فهرست مطالب
نانوبیوتکنولوژی درواقع یکی از رشته‌های مهم قرن ۲۱ است که این امکان را به محققان می‌دهد تا با سیستم‌های زنده در مقیاس مولکولی تعامل برقرار کنند. همان‌طور که مشخص است نانوبیوتکنولوژی ترکیبی از کلمات نانوتکنولوژی و بیوتکنولوژی است.
نانوتکنولوژی مجموعه‌ای از تکنیک‌ها و فنون است که منجر به درک بهترعلوم می‌شود و بیوتکنولوژی به خودی خود در صنایع مختلف دارای دستاوردهای چشمگیری است. حال با ترکیب این دوعلم شاهد موفقیت‌های بیشتری خواهیم بود.
به بیان ساده‌تر نانوبیوتکنولوژی به معنای استفاده از قابلیت‌های نانوتکنولوژی در بیوتکنولوژی بیوتکنولوژی (بیولوژی) است. نانوتکنولوژی با در اختیار گذاشتن یک سری ابزار برای بیوتکنولوژی، آن را در مسیر رسیدن به اهدافش کمک می کند.پس استفاده از نانوتکنولوژی در بیوتکنولوژی منجر به تولد رشته‌ای جدید به نام نانوبیوتکنولوژی می‌شود که کاربردهای بسیار زیادی دارد. اوژن فارمد در ادامه چند نمونه از کاربردهای آن را برای شما بررسی می‌کند.
کاربردهای نانوبیوتکنولوژی در زمینه‌های مختلف
همان‌طور که گفتیم نانوبیوتکنولوژی گرایش‌ها و کاربردهای بسیار زیاد و متفاوتی دارد همچون:
- نانوبیوتکنولوژی در داروسازی
- نانوبیوتکنولوژی در زمینه مراقبت‌های بهداشتی و درمانی
- نانوبیوتکنولوژی و مقابله با عوامل جنگ‌های بیولوژیکی
- نانوبیوتکنولوژی و ژنتیک مولکولی
- کاربرد نانوبیوتکنولوژی در داروسازی
شگفتی کاربرد نانوبیوتکنولوژی در داروسازی این است که می‌تواند منجر به بهینه کردن مصرف داروها شود و همچنین داروها را به نقاطی از بدن برساند که با روش‌های معمول غیرقابل دسترس است.
نانوبیوتکنولوژی و استفاده از نانوذرات در داروسازی، از تجزیه داروها و دارورسانی به بافت‌هایی که مدنظر نیستند، جلوگیری می‌کند.نانوبیوتکنولوژی بیشترین کاربرد را در دارورسانی دارد. نانوبیوتکنولوژی و درواقع نانوبیوذرات کاربردهای عمده‌ای در دارورسانی دارند. کاربردهایی همچون: درمان سرطان، درمان ایدز، دارورسانی به مغز و …
کاربرد نانوبیوتکنولوژی در داروسازی
نانوبیوتکنولوژی و درمان سرطان
نانوذرات حامل‌های بسیار مناسبی برای داروهای ضدسرطان هستند چرا که ذراتی قابل کنترل، قابل تجزیه زیستی و قابل تولید مجدد هستند. بنابراین استفاده از این نانوذرات برای هدف قراردادن سلول‌های تومور، بدون اینکه به بافت‌های دیگر آسیب برساند بهترین درمان ممکن برای سرطان هستند.
در این شرایط استفاده از نانوبیوتکنولوژی در داروسازی، باعث می‌شود غلظت بالایی از دارو در سلول‌های سرطانی بدون آسیب رساندن به سلول‌های دیگر ایجاد شود.
نانوبیوتکنولوژی و درمان ایدز
پیش از استفاده از نانوبیوتکنولوژی، داروهای موجود برای درمان بیماری ایدز مشکلاتی داشت. مشکلاتی مانند نیمه-عمر کوتاه، حذف سریع از بدن، مقاومت دارویی و …
اما با استفاده از نانوبیوتکنولوژی در سیستم‌های دارویی توانستند دوز مصرفی داروها را کاهش دهند و همچنین نیمه-عمر دارو و کارایی آن در مبارزه با ویروس را افزایش دهند.
درمان دیابت با کمک نانوبیوتکنولوژی
محققان دانشگاه کورتین استرالیا با کمک نانوبیوتکنولوژی، موفق به ساخت نانو‌کپسولهایی شدند که قادر است با هدف‌گیری کبد و پانکراس، منجربه کاهش آثار التهابی دیابت نوع ۲ شود.این نانوکپسول‌ها سرشار از اسیدهای صفراوی انسان هستند و به گونه‌ای طراحی شدند که از سیستم گوارشی در برابر دارو محافظت کنند. استفاده از این نانوکپسول‌ها درواقع جهت انتقال انسولین به‌منظور محافظت از آن در برابر آنزیم‌های گوارشی است.
نانوبیوتکنولوژی و مراقبت‌های بهداشتی و درمانی
نانوبیوتکنولوژی در زمینه علوم پزشکی به‌ویژه مراقبت‌های بهداشتی و درمانی موفقیت‌های چشمگیری کسب کرده‌است که به‌طور مختصر به چند نمونه از آنها اشاره می‌کنیم:
- توسعه تکنولوژی سیستم‌های تصویربرداری پزشکی
- تولید بیوسنسورهایی به‌منظور تشخیص زودهنگام و جلوگیری از بیماری‌ها
- ژندرمانی و مرتب سازی ژن‌ها
- ساخت دستگاه‌های پزشکی کوچک
- ساخت ماشین‌های مولکولی هوشمند
- سم‌زدایی با کمک نانوفیلترها و نانوذرات
- نانوبیوتکنولوژی و مقابله با عوامل جنگ‌های بیولوژیکی
محققان و دانشمندان با کمک نانوبیوتکنولوژی موفق به ساخت حسگرهایی شدند که قادر به مقابله دربرابر عوامل جنگ‌های بیولوژیکی و شیمیایی است. برای مثال این حسگرها به راحتی می‌توانند عامل بیماری سل و سیاه زخم را تشخیص دهند.
