انسان و زيست‌محيطي نانومواد، ارتقاي همکاري در زمينه طرح‌هاي داوطلبانه و برنامه‌هاي قانوني، تسهيل همکاري‌هاي بين‌المللي در زمينه راهبردهاي ارزيابي ريسک و ... از جمله فعاليت‌هاي OECD در اين زمينه است.

متن کامل:pdf

ابزاري جديد براي تسريع تجاري‌سازي نانوزيست‌فناوري

مرکز نوآوري نانوزيست‌فناوري (COIN)، به تازگي پورتال اطلاعاتي جامع جديدي با عنوان NanoBioConnect در حوزه نانوزيست‌فناوري راه‌اندازي کرده است. COIN يک سازمان غيرانتفاعي است ک هدف آن تسريع تجاري‌سازي نانوزيست‌فناوري و نانوپزشکي جهت کمک به رشد اقتصادي و بهبود زندگي انسان‌ها است.

هدف COIN از راه‌اندازي پورتال NanoBioConnect، ارائه دانش‌نامه‌اي ارزشمند و مطمئن در زمينه اطلاعات فناوري و کسب و کار مربوط به نانوپزشکي و نانوزيست‌فناوري نظير اطلاعات مربوط به افراد، منابع و دارايي‌هاي مرتبط است.

ماهيت غني و باکيفيت اين پورتال، سطح مبادلات و مشارکت را تسهيل کرده و تجاري‌سازي محصولات نانوپزشکي و نانوزيست‌فناوري را بهبود مي‌بخشد.

NanoBioConnec يک دانش‌نامه منحصر به فرد، قابل جستجو، با محتواي غني و از عناصر کليدي برنامه مترقي COIN است. هدف از طراحي اين پورتال، تسريع مديريت نوآوري، توسعه محصولات جديد و تجاري‌سازي در حوزه نانوزيست‌فناوري است.

برخي از خدمات پورتال جديد عبارتند از:

• ارائه اطلاعات به موقع، دقيق، منسجم و محوري در زمينه نانوزيست‌فناوري جهت مرتبط کردن ايده‌ها با نيازهاي بازار؛

• وضعيت فناوري‌هاي پلت‌فورم ايجاد شده يا در حال ظهور؛

• تشريح ساختار شرکت‌ها و فرصت‌هاي همکاري کوتاه‌مدت؛

• جزئيات مربوط به وضعيت دانشگاه‌هاي فعال در عرصه تحقيقات نانوزيست‌فناوري؛

• ليست تجهيزات ويژه؛

• اطلاعات مربوط به شرکت‌هاي زايشي از شرکت‌هاي مادر؛ و

• قراردادهاي انتقال فناوري.

پايگاه داده NanoBioConnect ابزار قدرتمندي است که هدف از طراحي آن، پيش‌برد نوآوري، توانمندسازي تحقيقات نانوزيست‌فناوري، توسعه و تجاري‌سازي محصولات نانوپزشکي و نانوزيست‌فناوري و توسعه همکاري‌هاي صنعت و دانشگاه است.

http://www.nanowerk.com/news/newsid=20150.php

هيدروکسيدهاي لايه‌اي دوگانه؛ LDHs حامل‌هاي پاک در انتقال دارو و ژن

خلاصه :
در سال‌‌هاي اخير هيدروکسيدهاي لايه‌‌اي دوگانه، LDH، (Layered double hydroxide) توجه تعداد زيادي از محققان را به خود جلب کرده است. اين ترکيبات که به صورت ساختارهاي لايه‌‌اي هستند مي‌‌توانند به صورت نانوساختارهاي فوق‌‌العاده ارزان و پرکاربرد مورد استفاده قرار گيرند. از کاربردهاي فوق‌‌العاده اين ترکيبات در رابطه با سلامت بشر، استفاده‌ي آن‌ها به عنوان دارورسان‌‌ها و ژن‌‌رسان‌‌ها است که اخيراً بسيار مورد تحقيق بررسي قرار گرفته است. در اين مقاله به معرفي و بررسي روش‌‌هاي سنتز اين ترکيبات و همچنين کاربرد آن‌‌ها در دارو- و ژن‌‌رساني پرداخته شده است. روش‌‌هاي سنتز هيدروکسيدهاي لايه‌‌اي دوگانه متنوع است از آن بين مي‌‌توان به همرسوبي، سل-ژل، هيدروليز، هيدروترمال، به کار بردن امواج ماوراء صوت و بازسازي ساختمان اشاره نمود.

متن کامل:pdf

توليد سامانه انتقال مولکولي قابل برنامه‌ريزي

گروهي از محققان دانشگاه کيوتو و دانشگاه آکسفورد موفق به ايجاد يک سامانه انتقال مولکولي قابل برنامه‌ريزي شده‌اند. فعاليت اين سامانه که يک شاهکار فناورانه به‌شمار مي‌رود، به صورت بلادرنگ قابل مشاهده است. نتايج اين کار که در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده است، راه را براي توليد سامانه‌هاي دارورساني پيشرفته و سيستم‌هاي توليد مولکولي هموار مي‌سازد.

اين سامانه که شبيه يک قطار مونوريل است، بر ويژگي خودآرايي اوريگامي DNA مبتني بوده و از يک ريل 100 نانومتري به‌همراه يک موتور و سوخت تشکيل شده است. اين پژوهشگران توانستند با استفاده از ميکروسکوپ نيروي اتمي (AFM)، حرکت اين سامانه با سرعت ميانگين 1/0 نانومتر بر ثانيه را در کل مسير ريلي به‌صورت بلادرنگ مشاهده کنند.

