بيونانوتکنولوژي ( قسمت اول )

رشته‌ي جوان نانوبيوتکنولوژي به استفاده‌ي بيوشيميايي و زيستي از نانوتکنولوژي مي‌پردازد.

 نانوبيوتکنولوژي در زمينه‌هاي مختلف از جمله زيست کاوشگرهاي مولکولي، زيست سازگان‌هاي نانو، نانومواد زيستي، تجهيزات زيست مولکولي و فوق زيست مولکولي، نانوحسگرهاي زيستي، تراشه‌هاي زيستي نانو، نانوبيوفتونيک، آشکارسازي مولکول منفرد، دستورزي‌هاي مولکولي، تحرک مولکولي و نانورباط‌ها فعاليت مي‌کند.

تحقيقات و دستاوردهاي نانوبيوتکنولوژي که در حال حاضر و در آينده صورت مي‌گيرند در جهت تکامل کيفيت و وضعيت ساخت مولکول‌هاي زيستي، تشخيص زود هنگام بيماري‌ها، درمان و پيشگيري از بيماري‌ها، فراتر از سطح سلولي يعني درسطح مولکول‌هاي حياتي به خصوص پروتئين‌ها گام برمي‌دارد.

اين اميد وجود دارد که نانوذرات به عنوان ابزارهاي ارتقاي دارورساني، تصويربرداري پزشکي، سنسورهاي تشخيصي، به کار گرفته شوند. البته به علت آنکه توزيع زيستي نانوذرات مختلف هنوز به خوبي شناخته نشده‌اند هم اکنون به سختي مي‌توان اندام خاصي را در بدن هدف قرار داد. براي مثال در تحقيقي، که به تازگي بر روي سيستم دفعي موش با استفاده از نانوکامپوزيت‌هاي طلا صورت گرفته، نشان داده شد که نانوکامپوزيت‌ها بر اساس اندازه و بارشان به طور انتخابي اندام‌ها را هدف قرار مي‌دهند. اين نانوترکيبات با پليمر دندرايمر پوشيده شده‌اند و در اندازه‌ها و بارهاي مشخص طراحي شده‌اند. بعد از ورود اين کپسول‌ها به بدن موش‌ها مشاهده شد که نانوکامپوزيت‌هاي با بار منفي در کبد و طحال تجمع مي‌يابند و آنهايي که بار مثبت داشتند در کليه تجمع يافتند بنابراين مي‌توان نتيجه گرفت که نانوذرات با سطح مثبت به علت دفع شدن کاهش مي‌يابند. در گام بعدي نانوبيوتکنولوژي، احتمال خطر سميت نانوذرات مورد استفاده در پزشکي را مورد مطالعه و تحقيق  قرار مي‌دهد.

مطالعات نشان مي‌دهد که برخي مولکول‌هاي حياتي نظير برخي پروتئين‌ها و آنتي‌بادي‌ها وجود دارند که مي‌توانند نانوذرات خاصي را شناسايي کنند و به آن متصل شوند. براي مثال يک آنتي‌بادي از سيستم ايمني موش شناسايي شده است که به طور اختصاصي فولرن‌هاي مشتق شده از کربن 60 را شناسايي مي‌کنند و با تمايلي در حدود 200nM به آن متصل مي‌شود. که از اين ويژگي مي‌توان در مطالعات زيستي براي  آشکارسازي مولکول‌ها و در تشخيص‌هاي طبي از جمله تشخيص آلرژي استفاده کرد.

 مثال ديگر از عملکردهاي نانو بيوتکنولوژي، شامل پوشش دادن نانوسفرها با پليمرهاي فلورسانس است. پليمرهاي مختلف، متابوليت‌هاي مختلف را شناسايي و آشکار مي‌سازنند. محققان تلاش مي‌کنند اين پليمرها را به گونه‌اي طراحي کنند که هرکدام از آنها در مواجه با مولکول‌هاي خاصي، فلورسانسشان خاموش شود. اين فناوري داراي اين قابليت است که در آينده براي رديابي متابوليت‌هاي مرتبط به سرطان و ديگر بيماري‌ها استفاده شود.

با استفاده از دارو، جراحي و توصيه‌هاي پزشکان تنها مي‌توان بافت‌ها را وادار به ترميم کرد. اما با به کاربردن ماشين‌هاي مولکولي، ترميم مستقيم‌تر و پايه‌اي‌تر خواهد شد. ماشين‌هاي مولکولي را مي‌توان با ريزتزريق  به سلول زنده وارد کرد. بنابراين ماشين مولکولي قادر به ورود به سلول زنده است و مي‌تواند با لمس کردن مولکول‌هاي ديگر، مولکول‌هاي تخريب شده را پيدا کند و آنها را بازسازي کند. اين نانو ماشين‌ها در مقايسه با اندازه‌ي باکتري‌ها و ويروس‌ها فشرده‌تر اند. نانو ماشين‌هاي ترميم کننده‌ي اوليه تخصص‌يافته خواهند بود به طوري که غشاهاي سلولي را باز و بسته مي‌کنند يا در ميان بافت‌ها حرکت مي‌کنند و به سلول‌ها و ويروس‌ها وارد مي‌شوند و تنها قادر به ترميم يک نوع مولکول مي‌باشند مثلاً تخريب DNA يا نقص آنزيمي خاصي را شناسايي و بازسازي مي‌کنند. با انجام عمل سلول به سلول و بافت به بافت تمام اندام‌ها بازسازي مي‌شوند و سلامتي به بدن بازخواهد گشت.

از ديگر اهداف نانوبيوتکنولوژي طراحي و ساخت نانوذرات‌اي که با متصل کردن دارو‌هاي هدف به آنها، به عنوان وکتور براي انتقال دارو به اندام، بافت، سلول يا اندامک هدف استفاده مي‌شوند.

کابرد ديگر نانومواد در مهندسي بافت است که به ارتقاي کيفيت رشد، تمايز و تکوين انواع سلولي خاص مي‌پردازد. در اين زمينه محققان تلاش مي‌کنند که نانوپليمرهاي جديدي را براي اهداف مهندسي بافت طراحي کنند و آنها را براي ميانکنش با دودمان‌هاي سلولي اختصاصي، متمايز کنند. 

نويسنده: سمانه سادات عنايتي