النانو تكنولوجى تملك القدرة على غزو الخلايا
واستشعار الفارق بين المريضة والسليمة
تقانة
الصغائر : هى دراسة ابتكار تقنيات ووسائل جديدة تقاس أبعادها بالنانومتر وهو جزء
من الألف من الميكرومتر أى جزء من المليون من المليمتر .
وتتعامل
التقانة النانوية مع قياسات بين ( 0.1 : 100 نانومتر ) أى تتعامل مع تجمعات ذرية
تتراوح بين ( 5 ذرات : 1000 ذرة ) وهى أبعاد أقل كثيرا من أبعاد البكتريا والخلية
الحية ولكنها لا تختص بعلم الأحياء بل تهتم بخواص المواد وهى تحتاج إلى أجهزة
دقيقة جدا من جهة حجمها ومقاييسها وطرق رؤية الجزيئات تحت الفحص .
العلوم
النانوية والتقنية النانوية هى إحدى مجالات علوم المواد واتصالات هذه العلوم مع
الفيزياء والهندسة الميكانيكية والهندسة الحيوية والهندسة الكيميائية وتشكل تفرعات
واختصاصات فرعية متعددة ضمن هذه العلوم وجميعها يتعلق ببحث خواص المادة على هذا
المستوى الصغير .
تتمتع
تلك المواد بخصائص جديدة مما يفتح مجالات جديدة لاستخدامها وتسخيرها لفائدة
الانسان .
ثورة
النانو فى العالم :
لقد كان
التطور التقنى الهائل هو السمة الفريدة فى ق ( 20 ) وقد أجمع الخبراء على أن أهم
تطور تقنى هو اختراع إلكترونيات السليكون أو الترانزستور والمعامل الالكترونى فقد
أدى تطويرها إلى ظهور ما يسمى بالشرائح الصغرية ( ميكروشيب ) والتى أدت إلى ثورة
تقنية فى جميع المجالات كالاتصالات والكمبيوترات والطب وغيرها كل هذه الاختراعات
يعود الفضل فيها إلى الشرائح الصغرية والتى أدى ازدياد الطلب عليها إلى انخفاض
أسعارها بشكل جعل دخولها سهلا فى تصنيع جميع الالكترونيات وقد برز إلى الأضواء
مصطلح جديد ( تقنية النانو ) حيث انطلقت بعض الدول لإجراء دراسات حول تقنية النانو
وقامت دول أخرى ببناء مراكز بحوث ودراسات وجامعات مخصصة لتقنية النانو .
فهذه
التقنية تبشر بقفزة هائلة فى جميع فروع العلوم والهندسة حيث أنها ستلقى بظلالها
على كافة مجالات الطب الحديث والاقتصاد العالمى والعلاقات الدولية وحتى الحياة
اليومية للفرد العادى بأقل كلفة ممكنة .
طب
النانو :
يمثل طب
النانو تلك التطبيقات الطبية لتقنية النانو وتتنوع مجالات الطب النانوى من مجموعة
التطبيقات الطبية للمواد النانوية وأجهزة الاستشعار الالكترونية النانوية إلى
التطبيقات المستقبلية للتقانة النانوية الجزيئية إلا أن المشكلات الحالية التى
تواجه الطب النانوى كثيرة تنطوى على فهم القضايا المتصلة بعلم السموم النانوى
والأثر البيئى للمواد النانومترية الحجم .
يهدف طب
النانو إلى توفير مجموعة قيمة من الأدوات البحثية بالإضافة إلى العديد من الأجهزة
العلاجية المفيدة فى المستقبل القريب كما تتوقع العديد من التطبيقات التجارية فى
مجال صناعة الدواء والتصوير كما تعد كل من الواجهات التفاعلية الإلكترونية العصبية
والمستشعرات الأخرى القائمة على الإلكترونيات النانوية هدفا للأبحاث فى مجال تقنية
الطب النانوى وبالإضافة إلى أن مجال ألات إصلاح الخلية التى قد تحدث ثورة فى
المجال الطبى .
