تكنولوجيات حديثة

 

تكنولوجيات حديثة

النانو تكنولوجى :

دراسة ابتكار تكنولوجيات ووسائل جديدة تقاس أبعادها بالنانومتر وهو جزء من الألف من الميكرومتر أى جزء من المليون من ( المللم ) فتتعامل التكنولوجيا النانوية مع قياسات بين

( 0.1 / 100 نانومتر ) بحيث تتعامل مع تجمعات ذرية تتراوح بين ( 5 ذرات / 1000 ذرة ) بحيث تكون أبعادها أقل من أبعاد البكتيريا والخلية الحية ولكنها لا تختص بعلم الأحياء بل بخواص المواد وتحتاج لأجهزة دقيقة جدا من جهة الحجم ومقاييسها وطرق رؤية الجزيئات .

 

العلوم النانوية والتكنولوجيا النانوية :

إحدى مجالات علوم المواد واتصالات العلوم مع الفيزياء والهندسة الميكانيكية والحيوية والكيميائية وتشكل تفرعات واختصاصات فرعية متعددة وجميعها يتعلق ببحث خواص المادة على المستوى الصغير جدا وتتمتع المواد بخصائص جديدة .

 

ثورة النانوتكنولوجى فى العالم :

إن التطور التكنولوجى فى ق ( 20 ) فإن أهم تطور تكنولوجى اختراع الكترونيات السيليكون

( الترانزستور ) والمعامل الالكترونى عن طريق الشرائح المصغرة ( ميكروشيب ) التى أدت لثورة تكنولوجية فى جميع المجالات كالاتصالات والكمبيوتر والطب وأدى الطلب على الشرائح المصغرة لانخفاض أسعارها فدخلت فى تصنيع الالكترونيات .

إن مصطلح ( تكنولوجيا النانو ) يبشر بثورة فى جميع فروع العلوم والهندسة وفى مجالات الطب الحديث والاقتصاد العالمى والعلاقات الدولية .

 

طب النانو :

يمثل طب النانو التطبيقات الطبية لتكنولوجيا النانو وتتنوع مجالات الطب النانوى من مجموعة التطبيقات الطبية للمواد النانوية وأجهزة الاستشعار الالكترونية النانوية للتطبيقات المستقبلية للتكنولوجيا النانوية الجزيئية كعلم السموم النانوى والأثر البيئى للمواد النانومترية الحجم .

يهدف طب النانو لتوفير مجموعة من الأجهزة البحثية والعلاجية والتطبيقات بتكنولوجيا النانو فى مجال صناعة الدواء والتصوير النانوى كما أن الأجهزة الالكترونية التفاعلية العصبية والمستشعرات القائمة على الالكترونيات النانوية هدف بحثى فى مجال تكنولوجيا الطب النانوى ومجال آلات اصلاح الخلايا .

 

النانوتكنولوجى والدواء :

ترتكز التكنولوجيا الطبية النانوية لعملية توصيل الدواء على تطوير الجزيئات نانوية القياس بهدف تحسين التوافر الحيوى للدواء وإلى تواجد جزيئات الدواء داخل الجسم البشرى وتركز عملية توصيل الدواء على زيادة التوافر الحيوى داخل الجسم البشرى وعلى مدار مدة زمنية معينة ومن خلال الاستهداف الجزيئى باستخدام الأجهزة الالكترونية المهندسة نانويا فالدواء يدور حول استهداف الجزيئات وتوصيل الدواء مع مراعاة دقة الخلايا المستهدفة كما يتم تطوير الأجهزة الالكترونية بالمجال الخاص بالتصوير الحيوى بحيث يكون الدواء فعالا فى علاج الأمراض فالأجهزة الالكترونية النانوية المتكافئة حيويا سيكون لها القدرة على استكشاف وتقويم ومعالجة وتقديم التقارير الطبية للأطباء بصورة الكترونية فإن أنظمة توصيل الدواء والجسيمات النانوية ( البوليميرية أو الليبيدية ) الدهنية قد يتم تصميمها لتحسين الخصائص الدوائية والعلاجية للأدوية وتتمثل قوة أنظمة توصيل الدواء فى قدرتها على تغيير الحركة الدوائية والتوزيع الحيوى للدواء داخل أعضاء  وأجهزة الجسم البشرى كما توجد للجسيمات النانوية مجموعة من الخصائص غير التقليدية التى تستخدم لتحسين توصيل الدواء للخلايا فى الوقت الذى يتم فيه تنقية الجسم البشرى من الجسيمات الكبيرة فإن للخلايا القدرة على حمل الجسيمات النانوية بسبب أحجامها المتناهية فى الصغر فتطوير وسائل توصيل الدواء من حيث القدرة على الحصول على الدواء من خلال أغشية الخلايا وهيولى الخلايا أو سيتوبلازم الخلايا بكفاءة عالية حيث أن العديد من الأمراض تعتمد على العمليات داخل الخلايا ولا يمكن إعاقتها إلا من خلال الأدوية التى تشق طريقها لداخل الخلايا وتكون الاستجابة أحادية المسار لجزيئات الدواء حيث يتم وضع الأدوية داخل الجسم البشرى ويتم تنشيطها على مواجهة إشارات معينة فيتم إحلال دواء ذى قدرة ضعيفة على الذوبان فى المحلول بنظام توصيل الدواء مما يحسن من القدرة الذوبانية للدواء فإن الدواء قد يسبب تلف الأنسجة إلا أنه مع نظام توصيل الدواء فإن عملية انتشار وانبعاث الدواء فإن تنقية الجسم البشرى من الأدوية بسرعة كبيرة فقد يجبر المريض على استخدام جرعات أكبر من الأدوية إلا أنه مع عملية التطهير الدوائى على أنظمة توصيل الدواء يمكن الإقلال من الجرعات الدوائية فيعد التوزيع الحيوى للدواء مشكلة تؤثر على الأنسجة الطبيعية عبر التوزيع عريض المدى إلا أن الذرات المادية المعينة بأنظمة توصيل الدواء تقلل من كم التوزيع وتقلص من التأثير الواقع على النسيج غير المستهدف فتعمل الأدوية النانوية من خلال مجموعة من الآليات المحددة بدقة ومفهومة بصورة واضحة حيث سيكون أحد التأثيرات الناجمة عن تكنولوجيا النانو وعلوم النانو متمثلا فى تطوير أدوية جديدة ذات آداء فعال وآمن وأقل ضررا من أعراضه الجانبية .

 

توصيل البروتين والببتيد :

للبروتين والببتيد العديد من الأدوار الحيوية داخل الجسم البشرى حيث يتم اكتشاف قدرة البروتين والببتيد على علاج العديد من الأمراض والاضطرابات والجزيئات الكبيرة نسبيا عن طريق استخدام الأدوية الحيوية حيث أصبحت عملية التوصيل النانوية للدواء ( الجسيمات النانوية ) علم الأدوية الحيوية النانوية .

 

 

 

النانو تكنواوجى وعلم الأورام :

يمنح الحجم الصغير للجسيمات النانوية خصائص فى علم الأورام فى مجال التصوير فعند استخدام النقاط الكمومية جسيمات نانونية ذات خصائص منها انبعاث الضوء الانضباطى الحجم مصاحبة للتصوير بالرنين المغناطيسى حيث يمكن الحصول على صور لمواقع الأورام فى الجسم البشرى  حيث أن الجسيمات النانونية تكون براقة حيث أن الأصباغ العضوية لا تحتاج إلى مصدر ضوء واحد للإثارة والتوهج فاستخدام نقاط الفلورسنت الكمومية تنتج صورا متباينة وبتكلفة أقل من الأصباغ العضوية كوسيط للتباين إلا أن الجانب السلبى يتمثل فى أن النقاط الكمومية تصنع من عناصر سامة .

كما تسمح الخصائص النانونية المتمثلة فى ارتفاع نسبة مساحة السطح إلى نسبة الحجم باتصال العديد من المجموعات الوظيفية وارتباطها بالجسيمات النانونية بحيث تؤدى للارتباط ببعض الخلايا السرطانية وإلى الحجم الصغير للجسيمات النانونية من ( 10 : 100 نانومتر ) بحيث تسمح للجسيمات النانونية بالتجمع فى مواقع الأورام حيث أن الأورام تفتقر لنظام فعال للتصريف الليمفاوى فكيف يمكن الاستفادة من الجسيمات النانونية المستخدمة فى التصوير فى علاج الأورام السرطانية ؟ وهل من الممكن تصنيع وإنتاج الجسيمات النانونية متعددة الوظائف التى لها القدرة على اكتشاف وتصوير والتقدم لمعالجة الأورام ؟

إن محور الأبحاث الطبية فى مجال علاج الأورام فعن طريق تكنولوجيا النانو العلاجية للسرطان بدلا من العلاج الإشعاعى والكيميائى فى علاج الأورام السرطانية حيث ربطت تكنولوجيا النانو العلاجية الجسيمات النانونية المجهرية بالخلايا السرطانية ثم طهى الأورام داخل الجسم البشرى باستخدام الموجات الراديوية ثم تسخين الجسيمات النانونية والخلايا السرطانية .

ولرقائق اختبار المستشعرات المحتوية على الآلاف من الأسلاك النانونية القدرة على اكتشاف البروتينات التى تخلفها الأورام السرطانية وقدرتها على اكتشاف وتشخيص السرطان فى المراحل المبكرة بواسطة بضع نقاط من دم المريض .

إن استخدام ( نانو الذهب ) القشور النانونية مقياسها ( 120 نانومتر ) ومطلية بالذهب لقتل الأورام السرطانية باستخدام  نانو الذهب بهدف استخدام القشور النانونية الارتباط بالخلايا السرطانية من خلال توحيد وربط الأجسام المضادة أو الببتيد بسطح القشور النانونية وينتج عن تعريض المنطقة المصابة بالورم السرطانى باستخدام أشعة الليزر و تحت الحمراء التى تخترق اللحم بدون تسخينه تسخين الذهب بدرجة كافية ليسبب موت الخلايا السرطانية .

إن اختراع جهاز ترددات لاسلكية التى تستخدم مزيج من الموجات اللاسلكية وجسيمات الكربون أو الذهب النانونية لتدمير الخلايا السرطانية .

وتتوهج الجسيمات النانوية لسيلينيد الكادميوم عندما تتعرض لإضاءة فوق بنفسجية حيث تتسرب وتسيل لداخل الأورام السرطانية عندما يتم حقنها ويستطيع الجراح رؤية الورم السرطانى المتوهج ويستخدم التوهج كمرشد للجراح لإزالة الورم السرطانى بدقة أكبر .

ولقد اكتشفت طريقة ناجحة لتوصيل الأدوية المعالجة للسرطان والتى تعد أقل ضررا على المناطق المحيطة بالورم السرطانى داخل الجسم البشرى حيث طورت تكنولوجيا نانوية تقوم بتحديد موقع الورم السرطانى وإزالة الخلايا السرطانية .

فإن جزىء ( ديندريمر ) حيث يتسم الجزىء بوجود ( 100 خطاف ) على سطح الجزىء والتى تسمح بالارتباط بالخلايا داخل الجسم البشرى وعن طريق توصيل حمض الفوليك ببعضه البعض حيث تستقبل خلايا الجسم البشرى حمض الفوليك ( فيتامين ) وإن للخلايا السرطانية مستقبلات أكثر من الخلايا الطبيعية داخل الجسم البشرى للفيتامين ( حمض الفوليك ) فإن جزىء الديندريمر والمحمل بحمض الفوليك يتم امتصاصه عن طريق الخلايا السرطانية عن طريق ربط خطاطيف الديندريمر بعلاجات مضادة للسرطان التى يتم امتصاصها مع امتصاص الديندريمر داخل الخلايا السرطانية مما يؤدى لتوصيل الدواء للسرطان لداخل الخلايا السرطانية .

وفى المعالجة بالديناميكا الضوئية يتم وضع الجسيم النانوى داخل الجسم البشرى ويضاء بالضوء حيث يمتص الجسيم النانوى الضوء ولو كان الجزىء معدنا فالطاقة الصادرة من الضوء تقوم بتسخين الجسيم النانوى والنسيج المحاط بالخلايا السرطانية كما يتم الاستفادة من الضوء فى إنتاج جزيئات الاكسجين عالية الطاقة التى تتفاعل كيميائيا مع معظم الجزيئات العضوية وتدمر الأورام السرطانية فالعلاج لا يترك أى محاولة سامة للجزيئات العضوية التفاعلية خلال الجسم البشرى ( العلاج الكيميائى والإشعاعى ) للسرطان لأنها موجهة بحيث يلمع الضوء وتتواجد الجسيمات النانوية المعالجة بالديناميكا الضوئية غير التوسعية للتعامل مع الأمراض والنمو والأورام السرطانية .

 

النانوتكنولوجى والجراحة:

استخدمت النانوتكنولوجى فى الجراحة من خلال تقطير سائل أخضر يحتوى على قشور نانوية مطلية بالذهب وتم توجيه أشعة الليزر تحت الحمراء مما يحل صعوبات تدفق الدماء الناجمة عن محاولة الجراح إعادة تقطيب الشرايين التى قطعت من المريض أثناء إجراء زراعة الكلى أو القلب حيث يستطيع الجراح لحم الشريان بدقة وتساعد حركة تتبع المسار على تحديد مدى جودة توزيع الأدوية وكيفية التمثيل الجيد للمواد النانوية حيث إنه من الصعب تتبع مجموعة صغيرة من الخلايا داخل الجسم البشرى فعند صبغ الخلايا عن طريق إثارتها بواسطة الضوء ذو طول موجى محدد بهدف دفع الصبغات للإضاءة فى الوقت الذى تمتص فيه العديد من الصبغات مختلفة الألوان بترددات متنوعة من الضوء فعن طريق استخدام مصادر متعددة للضوء للخلايا السليمة وتتمثل إحدى الطرق المستخدمة للتغلب على المشكلة فى البقايا المنيرة وإن البقايا نقاط كمومية متصلة بالبروتينات التى لها القدرة على اختراق أغشية الخلايا السرطانية لعلاجها ويمكن تصنيع النقاط الكمومية عشوائية الحجم من مواد خاملة حيوية المتسمة بأحجامها النانوية حيث يعتمد اللون على الحجم فانتقاء الأحجام يمثل تردد الضوء المستخدم لإنتاج مجموعة من فلوريسنت النقاط الكمومية ( مجموعة فردية من الترددات لجعل مجموعة أخرى تتوهج وتلمع ) ويمكن إضاءة المجموعتين باستخدام مصدر ضوئى واحد .

