نانو فناوری پزشکی، از فناوری نانو در علم پزشکی استفاده می کند. نانو فناوری اثرات زیادی بر حوزه های مختلف پزشکی داشته است. ازجمله می توان حسگرهای زیستی مبتنی بر سلول، مهندسی بافت، پزشکی ترمیمی و میکروآرایه های پرتوان را نام برد. امروزه، فناوری نانو به عنوان کلید اصلی ساخت تکنولوژی های جدید برای تمام حوزه های پژوهشی پزشکی محسوب می شود. در ادامه، با مفهوم نانو فناوری و کاربردهای آن در پزشکی آشنا می شوید.
مفهوم نانو فناوری
پیش از پرداختن به نانو فناوری پزشکی، بهتر است ابتدا با مفهوم نانو فناوری آشنا شویم. نانومتر معادل یک میلیاردم متر است. شاخه تخصصی فناوری نانو، در رابطه با ساختارها و دستگاه هایی است که در ابعاد فضايی ۱ الی ۱۰۰ نانومتر قرار دارند و فعالیتهای این ساختارها در بازهای زمانی یک میلیونیوم نانوثانیه رخ می دهد.
این ساختارها، ازجمله مولکول ها و ماشین های مولکولی در سلول ها، به تنهایی مفید هستند. همچنین این ساختارها بعنوان جزئی از ساختارهای بزرگتر مانند سلول ها فعالیت می کنند.
کوچک تر ساختن در ماورای مقیاس نانو، باعث می شود با مشکلی اساسی روبرو شویم. زیرا درصورتی که سنگ بنای نانو فناوری از اتم ها تشکیل شود، کوچکترین آنها یعنی اتم هیدروژن، دارای قطر یک دهم نانومتر است.
سنگ بنای پیکو فناوری از ذراتی تشکیل می شوند که الزاما باید در مقیاس های کوچکتری از اتم مانند الکترون، نوترون و پروتون باشند. و درنتیجه، مشکل این است که انرژیهای موردنیاز به منظور ایجاد چنین ذراتی در این سیاره بطور طبیعی پیدا نمی شوند. برای ایجاد چنین ذراتی باید انرژی های بسیار بیشتری صرف شود.
فناوری نانو بعنوان نقطه پایانی کوچک سازی
بنابراین، نقطه پایانی کوچک سازی، همان فناوری نانو است. پایه ای ترین سطح سازماندهی و شکل گیری ماده فیزیکی، ماده زیستی و ماده هوشمند، مقیاس نانو است. در این مقیاس، با همپوشانی اتم ها، مولکول ها یا نانوساختارها پدیدار می شوند.
با همپوشانی مولکول ها، سلولها شکل گرفته و با تعامل سلول ها، بافت ها پدیدار می شوند. نانو فناوری، نامی است که از اوایل سال های هشتاد میلادی بر پروژه ای بنا نهاده شد. این پروژه، بیست سال قبل از آن تاریخ، یعنی در سال 1959 توسط ریچارد فایمن استاد فیزیک نظری در انستیتو Caltech در کالیفرنیا مطرح شده بود.
نانو فناوری پزشکی
نانو فناوری پزشکی به مطالعه کاربرد رویکردها، نظریه ها و دستگاه ها در مقیاس نانو و نانو ساختارهای ویژه می پردازد. هدف، شناسایی، پیشگیری و یا درمان بیماری ها به کمک آشکارسازی، ترمیم و بازسازی بافت های زیستی است که در سطوح مولکولی آسیب دیده اند.
با وجود پیشرفت های زیاد در علم و فناوری پزشکی طی صد سال اخیر، این حوزه هنوز با محدودیت های زیادی در شناخت و درمان بنیادی بیماری ها و ابزار شناسایی آنها مواجه است.
هدف فناوری نانو پزشکی این است که امکانات آسیب شناسی و درمان آنها را در مقیاس های بنیادی ارائه نماید.
نانو فناوری در داروسازی
در حوزه داروسازی، نانو فناوری دارای کاربردهای بسیار زیادی است. هدف از نانو فناوری در این شاخه، طراحی بیمار-محور داروهای هوشمند و هدف گیر است.