النانو
والدواء :
ترتكز
المدخلات الطبية النانوية لعملية توصيل الدواء على تطوير الجسيمات أو الجزيئات
نانوية القياس بهدف تحسين التوافر الحيوى للدواء . إن تواجد جزيئات الدواء فى
المكان المطلوب تواجدها فيه داخل الجسم البشرى وحيث تكون الفائدة منها أفضل وتركز
عملية توصيل الدواء على زيادة التوافر الحيوى سواء بالأماكن الخاصة داخل الجسم
البشرى وعلى مدار مدة زمنية معينة ويمكن تحقيق ذلك بصورة متوقعة من خلال الاستهداف
الجزيئى باستخدام الأجهزة المهندسة نانويا
فالأمر
يدور حول استهداف الجزيئات وتوصيل الدواء مع مراعاة دقة الخلية المستهدفة من
العملية كما يتم تطوير الآلات والأجهزة بذلك المجال الخاص بالتصوير الحيوى والذى
يعد مجالا آخر من مجالات البحث والتطوير فى طب النانو وقد تكون الطرق الجديدة
للمواد المهندسة نانويا والتى تم تطويرها فعالة فى معالجة الأمراض ومنها السرطان
إلا أن ما يستطيع علماء النانو تحقيقه فى المستقبل يفوق جميع التخيلات وقد يتحقق
هذا من خلال الأجهزة النانوية المتكافئة حيويا والمجموعة ذاتيا والتى سيكون لها
القدرة على استكشاف وتقويم ومعالجة بالإضافة إلى تقديم التقارير للطبيب المعالج
بصورة تلقائية آلية بالإضافة إلى أن أنظمة توصيل الدواء وكذلك الجسيمات النانوية
المكوثرة ( البوليمرية / الليبيدية ) الدهنية قد يتم تصميمها لتحسين الخصائص
الدوائية والعلاجية للأدوية وتتمثل قوة أنظمة توصيل الدواء فى قدرتها على تغيير
الحركيات الدوائية والتوزيع الحيوى للدواء داخل الأعضاء كما أنه توجد للجسيمات
النانوية مجموعة من الخصائص غير التقليدية والتى تستخدم لتحسين عملية توصيل الدواء
وفى الوقت الذى يتم فيه تنقية الجسد من الجسيمات الأكبر فإن للخلايا القدرة على
حمل هذه الجسيمات النانوية بسبب أحجامها كما تم تطوير آليات توصيل الدواء ومنها
القدرة على الحصول على الدواء من خلال أغشية الخلية وكذلك داخل هيولى الخلية أو
سيتوبلازم الخلية وللكفاءة أهميتها حيث أن العديد من الأمراض تعتمد على العمليات
داخل الخلية ولا يمكن إعاقتها إلا من خلال الأدوية التى تشق طريقها إلى داخل
الخلية وتكون الاستجابة المثارة أحادية المسار لجزيئات الدواء لتستخدم بصورة أكثر
فعالية حيث يتم وضع الأدوية داخل الجسم ويتم تنشيطها على مواجهة إشارة معينة مثل
إحلال دواء ذى قدرة ضعيفة على الذوبان فى المحلول بنظام توصيل دواء حيث تتواجد
كلتا البيئتين المائية وغيرها مما يحسن من القدرة الذوبانية للدواء بالإضافة إلى
أن الدواء قد يسبب تلف الأنسجة إلا أنه مع نظام توصيل الدواء فإن عملية انتشار
وانبعاث الدواء المنظمة قد تلغى وتمحو تلك المشكلة فلو تم تنقية الجسد من الأدوية
بسرعة كبيرة فقد يجبر هذا المريض على استخدام جرعات أكبر من تلك الأدوية إلا أنه
ومع عملية التطهير الدوائى القائمة على أنظمة توصيل الدواء يمكن الاقلال من تلك
الجرعات الدوائية التى يتناولها المرء منبها الحركيات الدوائية للدواء حيث يعد
التوزيع الحيوى للدواء مشكلة تؤثرعلى الأنسجة الطبيعية عبر التوزيع عريض المدى إلا
أن الذرات المادية المعنية بأنظمة توصيل الدواء تقلل من كم التوزيع وتقلص من
التأثير الواقع على النسيج غير المستهدف ومن المتوقع أن تعمل الأدوية النانوية من
خلال مجموعات من الآليات المحددة بدقة ومفهومة بصورة واضحة حيث سيكون أحد تلك
التأثيرات الناجمة عن تكنولوجيا النانو وعلوم النانو متمثلا فى تطوير أدوية جديدة
ذات أداء أكثر فائدة وأقل ضررا من ناحية أعراضه الجانبية .