 

استهداف الجسيمات النانوية :

إن الجسيمات النانوية تمثل مجالا مهما للتقدم العلمى التكنولوجى فى حقلى توصيل الدواء والتصوير الطبى وإن عملها كمستشعرات تشخيصية فإن التوزيع الحيوى للجسيمات النانوية فى الدواء ما زال غير معلوم بسبب صعوبة استهداف أعضاء محددة بالجسم البشرى فى حين أظهرت الدراسات الحديثة أجريت على الأجهزة الإخراجية أن قدرة مركبات الذهب فى استهداف أعضاء محددة بالجسم البشرى تعتمد على حجمها النانوى وشحنتها فيتم طلاء الجسيمات النانوية عن طريق جزىء ( دندريمر ) ويتم إعطائها شحنة محددة سواء أكانت شحنة موجبة أو سالبة حيث وجد أن جسيمات الذهب النانوية موجبة الشحنة تخترق وتنفذ للكلى فى حين تبقى جسيمات الذهب النانوية سالبة الشحنة بالكبد والطحال فقد افترض أن شحنة السطح الموجبة تقلل معدل تطويق طلاء الكائنات الدقيقة بالأجسام المضادة لكى يتم التعرف عليها فإن الجسيمات النانوية داخل الكبد تؤثر على مسار الاخراج حتى لوكان حجمها يصل ( 5 نانومتر ) فإن الجسيمات النانوية قد تتجزأ داخل الأنسجة الخارجية وتتجمع داخل الجسم البشرى مع مرور الوقت .

ولقد أثبت التقدم فى الدراسات البحثية فى مجال النانوتكنولوجى أن عمليتى الاستهداف والتوزيع تتزايد مع استخدام الجسيمات النانونية فى حين تعد مخاطر التسمم النانوى فى الادراك والوعى المستقبلى للاستخدامات الطبية .

 

التواصل الالكترونى العصبى :

يمثل التواصل الالكترونى العصبى هدفا مهما يتناول بنية الأجهزة النانونية التى ستسمح بتوصيل الكمبيوتر وربطه بالجهاز العصبى المركزى حيث يتطلب بناء هيكل جزيئى يسمح باكتشاف وضبط النبضات العصبية بواسطة الكمبيوتر حيث تستطيع أجهزة الكمبيوتر تفسير وتسجيل والاستجابة للإشارات العصبية التى يصدرها الجسم البشرى عندما يستشعر أحاسيس مختلفة وأن العديد من الأمراض تتضمن اضمحلال وانهيار الجهاز العصبى منها مرض التصلب الجانبى التحللى ومرض التصلب المتعدد كما تضعف الكثير من الإصابات الجهاز العصبى مما يؤدى لاختلال النظم والشلل النصفى فعن طريق استطاعة الكمبيوتر السيطرة على الجهاز العصبى من خلال وجهات التفاعل العصبى الالكترونى حيث يمكن التحكم فى المشكلات التى تضعف الجهاز العصبى ومن ثم يمكن التغلب على تأثيرات الأمراض فعن طريق توفير العوامل عند اختيار مصدر الطاقة عن طريق استراتيجيات قابلة لتمويل الوقود المستمر فالاستراتيجية القابلة لتمويل الوقود المستمر تعنى أن الطاقة يتم ملئها باستمرار أو بشكل دورى بالمصادر الصوتية الكيميائية المغناطيسية والكهربية فى حين تعنى الاستراتيجية غير القابلة للتمويل بالوقود المستمر أن كل القوى تستمد من تخزين الطاقة الداخلية التى ستتوقف عندما تستنفذ الطاقة .

إن أحد قيود الاختراع يتمثل فى حقيقة أن واجهة التفاعل الكهربى مسألة ممكنة حيث تستطيع كل من المجالات الكهربائية والنبضات الكهرومغناطيسية والمجالات التى تستخدم الأجهزة الكهربائية الحيوية أن تسبب كلها واجهات تفاعل وتواصل فعن طريق تواجد عوازل سميكة بهدف منع تسرب الالكترونات عن طريق ارتفاع موصلية الوسيط الحيوى فستوجد مخاطرة فى فقدان مفاجىء فى الطاقة فعن طريق توفير أسلاك سميكة لتوصيل مستويات الطاقة الضرورية بدون زيادة معدلات التسخين فتوافر الأبحاث فى المجال الطبى حيث من الصعب تكوين شبكة أسلاك للهيكل لسبب أنه يجب وضعها بدقة داخل الجهاز العصبى ليصبح قادرا على التحكم والاستجابة للإشارات العصبية فيجب أن تكون الهياكل التى تمثل واجهة التفاعل والتواصل متوافقة مع الجهاز المناعى للجسم البشرى فتصبح قادرة على البقاء والتواجد لمدة طويلة بدون التأثر داخل الجسم البشرى فيجب أن تشعر الهياكل بالتيارات الأيونية وإلى قدرتها على جعل التيارات الأيونية تتدفق عائدة للخلف فى حين أن إمكانيات الهياكل تعد مذهلة إلا أنه لا يوجد جدول زمنى ليحدد متى ستكون متاحة فى المستقبل .

 

التطبيقات الطبية للتكنولوجيا النانونية الجزيئية :

يمثل علم التكنولوجيا النانونية الجزيئية أحد مجالات الدراسة لعلم التكنولوجيا الحيوية الذى يهتم بإمكانية هندسة المجمعات الجزيئية وتعتبر الأجهزة التى تعيد تنظيم وترتيب المادة على المقياس الجزيئى أو الذرى إلا أن علم التكنولوجيا النانونية الجزيئية يتسم بأنه نظرى بدرجة عالية حيث يسعى لتوقع حقيقة الاختراعات التى قد تقدم فى مجال التكنولوجيا النانونية عن طريق اقتراح أجندة عمل للتساؤلات المستقبلية فالعناصر المقترحة لعلم التكنولوجيا النانونية الجزيئية

( المجمعات الجزيئية ) وروبوتات النانو التى تقوم بفحص الخلايا والأنسجة فى الجسم البشرى وتشخيص أمراضها وتحديد العلاج اللازم للخلايا والأنسجة المريضة .

إن إمكانية استخدام روبوتات النانو فى المجال الطبى ستغير من عالم الطب التقليدى لعلم الطب النانوى الجزيئى حيث سيستفيد طب النانو من الروبوتات النانونية فى تشخيص الأمراض وعلاجها وتحديد الأدوية اللازمة حسب طبيعة كل مرض على حدة وإجراء العمليات الجراحية وعن طريق استخدام الجينات بالكمبيوتر من خلال وضعها بالجسم البشرى بهدف اصلاح واكتشاف الأضرار والعدوى التى يتعرض لها الجسم البشرى فإن الروبوتات النانونية النموذجية الذى يحمل الدم للمرضى يصل حجمه إلى ما بين ( 0.5 / 3 ميكرومتر ) لمتطلبات ممر الشعيرات الدموية وقد يصبح الكربون العنصر الأساسى المستخدم فى بناء الروبوتات النانونية نتيجة القوة الداخلية والعديد من الخصائص لبعض أشكال الكربون ( مركبات الألماس والفوليرين ) وبمتابعة عمل الأجهزة النانونية داخل الجسم البشرى باستخدام أشعة الرنين المغناطيسى خاصة عند تصنيع مكوناتها باستخدام ذرات الكربون ( 13 ) بدلا من نظير الكربون ( 12 ) الطبيعى حيث أنه لا توجد لحظة صفرية مغناطيسية ذرية للكربون ( 13 ) حيث سيتم حقن الأجهزة النانونية الطبية لداخل الجسم البشرى ثم تذهب لمحل عملها داخل عضو محدد أو كتلة نسيج معينة وسيتحكم الطبيب بالأجهزة النانونية عن طريق استخدام الكمبيوتر فالجهاز النانوى الطبى قد وصل لهدفه بالمنطقة المخصصة للعلاج فالطبيب سيكون قادرا على مسح منطقة كاملة من الجسم البشرى باستخدام الكمبيوتر فالجهاز النانوى يلتف حول الأورام السرطانية ويحدد طرق التشخيص والعلاج

 

أجهزة اصلاح الخلايا :

يستطيع الأطباء تشجيع الأنسجة على اصلاح نفسها من خلال استخدام الأدوية والجراحة إلا أنه

مع استخدام الأجهزة النانونية الجزيئية ستتوفر العديد من الفرص لعمليات الاصلاح المباشرة حيث ستعتمد تكنولوجيا اصلاح الخلايا على نفس المهام التى أثبتت الأجهزة الطبيعية أنها قادرة على أدائها فالوصول للخلايا أصبح ممكنا نتيجة أن علماء الأحياء استطاعوا غرس الإبر داخل الخلايا بدون قتلها فأصبحت الأجهزة النانونية الجزيئية قادرة على دخول الخلايا فأظهرت كل التفاعلات الحيوية الكيميائية أن الأنظمة النانونية الجزيئية تستطيع التعرف على الجزيئات الأخرى باللمس وتستطيع بناء وإعادة بناء كل جزىء داخل الخلايا وأنها قادرة على تفريق الجزيئات المصابة حيث أثبتت الخلايا الجديدة أن الأنظمة النانونية الجزيئية تجمع كل نظام وجد بالخلايا فمنذ قيام الطبيعة العمليات الأساسية الحيوية لأداء عملية اصلاح الخلايا على المستوى النانوى الجزيئى فيمكن بناء الأنظمة النانونية الجزيئية والتى لها القدرة على دخول الخلايا والاحساس بالفروق بين الخلايا المريضة والسليمة والقيام بالتعديلات المرغوبة فى البنية الهيكلية للخلايا المريضة .

فتعد امكانيات الرعاية الصحية للأجهزة النانونية الجزيئية مبهرة وجذابة ومقارنة بأحجام الفيروسات والبكتيريا فإن أجزائها المدمجة ستسمح لها لتصبح أكثر تعقيدا وسيتم تخصيص الأجهزة النانونية الجزيئية عن طريق فتح واغلاق أغشية الخلايا أو تسافر عبر النسيج وتدخل الخلايا والفيروسات فإن الأجهزة النانونية الجزيئية ستكون قادرة على تصحيح الخلل جزيئيا كتلف الحامض النووى الوراثى  ( DNA ) ونقص كفاءة الانزيمات فإن أجهزة اصلاح الخلايا ستكون قابلة للبرمجة والتزود بالمزيد من القدرات بمساعدة أنظمة الذكاء الصناعى المتقدمة وستكون الكمبيوترات النانونية مطلوبة لإرشاد الأجهزة النانونية الجزيئية حيث ستقوم الكمبيوترات النانونية بتوجيه الأجهزة النانونية الجزيئية للمناطق الجزيئية التالفة وستصبح أجهزة اصلاح الخلايا قادرة على اصلاح كامل للخلايا التالفة المريضة من خلال عمل واصلاح هيكل بعد هيكل ثم نسيج بعد نسيج ثم عضو بعد عضو ثم خلية بعد خلية وسيتم اصلاح كامل للأعضاء المريضة ليتم استعادة الصحة لجسم الإنسان حيث تعتمد على استراتيجية الاصلاح الذاتى بمفردها .

 

علم أمراض الكلى النانوى :

 إن علم أمراض الكلى النانوى أحد فروع طب النانو والتكنولوجيا النانونية الذى يتناول كلا من :

1 ) دراسة بنيات بروتين الكلى على المستوى الذرى .

2 ) مداخل وأساليب التصوير النانوى لدراسة العمليات الخلوية داخل خلايا الكلى .

3 ) العلاجات الطبية النانونية التى تستخدم الجسيمات النانونية لمعالجة مختلف أمراض الكلى كما

أن عملية تصنيع واستخدام المواد والأجهزة على المستوى الجزيئى الذرى التى تستخدم لتشخيص وعلاج أمراض الكلى تعد من مجالات علم أمراض الكلى النانوى التى ستلعب دورا فعالا لعلاج المرضى الذين يعانون من أمراض الكلى وأن الإنجازات المتقدمة فى مجال علم أمراض الكلى النانوى ستبنى على الاكتشافات فى هذه المجالات التى توفر معلومات نانونية حول الآلية الجزيئية الخلوية والمدمجة فى عمليات الكلى الطبيعية إلى الحالات المرضية المختلفة من خلال تفهم واستيعاب الخصائص الفيزيائية والكيميائية للبروتينات والجزيئات الماكرو على المستوى الذرى بالعديد من الخلايا المختلفة بالكلى .

ويمكن تصميم مدخلات علاجية جديدة لتتنافس فى علاج أمراض الكلى الرئيسية وتعد الكلى الصناعية النانونية حيث ستسمح الإنجازات الهندسية النانونية المتقدمة بتصنيع الروبوتات النانونية التى يمكن برمجتها والتحكم فيها التى تهدف لتنفيذ وإنجاز إجراءات علاجية وبنائية داخل الكلى البشرية على المستويات الخلوية والجزيئية كما أن تصميم الهياكل النانونية المتوافقة مع خلايا الكلى التى يكون لها القدرة على إجراء العمليات الحيوية بصورة آمنة وأن القدرة على توجيه الأحداث على المستوى النانوى الخلوى لها الكفاءة والقدرة على تحسين حياة المرضى الذين يعانون من أمراض الكلى .

 

علم السموم النانوى :

دراسة سمية المواد النانونية بسبب تأثيرات الحجم الكمى والمساحة السطحية الكبيرة وإن المواد النانونية لها خصائص فريدة من نوعها مقارنة مع نظرائها من المواد الكبيرة حيث أن علم السموم النانوى فرع من فروع علم الأحياء النانوى الذى يتناول دراسة وتطبيق سمية المواد النانونية وإن المواد النانونية ( المواد متناهية الصغر ) حتى عندما تكون مصنوعة من العناصر الخاملة كالذهب فإنها تصبح نشطة فى الأبعاد النانومترية وإن دراسات علم السموم النانوى تهدف لتحديد ما إذا كانت وإلى أى مدى هذه الخصائص قد تشكل خطرا على البيئة والبشر .

 

الآثار الصحية والسلامة من الجسيمات النانونية :

لا يمثل التواجد للمواد النانونية المواد التى تحتوى على أى تهديد إلا أن هناك سمات معينة تجعل منها محفوفة بالمخاطر على الأخص حركتها وتفاعلها المتزايد وأن خصائص معينة لبعض الجزيئات النانونية كانت ضارة للكائنات الحية والبيئة مما يسفر عن مواجهة الأخطار عن طريق التلوث النانوى وأن الحاجة للتمييز بين نوعين للبنية النانونية عند مواجهة التأثير البيئى والصحى للمواد النانونية يتمثلان فى :

1 ) مركبات النانو والأسطح النانونية ومكونات النانو سواء الالكترونية أو البصرية أو الحساسة

حيث يدمج الجزيئات على مستوى النانو ضمن خلاصة المادة أو حتى الأجهزة والجزيئات النانونية الثابتة .

