اين علم در واقع کاربرد علم نانوفناوري در علوم مربوط به زيست بوده و شامل دو دستاورد مهم ميباشد، يکي از آنها کاربرد ابزار در مقياس نانو است که ميتواند در سيستمهاي زيستي به کار رود و ديگري به کارگيري سيستمهاي زيستي به عنوان الگوي گسترش محصولات در مقياس نانو مي باشد.

چرا از نانوبيوفناوري استفاده ميکنيم؟

1. طبيعت اولين مخترع آن بوده و ميليونها سال است که به توليد نانوماشينها و ... ميپردازد. همانطور که حيوانات، گياهان و ديگر موجودات زنده را از يک تک سلول بيلوژيکي به وجود ميآورد.

2. علم زيست فناوري (بيوتکنولوژي) مي تواند دنياي فيزيکي علومي چون الکترونيک، کامپيوتر، مواد و طريقه ساخت آن ها را تحت تاثير قرار دهد در نتيجه ميتواند با فناوري نانو مشترکاتي داشته باشد.

محصولات و زمينه هاي فعاليت بيونانوتكنولوژي

برخي از محصولات و زمينه هاي فعاليت بيونانوتكنولوژي عبارتند از:



1. بيونانوماشين ها: مهم ترين زمينه كاربرد بيونانوتكنولوژي، ساخت بيونانوماشين ها ماشين هاي مولكولي با ابعادي در حد نانومتر است. در يك باكتري هزاران بيونانوماشين مختلف وجود دارد. نمونه آنها، ريبوزوم دستگاه بسته بندي پروتئين است كه محصولات نانومتري پروتئين ها را توليد مي كند. از خصوصيات خوب بيونانوماشين ها به عنوان مثال حسگرهاي نوري يا آنتي بادي ها، امكان هيبريدكردن آنها با وسايل سيليكوني با استفاده از فرآيند ميكروليتوگرافي است. به اين ترتيب با ايجاد پيوند بين دنياي نانويي بيونانوماشين و دنياي ماكروي كامپيوتر، امكان حسگري مستقيم و بررسي وقايع نانويي را مي توان به وجود آورد. نمونه كاربردي اين سيستم، ساخت شبكيه مصنوعي با استفاده از پروتئين باكتريورودوپسين است.



2. مواد زيستي: كاربرد ديگر بيونانوتكنولوژي، ساخت مواد زيستي مستحكم و زيست تخريب پذير است. از جمله اين مواد مي توان به DNA و پروتئين ها اشاره كرد. موارد كاربرد اين مواد و به خصوص در زمينه پزشكي متعدد است. از جمله موارد كاربرد اين مواد، استفاده از آنها به عنوان بلوك هاي سازنده نانومدارها و در نهايت ساخت وسايل نانويي Nano-Device است.



3. موتورهاي بيومولكولي: موتورهاي بيومولكولي، موتورهاي محركه سلول هستند كه معمولا از دو يا چند پروتئين تشكيل شده اند و انرژي شيميايي عموما به شكل ATP را به حركت مكانيكي تبديل مي كنند. از جمله اين موتورها، مي توان به پروتئين ميوزين اشاره کرد که باعث حركت فيلامنت ها مي شود،( پروتئين هاي درگير در تعمير DNA يا ويرايش RNA به عنوان مثال، آنزيم هاي برشي و ATPase). از اين موتورها در ساخت نانوروبات ها و شبكه هادي ها و ترانزيستورهاي مولكولي قابل استفاده در مدارهاي الكترونيكي استفاده مي شود.



4. پزشکي: بحث مربوط به کاربرد اين علم در پزشکي بسيار مهم است همچنانکه بسياري از کشورهاي پيشرفته بودجههاي کلاني را به اين بخش اختصاص داده¬اند، همچنين اين زمينه به زير موضوعاتي که در زير شرح داده شده تقسيم ميگردد:

• چگونگي کاربرد نانوبيوفناوري را در پزشکي:

نانوبيوفناوري مي تواند کليدي براي روشهاي تشخيصي سريع ترو آسان تر بيماري ها در آزمايشات گوناگوني باشد که براي تشخيص پارامترها، ساخت بيو چيپ ها و... انجام مي شوند.

اين علم همچنين مي تواند توليد محصولات بافتي مهندسي شده و مصنوعي را گسترش دهد. جالب آنست بافت هاي مصنوعي ذکر شده مي توانند از بافت خود شخص بدست آيند.

• ديگر کاربردهاي روش هاي نانوبيوفناوري در پزشکي:

اين علم علاوه بر بدست دادن روش هاي مختلف، مطابقت ارگان هاي حيوانات و انسان را براي کشف راه هايي براي ساخت موادي که بتوانند جايگزين دندان و استخوان شوند تست مي کند.

