وبلاگ مجتمع سما

فناوري*هاي جديد
در فيلم سفر اسرارآميز Fantastic Voyone ما غالباً شاهد صحنه*هايي هستيم كه در آن از نانوروبات*ها براي مبارزه با مشكلات بهداشتي استفاده مي*شود. حال آيا واقعاً پيشرفت*هاي به دست آمده در فناوري*نانو اين كار را عملي خواهد كرد؟
كاوالكانتي: در واقع بسياري اوقات اين داستان**هاي علمي تخيلي از واقعيت الهام گرفته و يا حداقل بر مبناي مباحث علمي مي*باشند. به عنوان مثال ژول ورن در داستان از ”زمين به ماه (1865)“. سفر به ماه را كه توصيف مي*كند از پيشرفت*هاي واقعي علمي نجوم فيزيك آن زمان الهام گرفته بود. اگر چه در سالي كه آن كتاب نوشته شد اين كار به نظر بسياري از مردم غيرممكن به نظر مي*رسيد. اما اكنون سفر به مريخ هم امكان*پذير شده و اخيراً هم روبات*هاي خود كنترلي را براي كاوش در سطح اين سياره سرخ به كار گرفته*اند.
همچنين طي قرن 19، بسياري از دانشمندان تعيين تركيب شيميايي يك سياره را امري غيرممكن مي*دانستند. اما در قرن 20، طيف*سنجي با استفاده از فيزيك كوانتوم با موفقيت امكان*پذير بودن آن را نشان داد. در سال 1966، بخشي از فيلم سفر اسرارآميز نهم، الهام گرفته از واقعيت و بحث و جدل*هايي بود كه بر اثر سخنراني فيزيك*دان مشهور و برندة جايزه نوبل يعني ريچارد فاينمن پديد آمد. وي در سخنان خود در سال 1959 امكان*پذير بودن فناوري*نانو را اعلام كرد و گفته بود توليد نانوماشين*ها نتيجه*اي كاملاً طبيعي از پيشرفت فناوري است و در واقع سرعت پيشرفت*هاي جديد بسيار سريع*تر از آن چيزي است كه تاكنون براي فناوري*ها وجود داشته است.
توليد نانوروبوت*ها
چه مراحلي براي ساخت نانوروباتي كه بتواند در پزشكي به كار رود بايد طي شود؟
كاوالكانتي: ساخت نانوروبوت*ها مستلزم حصول پيشرفت*هايي در مواد صلب الماس*گونه است و اين كار هم امكان*پذير است و توليد نانوابزارها طي سال*هاي اخير روبه رشد بوده است. توليد الماس گونه*ها مرحله به مرحله در حال پيشرفت است و براي حركت به سمت توليد روبات*ها در ابعادي قابل مقايسه با باكتري*ها، لازم است دركي از اين زمينه داشته باشيم. به عنوان مثال، چند ماه قبل، اولين روبات متحرك ساخته شد كه مي*توانست تا ابعاد 60 در 250 ميكرون را اندازه* بگيرد.
در اين مقياس، مي*توان پيش*بيني نمود كه ابعاد روبات*هايي كه در سال*هاي آينده پديد مي*آيند به سرعت به 100 ميكرون و بعد از آن 50 ميكرون و همين طور كاهش مي*يابند. هم*اكنون نمونة اولية وسيلة 90 نانومتري Intel، يك SRAM 52 مگابيتيِ كاملاً كاربردي توليد كرده كه طول پاية ترانزيستور آن nm50 است و ابعاد سلول SRAM آن تنها حدود 1 يا تقريباً نصف اندازة سلول اغلب SRAMهاي پيشرفتة امروزي است. و اين كوچك*سازي با توجه به نقشه راه اتحادية صنعت نيمه*رساناها ادامه مي*يابد.
تا سال 2016، ICهاي با عملكرد بالا حاوي بيش از 8/8 ميليارد ترانزيستور، در فضايي به مساحت 2mm280 خواهند بود. اين رقم بيش از 25 برابر تعداد ترانزيستورهايي است كه روي تراشه*هاي امروزي با ابعاد nm130 قرار دارد. اما از آنجا كه درون بدن انسان رگ*هاي كوچكي به قطر 30 تا 60 ميكرون وجود دارد، مي*توان پيدايش اولين نانوروبات طي ده سال آينده را كاملاً طبيعي دانست.
