تطبيقات تقنية النانو

قائمة تطبيقات تقنية النانو


تعد تطبيقات تقنية النانو واسعة المجال وتدخل في الكثير من المجالات الصناعية والعسكرية والطبية والزراعية وغيرها، على سبيل المثال ان مجموعة كبيرة من المواد الخام يتم تحسينها على إحداث تغيير في الخصائص الفيزيائية للأحجام الصغيرة أو النانوية. وتستفيد الجزيئات النانوية على سبيل المثال من الزيادة البينة في مسحة السطح إلى نسبة الحجم. ومن ثم تصبح خواصها البصرية ومنها الفلورية وظيفة لقطر الجسيم. وعندما يتم دمجها في مادة كتلية، فإن الجزيئات النانوية تؤثر بشدة على الخواص الميكانيكية للمادة، ومنها الصلابة أو الليونة. وعلى سبيل المثال يمكن تدعيم المكاثير أو البوليمرات التقليدية من خلال استخدام الجزيئات النانوية الموجودة بالمواد الجديدة والتي قد تستخدم كبدائل خفيفة الوزن للمعادن. نتيجةً لذلك يمكن توقع زيادة الفائدة الاجتماعية للجسيمات النانوية. وستُمَكن تلك المواد المدعمة نانوياً من تقليص الوزن المصاحب بزيادة في الثبات وتحسن في الوظيفية. هذا بالإضافة إلى أن تقانة النانو العملية تمثل بصورةٍ ضروريةٍ القدرة المتزايدة على التعامل بدقة مع المادة وفقاً للمقاييس المستحيلة مسبقاً، موفرةً بذلك مجموعةً من الإمكانات والتي لم يكن للآخرين مسبقاً تخيلها – ولذلك فمن غير المدهش أن مساحاتٍ قليلةٍ من التقانة البشرية استُثنت من الفوائد الناجمة عن استخدام وتطبيق تقانة النانو.

 طب النانو

استفادت الجماعات البحثية الحيوية والطبية الخصائص الفريدة من المواد النانوية المرتبطة بالتطبيقات المختلفة (و مثلاً عوامل التباين لتصوير الخلية وعلاجات السرطان). ومن ثم فقد بدأ استخدام مصطلحاتٍ ومنها التقنية النانوية البيوطبية والتقنية النانوية الحيوية وطب النانو بهدف وصف ذلك المجال الواسع. كما يمكن إضافة الوظائف للمواد النانوية من خلال تواصلها وتفاعلها مع غالبية الجزيئات والتركيبات الحيوية. ويعد حجم المواد النانوية متماثل مع حجم غالبية الجزيئات والتركيبات الحيوية؛ ومن ثم قد تعد المواد النانوية مفيدةً لمجالي الأبحاث والتطبيقات الحيوية والصناعية. وقد أسفر دمج وتكامل المواد النانوية مع الأحياء عن تنمية الأجهزة التشخيصية، عوامل التباين، الأدوات التحليلية، تطبيقات العلاج الطبيعي وأدوات توصيل الدواء.

التشخيص

تعد تقانة النانو على رقاقة أحد الأبعاد الإضافية لتقنية مختبر على رقاقة. حيث تستخدم الجزيئات النانوية والمرتبطة بالجسم المضاد الملائم من أجل تصنيف بعض الجزيئات والجسيمات المحددة والكائنات الدقيقة. كما يمكن استخدام جزيئات الذهب النانوية والموسومة بالشرائح القصيرة للحمض النووي بهدف التعرف على التسلسل الجيني لعينةٍ ما. وتسفر عملية تضمين النقاط الكمومية مختلفة الحجم داخل الكريات البوليمرية الدقيقة عن وقوع ترميز متعدد الألوان للفحوصات الحيوية. وتحوَّل تقانة المسام النانوية الخاصة بتحليل الأحماض النووية سلاسل النيوكليوتيدات مباشرةً إلى توقيعاتٍ إليكترونيةٍ.

توصيل الدواء

تعد تقانة الصغائر ضرباً من الازدهار والتقدم في المجال الطبي مع إمكانية توصيل الدواء إلى خلايا محددةٍ باستخدام الجزيئات النانوية. ويمكن تقليص عملية الاستهلاك الكلية للدواء بالإضافة إلى الأعراض الجانبية بشكلٍ واضحٍ من خلال إيداع العامل النشط في المنطقة المريضة فقط وبدون أية جرعاتٍ أعلى مما هو مطلوب. حيث يقلل هذا الأسلوب الانتقائي من التكلفة والمعاناة البشرية كذلك. ويمكن التعرف على أحد تلك الأمثلة في المواد النانوية المسامية. ومثالاً آخراً من خلال استخدام مكاثير أو بوليمرات الكتلة المشتركة، والتي تشكل مركب ميسليس (micelles) المستخدم في تغليف الدواء. والتي تستخدم في الحفاظ على جزيئات الدواء الصغيرة للمساعدة في انتقالها إلى وجهتها المقصودة. هذا بالإضافة إلى وجود رؤية أخرى مبنية على الأنظمة الإلكتروميكانيكية الصغيرة؛ حيث تم البحث في مجال النظم الكهروميكانيكية النانوية والتي تعد الجيل الأضغر من النظم الكهروميكانيكية الصغرى بغرض الإطلاق النشط للأدوية. وتتضمن بعض التطبيقات الهامة في المجال علاج السرطان باستخدام جزيئات الحديد النانوية أو دروع الذهب. ويقلل الدواء المستهدف أو الشخصي من عملية استهلاك الدواء ونفقات العلاج كذلك مما يسفر عن تحقيق فائدةٍ اجتماعيةٍ شاملةٍ من خلال تقليص التكلفة لنظام رعاية الصحية العامة. كما تفتح تقانة الصغائر فرصاً جديدةً في أنظمة توصيل الدواء القابلة للزرع، والتي غالباً ما يفضل استخدامها مع الأدوية المحقونة، نتيجة أن الأخيرة غالباً ما تستعرض حركاتٍ من الدرجة الأولى (حيث يرتفع تركيز الدم بسرعة، ولكنه ينخفض بشكلٍ ضعيفٍ مع مرور الزمن). وقد يسبب الارتفاع السريع ذلك صعوباتٍ مع السمية وكفاءة الدواء قد تتلاشى نتيجة انخفاض تركيز الدواء عن المعدل المطلوب له.

Sara Al-Hadrami