2 ) الجزيئات النانونية الحرة حيث تتواجد جزيئات النانو الفردية لمادة ما ضمن بعض مراحل عملية الإنتاج والاستخدام وقد تندرج جزيئات النانو ضمن أحد أصناف نطاق النانو للعناصر أو المركبات البسيطة وإن المركبات المعقدة حيث تكون الجسيمات النانونية مطلية بمادة أخرى

جسيمات نانونية مطلية أو جسيمات نانونية جوهرية القشرة .

يجب على المرء أن يكون واعيا بالمواد المحتوية على جزيئات نانونية ثابتة إلا أن القلق يتمثل فى الجزيئات النانونية الحرة .

إن الجزيئات النانونية مختلفة بصورة كبيرة فلا يمكن اشتقاق تأثيراتها المتنوعة والمتعددة من السمية للمواد دقيقة الحجم وتسفر عن إثارة قضايا هامة لمواجهة التأثيرات الصحية والبيئية للجزيئات النانونية الحرة .

فمن الضرورى عند التحدث عن الجزيئات النانونية الحرة ألا يكون المسحوق أو السائل المحتوى على جزيئات نانونية أحادية التشتت ولكنه يحتوى على مواد متنوعة من أحجام الجزيئات النانونية ويسفر عن تعقيد للتحليل التجريبى حيث إن الجزيئات النانونية الأكبر فى الحجم قد يكون لها خصائص مختلفة عن الجزيئات النانونية الأصغر فى الحجم وإن الجزيئات النانونية تظهر توجها للتجمع كالتجمعات النانونية غالبا ما يكون أداؤها مختلفا عن الجزيئات النانونية المنفردة .

إن كيفية تفاعل الجزيئات النانونية مع أنظمة الجسم البشرى وإن الاستخدام الصناعى للمواد النانونية للجزيئات النانونية الحجم .

إن تكنولوجيا النانو تركز على الاهتمامات المدى الطويل على التأثيرات الخاصة بالتكنولوجيات الجديدة على المجتمع وعلى إذا ما كان من الممكن لهذه التأثيرات أن تؤدى لظهور اقتصاد ما بعد الندرة أو قد تؤدى لتفاقم فجوة الثروة فيما بين الأمم المتقدمة والنامية وأن تأثيرات تكنولوجيا النانو على المجتمع وعلى صحة البشر والبيئة وإلى تأثيراتها على التجارة والأمن وأنظمة الغذاء

 

التأثيرات الصحية لتكنولوجيا النانو :

تتمثل التأثيرات الصحية لتكنولوجيا النانو فى الآثار المحتملة للمواد والأجهزة النانونية على صحة الإنسان وبما أن تكنولوجيا النانو مجال مستحدث فقد أسفر عن قيام جدال واسع حول المدى الذى يمكن عنده الاستفادة أو التعرض للمخاطر الخاصة لتكنولوجيا النانو على صحة الإنسان ويمكن تقسيم التاثيرات الصحية لتكنولوجيا النانو لقدرة أو إمكانية الاختراعات النانونية على أن يكون لها تأثيراتها الطبية فى علاج الأمراض والمخاطر الصحية المحتملة عند التعرض للمواد النانونية تتمثل فى :

1 ) علم السموم النانوى على أنه المجال الذى يهتم بدراسة المخاطر الصحية المتوقعة لتكنولوجيا النانو والمواد والأجهزة النانونية ويعنى الحجم المتناهى الصغر للمواد النانونية أن لها القدرة على النفاذ داخل الجسم البشرى عن غيرها من الجسيمات كبيرة الحجم كما أن كيفية تحرك وتفاعل الجسيمات النانونية داخل الجسم البشرى ويعد سلوك الجسيمات النانونية مدلولا لوظيفتها وحجمها وتفاعلها السطحى مع النسيج المريض وتتجمع الجسيمات النانونية داخل الأعضاء كجزء ناتج عن كونها لا تتحلل أو تتحول بصورة بطيئة وإن تفاعلها مع العمليات الحيوية داخل الجسم البشرى حيث أنه بسبب سطحها الضخم وبمجرد تعرض الجسيمات النانونية للنسيج والسوائل يتم امتصاص بعض الجزيئات النانونية الدقيقة التى تحتوى عليها على أسطح الأنسجة كما أن العدد الضخم للمتغيرات المؤثرة على التسمم يعنى أنه من الصعب تعميم المخاطر بالتعرض للمواد النانونية حيث يجب تقييم كل مادة نانونية بصورة فردية كما أنه يجب وضع خصائص المواد جميعها فى الاعتبار كما أنه يتم دمج كل من القضايا الصحية والبيئية فى بيئة عمل الشركات ذات الصلة بعمليات إنتاج واستخدام المواد النانونية وإلى بيئة عمل المعامل المرتبطة بالعلوم النانونية والأبحاث فى مجال تكنولوجيا النانو وأن معايير التعرض لغبار بيئة العمل لا يمكن تطبيقها بصورة مباشرة على غبار جسيمات النانو .

وإن مصطلح طب النانو عن التطبيقات الطبية لتكنولوجيا النانو وتتنوع أساليب طب النانو من الاستخدام الطبى للمواد النانونية لأجهزة استشعار العوامل البيولوجية المرتبطة بالالكترونيات النانونية والتطبيقات المستقبلية لتكنولوجيا النانو الجزيئية ويهدف طب النانو للتوصل لمجموعة قيمة من الأجهزة البحثية والأجهزة النانونية الجزيئية المفيدة فى عيادات العلاج فى المستقبل وتتوقع مبادرة التكنولوجيا النانونية القومية أن يتم التوصل لتطبيقات تجارية جديدة فى مجال توصيل الدواء والتى قد تشتمل على أنظمة متقدمة لتوصيل الدواء ولعلاجات جديدة والتصوير كما أن واجهات التفاعل العصبية الالكترونية والمجسات الأخرى المرتبطة بالالكترونيات النانونية تمثل هدفا نشيطا للبحث فى هذا المجال ويؤمن المجال التنبؤى لتكنولوجيا النانو الجزيئية أن أجهزة اصلاح الخلايا قد يكون لها القدرة على إحداث ثورة فى مجال الطب والأدوية النانونية .

 

النانو لا تعترف بتلوث الملابس والمبانى والزجاج :

إن تكنولوجيا النانو تتجسس على الصحة وتكيف الجسم البشرى حسب درجة الجو وتعتبر تكنولوجيا النانو التكنولوجيا المميزة للتصنيع فى ق ( 21 ) وتدخل التكنولوجيات فى مجالات عديدة مختلفة ولا تقتصر على علم واحد من العلوم أو مجال واحد للتطبيق بل انتشرت بمساحات واسعة لتشمل جميع فروع العلم كالكيمياء والفيزياء والفلك ( الفضاء ) والجيولوجيا والطب والهندسة والكهرباء والالكترونيات والصناعة بكافة فروعها .

ويمكن التحكم فى الخواص الفيزيائية والكيميائية والميكانيكية لأى مادة عن طريق التحكم فى أبعادها لتكون فى مقياس النانومتر بحيث تتمتع بخواص متميزة ولا تتوافر فى نفس المواد التى لها جزيئات كبيرة الحجم .

 

ماذا تعنى التكنولوجيا النانونية ؟

تتكون النانوتكنولوجى من جزءين :

1 ) نانو          2 ) تكنولوجيا

 

ماذا تعنى كلمة نانو ؟

يرجع أصل كلمة نانو للغة الاغريقية القديمة حيث تشتق من كلمة نانوس ومعناها القزم .

ثم استعمل النانو كوحدة قياس متناهية الصغر حيث تساوى ( 10 × 90 ) أى واحد على البليون من أى مقياس فمقياس النانومتر = 1 / البليون من المتر والنانوثانية = 1 / بليون من الثانية والنانوجرام = 1 / بليون من الجرام والنانومول = 1 / بليون من المول والوحدات المتناهية الصغر المنتشرة فى وحدة النانومتر = 1 / بليون من المتر والنانومتر = 10 أضعاف وحدة القياس الذرى ( الانجستروم ) .

ولمقارنة النانومتر الوحدة المتناهية الصغر بالأشياء الدقيقة فإن طول قطر ذرة الهيدروجين أصغر الذرات فى عدد الالكترونات حيث أن ذرة الهيدروجين = بروتون واحد ونيوترون واحد والكترون واحد = 0.1 نانومتر أى مجموع أقطار 10 ذرات هيدروجين = 1 نانومتر وأن قطر شعرة رأس الإنسان يتراوح بين ( 10000 / 80000 نانومتر ) ومعدل نمو ظفر الإنسان فى ثانية واحدة

1 نانومتر أو ارتفاع قطرة ماء بعد بسطها كليا على سطح مساحته 1 م مربع = 1 نانومتر والنانومتر = 1 / 10 من سماكة الطبقة الملونة على النظارات الشمسية حيث يبلغ قطر المادة الوراثية ( DNA ) = 2.5 نانومتر بينما خلايا الدم الحمراء تبلغ 2.5 ميكرومتر .

 

أجهزة قياس وحدات النانو :

تستخدم الميكروسكوبات الماسحة لقياس الأبعاد النانونية وهى عدة أنواع :

1 ) الميكروسكوب الالكترونى الماسح       2 ) المجهر النفقى الماسح

3 ) ميكروسكوب القوة الذرية .

ويعتبر الميكروسكوب النفقى الماسح واحدا من أهم الأجهزة الذى أتاح الفرصة للعلماء أن يروا الجسيمات الدقيقة من جزيئات وذرات بمقياس النانو ولم يسمح الميكروسكوب النفقى الماسح للعلماء أن يروا تفاصيل التراكيب الذرية بل مكنهم من معالجة التراكيب الذرية كما فتح الباب للحصول على صور لما لا تستطيع العين المجردة رؤيته .

 

ماذا تعنى كلمة تكنولوجى ؟

إن التكنولوجيا عبارة عن :

1 ) فى تطبيق العلم وخاصة فى الأهداف الصناعية أو التجارية .

2 ) فى علم الأجناس البشرية فتعرف التكنولوجيا بأنها جسم المعرفة المتوفرة للمجتمع والمستعملة فى تصنيع الأجهزة ومزاولة الفنون والمهارات اليدوية واستخلاص أو جمع المواد .

وتختلف التكنولوجيا عن العلم فى أن الفكرة العامة عن العلم كانت متباينة ومتغايرة مع التكنولوجيا فالعلم يعزو لوضع النظرية والتكنولوجيا تعزو لتطبيق النظرية فإن التباين والاختلاف قد يطمس فى حالة علم النانو والتكنولوجيا النانونية .

 

لماذا النانو ؟

وجد أن خواص المواد المادية والكيميائية والفيزيائية والبيولوجية تختلف فى حجم النانو عن خصائص كل ذرة أو جزىء أو كتلة مادة بمفردها فقد تم التوصل لطريقة لتشتيت رقائق السيليكون المعتمة جدا والتى تستخدم فى تصنيع الرقائق والأجهزة الالكترونية والكهربائية إلى حبيبات بمقياس النانو ووجد أن عندما تكون الحبيبات بقطر واحد نانو فإنها تتألق بلون أزرق شديد جدا تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية أما إذا شتت إلى قطر ( 1.7 نانو ) تتألق باللون الأخضر وإلى قطر ( 2.1 نانو ) تتألق باللون الأصفر وإلى قطر ( 2.9 نانو ) تتألق باللون الأحمر ومعنى ذلك أن المواد تختلف فى خواصها عندما تتغير أحجام حبيباتها فى مقياس النانو فأمكن تصنيع مواد سيليكونية تشع كطيف قوس قزح أو ما يتكون منه الضوء ( الفوتونات ) مع العلم أن مادة السيليكون معتمة بدرجة كبيرة جدا كما وجد أن إعادة ترتيب أو زرع حبيبات السيليكون على الرقائق فسنحصل على رقائق فائقة ( Super Chips ) ستؤدى لتحديث وتصنيع أجهزة أصغر وأسرع وأخف وزنا وأقل استهلاكا للطاقة وأقل كلفة للمستهلك .

وعند استعمال مادة أوكسيد الزنك بحجم جزيئاته العادية فى تصنيع الكريمات التى تقاوم الأشعة فوق البنفسجية المصاحبة لأشعة الشمس فإنها تترك أثرا أبيض على الجلد وعدم مقاومته الكبيرة للأشعة فوق البنفسجية بينما حين يستعمل أوكسيد الزنك فى صورته المشتقة النانونية فإنه يتحول لشفاف عديم اللون ولا يظهر على الجلد مع تفوقه بمقاومة كميات فائقة من الأشعة فوق البنفسجية .

 

تصنيع التراكيب النانونية :

1 ) من أعلى إلى أسفل ( من القمة للقاع ) : تعتبر عملية تصغير للمواد التقليدية كبيرة الحجم إلى أقل من ( 100 نانو ) حيث تستعمل عمليات النحت فى المواد للوصول لمقياس النانو .

1 ) امتداد للحفر الضوئى      2 ) الحفر بشعاع الالكترون       3 ) الحفر بشعاع الأيون

4 ) الحفر بالأشعة السينية     5 ) الحفر بالمجس الماسح        6 ) الحرث والتجريف

7 ) الأكسدة الموضعية

 

2 ) من أسفل إلى أعلى ( من القاع للقمة ) : تعتبر عملية بناء للمواد بالوحدات البنائية الأولية

( الذرات والجزيئات ) بحيث يتم التعامل معها وتجميعها وترتيبها بالشكل المطلوب للحصول على الكتل النانونية معقدة التركيب من خلال بعض العمليات :

1 ) عملية نمو البلورات     2 ) عمليات كيميائية      3 ) مواد ذاتية التجميع

وتستعمل للحصول على الأنابيب الكربونية والأسلاك النانونية والبلورات النانونية والبلمرات المتبادلة وترتبط الكتل النانونية المحضرة ببعضها البعض .

 

النانوتكنولوجى والبلاستيك :

لقد غزت تكنولوجيا النانو جميع فروع العلم والمجالات المختلفة وأحدثت بها تطورا كبيرا كان هو السبب فى إنتاج كثير من المنتجات الحديثة المتطورة .

إن المواد البلاستيكية والمطاطية تلعب دورا أساسيا فمدى فضل المواد البلاستيكية على جميع فروع العلم وتطبيقاته المختلفة فعن طريق وجود المواد البلاستيكية وتطبيقاتها فى مجالات النانو الحديثة لتخرج لنا مواد متراكبة نانونية لها خواص فريدة وتتفوق كثيرا عن المواد التقليدية وحتى المتراكبات البلاستيكية التقليدية غير النانونية .