توصيل
البروتين والببتيد :
للبروتين
والببتيد العديد من الأدوار الحيوية داخل الجسم البشرى حيث تم اكتشاف قدرتهما
الكامنة على علاج العديد من الأمراض والاضطرابات وقد عرفت تلك الجزيئات الكبيرة
نسبيا ( الأدوية الحيوية ) حيث أصبحت
عملية التوصيل سواء المستهدفة أو المضبوطة لهذه الأدوية باستخدام المواد النانوية
ومنها الجسيمات النانوية مجالا ناشئا هو ( علم الأدوية الحيوية النانوية ) وقد
أطلق على تلك المنتجات أدوية حيوية نانوية .
النانو
وعلم الأورام :
يمنح
الحجم الصغير للجسيمات النانوية خصائص قد تمثل فائدة كبيرة فى علم الأورام وبصورة
خاصة فى مجال التصوير فعندما تستخدم النقاط الكمومية ( جسيمات نانوية ذات خصائص
حابسة ومنها انبعاث الضوء الانضباطى الحجم ) مصاحبة للتصوير بالرنين المغناطيسى
يمكن الحصول على صور استثنائية لمواقع الأورام حيث إن تلك الجسيمات النانوية تكون
أكثر بريقا من الأصباغ العضوية ولا تحتاج سوى إلى مصدر ضوء واحد للإثارة والتوهج
وهذا يعنى أن استخدام نقاط الفلوريسينت الكمومية تنتج صورا أكثر تباينا وبتكلفة
أقل عن الأصباغ العضوية المستخدمة كوسيط للتباين أو المادة المظلة إلا أن الجانب
السلبى يتمثل فى أن تلك النقاط الكمومية غالبا ما تصنع من عناصر سامة .
كما
تسمح خاصية أخرى نانوية والمتمثلة فى ارتفاع نسبة مساحة السطح إلى نسبة الحجم
باتصال العديد من المجموعات الوظيفية وارتباطها بالجسيم النانوى والذى قد يسعى إلى
الارتباط ببعض الخلايا السرطانية بالإضافة إلى الحجم الصغير للجسيمات النانوية من
( 10 : 100 نانومتر ) يسمح لتلك الجسيمات بالتجمع بصورة تفضيلية فى مواقع الأورام
بسبب أن الأورام تفتقر إلى نظام فعال للتصريف الليمفاوى ويتمثل أحد الأسئلة
البحثية فى كيفية الاستفادة من هذه الجسيمات النانوية المستخدمة فى التصوير فى
علاج الأورام السرطانية هل من الممكن تصنيع وإنتاج جسيمات نانوية متعددة الوظائف
والتى يكون لها القدرة على اكتشاف وتصوير والتقدم لمعالجة ذلك الورم ؟ حيث أوشكت
تكنولوجيا علاجية جديدة للسرطان أن تحل ذات يوم محل العلاج الإشعاعى والكيميائى فى
علاج الأورام السرطانية حيث ربطت علاجية الجسيمات النانوية المجهرية بالخلايا
السرطانية ثم طهى الأورام داخل الجسم باستخدام موجات الراديو ثم قام بتسخين
الجسيمات النانوية والخلايا السرطانية المجاورة .