دکتر ماسايوکي اِندو از موسسه علوم مواد يکپارچه سلولي (iCeMS) در دانشگاه کيوتو مي‌گويد: «در اين سامانه موتور و ريل با يکديگر برهمکنش کرده و حرکت رو به جلو را ايجاد مي‌کنند. ما مي‌توانيم سرعت اين حرکت را به‌عنوان مثل با تغيير فاصله ميان اتصالات ريلي تنظيم کنيم».

بنابر پيش‌بيني اين محققان، نتايج به‌دست آمده از اين کار در آينده کاربردهاي بسيار زيادي در ايجاد خطوط آرايش مولکولي قابل برنامه‌ريزي و در نهايت، توليد ريبوزوم‌هاي سنتزي خواهد داشت.

پروفسور هيروشي سوگياما استاد برجسته iCeMS مي‌گويد: «روش‌هاي اريگامي DNA امکان توليد ساختارهاي نانو و مزو با دقت بالا را براي ما فراهم مي‌کنند. برنامه بعدي ما توليد مسيرهاي حرکتي پيچيده‌تر و طولاني‌تر و حتي شامل تقاطع‌هاي مختلف است. يکي از نتايج احتمالي اين کار ايجاد روبات‌هاي توليد مولکولي خودکار است».

نتايج اين کار در شماره 6 فوريه 2011 مجله Nature Nanotechnology منتشر شده است.


منبع:http://www.sciencedaily.com/releases/2011/02/110206132857.htm

نانوغشايي کارآمد براي استفاده در شش مصنوعي ساخته شد

پژوهشگر ايراني با همکاري دانشگاه UTM کشور مالزي موفق به ساخت نانوغشاي مناسب براي استفاده در تماس دهنده‌هاي غشايي و بررسي کارايي آن در جداسازي گازي شده‌‌است.

دکتر غلامرضا باکري، در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه‌ي توسعه‌ي فناوري نانو گفت: «در تماس‌دهنده‌هاي غشايي، غشاي مورد استفاده بايد متخلخل باشد و خواصي نظير تخلخل، اندازه‌ي حفرات، تخلخل سطحي و ميزان پيچش حفرات غشا روي کارايي آن در تماس‌دهنده‌هاي غشايي تاثيرگذار هستند. همچنين غشاي مورد استفاده در تماس‌دهنده‌ي غشايي نبايد در تماس با فاز مايع مرطوب گردد زيرا کارايي تماس‌دهنده به شدت افت پيدا مي‌کند. بنابراين بهينه‌سازي خواص غشا براي دستيابي به کارايي مطلوب، فرآيندي پيچيده است».

دکتر باکري افزود: «از اين رو، ما در پژوهشي، ساخت نانوغشاي مناسب براي استفاده در تماس‌دهنده‌هاي غشايي و کارايي آن در جداسازي گازي را بررسي کرديم که خوشبختانه نانوغشاهاي ساخته شده، کارايي بيشتري از غشاهاي تجاري از خود نشان دادند».

وي با تغيير شرايط ساخت غشا، نانوغشاي بهينه براي فرآيند جداسازي گازي را ساخته ‌است. محقق طرح، مراحل انجام کار را به صورت زير تشريح نمود:

1 - ساخت نانوغشاي الياف توخالي از پليمر پلي‌اتر ايميد به روش wet spinning

2 - تعيين اندازه‌ي حفرات غشاهاي ساخته شده با روش عبور گاز

3 - تعيين دانسيته‌ي غشا و فشار ورود مايع به حفرات غشاهاي ساخته شده

4 - ساخت ماژول تماس‌دهنده غشايي با استفاده از نانوغشاهاي تهيه شده

5 - ارزيابي نرخ جذب گاز CO2 در تماس‌دهنده غشايي

دکتر باکري در مورد دستاوردهاي اين طرح گفت: «دستيابي به فناوري ساخت نانوغشاهاي الياف توخالي مورد استفاده در تماس‌دهنده‌هاي غشايي، طراحي تجهيزات مورد نياز ساخت غشاي مورد نظر، طراحي دستگاه‌هاي تست عبور گاز و تست تماس‌دهنده‌ي غشايي از جمله نتايج اين تحقيقات است».

با توجه به اينکه ورود آب به حفرات غشا، باعث افت شديد کارايي تماس‌دهنده مي‌شود، تحقيقات پيشين روي غشاهاي ذاتا آب‌گريز معطوف شده بود ولي در اين تحقيق از غشاي آب‌دوست پلي‌اتر ايميد در تماس‌دهنده‌ي غشايي استفاده شده ‌است. محققان با تغيير در مورفولوژي اين غشا، غشاهاي مناسبي براي استفاده در تماس‌دهنده ساخته‌اند.

از تماس‌دهنده‌هاي غشايي براي شيرين‌سازي گاز طبيعي و نم‌زدايي از آن، جداسازي الفين‌ها از پارافين‌ها و جداسازي ترکيبات الفيني از جريان گاز Purge واحد مي‌توان استفاده نمود. همچنين در صنايع شيميايي و پتروشيميايي جايگزيني مناسب براي برج‌هاي جذب و دفع هستند. در صنايع تصفيه‌ي آب و پساب نيز مي‌توان از اين تماس‌دهنده‌ها استفاده نمود.

دکتر باکري خاطر نشان کرد: «نمونه‌هايي از نانوغشا و ماژول تماس‌دهنده‌ي غشايي را به يک مرکز تحقيقاتي پزشکي ارايه نموده‌ام تا از آن در شش مصنوعي استفاده شود، خوشبختانه نتايج آزمايشات نشان داد که کارايي اين غشا از غشاهاي تجاري ساخته شده به وسيله‌ي شرکت Membrana آمريکا که براي استفاده در شش مصنوعي به بازار عرضه مي‌شود بيشتر است. در حال حاضر، شش مصنوعي در صنايع پزشکي مورد استفاده قرار مي‌گيرد که غشا و ماژول غشايي آن از خارج از کشور وارد مي‌شود».