وتتكون المتراكبات البلمرية النانونية من قوالب من المواد البلاستيكية أو المطاطية مقواة بالمواد النانونية كالطفلة والمعادن وأكاسيدها النانونية وجسيمات الكربون وكراته النانونية والأنابيب الكربونية لتكون مواد متراكبة قوية خفيفة الوزن مقاومة للتغيرات والمواد الكيماوية مع تميزها بالصفات والخواص المطلوبة لتشغيلها .

 

منتجات التكنولوجيا النانونية :

االكمبيوترات الالكترونية وتخزين المعلومات : تعتبر تكنولوجيا النانو الجيل الخامس الذى ظهر فى عالم الالكترونيات حيث الجيل الأول الذى استخدم الصمامات الثنائية الالكترونية حتى استخدمت فى التلفزيونات والجيل الثانى الذى استخدم الترانزستور ثم الجيل الثالث من الالكترونيات الذى استخدم الدوائر الالكترونية  المتكاملة وهى عبارة عن قطعة صغيرة جدا قامت بدور العديد من الأجهزة ورفعت من كفاءتها وتعددت وظائفها ثم الجيل الرابع باستخدام المعالجات الصغيرة الذى أحدث ثورة فى مجال الالكترونيات بإنتاج الكمبيوترات المتخصصة فى جميع فروع العلم والتكنولوجيا والرقائق الكمبيوترية السيليكونية التى أحدثت تقدما فى العديد من المجالات العلمية والصناعية وستدخل الدوائر الضوئية النانونية كبديل لكثير من الدوائر الكهربائية والالكترونية عن طريق وحدات معالجة تستخدم طاقة لتشغيل أقل وتكلفة منخفضة مما يزيد من كفاءة الكمبيوترات بنسبة عالية وأجهزة تخزين ذات كتل صغيرة ويوجد شاشات مسطحة للعرض فى التلفزيونات والفيديوهات ربما يصل سمكها لسمك ورقة رقيقة .

 

المنتجات الالكترونية :

إن الكمية الكبيرة من التطبيقات الالكترونية الحديثة التى تؤثر فى جميع مجالات الحياة كالكمبيوترات السريعة والريموت كنترول والكاميرات الرقمية وأجهزة الوميض وشاشات الرؤية وخلايا الهاتف ( التليفون ) والأحبار الالكترونية والبطاريات الرقيقة والالكترونيات المرنة ولقد ظهرت هذه التطبيقات نتيجة القدرة على العمل بشكل فعال ومؤثر فى مجال مقياس النانو .

كروت ذاكرة عملاقة  : إن إنتاج كروت ذاكرة لها قدرة وسعة تخزينية كبيرة وصلت لمئات الجيجابايت .

كاميرا التصوير الرقمية والهواتف ( التليفونات ) النقالة  : مزودة بشاشات العرض ذات الصمامات الثنائية باعثة الضوء .

 

منتجات تصنيع المتراكبات والمواد النانونية :

السيارات  : تستخدم المواد النانونية على نطاقات واسعة فى صناعة السيارات التى يمكن أن يصل فيها المواد البلاستيكية النانونية ( 7 مواد ) مؤلفة نانونية فصندوق الشحن بالسيارات أخف وأكثر مقاومة للخدش من المواد البلاستيكية بجانب أن هناك ميزات أخرى كخفة الوزن وعدم التغير فى الشكل عند التعرض للتغير فى درجات الحرار:

 

 

 

الخرسانة ذاتية التنظيف :

تصنع المواد الخرسانية ذاتية التنظيف حيث تنظف نفسها بنفسها ولا تحتاج لأية عمليات صيانة لأنها مصنعة بتكنولوجيا النانو مما يجعل اسطحها بيضاء براقة .

 

المنتجات الرياضية :

مضارب التنس  : باستعمال أنابيب الجرافيت وجسيمات الكربون النانونية فى المتراكبات البلاستيكية والتى هى أقوى ( 100 مرة ) من الصلب بالرغم أن وزنها يمثل سدس وزن الصلب

كرات التنس  : تم تصنيع كرات التنس بوضع طبقة داخلية للب الكرة سمكها ( 20 ميكرون ) من المواد المؤلفة البلمرية بالطفلة النانونية مما يجعلها تستمر للاستعمال فى اللعب لفترة ( 4 ) أسابيع متتالية دون أن تفقد خواصها .

كرة الجولف الحركية النانونية  : إن كرة الجولف مهندسة مع الجزيئات النانونية لتقليل دورانها حيث تقل الضربات وتصبح الأشواط قصيرة .

عصى الجولف     كرات بولينج أكثر دقة

 

منتجات الملبوسات :

ملابس داخلية وسراويل طاردة للمياه ولا تتسخ وتدخل فى القمصان والأحذية التى تظل باردة فى الصيف ودافئة فى الشتاء وجوارب النانو التى لا تتسخ بفضل ادخال المواد النانونية فى تصنيعها كجزيئات الفضة النانونية مع بعض الألياف والخيوط البلاستيكية .

السترات المزلاجية المسامية مقاومة للماء حيث صنعت التكنولوجيا النانونية طبقتين من الغلال المقاومة للطقس والماء والمسامية والمقاومة للأوساخ ولها فائدة بالنسبة لغير القادرين على غسل السترات طوال الموسم وأصبح هناك سترات ذات فترة وظيفية أطول من السترات المنافسة وتصنع من المنسوجات البلاستيكية مع المواد النانونية .

خيوط مقاومة للتجعد وطاردة للبقع حيث أمكن تصنيع خيوط من القطن والألياف البلاستيكية ملحق بها تراكيب جزيئية نانونية لتكون بمثابة مانع يمنع تكون كرات القاذورات والماء على السطح كما تمنع امتصاصها الخيوط المعالجة بتكنولوجيا النانو حيث تقاوم التجعد وتصد البقع من الصودا والقهوة والمايونيز والعصائر .

منسوجات متغيرة الألوان حيث طورت لاستعمالها لجنود الجيوش وتستعمل فى كثير من الحالات وتصنع من قبل كثير من شركات الملابس .

 

منتجات الطلاء البلاستيكية الواقية :

إن الطلاء البلاستيكى النانوى مخفضة التوهج واللمعة ومقاومة الضباب للنظارات وزجاج السيارات ليصبح الزجاج ضد انعكاس الضوء ومقاوم للخدش وترسب طبقات رقيقة بلمرية نانونية كطلاء بسمك ( 150 نانو / 20 ميكرون ) ثم تستعمل كيماويات ذاتية التجميع لتكوين الطلاء البلمرى النانوى بسمك ( 3 / 10 نانومتر ) على السطح الخارجى للعدسات ضد الانعكاس الضوئى وهى ليست لعزل وطرد الغبار وزيوت الجلد لجعل العدسات أكثر حساسية .

كما تستعمل الطلاءات النانونية للسيارات كبديل للطلاءات التقليدية والطلاءات النانونية لا تحتاج لأى شموع لإكسابها اللمعة حيث تتكون من الجسيمات الدقيقة النانونية التى تشتت الضوء وتقاوم أشعة الشمس .

 

منتجات نانونية أخرى :

إن منتجات مستحضرات التجميل والعناية بالجلد والمستحضرات الطبية النانوية وبفضل التقدم فى أبحاث تكنولوجيا النانو تم التوصل إلى :

1 ) كبسولات أنسولين حيوية توضع لمريض السكر داخل الجسم البشرى .

2 ) تصنيع بعض المواد الصيدلانية بطريقة الكرات النانونية لتوصيل الأدوية .

3 ) علاج السرطان من خلال استعمال كبسولات مشعة ذات أهداف محددة .

4 ) قنابل ذكية تحطم خلايا الورم والالتهابات والاصابات وانسداد الشرايين ومقاومة الشيخوخة مصنعة من التكنولوجيا النانونية

5 ) معمل تحليل الدم مكون من قنوات دقيقة جدا مزودة بطاقة ترشيح لخلايا الدم البيضاء والحمراء وعند إدخال البطاقة فى الجهاز حيث يتم عد الكرات البيضاء خلال ( 10 / 15 دقيقة ) وهذا مفيد جدا فى علاج الكثير من الأمراض .

6 ) ضمادات مشبعة بجزيئات الفضة النانونية لعلاج الكثير من الأورام .

7 ) توصيل الدواء من خلال الملصقات على جلد الإنسان باستعمال جزيئات نانونية للمواد الكيميائية التى لها القدرة على اختراق الجلد والسير لمكان الخلل .

8 ) زرع غلالات أفلام رقيقة فى الأجسام البشرية كالمسامير والبراغى والمفاصل والحلقات التى تدوم طويلا ولا يرفضها الجسم البشرى .

9 ) أجهزة مراقبة التنفس ذات الحساسية الفائقة .

10 ) جلد صناعى للتطبيقات الخاصة بالزرع الجلدى فى حالات اصابات الحرائق .

 

الطموحات والآمال المتوقعة لتكنولوجيا النانو :

مجالات لا تعد ولا تحصى تدخل فيها تكنولوجيا النانو كما سيدخل فيها المواد البلاستيكية التى ستغير من أساليب الحياة وستصاب كتابات وأفلام الخيال العلمى بافتقار للمادة العلمية الخيالية لأن كل ألوان الخيال أصبح نقاط بحث ودراسة فى معامل الأبحاث العلمية للتكنولوجيا النانونية .

1 ) ستحدث تطورات جذرية فى الكمبيوترات والأنظمة الالكترونية من خلال عمليات إبطاء وتخزين ومعالجة الضوء ليحل الضوء محل الكهرباء فى ايصال سيل من المعلومات بين أجزاء من الذرات الضوئية فى المعالجات النانوية متناهية الصغر فالعلماء استطاعوا إبطاء سرعة الضوء إلى ( 1 / 300 ) من سرعته عن طريق تمريره فى قنوات من السيليكون المصنع بعناية بتكنولوجيا النانو عن طريق مرشد الموجات البلورى الضوئى وهو شريحة رقيقة من السيليكون بها مجموعات من الثقوب تكسر أو تغير من مسار الضوء المار بها وهذا التصميم للقنوات السيليكونية يسمح بتغيير سرعة الضوء عن طريق تمرير تيار كهربائى لموجة الموجات البلورى الضوئى .

2 ) يلعب الحجم دورا هاما فى عالم الكمبيوتر والأجهزة الالكترونية فالكمبيوتر الخارق الموجود فى مراكز الأبحاث ستكون فى حجم ساعة اليد .

3 ) ستنظف خرسانات وزجاجات المبانى والمنشآت نفسها بنفسها تلقائيا .

 

طب النانو :

الخلايا الجذعية وزراعة الأعضاء من أهم مجالات طب النانو فطب النانو أحد تطبيقات تكنولوجيا النانو ويمثل تكنولوجيا طبية حديثة عالية التخصص لعلاج الأمراض أو إصلاح الأنسجة المصابة كالعظام والعضلات والأعصاب .

والنانومتر وحدة قياس أطوال غاية فى الدقة والصغر ( 1 / بليون من م ) ولا يمكن رؤيته بالميكروسكوب التقليدى على هذا المستوى من الصغر حيث تتم العمليات الحيوية داخل الخلايا .

إن تكنولوجيا النانو تهتم بتصنيع واستخدام مواد على مستوى الجزيئات والذرات وقد بدأت الأبحاث فى هذا المجال باكتشاف خواص فيزيائية وكيميائية جديدة لعدد من المواد القائمة على المعادن أو الكربون حيث تظهر على مستوى النانو وإن فهم الخواص سمح للعلماء باستخدام المواد بطرق جديدة .

 

تطبيقات تكنولوجيا النانو فى المجال الطبى :

1 ) توصيل الأدوية للأنسجة  : إحدى مزايا تكنولوجيا النانو أفادت العديد من فروع الحقل الطبى وتعتبر إحدى أولويات البحث فى مجال طب النانو وتعتمد على تصنيع مواد دقيقة فى حجم النانو لتحسين التوافر الحيوى للدواء ( Bioavailability ) .

وإن تواجد جزيئات الدواء فى المكان المستهدف من الجسم البشرى حيث تعمل بأقصى فاعلية وينخفض معدل استهلاك الدواء لأعراضه الجانبية والتكلفة الاجمالية للعلاج .

فالمواد التى تحتوى على ثقوب بحجم النانو تستطيع أن تحمل جزيئات الدواء إلى المكان المستهدف .

إن أحد التطبيقات الهامة لتكنولوجيا النانو علاج السرطان باستخدام جزيئات الحديد أو الذهب التى تتراكم فى الخلايا السرطانية دون غيرها من الخلايا مسببة موتها دون تأثير على الخلايا السليمة الطبيعية متلافية أضرار العلاج الكيميائى والإشعاعى الذى ما زال فى طور البحث .

2 ) التشخيص  : إن اكتشاف المرض فى مراحل مبكرة قدر المستطاع حتى يمكن القضاء عليه قبل أن يتسبب فى أعراض أو مضاعفات .

باستخدام تكنولوجيا النانو تصبح الاختبارات الحيوية لقياس وجود أو نشاط المواد المختبرة أسرع وأكثر دقة ومرونة فيمكن دمج جزيئات النانو المغناطيسية مع الأجسام المضادة واستخدامها كعلامات على وجود جزيئات محددة أو ميكروبات فاستخدام جزيئات الذهب المدمجة مع مقاطع قصيرة من الحمض النووى الوراثى ( DNA ) للتعرف على تسلسل من الجينات فى عينة ما فتكنولوجيا ثقوب النانو لتحليل الحمض النووى الوراثى ( DNA ) والتى تحول تسلسل وحداته لإشارات كهربية وباستخدام جزيئات النانو كعوامل للتباين والاختلاف كبديل عن الصبغات فنحصل على صور بالرنين المغناطيسى والأشعة فوق الصوتية ذات تباين وتوزيع أفضل بل إن جزيئات النانو المضيئة تستطيع أن تساعد الجراح أثناء العمليات الجراحية فى التعرف على أمكنة الأورام

السرطانية فتجعل من عملية استئصالها أمر سهل .

 

3 ) هندسة الأنسجة :

تستطيع تكنولوجيا النانو أن تساعد فى عملية إعادة تصنيع أو إصلاح الأنسجة المريضة فهندسة الأنسجة تستغل عملية تكاثر الخلايا المثارة صناعيا بواسطة جزيئات النانو وعوامل النمو وقد تصبح تكنولوجيا النانو بديلا عن نقل الأعضاء أو الأعضاء الصناعية فتظل هندسة الأنسجة أسيرة الجدال الأخلاقى المتعلق باستخدام الخلايا الجذعية .

 

4 ) مستقبل طب النانو :

إن التطورات المستقبلية التى سيتمكن علماء النانو من تحقيقها ستتخطى كل التصورات فالعالم يتجه نحو بناء أجهزة فى حجم النانو تستطيع أن تكتشف وتعالج الأمراض دون الحاجة لجراحات بأسرع وقت ممكن للشفاء .