در این روش از یک سری پروب‌های متصل به DNA عامل بیماری زا استفاده می‌کنند. برای مثال، در جریان حملات تروریستی، افرادی که در معرض مواد بیولوژیک سمی قرار گرفتند با کمک قابلیت‌های نانوبیوتکنولوژی و بارکدگذاری زیستی می توان عوامل بیماری زا را تشخیص داد.
از دیگر کاربردهای نانوبیوتکنولوژی در مقابله با عوامل جنگ‌های بیولوژیکی می‌توان به قابلیت نانوذرات مغناطیسی، در سم‌زدایی افراد آلوده به باکتری سیاه زخم اشاره کرد.
نانوبیوتکنولوژی و ژنتیک مولکولی
وجود نانوبیوتکنولوژی منجر به افزایش کارایی فرآیند توالی ژن‌ها و تشخیص حالت ژن‌ها شده است. این امر به بهبود تشخیص ساختار ژنتیکی افراد و روش‌های شناسایی و درمان بیماری‌های ژنتیکی کمک بزرگی می‌کند.
شاید تا به حال اصطلاح ژندرمانی به گوشتان خورده باشد. ژن درمانی درواقع روشی است که در آن یک DNA پلاسمیدی را به درون سلول‌های هدف تزریق می‌کنند و با این کار امکان برطرف کردن اختلالات ژنتیکی و تولید موادی مانند پپتیدها، پروتئین‌ها و آنتی ژن‌ها فراهم می‌شود.
با پیشرفت ژن درمانی می‌توان به درمان قطعی بیماری‌ها امیدوار بود. مهم‌ترین نکته در ژندرمانی، انتقال DNA به سلول هدف و هسته آن می‌باشد که این کار توسط نانوذرات و با کمک نانوبیوتکنولوژی صورت می‌گیرد.
مضرات و خطرات نانوبیوتکنولوژی
استفاده از پلیمرهایی که قابلیت تجزیه زیستی ندارند منجربه تجمع ذرات در سلول‌های مخصوصی مثل لیزوزوم و یا در بافت‌ها می‌شوند. به همین دلیل باید فرآیندی وجود داشته باشد تا از طریق آن این ذرات از بدن خارج شوند.
فاکتورهای مهمی نیز وجود دارند که در بررسی خطر تجمع نانوذرات در بدن نقش بسزایی دارند. فاکتورهایی همچون توزیع متابولیت‌های ذرات در بدن، وزن مولکولی پلیمرها و مکانیسم تجزیه آن.
مزایای نانوبیوتکنولوژی
- شرایط پاتوفیزیولوژی و تغییرات آناتومیکی بافت‌های بیمار یا ملتهب بطور بالقوه می‌تواند زمینه‌های زیادی را برای توسعه محصولات نانوتکنولوژی هدفمند مختف ایجاد کند. این پیشرفت از راه‌های زیر سودمند است. هدف‌گیری دارویی را می‌توان با بهره‌گیری از ویژگی‌های پاتوفیزیولوژیکی متمایز بافت‌های بیمار به دست آورد
- نانو‌محصولات مختلف را می‌توان در غلظت‌های بالاتر از داروهای معمولی جمع کرد.
- افزایش نفوذ‌پذیری عروق همراه با اختلال درناژ لنفاوی در تومور‌ها اثر نانوسیستمها را در تومور‌ها یا بافت‌های ملتهب از طریق انتقال و حفظ بهتر بهبود می‌بخشد.
- نانوسیستمها ظرفیت مکان‌یابی انتخابی در بافت‌های ملتهب را دارند
- نانوذرات می‌توانند به‌طور موثری برای رساندن داروهای مربوطه به مغز برای غلبه بر وجود سد خونی-مغزی استفاده شوند.
- بارگذاری دارو بر روی نانو ذرات، توضیح سلولی و بافتی را تغییر می‌دهد و منجربه تحویل انتخابی‌تر ترکیبات فعال بیولوژیکی برای افزایش کارایی دارو و کاهش سمیت دارو می‌شود.
به‌طور مختصر و مفید به تعامل میان نانوتکنولوژی و بیوتکنولوژی که از آن به نانوبیوتکنولوژی نام برده می‌شود، پی بردیم. با کمک این فناوری می‌توان به راحتی اجزاء و ترکیبات را در داخل سلول‌ها قرار داد.
زمینه‌های نوین این فناوری شامل تولید ماشین‌های هوشمند و در نهایت ربات‌ها خواهد بود که در حوزه‌های متفاوت بیوتکنولوژی می‌توان از آنها استفاده کرد.تحقیقات دقیق‌تر و آزمایش‌های بالینی دقیق‌تر هنوز برای معرفی مولفه‌های متنوع نانوبیوتکنولوژی درکاربرد‌های بالینی تصادفی با موفقیت مورد نیاز است. نگرانی‌های اخلاقی نیز باید به موازات تحولات جدید کورد توجه قرار گیرد.
نویسندگان: یاسمن خرمی، محمدرضا چراغیان
ویراستار: آیدا جباری
تهیه شده در آکادمی بیوتکنولوژی ایران
یک نظر