وي افزود: «طرح‌هايي را در خصوص استفاده از تماس‌دهنده‌هاي غشايي در صنايع نفت و گاز براي شيرين‌سازي گاز طبيعي و همچنين تصفيه‌ي آب و پساب به وزارت صنايع و صندوق حمايت از پژوهشگران کشور ارسال نموده‌ام».

اين پروژه در قالب بخشي از رساله‌ي دکتري آقاي باکري در دانشگاه UTM مالزي و با نظارت پروفسور Takeshi Matsuura از دانشگاه Ottawa کانادا و پروفسور Ahmad Fauzi Ismail از دانشگاه UTM مالزي انجام شده و جزئيات آن در مجله‌ي Journal of Membrane Science (جلد 363، صفحات 111-103، سال 2010) به چاپ رسيده‌‌است.

نانوپزشکي در آرژانتين

بر اساس آمار مرکز بين‌المللي محققان وودرو ويلسون در پروژه فناوري‌هاي نانوي نوظهور، در سال 2009 ميلادي، بالغ بر 1015 محصول مبتني بر فناوري‌نانو در بازارهاي جهاني وجود داشت که پيش‌بيني مي‌شود تعداد آنها تا سال 2011 به 1400 عدد برسد.

بيش از نيمي از اين محصولات (605 عدد) به حوزه سلامت و تندرستي، آرايشي بهداشتي (137 محصول)، پوشاک (155) و مراقبت‌هاي فردي (193) تعلق دارند.

براساس پيش‌بيني موسسه ساينتيفيکا، بازار دارورساني مبتني بر فناوري‌نانو به سرعت توسعه خواهد يافت و از 4/3 ميليارد دلار در سال 2007 به 26 ميليارد دلار در سال 2012 خواهد رسيد. رشد تقريبي بازار اين حوزه، سالانه 37 درصد است که با اين روند، ارزش بازار آن تا سال 2015 به 220 ميليارد دلار خواهد رسيد.

کشور آرژانتين براي توسعه نانوپزشکي در اين کشور، اقدامات گسترده‌اي را در زمينه‌هاي مختلف آغاز کرده است. برخي از اقدامات اين کشور در حوزه نانوپزشکي عبارتند از:

• ايجاد جامعه آرژانتيني نانوپزشکي (NANOMED-ar)؛ هدف اصلي NANOMED-ar، آموزش عامه مردم، سياست‌مداران و جامعه علمي دانشگاهي است. در راستاي اين هدف و بر اساس زمان‌بندي انجام شده، هر دو هفته يکبار نشست‌ها و تبادل‌نظرهاي کوچک در اقصي نقاط کشور با حضور اقشار مختلف مردم و ارائه موضوعات گوناگون برگزار مي‌شود؛

• ارائه خدماتي نظير مشاوره فني، مطالعات امکان‌سنجي و ... در کوتاه مدت و خدماتي نظير توسعه فرمول‌هاي دارويي جديد از جمله سياست‌هاي دولت براي ارتقاي همکاري بين صنعت و دانشگاه در اين حوزه است؛

• ايجاد و توسعه مراکز تحقيقاتي؛

• توسعه همکاري‌هاي تحقيقاتي با کشور برزيل؛ و

• تلاش براي تربيت دانشمندان در اين حوزه با تمرکز بر دانشگاه بوينس‌آيرس، دانشگاه ملي کوييل ‌مس و ساير دانشگاه‌هاي دولتي کشور.
http://nanoforum.org/nf06~modul~showmore~folder~99999~scc~news~scid~4195~.html?action=longview

فرصت‌هاي فناوري‌نانو در بخش کشاورزي

سه چهارم مردم فقير کشورهاي در حال توسعه زير خط فقر زندگي مي‌کنند و معيشت آنها مبتني بر کشاورزي است. با اين شرايط، براي کاهش فقر و ارتقاي توسعه در اين کشورها، کشاورزي به عنوان يک حوزه راهبردي مدنظر قرار گرفته است. داشتن زندگي فعال و سالم در گروي ايمني و امنيت غذايي پايدار است.

در گذشته علم و فناوري نقش بسزايي در اين حوزه ايفا کرده است. در دهه‌ي گذشته نيز پيشرفت‌هاي حوزه نانومقياس فرصت‌هاي جديدي فراهم کرده تا با اتکا بر آنها اين مسائل رفع شده و اميد به زندگي در کشورهاي فقير افزايش يابد.

بر اساس گزارش سال 2006 CGIAR، ميزان سرمايه‌گذاري‌هاي جهاني براي توسعه فناوري‌نانو در بخش کشاورزي در سال 2010 به 20 ميليارد دلار خواهد رسيد. کاربردهاي مختلف فناوري‌نانو در بخش مواد غذايي از بهبود کيفيت و ايمني مواد غذايي گرفته تا کاهش درون‌دادهاي کشاورزي تاثير دارد.

موسسه بين‌المللي تحقيقات سياست‌گذاري غذا (IFPRI) به تازگي مقاله‌اي با عنوان «کشاورزي، غذا و فناوري‌‌هاي نانوي آب براي کشورهاي فقير: فرصت‌ها، محدوديت‌ها، و نقش اين گروه مشورتي در تحقيقات کشاورزي بين‌المللي (CGIAR)» منتشر کرده است.