1 ) إنسان آلى بحجم النانو ( نانوروبوت ) : حيث سيغير وجه الطب إذا صار لواقع علمى ملموس وسيوجه طب النانو الإنسان الآلى لإصلاح أو لاكتشاف العدوى ويتوقع أن يكون حجم الروبوت من ( 5.0 / 3 ميكرون ) حتى يستطيع أن يمر بين الأوعية الدموية الدقيقة وسيكون العنصر الرئيسى فى تكوين الروبوت النانوى ( الكربون ) نظرا لصلابته والخواص الأخرى التى تتوفر فى بعض أنواع الكربون وسيتم تصنيع الإنسان الآلى ( الروبوت ) النانو فى مصنع نانو ولمتابعة عمل الروبوت نستطيع الاستعانة بالرنين المغناطيسى حيث سيتم حقن الروبوت فى الجسم البشرى ليتجه للعضو أو النسيج المريض وسيتابع الطبيب خط سير الروبوت فى الجسم البشرى المريض ليتأكد أنه وصل للعضو أو النسيج المريض وسيتمكن الطبيب من رؤية الأشعة المقطعية يظهر فيها الروبوت وهو يواجه المرض .

 

أجهزة إصلاح الخلايا :

باستخدام الدواء والجراحة يستطيع الأطباء أن يشجعوا الأنسجة على إصلاح نفسها ولكن باستخدام الأجهزة الجزيئية حيث ستستخدم الأجهزة نفس الحيل التى يستخدمها الجسم البشرى لإصلاح نفسه حيث ستخترق الغشاء الخلوى وتذيب المحتويات المريضة والتالفة وتعيد بناءها من جديد وستقوم بإصلاح الحمض النووى ( DNA ) وعلاج الخلل الجينى بل ستتمكن من اختراق غشاء البكتريا والفيروسات وتغيير خواصها وإزالة العوامل الممرضة بها .

 

علاج أمراض الكلى بتكنولوجيا النانو :

فرع من طب النانو يهتم بدراسة تكوين بروتينات الكلى على المستوى الذرى والتصوير بتكنولوجيا النانو لدراسة العمليات الحيوية التى تحدث فى خلايا الكلى واستخدام جزيئات النانو فى علاج أمراض الكلى من خلال فهم الخواص الفيزيائية والكيميائية لبروتينات الكلى على المستوى الذرى فسيستطيع العلم التوصل لحل العديد من أمراض الكلى فالكلى الصناعية بتكنولوجيا النانو يمكن أن يتحقق باستخدام نانوروبوت يقوم بعملية ترميم للكلى المريضة على المستويين الخلوى والجزيئى والهدف المقدرة على توجيه الأحداث بطريقة منظمة على مستوى الخلايا مما يحمل إمكانية تحسن كبير فى حياة العديد من مرضى الكلى .

 

النانوتكنولوجى تحمى المعلبات الغذائية من الفساد :

النانوتكنولوجى تتحدى التخزين والحرارة والإشعاع وتطيل عمر زيوت القلى بلا مخاوف والنانوتكنولوجى مجموعة من التكنولوجيات يتم التعامل بها مع المادة على المستوى الجزيئات والذرات والذرات لا ترى بالمجهر العادى ويمكن التحكم وتطويع المادة عند أبعاد تتراوح من

( 1 / 10 نانومتر ) وإن الطرق الأخرى تجعل خصائص المادة على مستوى قياس النانو بها صفات وظيفية لا تتصف بها المادة عند أبعادها الأصلية التقليدية أى أن النانوتكنولوجى تعمل على تقليل حجم المادة الغذائية ولا تعمل على تغيير المادة نفسها فتظهر خصائص جديدة للمادة مفيدة للإنسانية كالتوصيل الكهربائى والمطاطية وزيادة فى القدرة وإن تكنولوجيا النانو ما زالت فى البداية بالنسبة للتصنيع الغذائى إلا أن هناك عددا كبيرا من تطبيقات النانوتكنولوجى فى مجال تصنيع الأغذية .

 

تطبيقات النانوتكنولوجى فى مجال التصنيع الغذائى :

1 ) الغروبات المرتبطة    2 ) مستحلبات النانو    3 ) جزيئات النانو   4 ) طبقات النانو

5 ) مركبات النانو          6 ) ألياف النانو          7 ) ترسيب النانو    8 ) الكبسولة النانونية

9 ) استخدام النانوتكنولوجى فى إنتاج أغذية وظيفية وعلاجية وإنتاج بروتينات جديدة فى اللبن وتعتبر كل من :   1 ) التعبئة     2 ) صناعة الزيوت والدهون  

3 ) التعرف على الميكروبات الممرضة فى الغذاء .

 

 

1 ) استخدام النانوتكنولوجى فى مجال الزيوت والدهون وعند استخدام الزيوت فى عمليات القلى للمواد الغذائية حيث يتعرض الزيت لدرجات حرارة عالية مما يؤدى لجعل الزيت غير آمن للإنسان خاصة إذا تكرر عدد مرات استخدام الزيت فى عمليات القلى حيث يحدث له هدم وأكسدة مما ينتج عنه مواد سامة للإنسان وتتكون صورة أخرى للأحماض الدهنية المكونة للزيت ( Trans ) التى تجعل الزيت غير صحى وضار بالإنسان .

وعند استخدام تكنولوجيا النانو أدى لزيادة فترة حفظ صلاحية الزيت للاستخدام فتوفر السلامة الصحية للغذاء لأنه تكونت فى جزيئات النانو التى تراوحت أحجامها من ( 1 / 10 نانومتر ) مما أدى لتقليل الهدم الاكسيدى للزيت وتقليل الصور الضارة لصحة الإنسان أثناء عملية القلى بدرجة كبيرة جدا .

استخدمت تكنولوجيا النانو فى ( U.S.A ) وأنتجت منتجات غذائية جديدة مصرح بها حيث اتصفت بالسلامة الصحية وقد طبقت تكنولوجيا النانو فى ( U.S.A ) عام ( 2006 ) .

بالنسبة للزيت المستخدم فى عمليات القلى حيث أن الزيت احتوى على جزيئات النانو فزادت فترة صلاحية الزيت مما أدى لإنتاج أغذية آمنة صحيا .

2 ) استخدامات النانوتكنولوجى فى التعرف على الميكروبات المرضية فى الغذاء حيث أصبحت التكنولوجيا النانوية الحديثة تمد الإنسان بالمعلومات الهامة لإنتاج غذاء آمن صحيا للإنسان مما يتطلب المعرفة بطرق التحليل الميكروبيولوجية التى عن طريقها يمكن معرفة بالحدود التكنولوجية للخلايا الميكروبية أو الجرثومية الموجودة فى الغذاء ومعرفة حساسية الميكروبات وصفاتها حتى يمكن التعامل معها للتخلص منها وإنتاج غذاء آمن صحيا إلا أن الطرق التقليدية فى التحليل الميكروبيولوجى تتطلب وقتا طويلا فى إجرائها وتقديرها حيث نحتاج لعدة ساعات أو أيام ولضرورة وجود الاحتياجات المطلوبة لإجراء الاختبارات فى المعامل المتخصصة فبتقدير الأجسام المضادة فيؤخذ دليل على وجود ميكروبات مرضية معينة فى الغذاء .

وقد تم استخدام النانوتكنولوجى عن طريق تعديل فى حجم الجزيئات النانونية اللازمة للتحليل والتى أصبحت مغايرة فى حجم الجزيئات النانونية عن العينات الأصلية مما يجعل الوقت اللازم لإجراء الاختبارات والتحاليل أقل كثيرا عما لو استخدمت فى الغذاء بأسرع وقت ممكن حتى تتفادى التأثير الضار للغذاء ومعرفة محتوياته من الميكروبات المرضية حتى يمكن التعامل معها لجعله آمن صحيا .

3 ) استخدام النانوتكنولوجى فى تعبئة وتغليف الأغذية والهدف الرئيسى لتغليف المواد الغذائية الحفاظ على جودة وسلامة المنتجات الغذائية والمشروبات أثناء التخزين والنقل من حيث إطالة مدة الصلاحية للمواد الغذائية المعبأة عن طريق منع تسرب الرطوبة والغازات والمواد المسئولة عن النكهة والطعم .

ونظرا للحاجة المتزايدة للغذاء نتيجة لزيادة النمو السكانى فى جميع أنحاء العالم فهناك ضرورة تختص بالفاقد فى الغذاء عن طريق استحداث مواد تعبئة وتغليف ذات مواصفات متطورة وعالية تحافظ على جودة وسلامة المواد الغذائية أطول فترة ممكنة .

وقد تطورت تعبئة المواد الغذائية فعن طريق استخدام الصناديق الخشبية والورق المقوى من اللفائف المصنوعة من السلوفان التى تتميز بالقوة وخفة الوزن والقابلية لإعادة التدوير .

ويرتبط تغليف الأغذية مع مميزات أخرى بحيث يكون الهدف انتشار المميزات باستخدام تكنولوجيا النانو كاستخدام مواد تعبئة لها القدرة على التخلص من الاكسجين داخل العبوات واستخدام مواد تغليف توقف نشاط الأحياء الدقيقة واستخدام مواد تكشف عن مدى صلاحية المواد الغذائية المعبأة عن طريق استخدام التعبئة ( التعبئة النشطة أو الذكية ) .

وقد أدى ظهور تكنولوجيا النانو لابتكارات حديثة فى تغليف المواد الغذائية ومن المتوقع تطبيق تكنولوجيا النانو فى قطاع الأغذية من أسرع تطبيقات النانوتكنولوجى نموا .

وقد استخدمت تكنولوجيا النانو فى مجال التعبئة والتغليف للمواد الغذائية عن طريق :

1 ) تحسين الخواص الميكانيكية لمواد التعبئة والتغليف من خلال ( Nanocomposites )

إن مواد الجسيمات النانونية عبارة عن بوليمرات مدعمة بمركبات النانو لتوفير مواد مركبة لها مواصفات مميزة فعن طريق استخدام كميات صغيرة من مركبات النانو يؤدى لتعديل جذرى فى صفات البوليمرات وقد استحدثت بوليمرات تتصف بخصائص معينة جديدة كإنتاج الثروموبلاستيك يتحمل الحرارة العالية وإنتاج المطاط الصناعى وإنتاج البولى إيثلين يتميز بمواصفات ميكانيكية وقابلية أفضل فى الطباعة .

2 ) تحسين خصائص الأغلفة والعبوات : حيث تم إنتاج بوليمرات النانو بمواصفات محسنة حيث تمنع نفاذية الغازات والضوء والأشعة فوق البنفسجية وقد استخدم فى تصنيعها البنتونيت الذى يتم الحصول عليه طبيعيا من رماد البراكين وهى تتميز بتوافرها ورخص ثمنها وقد استخدمت البليمرات النانونية فى صناعة العبوات ( عبوات الأغذية ) .

وقد استخدمت العبوات المطورة فى تعبئة الأغذية كاللحوم المصنعة والجبن والحلوى والحبوب والعبوات الخاصة بالعصائر وعبوات المياه الغازية .

واستخدمت تكنولوجيا النانو لإنتاج عبوات مصنوعة من غشاء يتكون من عدة طبقات دقيقة تستخدم فى تعبئة المشروبات الغازية .

3 ) الأغلفة المحتوية على جسيمات النانو : تم استخدام الأغشية البلاستيكية التى يتم تدعيمها بطبقة دقيقة من الألمنيوم لمنع نفاذ الغازات والضوء من خلالها ويتم وضع طبقة الألمنيوم بواسطة تكنولوجيا ترسيب النانو حيث يحدث الترسيب تحت تفريغ بحيث تكون بسمك بضعة نانومترات وتكون الطبقة المعدنية داخل الغشاء متعدد الطبقات بهدف إكسابه صفات منع التآكل والخدش والكشط التى من شأنها إفساد مظهر عبوات المواد الغذائية .

4 ) تحسين أداء البوليمرات الحيوية  : إن البوليمرات الحيوية البوليمرات التى يتم الحصول عليها من الكتلة الحيوية ( السكريات والبوليمرات والبروتينات ) أو البوليمرات المنتجة من قبل الكائنات الحية الدقيقة كالسيليلوز البكتيرى ومعظم البوليمرات الحيوية قابلة للتحلل واستخدام البوليمرات القابلة للتحلل فى تعبئة وتغليف المواد الغذائية محدود بسبب تدنى الأداء مقارنة بالبلاستيك الصناعى ولزيادة طلبات المستهلك ازداد الاهتمام بالبوليمرات القابلة للتحلل وهناك اتجاه قوى لتطبيق النانوتكنولوجى لتحسين خصائص البوليمرات القابلة للتحلل .

فإن البوليمرات المنتجة من النشا لها صفات نفاذية للرطوبة وصفات ميكانيكية غير جيدة مقارنة بأغشية البلاستيك الصناعية .

وإن إضافة طمى النانو للبوليمرات المنتجة من النشا حسن من قدرتها على منع نفاذية الرطوبة وحسن من صفاتها الميكانيكية وزود ثباتها الحرارى عند إضافة ثانى أوكسيد السليلوز لأغشية النشا وكحول البوكيثنيل قد حسنت من مواصفات الأغشية البلاستيكية .

5 ) المواد المضادة للأحياء الدقيقة والمحملة على أسطح مواد التعبئة والتغليف  : إن وجود المواد المضادة لنشاط الأحياء الدقيقة كالفيروسلت والبكتيريا على أسطح مواد التعبئة والتغليف أن تعمل كمواد حافظة للأغذية على الرغم من أن المواد تساعد فى توفير الظروف الصحية عن طريق منع أو خفض النشاط الميكروبى مما يساعد على النظافة فإن مواد التغليف التى تحمل المواد المضادة لنشاط الأحياء الدقيقة تناسب الاستخدام فى عبوات الأغذية التى يعاد استخدامها كحاويات التخزين وصناديق النقل .

والمادة المستخدمة كمادة مضادة لنشاط الأحياء الدقيقة على أسطح عبوات الأغذية الفضة ولها تأثير مضاد لنشاط البكتيريا الموجبة والسالبة للجرام كمعظم البكتيريا المسببة لفساد الأغذية .

6 ) مواد التعبئة النشطة  : إن مواد التعبئة والتغليف النشطة تتميز عن مواد التعبئة العادية بأنه يحدث انتقال لبعض المواد بين مواد التعبئة والتغليف والمواد الغذائية حيث تنتقل بعض المواد الكيميائية من مادة العبوة للمادة الغذائية أوالعكس .