ولرقائق
اختبار المستشعر والمحتوية على الآلاف من الأسلاك النانوية القدرة على اكتشاف
البروتينات بالإضافة غلى المؤشرات الحيوية الأخرى والتى تخلفها الأورام السرطانية
بالإضافة إلى قدرتها على اكتشاف وتشخيص السرطان فى المراحل المبكرة بواسطة بضع
نقاط من دم المريض .
وقد
أجرى الباحثون بحثا حول استخدام قشور نانوية مقياسها ( 120 نانومتر ) ومطلية
بالذهب لقتل الأورام السرطانية بالفئران ويكون الهدف من استخدام تلك القشور
النانوية الارتباط بالخلايا السرطانية من خلال توحيد وربط الأجسام المضادة أو
الببتيد بسطح القشرة النانوية وينتج عن تعريض تلك المنطقة المصابة بالورم السرطانى
إلى الأشعة باستخدام أشعة الليزر تحت الحمراء والتى تخترق اللحم بدون تسخينه تسخين
الذهب بدرجة كافية ليسبب موت الخلايا السرطانية .
بالإضافة
إلى اختراع آلة ترددات لاسلكية والتى تستخدم مزيجا من الموجات اللاسلكية وجسيمات
الكربون أو الذهب النانوية لتدمير الخلايا السرطانية .
تتوهج
الجسيمات النانوية لسيلينيد الكادميوم ( نقاط كمومية ) عندما تتعرض لإضاءة فوق
بنفسجية حيث تتسرب وتسيل إلى داخل الأورام السرطانية عندما يتم حقنها ومن ثم
يستطيع الجراح رؤية الورم المتوهج ويستخدم ذلك التوهج كمرشد له لإزالة الورم بدقة
أكبر .
حيث
اكتشف أحد العلماء طريقة كافية وناجحة لتوصيل الأدوية المعالجة للسرطان والتى تعد
أقل ضررا على المناطق المحيطة داخل الجسم حيث تم تطوير تكنولوجيا نانوية والتى
تقوم بتحديد موقع ثم إزالة الخلايا السرطانية حيث نظر إلى جزىء ( ديندريمر ) حيث
يتسم هذا الجزىء بوجود 100 خطاف على سطحه والتى تسمح له بالارتباط بالخلايا داخل
الجسم للعديد من الأسباب ثم تم توصيل حمض الفوليك ببعض من تلك الخطاطيف حيث تستقبل
خلايا الجسم حمض الفوليك وهو فيتامين ونتيجة أن للخلايا السرطانية مستقبلات أكثر
من الخلايا الطبيعية داخل الجسم للفيتامين فإن جزىء الديندريمر والمحمل بالفيتامين
يتم امتصاصه بواسطة تلك الخلية السرطانية حيث تم ربط باقى خطاطيف الديندريمر
بعلاجات مضادة للسرطان والتى سيتم امتصاصها مع امتصاص الديندريمر داخل الخلية
المسرطنة مما يسفر عن توصيل دواء السرطان إلى داخل الخلية السرطانية .
إنه فى
المعالجة بالديناميكا الضوئية يتم وضع جسيم داخل الجسم ويضاء بضوء من الخارج حيث
يمتص الجسيم الضوء ولو كان الجزىء معدنا فالطاقة الصادرة من الضوء تقوم بتسخين
الجسيم والنسيج المحيط كما يتم الاستفادة من الضوء فى إنتاج جزيئات الأكسجين عالية
الطاقة والتى ستتفاعل كيميائيا مع معظم الجزيئات العضوية المجاورة لها وتدمرها
ومنها الأورام ولهذا العلاج جاذبيته لعدة أسباب فهو لا يترك أية محاولة سامة
للجزيئات التفاعلية خلال الجسم ( العلاج الكيميائى ) لأنها موجهة حيث يلمع الضوء
وتتواجد الجسيمات وللمعالجة بالديناميكا الضوئية قدرتها غير التوسعية للتعامل مع
الأمراض والنمو والأورام .