بر اساس اين مقاله، فرصت‌هاي بالقوه بسيار زيادي در رابطه با کشاورزي، غذا و فناوري‌‌هاي نانوي آب وجود دارد که براي تحقق آنها، برخي از چالش‌هاي پيش‌رو بايد حذف شوند. مقاله جديد، در ابتدا به طور خلاصه فناوري‌هاي کليدي‌اي که از طريق افزايش بهره‌وري کشاورزي، بهبود ايمني آب، غذا و تعذيه تاثير زيادي بر کشورهاي فقير دارند را ارائه کرده است. در ادامه، برخي از چالش‌هاي اصلي کاربرد و پذيرش اين فناوري‌ها توسط کشورهاي فقير بررسي شده و در نهايت نقش بالقوه CGIAR در تسهيل دسترسي کشورهاي فقير به فناوري‌‌هاي نانوي مفيد را بحث و بررسي کرده است.

متن کامل :pdf

پيش‌بيني بازار 2/10 ميليارد دلاري فناوري‌نانو در حوزه پزشکي

پيش‌بيني بازار 2/10 ميليارد دلاري فناوري‌نانو در حوزه پزشکي
شرکت بارات‌ بوک (Bharatbook)، به تازگي گزارشي با عنوان «فناوري‌نانو: نقش‌آفرينان، محصولات و آينده آن تا سال 2018»، منتشر کرده است که در چارچوب آن به طور کامل بازار فناوري‌نانو را تجزيه و تحليل و پيش‌بيني شده است.

در حال حاضر کاربردهاي مختلف فناوري‌نانو به طور موفقيت‌آميزي به مرحله تجاري‌سازي رسيده و از اين فناوري در بيش از 30 داروي مختلف استفاده مي‌شود. قانون‌گذاران نيز با انتشار مقالات متعدد در موضوعات مختلف به دنبال پايش پيشرفت اين حوزه و کاربردهاي اين فناوري هستند. هرچند که تاکنون مقررات خاصي در حوزه نانوپزشکي و ادوات پزشکي مبتني بر فناوري‌نانو توسعه نيافته است.

بر اساس گزارش جديد، تا سال 2018 ميلادي، بازار محصولات مبتني بر فناوري‌نانو در حوزه پزشکي به 2/10 ميليارد دلار خواهد رسيد. تا سال 2018 اندازه بازار برخي از محصولات مبتني بر فناوري‌نانو دو برابر شده، بازار برخي از محصولات به حد اشباع مي‌رسند و نسل جديد محصولات نانوپزشکي نيز نوظهور پيدا خواهد کرد. اين عوامل نيازهاي درماني رفع نشده را برآورده ساخته و داروه‌هاي جديد و تاييد شده‌اي که ايمن‌تر بوده و داراي سميت و اثرات مضر کمتري نسبت به محصولات موجود هستند، توليد خواهند شد.

تا سال 2018، نسل جديد نانوپزشکي، منجر به ايجاد بازاري به ارزش 9/2 ميليارد دلار خواهد شد و فناوري‌نانو به يکي از عناصر مهم توسعه صنعت دارورساني تبديل خواهد کرد.

متن کامل اين گزارش به قيمت 1040 دلار از طريق نشاني http://www.bharatbook.com/detail.asp?id=159011&rt=Nanotechnology-Players-products-prospects-to-2018-Volume-II.html قابل خريداري است.

مطالعه‌ي تجمعات پروتئين alpha-synuclein با تجهيزات فناوري نانو

خلاصه :
درک تجمعات پروتئيني به مانند alpha-synuclein در بيماري‌هاي تحليل برنده ي عصبي٬ به مدد امکانات نوين فناوري نانو خواهد توانست در مرحله ي بعدي امکان کنترل اين تجمع و درمان بيماري را فراهم کند. در بررسي‌هاي کنوني توانسته‌اند که براساس اندازه‌گيري نيروي جاذبه بين تجمعات ايجاد شده و از طرف ديگر اندازه ي اين تجمعات نهايي به تغييرات در حين بيان و تغيير بعد از ترجمه ي اين پروتئين پي ببرند. متن زيرين٬ در ابتدا به معرفي اين پروتئين و سپس بهره‌گيري از روش‌هايي که بررسي اين پروتئين و تجمعات را در مقياس نانو امکان‌پذير مي‌کند٬ پرداخته شده است.
pdf

جذب نشانگرهاي كمياب سلول‌هاي سرطاني با نانوذرات

محققان سلول‌هاي سرطاني، بر اين باور بودند که سلول‌هاي سرطاني، مقادير كمي از پروتئين‌ها را رها مي‌سازند و اين پروتئين‌ها مي‌توانند به‌عنوان شاخص‌هاي تشخيص سرطان عمل كنند، ولي تحقيق بر روي زيست‌نشانگرها حاكي از آن است كه اين فرضيه با شبهاتي همراه است كه حضور مقادير زيادي از پروتئين‌هاي ديگر از قبيل آلبومين در خون، از آن جمله مي‌باشد و اغلب اين پروتئين‌ها نيز در خون ناپايدار هستند. اخيراً گروه تحقيقاتي متشكل از محققان آمريكايي از دانشگاه Mason و محققان ايتاليايي از دانشگاه Moderna نشان داده‌اند كه با استفاده از نانوذرات جديد مي‌توان به‌صورت انتخابي و گزينشي، پروتئين‌هاي موجود در خون را به‌دام انداخت. اين نانوذرات مي‌توانند از تخريب پروتئين‌ها با آنزيم محافظت نمايند. اين گروه در سال‌هاي گذشته، يك‌سري از نانوذرات با درجه‌ي تخلخل بالا را سنتز نمودند كه مي‌توانستند به‌طور گزينشي، پروتئين‌هاي با فراواني كم در خون را به‌دام بيندازند. اين نانوذرات طوري طراحي شده‌اند که مانع از تخريب پروتئين‌ها به‌وسيله‌ي آنزيم شوند. در اين آزمايش‌ها، محققان از اين نانوذرات براي جمع‌آوري زيست‌نشانگرهاي تومور ملانوما(تومور سياه‌رنگ قشر عميق پوست) از خون بيماران استفاده كردند. محققان از 29 نفر بيمار مبتلا به ملانوماي ابتدايي و دگرديسي‌شده، نمونه خون تهيه كردند. نتايج آزمايش‌ها نشان دادند كه تومور ملانوما در 26 نفر بيمار داراي خال گوشتي سياه‌رنگ، گسترش پيدا نكرده‌است.