فناوري*نانو در خدمت پزشكي
آيا در حال حاضر هيچ كار آزمايشگاهي روي انسان يا حيوان در اين زمينه صورت گرفته است؟
كاوالكانتي: در واقع تاكنون نانوابزارهاي كاملاً كاربردي بسياري مانند موتورها، حسگرها، محاسبه*گرهاي زيست مولكولي و نانوترانزيستورها ساخته شده است. اما در حال حاضر عمده*ترين چالش، مجتمع*سازي چندين بخش مجزا از اين نانوابزارها روي يك نانوروبات قابل كنترل است، كه براي انجام آن هم*اكنون گروه*هاي تحقيقاتي متعددي در نقاط مختلف جهان، طي پروژه*هاي ميان رشته*اي با يكديگر همكاري مي*كنند. در اين راه، شبيه*سازي*هاي نظري به عنوان ابزاري مفيد و ارزشمند براي مجتمع*سازي سيستم و آزمايش*پذير شدن آن به شمار مي*آيد.
به هر حال، اطمينان از دستيابي به كنترل مناسب بر چنين نانوماشين*هايي يكي از موضوعات بحث*انگيز در راه محقق شدن نانوروبات*هاست و در واقع شما مي*توانيد از طريق روش*هاي نانومكاترونيك (nanomechatronics) به ارزيابي و محاسبه آن بپردازيد. استفاده از نانوروبات*ها در انسان پس از انجام صدها آزمايش با تمام جزئيات از ابتدا روي موش*هاي آزمايشگاهي ممكن خواهد شد. در واقع، اين روند طولاني آزمايشگاهي، براي هر فناوري زيست*پزشكي جديدي انجام مي*شود. مانند فناوري*نانوپوسته*ها كه با موفقيت روي موش*هاي آزمايشگاهي براي مبارزه با سرطان به كار گرفته شد.
استفاده از اين نانوپوسته*ها نتيجة پيشرفت*هاي به دست آمده در فناوري*نانو است و به عنوان يك روش درماني- دارويي نتايج مثبت و اميدواركننده*اي داشته است. با پيشرفت بيشتر در حركت به سمت نانوروبات*ها، مي*توان به نتايج مؤثرتر ديگري در زمينة مراقبت*هاي بهداشتي اميدوار بود.
ملزومات Customized
براي آن كه يك نانوروبات بتواند درون بدن انسان كار كند چه چيزهايي لازم است؟
كاوالكانتي: براي رسيدن به بيشترين كارآيي، نانوروبات*ها در حالت ايده*آل نبايد قطري بزرگ*تر از 3 ميكرون داشته باشند. اين نانـوروبات بايد داراي مبـدل*ها (transducers) و محرك*ها (actuator)هاي كارآمد با هزينه مصرفي كم بوده و بتوانند به محض قرار گرفتن درون بدن انسان به طور موثري با محيط پيرامون خود تعامل نمايند.
براي پاسخ*دهي مؤثر در زمان واقعي به محيط، در اين نانوروبات بايد سيستم مجتمعي تعبيه شده باشد. به همين دليل انتظار مي*رود هنگام نياز به چنين پاسخ*هاي حركتي با استفاده از موتورهايي براي كشش روبات حركت*هاي كنترلي لازم را فراهم كرد كاري كه با برخي دخالت*هاي زيست پزشكي قابل انجام است.كنترل نانوروباتيِ مبتني بر حسگرها را هم مي*توان با استفاده از نانوحسگرهاي حرارتي و يا شيميايي انجام داد.
استفاده از نانوروبات*ها
آيا شما مي*توانيد زمان استفاده از نانوروبات*ها را درون بدن بيماران پيش*بيني كنيد؟
كاوالكانتي: هر دارويي قبل از آن كه براي مداوا به كار رود، لازم است پس از مجموعه*اي از بررسي*هاي آزمايشگاهي تأييدية لازم را به دست آورد. و هيچ تفاوتي هم بين داروهاي سنتي و داروهاي جديد مبتني بر فناوري*نانو (نانوداروها) وجود ندارد.
بعد از طي اين مرحله و با به دست آمدن نتايج خوب از صدها مورد بررسي آزمايشگاهي و حتي انجام آزمايش*هاي باليني بيشتر، به طور طبيعي، نسبت به اين روش*ها در درمان بيماران اطمينان بيشتري پديد مي*آيد.
به كار بردن فناوري*هاي تاييد شده زيست*پزشكي در زندگي روزانه از سوي مردم دور از انتظار نيست و اين شامل نانوپوسته*ها، نانوداروهاي مبتني بر DNA و نانوروبات*ها مي*شود.