النانو
والجراحة :
كما
استخدم ( لحام اللحم ) بهدف دمج قطعتين من لحوم الدجاج إلى قطعة واحدة حيث دمجت
القطعتين من لحم الدجاج بالتلامس من خلال تقطير سائل أخضر يحتوى على قشور نانوية
مطلية بالذهب على طول خط التماس بين القطعتين ثم تلى ذلك توجيه أشعة الليزر تحت
الحمراء على طول خط التماس مما يؤدى إلى تلاحم كلا القطعتين عند خط تماسهما معا وقد
يحل صعوبات تدفق الدماء الناجمة عن محاولة الجراح إعادة تقطيب الشرايين التى كانت
قد قطعت من المريض أو المريضة أثناء إجراء زراعة كلى أو قلب حيث يستطيع لحام اللحم
لحم الشريان بدقة متناهية وبصورة تامة .
تساعد
حركة تتبع المسار على تحديد مدى جودة توزيع الأدوية وكيفية التمثيل الجيد للمواد
حيث أنه من الصعب تتبع مجموعة صغيرة من الخلايا داخل الجسم ومن ثم اعتاد العلماء
صبغ الخلايا كما تتطلب تلك الصبغات أن يتم اثارتها بواسطة ضوء ذو طول موجى محدد
بهدف دفع تلك الصبغات للإضاءة وفى الوقت الذى تمتص فيه العديد من الصبغات مختلفة
الألوان ترددات متنوعة من الضوء فقد ظهرت الحاجة إلى استخدام مصادر متعددة للضوء
كالخلايا وتتمثل إحدى الطرق المستخدمة للتغلب على تلك المشكلة فى البقايا المنيرة
وتلك البقايا عبارة عن نقاط كمومية متصلة بالبروتينات والتى لها القدرة على اختراق
أغشية الخلية ويمكن تصنيع تلك النقاط عشوائية الحجم من مواد خاملة حيوية والتى
تتسم بأحجامها النانوية حيث يعتمد اللون على الحجم ومن ثم يتم انتقاء الأحجام لذلك
يمثل تردد الضوء المستخدم لإنتاج مجموعة من فلوريسنت النقاط الكمومية مجموعة فردية
من الترددات المطلوبة لجعل مجموعة أخرى تتوهج وتلمع ثم يمكن إضاءة كلتا المجموعتين
باستخدام مصدر ضوئى واحد .
استهداف
الجسيم النانوى :
إن
الجسيمات النانوية تمثل مجالا واعدا للتقدم فى حقلى توصيل الدواء والتصوير الطبى
بالإضافة إلى عملها كمستشعرات تشخيصية فإن التوزيع الحيوى لتلك الجسيمات النانوية
ما زال غير معلوم بسبب صعوبة استهداف أعضاء محددة بالجسم فى حين أظهرت دراسة حديثة
أجريت على الأجهزة الاخراجية للفئران أن قدرة مركبات الذهب فى استهداف أعضاء محددة
تعتمد على حجمها وشحنتها ومن ثم يتم طلاء الجسيمات النانوية بدندريمر ويتم إعطائها
شحنة محددة سواء أكانت شحنة إيجابية أم سلبية حيث وجد أن جسيمات الذهب النانوية
موجبة الشحنة تخترق وتنفذ إلى الكلى فى حين تبقى جسيمات الذهب النانوية سالبة
الشحنة بالكبد والطحال فقد افترض أن شحنة السطح الموجبة تقلل معدل تطويق وهى تعنى
طلاء الكائنات الدقيقة بالأجسام المضادة لتتعرف عليها الجسيمات النانوية داخل
الكبد ومن ثم تؤثر على مسار الإخراج حتى لو كان حجمها يصل إلى 5 نانومترات فإن هذه
الجزيئات قد تتجزأ داخل الأنسجة الخارجية أو السطحية ومن ثم تتجمع داخل الجسم مع
مرور الوقت كما أثبت التقدم فى الدراسات البحثية أن عمليتى الاستهداف والتوزيع
تتزايد أن مع استخدام الجسيمات النانوية فى حين تعد مخاطر التسمم النانوى الخطوة
التالية فى الإدراك والوعى المستقبلى لاستخداماتها الطبية .