محققان با انجام مطالعات دريافتند كه پروتئيني با نام Bak با گسترش خال‌هاي سياهرنگ در تومورهاي ملانوما در ارتباط مي‌باشد. بررسي‌هاي بافت‌شناسي از خال‌هاي سياه‌رنگ گوشتي و تومورهاي ملانوما، مؤيد اين مطلب است.

محققان خاطرنشان كردند كه بسياري از بيماران محتاج انجام تست ملانوما هستند و سرم Bak Levels مي‌تواند به‌عنوان شاخص پيشگيري از تومور ملانوما به‌كار برده شود. نتيجه‌ي نهايي‌ كه مي‌توان از اين مطالعات و بررسي‌ها به‌دست آورد، اين است كه نانوذرات متخلخل مي‌توانند به‌صورت گزينشي پروتئين‌هاي كمياب در خون را به دام انداخته، از تخريب آنها به‌وسيله‌ي آنزيم‌هاي خون جلوگيري كند و سپس اين نانوذرات به‌عنوان زيست‌نشانگرها در آناليز خون بيماران بررسي شده و ميزان رشد تومور تشخيص داده مي‌شود.
http://www.nano.cancer.gov/action/news/2011/jan/nanotech_news_2011-01-14b.asp

نسل جديد بسته‌بندي مواد غذايي با نام «كاغذ قاتل»

دانشمندان، آزمايش‌هاي موفقي بر روي كاغذ قاتل در سطح آزمايشگاهي انجام داده‌اند. اين نوع كاغذ به‌عنوان نسل جديد بسته‌بندي مواد غذايي مطرح است كه با از بين بردن باكتري‌هايي كه موجب فاسد شدن مواد غذايي مي‌شوند، عمل مي‌كنند. اين نوع كاغذ حاوي نانوذرات نقره است و اين نانوذرات به‌عنوان معرف‌هاي ضد ميكروبي قدرتمند عمل مي‌كنند.

Aharon Gedanken و همكارانش خاطر نشان كردند كه در سال‌هاي گذشته، ذرات نقره به‌عنوان عامل ميكروب‌كش در كاربردهايي از قبيل سطوح حمام و آشپزخانه، پمادهاي دارويي و حتي در ساختار جوراب‌هاي بي‌بو نيز مورد استفاده قرار گرفته‌است. اخيراً دانشمندان در مورد پوشش‌هاي ميكروب‌كش از نوع نانوذرات نقره و كاربردهاي اين نانوذرات ميکروب‌کش در ساختار پلاستيك‌ها، منسوجات و فلزات بررسي‌هايي را انجام داده‌اند. اين نانوذرات قطري معادل با50000/1(يک پانصد هزارم) قطر موي انسان را دارند. نانوذرات نقره كه اثر ماندگاري طولاني‌تري نسبت به ذرات نقره دارند، مي‌توانند مسئله‌ي مقاومت آنتي‌بيوتيكي را برطرف سازند. مقاومت آنتي‌بيوتيكي به افزايش توانايي ميكروب درمقابله با آنتي‌بيوتيك اطلاق مي‌شود. كاغذ پوشش داده‌شده با نانوذرات نقره مي‌توانند به‌عنوان جايگزين مناسبي به‌جاي روش‌هاي متداول نگهداري مواد غذايي مانند پرتوافشاني، عمليات حرارتي و ذخيره‌سازي در دماهاي پايين، مد نظر قرار گيرد.

دانشمندان، روش اولتراسونيك را به‌عنوان روشي كارامد براي تعبيه‌ي نانوذرات نقره بر روي سطح كاغذ معرفي نموده‌اند. در اين روش از امواج صوت با فركانس بالا استفاده مي‌شود. كاغذ پوشش داده‌شده، كارايي ضد باكتريايي خوبي در مقابل باكتري‌هاي اشريشيا كولي(E. Co LI ) و استافيلوكوك طلايي(S. Aureus) از خود نشان داده‌اند و در عرض سه ساعت تمامي اين باكتري‌ها را از بين مي‌برد. اين باكتري‌ها از جمله باكتري‌هايي هستند كه باعث مسموميت غذايي مي‌شوند.

در مجله‌ي معتبر علمي Langmuir مطالبي در مورد كاغذ قاتل به چاپ رسيده‌است.
http://www.medicalnewstoday.com/articles/214311.php

اصلاح مغناطيسي سطح سلول‌ها با نانوذرات مغناطيسي

پژوهشگران دانشگاه تربيت مدرس، با دستيابي به فناوري اتصال نانوذرات مغناطيسي به سطح سلول موفق به اصلاح مغناطيسي سطح سلول‌ها و بيومولکول‌ها شدند.