نانوبيوفناوري همچنين راه هايي براي توليد اندام هايي همچون شبکيه، حلزوني گوش و زير لايه هايي که الگوي نانويي دارند و براي سرعت بخشيدن به رشد اين اندام موثرند ارائه داده و بازسازي بافت ها را احيا مي کند. کاربردهايي که پيشرفت آنها مهم تر مي نمايد عبارتند از: پيوند بافت هاي خارجي، جايگزيني استخوان و دندان، آناليز پروتئين و ژن، پيوندهاي بافتي داخلي و کاربردهاي نانوفناوري در آزمودن دستگاه ها و ديگر انواع دستگاه هاي پزشکي.



نانوبيوتكنولوژي و رابطه آن با بيونانوتكنولوژي

اما نانوبيوتكنولوژي نيز واژه ديگري است كه در سال هاي اخير، محققان و صاحب نظران در كتب، مقالات و كنفرانس ها به كار مي برند. طبق تعريف برخي از اين محققان، نانوبيوتكنولوژي، زيرمجموعه اي از نانوتكنولوژي است كه در آن از ابزارها و فرآيندهاي نانويي و ميكروني براي ساخت و تهيه محصولاتي استفاده مي شود كه در مطالعه سيستم هاي زنده استفاده مي شوند. برخي ديگر از محققان، نانوبيوتكنولوژي را زمينه اي از نانوتكنولوژي مي دانند كه در آن از سيستم هاي بيولوژيكي موجود، همچون سلول، اجزاي سلولي، اسيدهاي نوكلئيك و پروتئين ها براي ايجاد ساختارهاي نانويي تلفيقي مركب از مواد آلي و معدني استفاده مي شود.

بيونانو يا نانوبيو؟

اگر به مفهوم و هدف دو زيرشاخه نانوفناوري يعني بيونانوفناوري و نانوبيوفناوري نگاه شود، ميتوان فهميد كه اهداف هر دو شاخه يعني توليد محصولاتي كه جهت مطالعه سيستم هاي زنده به كار مي روند و همچنين فرآيندها و مقياس فعاليت هر دو شاخه يعني مقياس هاي در سطح نانو، تقريبا يكسان است. بنابراين مي توان اين دو شاخه را به صورت كلي با نام نانوبيوفناوري ناميد. منتها زماني كه به طور صرف، از الگوها و مواد زيستي جهت ساخت وسايل در ابعاد نانو استفاده مي شود، بهتر است پيشوند «بيو» مقدم بر پيشوند «نانو» بيايد. در اين حالت، كاربرد واژه بيونانوفناوري تخصصي تر از واژه نانوبيوفناوري خواهد بود.

درواقع ميتوان بيونانوفناوري را شكلي خاص از نانوبيوفناوري دانست كه مبناي آن، استفاده از موادزيستي براي مثال پروتئين ها يا DNA جهت ساخت وسايل نانويي است.

اما در هنگام استعمال واژه نانوبيوفناوري، استفاده از ابزارهاي نانويي در كاربردهاي بيولوژيك نيز مورد نظر خواهد بود.

نتيجهگيري و چشمانداز

از مجموع مباحث فوق نتيجه گرفته شد که " بيونانوفناوري " يک حوزه نوين ناشي از تلفيق علوم زيستي و مهندسي در حوزه نانو است که افقهاي جديدي را در زمينة ساخت و توسعه سيستمهاي تلفيقي بهوجود آورده و محققان را اميدوار کردهاست که بتوانند از اين تلفيق، در ساخت نانوساختارهايي استفاده کنند که در آنها از مولکولهاي بيولوژيکي بهعنوان اجزاي سيستم مورد نظر استفاده شود؛ بهعنوان مثال، از استراتژي طراحي بيولوژيک بتوانند در ساخت چارچوبهاي جداشدني و الگويي براي چينش ( Assembly ) پايين به بالاي (فرآيندي که طي آن، سازماندهي مولکولي، بدون دخالت نيروي خارجي صورت ميگيرد) مواد معمولتر، استفاده کنند. اين توانمندي نهتنها در حل مسائل مهمي در علوم زيستي چون کاوش و شناسايي دقيق ساختار موجودات زنده کابرد خواهد داشت، بلکه ميتواند محققان را در رفع چالشهاي عمده مهندسي همچون نياز به تکنيکهاي نوين جهت سنتز مواد و دستکاري آنها ياري دهد و به اين ترتيب دنياي نانو را به دنياي ماکرو وصل کند. بهعبارت ديگر اين شاخه مهم علمي (يعني بيونانوفناوري)، به زودي قابليت کاربرد در حوزههاي مختلف غيرزيستي و حوزههاي کاربردي ماکرو را خواهد داشت؛ کاربردهايي که هرچند در حوزه زيستي نيستند ولي الهام گرفته از فرآيندهاي زيستي ( Bio-inspired ) هستند.

منابع:

[برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]

[برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]

[برای مشاهده لینک ها شما باید عضو سایت باشید برای عضویت در سایت بر روی اینجا کلیک بکنید]

برگرفته از تبیان