التواصل
الإلكترونى العصبى :
يمثل
التواصل العصبى الإلكترونى هدفا مرئيا يتناول بنية الأجهزة النانوية والتى ستسمح
بتوصيل الكمبيوتر وربطه بالجهاز العصبى وتتطلب الفكرة بناء هيكل جزيئى يسمح
باكتشاف وضبط النبضات العصبية بواسطة جهاز كمبيوتر خارجى حيث تستطيع أجهزة
الكمبيوتر تفسير وتسجيل والاستجابة للاشارات التى يصدرها الجسم عندما يستشعر
أحاسيس مختلفة ويتزايد الطلب بكمية ضخمة على تلك البنية بسبب أن العديد من الأمراض
تتضمن اضمحلال وانهيار الجهاز العصبى ومنها ( مرض التصلب الجانبى التحللى ) و (
مرض التصلب المتعدد ) كما قد تضعف الكثير من الإصابات والحوادث الجهاز العصبى مما
يسفر عن اختلال النظم والشلل النصفى فلو استطاعت أجهزة الكمبيوتر السيطرة على
الجهاز العصبى من خلال وجهات التفاعل العصبى الإلكترونية يمكن التحكم فى المشكلات
التى تضعف الجهاز العصبى ومن ثم يمكن التغلب على تأثيرات الأمراض والإصابات ويجب
توفير عاملين عند اختيار مصدر الطاقة لمثل تلك التطبيقات يتمثلان فى استراتيجيات
قابلة لتمويل الوقود المستمر وغير قابلة للتمويل فالإستراتيجية لتمويل الوقود تعنى
أن الطاقة يتم ملئها باستمرار أو بشكل دورى بالمصادر الصوتية الكيميائية / المغناطيسية
/ الكهربائية فى حين تعنى الإستراتيجية غير القابلة للتمويل بالوقود إن كل القوى
تستمد من تخزين الطاقة الداخلية والتى ستتوقف عندما تستنفذ الطاقة .
إلا أن
أحد قيود ذلك الاختراع يتمثل فى حقيقة أن واجهة التفاعل الكهربائية هى مسألة ممكنة
حيث تستطيع كل من المجالات الكهربائية / النبضات الكهرومغناطيسية والمجالات الأخرى
الناجمة عن استخدام الأجهزة الكهربائية الحيوية أن تسبب كلها واجهات تفاعل وتواصل
بالإضافة إلى أنه مطلوب تواجد عوازل سميكة بهدف منع تسرب الإلكترونات كما أنه لو
ارتفعت موصلية الوسيط الحيوى فستوجد مخاطرة فى فقدان أو قصور مفاجىء فى الطاقة
ومطلوب توفير أسلاك سمبكة لتوصيل مستويات الطاقة الضرورية بدون زيادة معدلات
التسخين .
وعلى
الرغم من توافر الأبحاث فى المجال حيث أنه من الصعب تكوين شبكة أسلاك للهيكل أو
البنية لسبب أنه يجب وضعها بدقة داخل الجهاز العصبى ليصبح قادرا على التحكم
والإستجابة للإشارات العصبية كما أنه يجب أن تكون الهياكل التى تمثل واجهة التفاعل
والتواصل متوافقة مع الجهاز المناعى للجسم ومن ثم تصبح قادرة على البقاء والتواجد
لمدة طويلة بدون التأثر داخل الجسم بالإضافة إلى أنه يجب أن تشعر الهياكل
بالتيارات الأيونية بالإضافة إلى قدرتها على جعل التيارات تتدفق عائدة للخلف وفى
حين أن إمكانيات الهياكل تعد مذهلة ومدهشة إلا أنه لا يوجد جدول زمنى ليحدد متى
ستكون متاحة فى المستقبل .