این داروها دارای قدرت عملکرد مشخصی هستند. آنها قابلیت حس محیط آسیب دیده در بافت وهمچنین تصمیم گیری درمورد نحوه انتقال خود و مقدار موردنیاز را دارا هستند. همچنین درمورد مقدار موردنیاز و اجتناب از اثرگذاری های جانبی و ایجاد حساسیت، قدرت تشخیص دارند.
داروهای ساخته شده با استفاده از نانو فناوری پزشکی، قبل از پیاده سازی در بافت، قادرند مقدار موردنیاز را تشخیص دهند. این داروها درصورتی که شرایط موردنیاز برای پیاده سازی خود را مشاهده نکنند، خود را فعال نمی کنند.
ویژگی اصلی این داروها، در پیش بینی دقیق عملکرد آنها است. این ویژگی در داروهای غیرهوشمند فعلی وجود ندارد. یکی از موضوعات مهم دیگر در نانو فناوری پزشکی دارویی، طراحی مواد مورداستفاده در بسته بندی داروها است. برخی از داروهای سودمند، بسیار سمی هستند. درصورت باز شدن کپسول این داروها قبل از رسیدن به هدف مشخص، اثرات جانبی رخ می دهد. یا ممکن است قدرت عملکرد آنها کاهش یابد.
زیرساخت های لازم برای توسعه نانو فناوری پزشکی
شرایط موردنیاز به منظور تحقق و توسعه نانو فناوری، از دو بخش نرم افزار (نیروی متخصص) و سخت افزاری تشکیل شده است. بخش سخت افزاری شامل تعدادی از فناوری هایی است که بصورت انفرادی یا با ترکیب یکدیگر بکار گرفته می شوند.
درحال حاضر، برخی از این فناوریها موجود هستند. برخی دیگر در حال توسعه هستند. بخش سخت افزاری شامل موارد زیر است:
ابزار نانو فناوری پزشکی
ابزار موردنیاز شامل میکروسکوپ های قدرتمند مانند میکروسکوپ های روبشی تونلی (AFM, STM) است. این میکروسکوپ ها امکان مشاهده و دستکاری ساختارها در مقیاس نانو مانند سلول ها، باکتریها و ویروسها را فراهم می کنند.
ادوات
حسگرها و آشکارسازهای در مقیاس نانو در این دسته قرار دارند و موردنیاز هستند.
مواد
در نانو فناوری پزشکی، منظور از مواد، نانو مواد است که شامل سه دسته است:
۱) نانو مواد خام مانند نانو ذرات و نانوبلورها. این مواد را می توان تولید نمود و از آنها بعنوان مواد زیست-سازگار به منظور پوشش دادن کپسول قرص ها یا مواد استخوانی و ایمپلنت ها استفاده کرد.
۲) مواد نانوساختاری که شکل پروسه شده ی نانو مواد خام هستند. این مواد، اشکال و طرز رفتار ویژه ای مانند نقطه های کوانتومی و دندرایمرها، به خود می گیرند.
۳) نانو ساختارهای کربنی که می توان نانولوله ها و فولرینها را نام برد.
دستگاه ها و مواد هوشمند
این بخش در حوزه نانو فناوری پزشکی، بیشتر مرتبط با حوزه های پژوهشی مانند اسمبلرها، رپلیکیتورها و نانورباتها است. از نانورباتها می توان به منظور تزریق نانوساختارها به دورن بافت ها استفاده کرد. مواد هوشمند قادرند تحریک های بیرونی را حس کرده و خواص خود را تغییر دهند. آنها خواص خود را به گونه ای تغییر می دهند که با تغییرات در محیط اطراف هماهنگ و همسان شوند.
ماشین های مولکولی قادر هستند مواد را اتم به اتم سنتز کنند. اسمبلرهای مولکولی نیز قادرند انبوهی از سایر ماشین های مولکولی را بسازند.
بخش سخت افزاری برای توسعه نانو فناوری پزشکی
در بخش نرم افزاری، محور فعالیت ها باید براساس تربیت نیروی متخصص در این حوزه ها باشد. این بخش باید بر ایجاد شبکه ای کشوری از مراکز تحقیقاتی، پژوهشکده ها و دانشکده ها برای تحقق یافتن یک برنامه گسترده آموزشی (بخصوص در مقاطع تحصیلی کارشناسی ارشد و دکترا) و پژوهشی تمرکز داشته باشد.