مهندس سيد مرتضي رباط جزي، دانشجوي دکتري مهندسي شيمي- بيوتکنولوژي، در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه‌ي توسعه‌ي فناوري نانو گفت: «در پژوهشي با هدف اصلاح مغناطيسي سلول‌ها و بيومولکول‌ها، از باکتري فلاوباکتريوم که توليدکننده‌ي آنزيم ارگانوفسفرز هيدرولاز(OPH) است، به‌عنوان مدل استفاده نموديم».

مهندس رباط جزي در ادامه گفت: «موفق شديم باکتري مغناطيسي شده‌ي فلاوباکتريوم را با حفظ بيش از 90 درصد فعاليت آنزيمي بسازيم».
پژوهشگران در اين تحقيق، واکنش کووالانسي و جذبي بين نانوذرات سوپر پارامغناطيسي و سطح باکتري را به‌طور کامل بررسي و پارامترهاي مهم در اين واکنش را بهينه‌ کرده‌اند.

بنابر اظهار پژوهشگر اين تحقيق، آنها موفق به افزايش پايداري فعاليت آنزيمي باکتري با استفاده از فرايند تثبيت باکتري اصلاح شده‌ي مغناطيسي به وسيله‌ي ميدان مغناطيسي شده‌اند. همچنين سلول را به روش مغناطيسي تثبيت نموده و از آن براي حذف ترکيبات ارگانوفسفات استفاده کرده‌اند.

گفتني است که تثبيت سلول هم به شكل زنده و هم مرده، باعث افزايش فعاليت آنزيمي و زمان پايداري آن مي‌شود. با تثبيت سلول‌هاي زنده، سرعت رشد، پايداري و بهره‌وري آنها افزايش مي‌يابد. يک روش جديد و بسيار سودمند براي تثبيت سلول‌ها، استفاده از ميدان مغناطيسي است. اما اکثر سلول‌ها ديامغناطيس هستند و واکنش خاصي به ميدان مغناطيسي نشان نمي‌دهند. براي استفاده از اين روش، بايد سطح سلول را اصلاح مغناطيسي نمود.

شايان ذکر است در اين تحقيق از نانوذرات مغناطيسي تجاري شرکت micromod استفاده شده‌است.

در سال‌هاي اخير، استفاده از ميدان مغناطيسي به دليل کاربرد در جداسازي و تغليظ، تثبيت سلول‌ها و بيوملکول‌ها و ساخت بيوحسگرها بسيار مورد توجه قرار گرفته است.

اين تحقيق در قالب رساله‌ي دکتري مهندس رباط جزي با راهنمايي دکتر سيد عباس شجاع‌الساداتي و دکتر رسول خليل‌زاده و مشاوره‌ي دکتر ابراهيم واشقاني فرهاني در دانشگاه تربيت مدرس انجام شده‌است و جزئيات آن در مجله‌ي Biocatalysis and Biotransformation (جلد 28، صفحات 312-304، سال 2010) منتشر شده‌است.
http://www.nano.ir/newstext.php?Code=8737

ترميم شکستگي استخوان با نانوالماس‌ها

بنا به اظهارات دانشمندان امريکايي، استفاده از ذرات ريز الماس با هدف تقويت پليمرهاي زيست‌تخريب، اين امکان را فراهم مي‌کند تا بتوان از آنها به‌عنوان پيچ‌هاي محکم جراحي استفاده کرد که به‌سادگي پس از درمان از بين مي‌روند.

ايوآنيس نيتزل، عضو گروه تحقيقات به رهبري يوري گوگوتزي در دانشگاه دريکسل در فيلادلفيا در کنفرانس انجمن تحقيقات مواد در بوستون امريکا، توضيح مي‌دهد که نانوالماس‌ها براي تقويت پليمرهاي براي کاربرد زيستي ايد‌ه‌آل هستند؛ چرا که آنها کاملاً زيست‌سازگار بوده، در فرايندهاي سلولي اختلال ايجاد نمي‌کنند.

هر چند که نيتزل اشاره مي‌کندکه ترکيب الماس با پليمر انتخابي، کار ساده‌اي نيست؛ به گونه‌اي که مسئله‌ي کليدي تطابق ويژگي‌هاي شيميايي سطح الماس با خصوصيات پليمر است، ولي بدون انجام اصلاحات لازم، نانوالماس‌ها در پليمر به يکديگر گير مي‌کنند، به‌طوري که در زمان استفاده سبب از هم گسيخته شدن آنها مي‌شويد و به اين ترتيب نخواهيد توانست از خصوصيات الماس بهره گيريد.

نانوالماس‌ها داراي يک سطح آب‌گريزند و مي‌توانند براي ساخت محصولاتي مانند پيچ‌هاي جراحي با پليمرها ترکيب شوند

براي جلوگيري از اين حالت، گروه تحقيق از اين حقيقت که سطح نانوالماس‌ها داراي گروه‌هاي عملکردي‌اي مانند کربوکسيلات هستند، استفاده کردند. با تبديل اين گروه‌ها به آميدها همراه با اکتاديسيلامين، گروه تحقيق نانوالماس‌هايي با سطح آب‌گريز توليد کرد که براي تقويت با پلي‌هيروفوبيک اسيد ال لاکتيک(PLLA) هم‌خواني داشتند. PLLA بهخوبي زيست‌سازگار و زيست‌تخريب است؛ اما به خودي خود استحکام مکانيکي لازم براي استفاده در کاربردهاي زيست‌پزشکي مانند پيچ‌هاي جراحي يا اسکافولدهاي استخواني را ندارد.