التطبيقات
الطبية للتقانة النانوية الجزيئية :
يمثل
علم التقانة النانوية الجزيئية أحد مجالات الدراسة الفرعية المستقبلية لعلم
التقانة النانوية والذى يهتم بإمكانية هندسة المجمعات الجزيئية وهى الآلات التى
تعيد تنظيم وترتيب المادة على القياس الجزيئى أو الذرى إلا أن علم التقانة
النانوية الجزيئية يتسم بأنه نظرى بدرجة عالية حيث يسعى إلى توقع ماهية الاختراعات
التى قد تقدم فى مجال التقانة النانوية بالإضافة إلى أنه يقترح أجندة عمل
للتساؤلات المستقبلية بالإضافة إلى أن العناصر المقترحة لعلم التقانة النانوية
الجزيئية ومنها المجمعات الجزيئية وروبوتات النانو بعيدة جدا عن الإمكانيات
والقدرات الحالية .
إن
المزاعم المتوقعة والمحتملة حول إمكانية استخدام روبوتات النانو فى المجال الطبى ستغير
من عالم الطب حيث سيستفيد طب النانو من هذه الروبوتات النانوية ومنها الجينات
المحوسبة من خلال وضعها بالجسم بهدف إصلاح أو اكتشاف الأضرار والعدوى التى يتعرض
لها الجسم وإن الروبوت النانوى النموذجى المتحمل للدم يصل حجمه إلى ما بين ( 0.5 –
3 ميكرومتر ) لأن هذا الحجم يعد أقصى حجم متاح نتيجة متطلبات ممر الشعيرات الدموية
للسماح له بالمرور وقد يصبح الكربون العنصر الأساسى والمستخدم فى بناء الروبوتات
النانوية نتيجة قوته الداخلية الكامنة والعديد من الخصائص الأخرى لبعض أشكال
الكربون ( مركبات الألماس والفوليرين ) ويمكن ملاحظة ومتابعة عمل الأجهزة النانوية
داخل الجسم باستخدام أشعة الرنين المغناطيسى خاصة لو كانت تم 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 النانوية
الطبية إلى داخل الجسم البشرى ثم ستذهب إلى محل عملها داخل عضو محدد أو كتلة نسيج
معينة وسيتحكم الطبيب بالتقدم وسيتأكد أن الجهاز النانوى الطبى قد وصل إلى هدفه
ووجهته المحددة بالمنطقة المخصصة للعلاج كما أن الطبيب سيكون قادرا على مسح منطقة
كاملة من الجسد وسيرى الجهاز النانوى وهو ملتف حول هدفه ( كتلة ورم ) .
ألات
إصلاح الخلية :
يستطيع
الأطباء تشجيع الأنسجة على إصلاح نفسها من خلال استخدام الأدوية والجراحة إلا أنه
مع استخدام الأجهزة الجزيئية ستتوفر العديد من الفرص لعمليات الإصلاح المباشرة حيث
ستعتمد تكنولوجيا إصلاح الخلية على نفس المهام التى أثبتت الأجهزة الطبيعية أنها
قادرة على آدائها فالوصول إلى الخلية أصبح ممكنا نتيجة أن علماء الأحياء استطاعوا
غرس الإبر داخل الخلايا بدون قتلها حيث أصبحت الأجهزة الجزيئية قادرة على دخول
الخلية وأظهرت كل التفاعلات الحيوية الكيميائية الخاصة أن الأنظمة الجزيئية تستطيع
التعرف على الجزيئات الأخرى باللمس وتستطيع بناء وإعادة بناء كل جزىء داخل الخلية
كما أنها قادرة على تفريق الجزيئات المصابة والتالفة وأثبتت الخلايا التى تحل محل
القديمة أن الأنظمة الجزيئية تجمع كل نظام وجد بالخلية فمنذ أن أدارت الطبيعة
العمليات الأساسية المطلوبة لأداء عملية إصلاح الخلية على المستوى الجزيئى فيمكن
بناء الأنظمة على الأجهزة النانوية والتى عندها القدرة على دخول الخلايا والإحساس
بالفروق بين الخلايا المريضة عن الخلايا الصحية السليمة والقيام بالتعديلات
المرغوبة فى البنية الهيكلية .