إن مواد النانو النشطة المستهلكة للاكسجين تعتمد على معادن الحديد أو أكاسيد الحديد التى تتآكل وتستهلك الاكسجين تحت ظروف الرطوبة المناسبة ومن الكيماويات التى تستهلك الاكسجين المركبات العضوية ذات الوزن الجزيئى المنخفض كحامض الأسكوربيك واسكوربات الصوديوم .

 

المنظومة  القومية  للنانوتكنولوجى لتحقيق نهضة مصر :

الإنسان الآلى ( نانو ) يسبح فى الأوعية الدموية ليحارب الفيروسات ويقتلها وإن النانوتكنولوجى علم يتعامل مع الكيانات الصغيرة والمتناهية الصغر من خلال التعرف عليها بل والتأثير فيها وكلما صغر حجم الدوائر الالكترونية أمكن استخدامها فى العديد من التطبيقات العلمية والصناعية والزراعية والطبية مما يحقق إمكانية جمع وظائف كثيرة بقدرات عالية فى أجهزة صغيرة فيعتبر عصرا جديدا للعلم والتكنولوجيا فى مجال الالكترونيات .

وعن علاقة تكنولوجيا النانو بعلوم الكمبيوتر والالكترونيات فبفضل تكنولوجيا النانو أصبح مفهوم الكمبيوتر أوسع كثيرا حيث أن الهواتف المحمولة ( الموبايلات ) أصبح لديها معالجات تقترب فى معدلات آدائها من الكمبيوتر فتظهر العديد من الأجهزة الذكية التى تحتوى على معالجات بداخلها لرفع كفاءتها وإن تطبيقات النانوتكنولوجى تؤكد أن التطبيقات العلمية فى المجالات الطبية والصناعية والزراعية تشمل كافة المجالات الهندسية وتشير الدراسات الطبية فى مجال النانوتكنولوجى يمكن من خلالها القضاء على الأمراض والفيروسات والسرطان وإمكانية القيام بأنسجة تعويضية ذات كفاءة عالية تفوق بكثير الأجهزة التقليدية وإن التطبيقات العلمية التكنولوجية لا تقتصر على المجالات الطبية فتوجد أجهزة الطاقة المتجددة كالطاقة الشمسية وطاقة الرياح وطاقة الماء ( المد والجزر ) والطاقة الحرارية من باطن الأرض فالأمل معقود على النانوتكنولوجى التى مكنت من خفض تكلفة الأجهزة الالكترونية حيث أنه لا يمكن إغفال ما حققته النانوتكنولوجى فى مجال الكمبيوتر والالكترونيات ذات القدرات العالية فمع ظهور سلع النانوتكنولوجى كالأجيال الحديثة من التليفونات المحمولة ( الموبايلات ) التى تحوى وظائف متعددة كالكاميرات الرقمية ذات القدرات العالية فى التصوير الالكترونى والنت وخاصية اللمس ووسائل الاتصال بالأقمار الصناعية والقدرات الحسابية المتعددة ونظام المعلومات الجغرافية
( G.P.S ) والمواقع العالمية فإن النانوتكنولوجى قد يكون لها وجوها مخيفة للإنسان والبيئة لأن النانوتكنولوجى ما نعرفه عنها ما زال محدودا .

س 1 : ما المقصود بالنانوتكنولوجى وهل له علاقة بعلوم الذرة والليزر وعلى أى أساس علمى يعتمد ؟

ج 1  : إن النانوتكنولوجى تطلق على الجسيمات دون الذرية الدقيقة فائقة الصغر حيث أن تكنولوجيا الجسيمات دون الذرية الدقيقة دراسة ابتكار واختراع تكنولوجيات ووسائل جديدة تقاس أبعادها بالنانومتر وهو وحدة قياس الأطوال الموجية = 1 / مليون من الملم ) بحيث تتراوح أبعادها بين أقل من النانومتر وحتى ( 100 نانومتر ) فإن الجزيئات الكبيرة كأغلب المركبات العضوية والأحماض الأمينية التى تشكل عصب الخلايا الحية فإن جميع الفيروسات يمكن مراقبة عملها فى الجسم البشرى باستخدام النانوتكنولوجى فطموح النانوتكنولوجى تتعامل مباشرة مع الجزيئات الدقيقة من خلال التعرف عليها بل والتأثير فيها عن طريق فتح مجال جديد فى مجال الطب .

ولا تقتصر الجزيئات الدقيقة على الكائنات العضوية فتشمل الدوائر الالكترونية المتكاملة التى تحتوى على عدد لا متناهى من بضعة مليارات من العناصر الأولية كعناصر السليكون والكربون والجرمانيوم والألمنيوم والحديد والزئبق والنحاس والخشب والنيكل والترانزستور فكلما صغر حجم الترانزستور تزداد قدرته على وضع عدد كبير منها فى الدوائر الالكترونية المتكاملة المستخدمة فى الالكترونيات والكمبيوتر والأجهزة الالكترونية وقد وصل طول الترانزستور فى العديد من التطبيقات العلمية التكنولوجية لبضع عشرات من النانومتر فإمكانية جمع وظائف كثيرة بقدرات عالية فى الأجهزة الالكترونية المحمولة مما فتح عصرا جديدا فى مجال الالكترونيات والكمبيوتر والأجهزة الالكترونية والكهربائية وتعتمد النانوتكنولوجى على التعامل مع الجزيئات الدقيقة على العديد من العلوم الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية والطبية وجميع فروع العلم والتكنولوجيا وخصوصا نظريات الكم والنسبية العامة لاينشتاين والجاذبية لنيوتن فيمكن تعريف النانوتكنولوجى بأنها تطبيق علمى يتولى إنتاج الالكترونيات والكمبيوتر والأجهزة الالكترونية والكهربائية عبر تجميعها على المستوى الذرى من المكونات الأساسية كالذرات والجزيئات .

 

س 2 : هل تمثل النانوتكنولوجى جيلا جديدا فى مجال الالكترونيات والكمبيوتر والأجهزة الالكترونية فإن استخدام المعالجات الصغيرة ( Microprcessors ) التى أحدثت ثورة هائلة فى مجال الالكترونيات والكمبيوتر والأجهزة الالكترونية ورقائق الكمبيوتر السيليكونية والكربونية التى أحدثت تقدما فى العديد من المجالات العلمية والصناعية ؟

ج 2 : إن الجيل الرابع فى عالم الالكترونيات والكمبيوتر والأجهزة الالكترونية تم التوصل إليها باستخدام النانوتكنولوجى حيث إن الترانزستور كانت قد وصلت للحدود العليا لمجال النانوتكنولوجى لحوالى ( 100 نانومتر ) ولكن التطور السريع فى مجال النانوتكنولوجى سريع جدا حيث إن الترانزستور الذى يصل طوله ( 22 نانومتر ) قد بدأ بالانطلاق السريع جدا نحو المستقبل .

 

س 3 : هل توجد علاقة بين النانوتكنولوجى والكمبيوتر ؟

ج 3  : توجد علاقة بين النانوتكنولوجى والكمبيوتر الذى يستخدم معالجات تعتمد على النانوتكنولوجى فالأمر لا يقتصر على المعالجات ولكنها تشمل شاشات الكمبيوتر فثورة النانوتكنولوجى بدخول شاشات الكمبيوتر العضوية ذات السمك والوزن القليلين جدا والتى يمكن طيها فبفضل النانوتكنولوجى أصبح مفهوم الكمبيوتر أوسع بكثير من الأجهزة القديمة حيث أن الهواتف المحمولة ( الموبايلات ) أصبح لديها معالجات ذات قدرات عالية على ادخال المعلومات وبرمجتها الكترونيا فالعديد من الأجهزة الالكترونية الذكية التى تحوى معالجات لرفع كفاءتها .

 

س 4 : هل ترتبط النانوتكنولوجى بمجال علمى محدد أم أنها تجمع مجالات علمية متعددة ؟

ج 4  : تعتمد النانوتكنولوجى على مجموعة كبيرة من العلوم المتداخلة كعلوم الليزر والكمبيوتر والالكترونيات والمجالات الطبية والعلمية والصناعية إذ أن جميع المواد فى الكون / Universe

مكونة من ذرات وجزيئات متراصة فى صورة كيانات بلورية موزعة بصورة عشوائية فإن جميع الخواص الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية تتحدد من خلال التفاعلات على المستوى الذرى من الأبعاد النانومترية فمجموعة الذرات والجزيئات إذا ما أخذت كمية من المادة ذات أبعاد كبيرة حيث تقاس الخواص الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية حيث يتم تقسيمها لحبيبات نانونية صغيرة جدا فإن خواص الحبيبات الدقيقة المكونة من نفس المادة قد تختلف بصورة كبيرة عن الخواص الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية الأخرى فتتغير جميع الخواص بتغير الحجم حيث يستدعى جهدا بحثيا فى جميع العلوم والمعارف على المستوى الذرى الجزيئى حيث يحتاج لتخصصات جديدة متداخلة من الكيمياء والفيزياء والبيولوجيا والالكترونيات والميكانيكا والحراريات فكل المواد المكونة من الذرات وفق تركيب معين فعن طريق استبدال ذرة عنصر بآخر فنستطيع صنع أشياء كثيرة فالمواد بخصائصها الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية الجديدة مما يفتح مجالات علمية جديدة أما التطبيقات التكنولوجية فتشمل جميع المجالات العلمية الهندسية والطبية وعلوم الليزر والكمبيوتر والالكترونيات .

 

س 5 : ما هى تطبيقات النانوتكنولوجى ؟

ج 5  : تمكن النانوتكنولوجى من امتلاك الامكانيات لزيادة كفاءة استهلاك الطاقة بحيث تساعد فى تنظيف البيئة من الغازات والأبخرة الضارة والملوثات البيئية عن طريق حل مشاكل الصحة والجراحات الطبية كما تستخدم النانوتكنولوجى فى علاج السرطان والأمراض المزمنة والمستعصية كأمراض القلب والفشل الكلوى والاكتئاب فزيادة القدرة الانتاجية للأدوية المستخدمة فى علاج الأمراض وفى السلم والحرب وتكنولوجيا المعلومات وفى الفيزياء والكيمياء والبيولوجيا والطب وتكنولوجيا الفضاء والتعليم والنشاط الصناعى ومستحضرات التجميل والملابس ومن التطبيقات الطبية التعامل المباشر مع الفيروسات والبكتيريا والجراثيم ( Organismes ) والسرطان والأورام السرطانية وجميع الأمراض كالاكتئاب وأمراض القلب والفشل الكلوى وأمراض الجهاز التنفسى كالحساسية وأمراض الجهاز الهضمى والدورى وأمراض العظام والعضلات فالقضاء على الخلايا السرطانية باستخدام النانوتكنولوجى عن طريق عمل حبيبات دقيقة نانونية مغطاة بطبقة رقيقة جدا من البروتينات التى لا تلتصق إلا بالفيروسات والبكتيريا والجراثيم فعن طريق إنتاج الأدوية المناسبة لعلاج السرطان والأورام السرطانية بحيث تكون قادرة على قتلها وزيادة المناعة ضد السرطان بتوجيه شعاع ليزر لقتلها دون أن تتأثر الخلايا السليمة فى الجسم البشرى .

فعن طريق إنتاج الأجهزة التعويضية لللإنسان تعتمد على النانوتكنولوجى فى صناعتها فاستخدام أجهزة الطاقة الالكترونية فالطاقة الشمسية التى يتم تحويلها لكهرباء وطاقة الرياح وطاقة المد والجزر ( طاقة الماء ) والطاقة الحرارية من باطن الأرض فإن النانوتكنولوجى تمكن الإنسان من إنتاج الطاقة الشمسية لتحويلها لكهرباء .

كما أن الصناعات الكيماوية والبترولية يمكن رفع كفاءتها إذا ما استخدمت حبيبات نانونية ذات مساحة كبيرة بالمقارنة بحجمها مما يحفز التفاعلات الكيميائية بدرجة عالية فلا يمكن إغفال ما حققته تكنولوجيا النانو فى مجال الالكترونيات والكمبيوتر ذات القدرة العالية .

 

س6 : هل دخلت تكنولوجيا النانو فى مجال السلع أم ما زالت حبيسة المعامل ؟

ج 6 : هناك العديد من السلع التى ظهرت فى السوق التى تستخدم تكنولوجيا النانو فإن الأجيال الحديثة من التليفونات المحمولة ( الموبايلات ) التى تحوى وظائف متعددة كالكاميرات عالية الكفاءة ووسائل الاتصال بالأقمار الصناعية والقدرات الحسابية العالية كلها تستخدم النانوتكنولوجى فهناك مواد جديدة تعتمد على النانوتكنولوجى تستخدم لتدعيم مواد البناء للحصول على مواد قوية وخفيفة ورخيصة فيوجد الطلاء الذى يطلى به النوافذ من الخارج بحيث تصبح ذاتية التنظيف .

 

س 7  : هل ما زالت النانوتكنولوجى فى مهدها أم انتقلت لمرحلة متقدمة ؟

ج  7 : إن جميع علوم الإنسان ما زالت فى المهد وسبحان الله وحده العليم فيما يخص علم النانوتكنولوجى ( تكنولوجيا النانو ) فإنه بدأ الحديث عنه فى نهايات ق ( 20 ) وأوائل ق ( 21 ) فإن حجم ما نعرفه يوحى بأن هناك الكثير جدا مما لا نعرفه ولكن العالم كله يأخذ المسائل بجدية كبيرة فإن معدل نمو علم النانوتكنولوجى ( تكنولوجيا النانو ) معدل عال بدرجة كبيرة .

 

س 8 : ما واقع النانوتكنولوجى ( تكنولوجيا النانو ) فى مصر وما المجالات المستخدمة فيها النانوتكنولوجى ( تكنولوجيا النانو ) ؟

ج 8 : دخلت النانوتكنولوجى مصر فالمراكز البحثية فى مصر شديدة الاهتمام بالنانوتكنولوجى .

 

س 9 : هل يمكن لمصر التحدث عن النانوتكنولوجى ( تكنولوجيا النانو ) ومصر لم تصل للمستوى المطلوب ؟

ج 9 : إن النانوتكنولوجى ( تكنولوجيا النانو ) تتقدم محدثة ثورات علمية فى جميع مجالات الحياة فلدى مصر كفاءات علمية كثيرة يمكن أن تستخدم فى مجال تكنولوجيا النانو ( النانوتكنولوجى ) بحيث تؤدى دورها فى نهضة مصر علميا وتكنولوجيا .

 

س 10 : هل لاستخدام تكنولوجيا النانو ( النانوتكنولوجى ) أضرار على البشر أو البيئة ؟

ج : يوجد أضرار كبيرة محتملة لتكنولوجيا النانو فالكيانات الدقيقة التى تنتج عن النانوتكنولوجى قد تتسرب بصورة غير مقصودة أو غير متحكم فيها للخلايا الحية بسهولة مخترقة جدران الخلية ونواتها لصغر حجمها وقد يؤدى لظهور اختلالات فى الوظائف الحيوية لعدد من الكيانات الحية .