نيتزل شرح مي‌دهد که به‌علت وجود زنجيرهاي آب‌گريزي روي نانوالماس و ماتريکس پليمر آب‌گريز، زنجيرها درست مانند اسپاگيتي با هم مخلوط مي‌شوند. اين وضعيت سبب استحکام پليمر و بهبود خصوصيات مکانيکي مي‌‌گردد.

تنها با افزودن 10 درصد از نانوالماس، کامپوزيت‌هاي ساخت گروه تحقيقاتي سه برابر محکم‌تر و نه برابر سخت‌تر از PLLA خالص شدند که اين حالت سبب شد تا براي ساخت مواردي مانند پيچ‌ها جراحي مورد استفاده در کنار نگهداشتن استخوان‌هاي شکسته کاربرد پيدا کنند.

ميلوس نيسلادک، محقق نانوالماس‌ها در دانشگاه هاسلت بلژيک، مي‌گويد که استفاده از نانوالماس‌ها در کامپوزيت‌ها بسيار مورد توجه است؛ چرا که آنها نه تنها خيلي محکم هستند؛ بلکه داراي خصوصيات شيميايي سطح جالبي هستند. او پيشنهاد مي‌کند که اين کار مي‌تواند با ساير تحقيقات مربوط به داروگذاري روي سطح نانوالماس‌ها ترکيب شود تا از اين طريق ايملنت‌هاي پزشکي ساخته شود که قابليت رهاسازي دارو به‌منظور درمان و کاهش التهاب در زمان تخريب را هم ايجاد کنند.

http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2010/December/08121001.asp 

 

سرمايه‌گذاري چشمگير هند در فناوري ‌نانو

برنامه نانو ميژن ("Nano Mission") به عنوان يک برنامه جامع به دنبال ظرفيت‌سازي در حوزه فناوري‌نانو در کشور هند است. هدف اين برنامه، سرمايه‌گذاري 10 هزار ميليون روپيه‌اي براي تامين مالي پروژه‌هاي فناوري‌نانو طي 5 سال آتي است که به طور مساوي سالانه 2 هزار ميليون روپيه اختصاص داده خواهد شد.

به گفته پروفسور آجي سود، استاد بخش فيزيک موسسه علوم هند (IISc)، «از آنجايي که کشور هند در 3 تا 4 سال گذشته از صنعت فناوري‌نانو عقب مانده است، صنعت اين کشور ظرفيت جذب چنين منابع مالي‌اي کلاني را ندارد».

به گفته آجي، «در حال حاضر کشورهايي نظير ايالات متحده آمريکا، چين، ژاپن و آلمان در حوزه فناوري‌نانو پيشگام هستند». علي‌رغم اينکه ميزان سرمايه‌گذاري برخي کشورهاي در زمينه فناوري‌نانو 10 تا 12 برابر بيشتر از هند است، اما منحني رشد اين کشور در اين زمينه در مقايسه با ساير کشورها داراي شيب بسيار زيادي است.

Nano Mission ، توسعه کلي فناوري‌نانو در هندوستان را ترسيم کرده و بر اساس آن اين کشور قادر است از پتانسيل اين فناوري نوظهور در راستاي توسعه ملي خود بهره‌برداري کند.

به گفته رائو، رئيس کميته مشاوره علمي نخست وزير اين کشور، دولت هند از علم و فناوري‌نانو بيشتر حمايت خواهد کرد و از تکنولوژيست‌ها و محققان جوان فعال در زمينه تحقيق و توسعه علم و فناوري‌نانو حمايت مالي بيشتري خواهد کرد. به گفته وي، زيرساخت‌هاي نهادي بهتر و حمايت مالي گسترده‌تر، منجر به فراهم شدن بستر مناسب جهت همکاري جوانان به فعاليت در اين عرصه خواهد شد.
http://www.business-standard.com/india/news/%5Cindian-nanotechnology-sector-lags-other-countries%5C/418117/

بررسي ساز و کار خود تيزشوندگي در خارپشت‌هاي دريايي

محققان آمريکايي اخيراً توانستند به حل راز چگونگي حفظ خارهاي تيز در خارپشت دريايي پي ببرند. اين خارها روي سنگ،‌ حفراتي را براي پنهان شدن از گزند شکارچيان ايجاد مي‌کند. پژوهشگران دريافتند که اين خارها از يک ساز و کار خود تيزشوندگي بهره‌مند هستند. نتايج اين پروژه ممکن است روزي منجر به توليد ابزارهاي خود تيزشونده شود.

خارپشت دريايي قادر است با استفاده از خارهاي تيز خود جلبک‌ها را از روي سنگ کف دريا تراشيده، درون آن حفره‌هايي براي پنهان شدن از ديد شکارچيان ايجاد کند. با اين که اين حيوان از خارهاي خود استفاده مي‌کند؛ اما اين خارها همچنان تيز باقي مي‌مانند. ساختار اين خارها از چيدمان پيچيده‌ي بلورهاي کلسيت(کربنات کلسيم) تشکيل شده‌است. اين ماده تشکيل فيبرها و صفحاتي مي‌دهد که با کمک ماتريکس چندبلوري از نانوذرات به هم چسبيده‌اند، در واقع نانوذرات نقش سيمان را براي اين ساختار ايفا مي‌کند. از آنجا که سنگ‌هايي که اين خارپشت‌هاي دريايي مي‌تراشند، از جنس آهک بودکه اصلي‌ترين ترکيبشان کلسيت است، اين سؤال پيش مي‌آيد که چگونه خارهاي اين حيوان از اين سنگ مستحکم‌تر است؟

گيلبرت پوپا و همکارانش، از دانشگاه ويسکونسين، روي يافتن پاسخ اين سؤال کار مي‌کنند. آنها به بررسي ساختار پيچيده‌ي اين خارها در خارپشت‌هاي بنفش دريايي پرداختند. گيلبرت پوپا مي‌گويد که شما براي شکستن يا تراشيدن يک جسم سخت، بايد از ابزار محکم‌تري نسبت با آن جسم استفاده کنيد. در مورد خارهاي اين حيوان نيز اين قانون صادق است، اما راز استحکام اين خارها در طراحي ساختار آن نهفته است؛ به‌طوري که نانوذرات منجر به استحکام بيشتر آن شده‌است. کليد اين معما در پاسخ به اين سؤال نهفته است که خارها از کجا و چه زماني مي‌شکنند.