 

النانوتكنولوجى ( تكنولوجيا النانو ) والهندسة الوراثية :

يشكل المعمل اندماجا بين مجالين حيويين النانوتكنولوجى والهندسة الوراثية .

إن النانوتكنولوجى ليس علما قائما بذاته بل هو استفادة مباشرة من التقدم العلمى الذى حققته جميع العلوم وإن لتطبيقات العلوم المختلفة ومنها الهندسة الوراثية وتكمن أهم المشاكل التى تواجه علماء الهندسة الوراثية أنهم فى حاجة لأداة متناهية الصغر تدخل لنوى الخلايا وتتعامل مع الحمض النووى الوراثى  ( DNA ) ويتم التحكم بها بسهولة لإنجاز عمل معين فى الشريط الوراثى من الحمض النووى الوراثى ( DNA ) سواء بإضافة جين معين أو إزالة جين آخر أو حتى عمل تفاعل نووى ما داخل النواة باستخدام انزيمات وتجارب معقدة محدودة النتائج إلى أن ظهور علم النانوتكنولوجى ( تكنولوجيا النانو ) حيث أمدهم بجسيمات متناهية الصغر يتم تصنيعها حسب المهمة التى ستقوم بها حيث يمكن أن تحمل جين معين وتضعه فى مكان محدد وجسيم آخر يقوم بقطع الشريط الوراثى وآخر يقوم بعملية ربط الجينات ومن ثم تفتح النانوتكنولوجى

( تكنولوجيا النانو ) أبواب العلم لعلماء الهندسة الوراثية .

 

علاج الأنيميا بالنانو :

هل من الممكن استعراض بعض الأبحاث التى يجريها معمل النانوتكنولوجى ( تكنولوجيا النانو ) ؟

تم التوصل لعلاج مرض الأنيميا باستخدام المواد النانومترية وتسجيل براءة اختراع دولية بالتعاون مع جامعة القاهرة والجامعة الألمانية كما أن هناك تعاون بحثى فى مجال الأمراض الجلدية لوجود أبحاث للحد من أعراض مرض الزهايمر فالأطباء سوف يستخدمون الطب الحديث

( الطب الخلوى ) الذى يعتمد على إدخال المواد النانومترية لجسم المريض وتتبع مسارها من خلال أجهزة الكمبيوتر وتسليط أنواع معينة من المؤثرات كالضوء عليها حتى تستطيع المواد النانومترية القيام بمهمتها العلاجية ولن يقتصر دور المواد النانومترية على العلاج بل إنها ستقوم بتشخيص الأمراض فوجود الأبحاث عن إمكانية استخدام المواد النانومترية لعلاج كسور العظام كبديل لاستخدام الشرائح والمسامير .

إن مستقبل البحث العلمى فى مجال النانوتكنولوجى فى مصر فالبنسبة لمصر فعن طريق مقارنة العلوم بعضها ببعض كالالكترونيات فنجد معدل تقدم البحث العلمى فى مجال النانوتكنولوجى معدل سريع .

أما بالنسبة للعالم فالنانوتكنولوجى علم المستقبل حيث أنه يتوقع أن يعيد تشكيل العالم من جديد وسوف يغير ثوابت النظريات العلمية والقوانين .     

س : ما هى العقبات التى تواجه النانوتكنولوجى ( تكنولوجيا النانو ) ؟

ج  : ما زالت حرية تداول المعلومات والحصول عليها محدودة فهناك حاجة لإنشاء مركز للمعلومات تتوافر به قواعد بيانات عن الباحثين والأبحاث التى يتم إجراؤها داخل مصر عن النانوتكنولوجى ( تكنولوجيا النانو ) بما يضمن عدم تكرار الأبحاث فرغم وجود بعض قواعد البيانات ( المعلومات ) كالتى توفرها أكاديمية البحث العلمى والتكنولوجيا إلا أن قواعد البيانات

( المعلومات ) ما زالت محدودة فلا يوجد ما يلزم الباحثين فى مجال النانوتكنولوجى بتسجيل معلومات وبيانات عن دراساتهم مما يؤدى لتكرار الأبحاث وتداخلها كما أن مصر فى حاجة لتقديم منح للباحثين للدخول على قواعد البيانات ( المعلومات ) العالمية بما يتيح الاطلاع على أحدث الأبحاث العلمية فى كافة مجالات النانوتكنولوجى ( تكنولوجيا النانو ) وتبادل الخبرات العلمية .

إن بعض العوائق المتعلقة بالتشريع فمعظم الأبحاث العلمية تطبق على الحيوانات والنباتات فى المراحل الأولى ولكن قد تتوقف الأبحاث فى مصر نتيجة وجود بعض التشريعات التى تمنع تجريبها على المتطوعين من البشر .

يشكل نقص تمويل أبحاث النانو عائقا ينبغى التغلب عليه من خلال العمل على تنامى دور القطاع الخاص فى تمويل الأبحاث المتعلقة بالنانوتكنولوجى والاستثمار فى مجالها .

 

النانوتكنولوجى ( تكنولوجيا النانو ) تتحدى الزمن :

تعتبر النانوتكنولوجى ( تكنولوجيا النانو ) دراسة تصرف العناصر المختلفة فى حجمها المتناهى فى الصغر حيث يصل حجم المركب بين ( 1 / 10 نانومتر ) ووحدة النانومتر واحد على بليون

( ألف مليون ) من المتر فيتم تعريف جديد لخواص المواد فى هذا الحجم الجزيئى نجد أنه قادر على خلق مواد جديدة فى حجم النانو ذات تطبيقات واسعة نتيجة للتعامل معها فى حجمها النانوى فى مجالات الطب والصيدلة والطاقة والالكترونيات والهندسة حيث تؤثر فى مجالات الإنتاج .

ولقد شرح عدد من العلماء كيفية استخدام الذرات أو الجزيئات المنفردة للعنصر أو الفلز حيث أنه فى الحجم النانوى قد يختلف جزئيا أو كليا فى صفاته عما هو معروف به أصلا فعدم تأثر المادة فى هذا الحجم النانوى بالجاذبية وقوانينها واختلاف معامل التوتر لها فنجد شكلا متحورا للمواد عند استخدامها فى شكلها الجزيئى أو الذرى .

إن علم ( STM ) كان بداية الطريق لاكتشاف انبوبة النانو الكربونية وهى موصل كهربائى وحرارى مصنوعة من ألياف شديدة التحمل فى حجمها الصغير وتعتمد على كيمياء ذرة الكربون فى مرونتها وتفاعلها مع جزيئات الكربون الأخرى فتم اكتشاف ميكروسكوب القوى الذرية

( AFM ) .

إن دراسة تطبيقات النانو والتعرف على جزيئات النانو من المعادن وأكاسيدها ومن خلال التعرف على مقياس النانو أصبح من الممكن معرفة قياسات متناهية فى الصغر كالرابطة بين ذرات الكربون والكربون حيث تصل طولها إلى جزء من النانو وأطوال بعض أنواع البكتريا التى تصل إلى ( 200 نانو ) فالتغير المتناهى فى الصغر فإن مساحة السطح لها تكون كبيرة جدا                                                                                                                                                                                                 q2 ( 200 نانومتر ) ولإدراك حجم مقياس النانومتر فهو بالنسبة للمتر كمثل قطعة صغيرة من البلى لحجم الكرة الأرضية .فالتغير الملاحظ على المواد عند استخدامها فى فتتغير قدرتها على الذوبان والامتصاص وتغير خواصها المختلفة كالميكانيكية والالكترونية وهى فى حجم النانو وأمكن الاستفادة من الصفات فى استخدام المواد ذات الحجم المتناهى فى الصغر كعوامل مساعدة فى العديد من العمليات البيولوجية فإن عنصر الذهب فى حجم النانو يزداد ذوبانه مما يؤهله للدخول كعامل مساعد فى العديد من العمليات البيولوجية وكذلك عنصر النحاس ذو اللون المعتم يزداد بريقه ولمعانه وهو فى حجم النانو واختلاف صفات الفلزات أمكنها من الدخول فى مجال الكيمياء التخليقية لتحضير مركبات متناهية فى الصغر لخلق مكونات جديدة المستخدمة فى مجالات الصناعات الصيدلية والبوليمرات واستخدام الجسيمات الصغيرة لفلز الفضة فى صناعة الجوارب التى تقلل من رائحة القدم وفى مجال الطب اجريت دراسة لمدة عامين فى أحد المعاهد العلمية على الفئران البيضاء حيث أن ثانى أوكسيد التيتانيوم فى حجم النانو يمكنه اختراق وتدمير الخلايا الزائدة النشاط بالجسم الحى ( الخلايا السرطانية ) من تطبيقات دخول جسيمات بعض العناصر فى علاج الجروح الجلدية من خلال خواصها فى زيادة مساحة السطح وزيادة قدرتها على اختراق طبقات الجلد فإنها تؤثر بفاعلية وبسرعة فى التئام الجروح .

إن تطبيق علم النانوتكنولوجى ( تكنولوجيا النانو ) فى تحسين جودة مستحضرات التجميل حيث تدخل فى تركيب الصبغات المختلفة لما لها من قدرة على اختراق الشعر الأبيض بالرأس وكذلك فى علاج سقوطه كما تدخل عناصر الجزيئات فى صناعة الكثير من المنتجات الخاصة بالبشرة كالمستحضرات المستخدمة ضد أشعة الشمس والتى تعالج تجاعيد الجلد لاحتوائها على مادة

( بروريتنال ) فى شكل جسيمات نانو متناهية فى الصغر .

 

تطبيقات النانوتكنولوجى بين الزراعة والغذاء :

إن النانوتكنولوجى ( تكنولوجيا النانو ) هى التكنولوجيا التى تمكن العلماء من التحكم فى بناء جزيئات المواد فى حجم النانومتر ما بين ( 1 / 100 نانومتر ) بشكل وحجم محدد وباختلاف كل من الحجم والشكل لنفس المادة النانومترية تختلف الخواص الكيميائية والفيزيائية والبيولوجية للمادة .

ويمكن أن ينتج من نفس المادة آلاف الأشكال والأحجام ذات الصفات الفريدة ففى المجالات الزراعية استطاعت النانوتكنولوجى ( تكنولوجيا النانو ) حل العديد من المشكلات منها مشكلة الاستخدام السيىء للمبيدات الحشرية فى حماية المحاصيل الزراعية من الحشرات الضارة التى قد تدمر المحاصيل والمخصبات الضرورية لنمو النبات ولكن قد يكون للمبيدات آثار سلبية على صحة الإنسان فقد تؤدى فى بعض الأحيان للسرطان إذا ما استخدمت بطريقة خاطئة إلى أن جاءت النانوتكنولوجى لتحل الإشكال لتتيح الاستفادة من فوائد المبيدات والمخصبات للنبات وتمنع وصول أخطارها للإنسان باستخدام ( 3 طرق ) :

1 ) عن طريق تصنيع المبيدات فى كبسولات نانومترية يستطيع الإنسان التحكم الدقيق فى معدل إفراز المبيدات من الكبسولة فينتج جيل جديد من مبيدات حشرية صديقة للبيئة لا تظهر خصائصها القاتلة للحشرات إلا داخل الحشرات الضارة وبتركيزات قليلة جدا فلا تصل آثارها الضارة للإنسان

2 ) تصنيع المبيدات الحشرية ومخصبات النمو فى الحجم النانومترى والاستفادة من زيادة كفاءتها بأقل التركيزات الممكنة .

3 ) تطوير جيل جديد من المبيدات والمخصبات الذكية عالية التخصص لحشرات معينة دون غيرها فيمكن التحكم فى عملها عن بعد فى الوقت والمكان المناسب وتحافظ على التوازن البيئى وأن معظم المبيدات أصبحت فى طور الإنتاج .

وتمتد فوائد النانوتكنولوجى ( تكنولوجيا النانو ) وتعيد للقطن قيمته الذهبية ( الذهب الأبيض ) وخصوصا القطن المصرى طويل التيلة الذى اشتهرت به دلتا النيل بإضافة نسبة ضئيلة جدا من أنابيب الكربون النانومترية لخيوط القطن إذ بها تكتسب صلابة الفولاذ مع خفة وزن وصفات القطن الطبيعية حيث أنها تمنع مرور أشعة الشمس فوق البنفسجية الخطيرة لجانب القدرة على امتصاص الغازات الضارة والأوساخ مما يجعل نبات القطن ينتج بطريقة طبيعية قطن مدعم بنسب معينة من أنابيب الكربون النانومترية ( خيوط من القطن محاطة بأنابيب الكربون النانومترية )

إن النانوتكنولوجى تستخدم للتغلب على المشكلات الناجمة من التغيرات المناخية التى قد تؤدى لفناء الكائنات الحية على وجه الأرض ومن هذه المشكلات ارتفاع درجة حرارة الأرض وما له من تأثير على نمو النباتات وإن النانوتكنولوجى عن طريقها يمكن إنتاج نباتات تتحمل درجات الحرارة العالية إما عن طريق مساعدة النبات فى امتصاص المفيد من أشعة الشمس وعكس الباقى أو تطوير مبردات مائية على هيئة كبسولات نانومترية يمتصها النبات بحيث تحتفظ بكميات من المياه داخل أجزاء النبات لفترات طويلة وتطوير خزانات المياه النانومترية ( جزيئات السيليكون ) المسامية المفرغة التى تخزن مياه الأمطار فى التربة حتى يستخدمها النبات فى أوقات الجفاف وخصوصا فى الأراضى الصحراوية .

إن أمراض النبات الذى يصاب بالبكتيريا والفيروسات والأمراض الوراثية وحتى السرطان فإذا بجزيئات الفضة النانومترية تقتل البكتيريا والفيروسات بينما جزيئات الذهب تقضى على السرطان وإن دراسة أمراض النبات وعلاجها قد تساعد العلماء فى اكتشاف طرق علاجية جديدة للأمراض المستعصية فى الإنسان كالسرطان نظرا لتشابه الخلايا بين الإنسان والحيوان والنبات فى أصل التكوين وإن اختلفت فى الوظائف .