اين گروه تحقيقاتي با استفاده از تصاوير با قدرت تفکيک بالا، دريافتند که اگر خارها در معرض فشار قرار گيرند، ترک‌هاي منقطعي روي آنها ايجاد مي‌شود. در سطح تمام فيبرها و صفحات، يک لايه‌ي آلي به ضخامت يک‌دهم ميکرون قرار دارد. اين ارتباط در ساختار خارها، ارتباط ضعيفي است که مي‌تواند محل شکستن خارها باشد. اگر بخشي از لايه‌ي قرارگرفته روي خار، از آن جدا شود آنگاه خار از آن نقطه شکسته مي‌شود. وقتي خار رشدمي‌کند، شکسته شدن يک بخش روي آن، موجب مي‌شود تا قسمت‌هاي سنگي مستحکم و تازه در معرض عوامل بيرون قرار گيرد.

اين پروژه به شکل زيبايي ويژگي‌هاي خار را توصيف مي‌کند. تاکنون چنين مطالعه‌اي که بتواند با قدرت تفکيک بالا درون خارها را نشان بدهد، انجام نشده‌است.

گيلبرت مي‌گويد:«از اين روش خود ترميمي مي‌توان در طراحي نانومواد خودآراي لايه‌اي با مورفولوژي‌هاي مختلف استفاده کرد؛ به‌طوري که هميشه يک سطح تازه براي انجام يک کار مشخص در سطح قرار داشته باشد».
http://rsc.org/chemistryworld/News/2011/January/07011104.asp

تهيه‌ي نانوذرات سيليکا از سبوس برنج

پژوهشگران دانشگاه زنجان موفق به سنتز نانوذرات سيليکا از سبوس برنج شدند و از آن به عنوان نانوکاتاليست در واکنش‌هاي شيميايي استفاده کردند.

دکتر علي رمضاني، استاد دانشگاه زنجان، در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه‌ي توسعه‌ي فناوري نانو گفت: «در اين پروژه ابتدا نانوذرات سيليکا با استفاده از روشي ساده و ارزان قيمت، تهيه شد و به‌عنوان نانوکاتاليست در تهيه‌ي ايزوکومارين‌ها استفاده گرديد».

وي گفت: «انجام واکنش، در شرايط ملايم و محيطي بي‌خطر، کم بودن زمان واکنش، تميز بودن کار، تهيه‌ي آسان محصولات، بازده بالا و سنتز سبز از مزاياي اين پژوهش است».

دکتر رمضاني در مورد فعاليت‌هاي صورت گرفته در اين پژوهش گفت: «ابتدا نانوذرات سيليکا را با تجزيه‌ي گرمايي سبوس برنج تهيه کرديم. سپس شکل و اندازه‌ي نانوذرات را با ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) مورد بررسي قرار داديم. در ادامه‌ي کار هم از نانوذرات سيليکاي تهيه شده، به‌عنوان کاتاليست براي سنتز مشتقات ايزوکومارين از 2-فرميلبنزوئيک اسيد، ايزوسيانيدها و آمين‌هاي نوع دوم (ديبنزيلآمين و بنزيل(ايزوپروپيل)آمين) در شرايط بدون حلال استفاده کرديم. همچنين اين واکنش را در شرايط ديگر هم بررسي و با نانوذرات سيليکا مقايسه نموديم. اين مقايسه، عملكرد بسيار خوب نانوذرات سيليكا را نسبت به سيليكاي معمولي نشان داد».

پژوهشگر زنجاني در ادامه افزود: «روش‌هاي مختلفي براي تهيه‌ي نانوذرات سيليکا وجود دارد که از اين روش‌ها مي‌توان به رسوب‌گذاري شيميايي فاز- بخار، روش سل- ژل و فرايند حرارتي اشاره کرد. همه‌ي اين روش‌ها، پيچيده، خطرناک، مشکل و پرهزينه هستند. از اين رو ما از روش تجزيه‌ي گرمايي سبوس برنج که روشي ساده، ارزان قيمت و انجام آن به آساني و در هر مکاني امکان‌پذير است، استفاده کرديم».

همچنين در اين کار تحقيقاتي، روش کارآمد و مؤثري براي سنتز يک مرحله‌اي و بدون حلال مشتقات ايزوکومارين معرفي گرديد. به گفته‌ي محققان، انجام اين واکنش در فاز جامد (واکنش در شرايط بدون حلال)، مزايايي مانند آلودگي کم، هزينه‌ي پايين و روند به‌کارگيري ساده را در پي دارد.

از نانوسيليكاي تهيه شده در اين پژوهش، همچنين مي‌توان در توليد سيمان، بتن، چسب و غيره استفاده کرد.

نتايج اين پژوهش که بخشي از رساله‌ي دکتري آقاي امير مهياري است و با راهنمايي دکتر رمضاني انجام شده، در مجله‌ي elvetica Chimica Acta (جلد 93، صفحات 2209-2203، سال 2010) منتشر شده‌است.