 

النانوتكنولوجى ( تكنولوجيا النانو )والتغيرات المناخية :

وإن ظاهرة الاحتباس الحرارى أنها زيادة فى درجة حرارة طبقات الغلاف الجوى المحيط بالأرض والزيادة قد تكون طبيعية كالتى تحدث أثناء تغير الفصول حيث أنها تتم ضمن النظام البيئى المتوازن وقد تكون أسباب الزيادة فى درجات الحرارة خارج التوازن البيئى كنتيجة لزيادة انبعاثات غازات الصوبة الخضراء التى ظهرت مع بداية الثورة الصناعية ويتكون معظم غازات الصوبة الخضراء من بخار الماء وثانى أوكسيد الكربون والميثان وأكسيد النيتروز والأوزون هى غازات طبيعية تلعب دورا مهما فى تدفئة سطح الأرض فلولا هذه الغازات لأصبحت الأرض كرة من الجليد فالحياة على سطح الأرض كانعكاس أشعة الشمس حيث يتم الاحتفاظ بها فى الغلاف الجوى للأرض لتحافظ على درجة حرارة الأرض فى معدلها الطبيعى .

إن زيادة انبعاثات غازات الصوبة الخضراء بكميات كبيرة تفوق ما يحتاجه الغلاف الجوى للحفاظ على درجة حرارة الأرض مما يؤدى للإخلال بالتوازن البيئى فوجود الكميات الإضافية من الغازات للاحتفاظ بكمية أكبر من الحرارة فى الغلاف الجوى وتبدأ درجة حرارة الأرض فى الزيادة فتتدخل النانوتكنولوجى بتطبيقاتها حيث تساعد فى وضع حد للاحتباس الحرارى من خلال الحد من انبعاثات غازات الصوبة الخضراء والحد من استهلاك الطاقة عن طريق المساهمة فى الحد من انبعاثات الغازات الدفيئة وعن طريق إضافات الوقود حيث إن بعض أنواع المواد النانومترية أدت لزيادة كفاءة احتراق الوقود المستخدم فى المحركات بنسبة تزيد عن ( 5 % ) مما سيؤدى لتقليل انبعاثات غاز ( CO2 ) بنسبة تزيد عن ( 3 مليون طن ) ولكن الدراسات أوصت بدراسة التأثيرات الضارة على البيئة والإنسان التى قد تنجم عن انبعاثات المواد النانومترية من المحركات بعد عملية احتراق الوقود واستخدام الخلايا الشمسية حيث تقدم النانوتكنولوجى فرصة للتغلب على العقبات من حيث التكلفة البسيطة والكفاءة العالية فاستخدام الطاقة الشمسية لإنتاج

( 1 % ) من الطاقة سوف يقلل من انبعاث غاز ثانى أوكسيد الكربون بنسبة تزيد عن

( 105 مليون طن ) واستخدام طاقة الهيدروجين حيث يعتبر الهيدروجين أهم مصادر الطاقة الصديقة للبيئة كما أن استخدامه فى محركات السيارات سوف يقلل من انبعاث غاز ثانى أوكسيد الكربون بنسبة تزيد عن ( 132 مليون طن ) ولكن المشكلة تكمن فى عملية إنتاج وتخزين الهيدروجين التى يمكن التغلب عليها باستخدام تكنولوجيا المواد النانومترية حيث أنها توفر قدرة إنتاجية وتخزينية عالية واستخدام البطاريات لتخزين الطاقة فقد أدى استخدام المواد النانومترية فى صناعة البطاريات لزيادة كبيرة فى قدرتها التخزينية للطاقة مما سيوفر استخدام الطاقة التى ينتج عنها انبعاث الغازات الضارة والتى قد تؤدى لتقليل انبعاث غاز ثانى أوكسيد الكربون بنسبة تزيد عن ( 42 مليون طن ) واستخدام العوازل الحرارية فإن استخدام النانوتكنولوجى فى تصنيع العوازل الحرارية للنوافذ والجدران أدى لزيادة كفاءتها فى الحفاظ على درجات الحرارة داخل المنازل مما سيؤدى للتقليل من استخدام أجهزة التكييف والكهرباء مما سيقلل من انبعاث غاز ثانى أوكسيد الكربون والكلوروفلوروكربونات بنسبة تزيد عن ( 3 مليون طن ) واستخدام معالجات المخلفات الزراعية والصناعية حيث تقدم النانوتكنولوجى طرق حديثة لمعالجة المخلفات الزراعية والصناعية من خلال الصفات الفريدة للمواد النانومترية التى تجعلها عوامل محفزة للتفاعلات البيوكيميائية المستخدمة فى معالجة المخلفات الزراعية والصناعية فى وقت أقل وكفاءة عالية وإنتاج فلاتر باستخدام النانوتكنولوجى لها القدرة على امتصاص الغازات الضارة التى يتم تركيبها فى المحركات للحد من انبعاثها للبيئة .

إن المساهمة فى معالجة الآثار التى قد تنجم عن انبعاثات الغازات الدفيئة فاستخدام جزيئات الفضة النانومترية فى مقاومة النمو البكتيرى والفطرى فى الأغذية والأعلاف التى قد تنتج عن التغيرات المناخية وارتفاع درجة حرارة الأرض واستخدام النانوتكنولوجى فى الهندسة الوراثية لإنتاج نباتات مقاومة للتغيرات المناخية وارتفاع درجة حرارة الأرض واستخدام المواد النانومترية فى مقاومة الآفات الزراعية

إنتاج أغذية أو إضافتها فى حجم النانومتر أو استخدام النانوتكنولوجى فى إحدى مراحل التصنيع الغذائى حيث يدرس علماء النانوتكنولوجى إمكانية تصنيع الجلوكوز والأحماض الدهنية والأمينية فى حجم النانو ووضعها فى كبسولات نانومترية بنفس النسب الأصلية الموجودة فى الأطعمة وتمتص داخل الأمعاء وتدخل لمجرى الدم وتستفيد بها خلايا الجسم البشرى دون الحاجة لعمليات الهضم المعقدة فيكفى أن نعطى الجسم وجبة من ( 100 جرام ) فى اليوم بإضافة مكسبات طعم ورائحة ولون نانومترية .

تشير الأبحاث الحديثة لاستخدام النانوتكنولوجى لإنتاج الأغذية الوظيفية التى تضيف لوظيفة الأطعمة وظائف علاجية محددة كالأغذية المحملة بأدوية لعلاج السكر وأخرى للضغط وأدوية السرطان .

 

التعبئة والتغلفة :

تعتبر تعبئة وتغليف الأغذية من المشاكل المعقدة حيث تكمن المشاكل فى كيفية الحفاظ على الأطعمة أطول مدة دون فسادها حتى تصل للمستهلك سليمة وبكامل قيمتها الغذائية فيأتى دور النانوتكنولوجى فتتعامل مع المشاكل على ( 3 محاور ) :

1 ) المواد العازلة حيث تأتى النانوتكنولوجى بجيل جديد من العوازل النانومترية الصحية متعددة الوظائف مكونة من مواد طبيعية تمتص الهواء والرطوبة وتقلل نسبة النمو البكتيرى دون الحاجة لإضافة مواد حافظة .

2 ) جيل جديد من المواد الحافظة الغير عضوية كجزيئات الفضة النانومترية التى لها كفاءة عالية جدا كمثبطات للبكتيريا عند استخدامها بتركيزات قليلة جدا .

3 ) الكواشف النانومترية الذكية علامات مصنعة من مواد نانومترية عالية الذكاء توضع على المعلبات حيث يتغير لونها إذا حدث فساد للغذاء داخل العلب الغذائية فإذا كان لونها أخضر يعنى الغذاء سليم وإذا فسد الغذاء تتحول للون الأحمر .

 

د / وجيدة عبد الرحمن أنور و د / مجدى مطاوع و د / يسرى مصطفى حسين

و د / نبيل السيد حافظ  و د / علاء الدين عبد اللطيف و د / أبو الفتوح صبرى وياسمين عبد الله

وأحمد مصطفى و د / نادية سكر و د / طاهر صلاح الدين

 

 

 

النانوتكنولوجى تدخل فى مستقبل الذكاء الالكترونى

استخدم العلماء طريقة جديدة فى التعامل مع الكربون بطريقة النانوتكنولوجى حيث تفتح الطريق للتصنيع التجارى لشرائح ذكية للكمبيوترات الأصغر بشكل كبير وأسرع وأكثر قوة فقد تم وضع

( 10000 ترانزستور ) مصنوع من مواسير مكونة من الكربون بحجم النانو وقد تم تجريبها فى شريحة ذكية باستخدام عمليات شبه الموصلات وسيتم إعداد الأدوات الكربونية لتستبدل تكنولوجيا السيليكون بتكنولوجيا الكربون حيث أن تكنولوجيا الكربون تتفوق على تكنولوجيا السيليكون فى الأداء مما يسمح بتصغير مكونات الكمبيوتر بحيث تكون أسرع وأكثر قوة فى الأداء مما يسمح بفتح الطريق أمام مستقبل الإلكترونيات متناهية الصغر .

كانت تكنولوجيا المعالجات الدقيقة قد استمرت عبر العديد من التجارب فى تحسين الأداء عبر خاصيتين هما  :   1 ) التضاؤل فى الحجم      2 ) التحسن فى الأداء

فقامت ثورة تكنولوجيا المعلومات فصناعة الترانزستور من السيليكون والمحولات الصغيرة التى تحمل المعلومات على الشرائح الالكترونية بالحجم الصغير فالأصغر فالأصغر فمن المتوقع أن يثمر التحجيم والانكماش عن فوائد اضافية فى مجال ترشيد الطاقة والتكلفة الأقل والسرعة الأكبر للمعالجات .

تمثل أنابيب الكربون النانونية فئة جديدة من المواد شبه الموصلة ذات صفات كهربائية أكثر جاذبية من السيليكون فى مجال بناء أجهزة الترانزستور بأبعاد النانو والتى تصل إلى عرض بضع عشرات من الذرات كما إن الإلكترونات فى الترانزستور الكربونى يصبح فى مقدورها أن تنتقل بسهولة أكبر من قدرتها على الانتقال فى الأجهزة المصممة من السيليكون مما يسمح بانتقال أسرع للمعلومات فإن تصميم الأنابيب النانونية ذو شكل مثالى للترانزستور ذى الأبعاد الذرية مما يميزه عن السيلكون وهذه الصفات من ضمن أسباب استبدال السيلكون بالكربون فالتصاميم الجديدة لبناء الشرائح الالكترونية سيسمح بتطوير الكمبيوتر على المستوى الصغير فى المستقبل

تمهد الطريقة الجديدة التى تم تطويرها فى معامل ( IBM ) الطريق لصناعة دوائر الكترونية بعدد أكبر من ترانزستورات أنابيب الكربون النانونية بحيث أن القدرة على عزل الأنابيب النانونية شبه الموصلة ووضع أدوات من الكربون عالى الكثافة على شريحة الكترونية أساسية لتقييم مناسبتها للتكنولوجيا فسيتم الاحتياج إلى أكثر من ( مليار ترانزستور ) المدمج فى الشرائح التجارية فاستطاع العلماء وضع ( 100 ) من أدوات أنابيب الكربون نانونية فى ذات الوقت .

إن أنابيب الكربون النانونية ولدت من قلب الكيمياء أما في ما يخص التطبيقات فى مجال الميكروالكترونيات فالتكنولوجيا الجديدة التى تقوم على صناعة الترانزستور من أنابيب الكربون النانونية فى سياق بنية تحتية من صناعات الشرائح الالكترونية التقليدية فالدافع للعمل على ترانزستور أنابيب الكربون النانونية أنه عندما يصبح فى مقاييس النانو المتناهية الصغرفإن آداءه يفوق آداء الترانزستور المصنوع من أى مادة أخرى فالنقاء المتناهى لأنابيب الكربون النانونية ومصاعب تحديد مكانها بدقة فى أبعاد النانو .

وبدراسة أنابيب الكربون النانونية بسبب الفيزياء المنبثقة من أبعادها الذرية فالتطبيقات الممتدة من الدوائر الالكترونية المدمجة إلى تخزين الطاقة وتحويلها إلى الاستشعار فى الطب الحيوى ومجال ( DNA ) .

 

 

الطريق إلى الكربون :

الكربون مادة أساسية موجودة فى الطبيعة فتصنع منها كريستالات صلبة كالماس أو سائلة كالرصاص كما يستخدم فى أقلام الرصاص ولها تطبيقات متعددة فى مجال الذكاء الصناعى .

وأنابيب الكربون النانونية شرائح فردية الذرة من الكربون يتم لفها فى هيئة أنابيب وتمثل انبوبة الكربون النانونية قلب جهاز الترانزستور الذى سيعمل بطريقة مشابهة لترانزستور السيليكون ولكن بجودة أداء أعلى ويمكن استخدامها بدلا من الترانزستور الموجود فى الشرائح الالكترونية  الذكية التى تشحن السيرفرات التى تتولى هضم البيانات والحاسبات المتقدمة والهواتف الذكية فائقة السرعة .

قام باحثون فى ( IBM ) بعرض قدرة ترانزستور أنابيب الكربون النانونية على العمل بكفاءة شديدة كمحولات على أبعاد جزيئية أقل من ( 10 نانومتر ) مما يعادل حجما أقل ما يعادل حجم أقل سمكا بمقدار ( 10000 مرة ) من شعرة آدمية وأقل من نصف حجم تكنولوجيا السيليكون الأكثر تقدما للنماذج الأشمل للدوائر الالكترونية .

 

تحديات عملية :

هناك تحديات عملية تواجه تحول أنابيب الكربون النانونية لتكنولوجيا جديدة تجارية بسبب النقاء ووضع الأجهزة تأتى أنابيب الكربون النانونية بشكل طبيعى كمزيج من الأنواع المعدنية وشبه الكهربية والأنابيب شبه الموصلات بحيث يتم وضع طريقة مبتكرة وتبدأ العملية بتطوير باحثوا

( IBM ) طريقة مبتكرة تعتمد على كيمياء التبادل الأيونى التى تسمح بتموضع دقيق ومحكم لأنابيب الكربون النانونية بمحاذاة بعضها البعض فى وسط ركازة عالية الكثافة وهناك تراتبان للكمية أعلى من التجارب حيث يسمح بوضع محكم للأنابيب الفائقة الصغر بشكل فردى بكثافة تصل إلى ( مليار انبوبة / 1 سم2 )  النانونية عن طريق استخدام نوع ما من الصابون الذى يجعلها تذوب فى الماء وتتكون الأرضية من نوعين من الأوكسيد مع خنادق من اكسيد الهفنيوم وما تبقى من أكاسيد السيليكون ويتم غمر الأرضية فى محلول أنابيب الكربون النانونية فتلتصق الأنابيب النانونية عبر ارتباط كيميائى فى مناطق أكسيد الهفنيوم بينما يظل باقى السطح نظيفا .

إن استخدام الكيماويات والتصنيع القائم لشبه الموصلات فسيسمح للصناعة أن تعمل بأنابيب الكربون النانونية على نطاق أكبر وتصل لابتكارات ( الكترونيات الكربون ) .

   

نرمين نزار

 

تنقيح / أسامه ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

19 / 9 / 2023