وتعد
إمكانيات الرعاية الصحية للآلات الإصلاحية مبهرة وجذابة ومقارنة بأحجام الفيروسات
والبكتريا فإن أجزائها المدمجة ستسمح لها لتصبح أكثر تعقيدا وسيتم تخصيص الآلات
المبكرة وبما أنها تفتح وتغلق أغشية الخلية أو تسافر عبر النسيج وتدخل الخلايا
والفيروسات فإن الآلات وحدها ستكون قادرة على تصحيح خللا جزيئيا واحدا كتلف الحامض
النووى ( DNA ) أو نقص كفاءة الإنزيم فإن آلات إصلاح
الخلية ستكون قابلة للبرمجة والتزود بالمزيد من القدرات بمساعدة أنظمة الذكاء
الاصطناعى المتقدمة .
وستكون
الكمبيوترات النانوية مطلوبة لإرشاد الآلات حيث ستقوم الكمبيوترات النانوية بتوجيه
الآلات للمناطق حيث ستقوم بفحص والمشاركة وإعادة بناء الهياكل الجزيئية التالفة
وستصبح آلات إصلاح الخلية قادرة على إصلاح كامل الخلايا من خلال عمل هيكل بعد هيكل
ثم العمل خلية بعد خلية ثم نسيج بعد نسيج على التسلسل وسيتم إصلاح كامل الأعضاء من
خلال العمل على عضو بعد عضو فسيتم استعادة الصحة لجسم الانسان وهذا يؤدى إلى إعادة
إصلاح الخلايا التالفة والتى وصلت لنقطة عدم القدرة على التفاعل بسبب قدرة وكفاءة
الآلات الجزيئية على بناء الخلايا من الخدش وتعد آلات إصلاح الخلية آلات خالية من
العقارات والأدوية حيث تعتمد على استراتيجية الإصلاح الذاتى بمفردها .
علم
أمراض الكلى النانوى :
علم
أمراض الكلى النانوى هو أحد فروع طب النانو والتكنولوجيا النانوية والذى يتناول :
1 )
دراسة بنيات بروتين الكلى على المستوى الذرى .
2 )
مداخل وأساليب التصوير النانوى لدراسة العمليات الخلوية داخل خلايا الكلى .
3 )
العلاجات الطبية النانوية والتى تستخدم الجسيمات النانوية بالإضافة إلى معالجة
مختلف أمراض الكلى كما أن عملية تصنيع واستخدام المواد والأجهزة على المستوى
الجزيئى والذرى والتى تستخدم لتشخيص وعلاج أمراض الكلى تعد من مجالات علم أمراض
الكلى النانوى والتى ستلعب دورا فعالا لعلاج المرضى الذين يعانون من أمراض الكلى
فى المستقبل بالإضافة إلى أن الإنجازات المتقدمة فى مجال علم أمراض الكلى النانوى
ستبنى على الإكتشافات فى المجالات السابق ذكرها والتى توفر معلومات نانوية حول
الآلية الجزيئية الخلوية والمدمجة فى عمليات الكلى الطبيعية بالإضافة إلى الحالات
المرضية المختلفة ومن خلال تفهم واستيعاب الخصائص الفيزيائية والكيميائية
للبروتينات والجزيئات الماكرو الأخرى على المستوى الذرى بالعديد من الخلايا
المختلفة بالكلى .
يمكن
تصميم مدخلات علاجية جديدة لتتنافس فى علاج أمراض الكلى الرئيسية وتعد الكلى
الصناعية النانوية هدفا يحلم الأطباء بتحقيقه وستسمح الإنجازات الهندسية النانوية
المتقدمة بتصنيع الروبوتات النانوية التى يمكن برمجتها والتحكم فيها والتى تهدف
إلى تنفيذ وإنجاز إجراءات علاجية وبنائية داخل الكلى البشرية على المستويات
الخلوية والجزيئية كما أن تصميم الهياكل النانوية والمتوافقة مع خلايا الكلى والتى
يكون لها القدرة على إجراء العمليات الحيوية
( IN VIVO ) بصورة آمنة يعد هدفا مستقبليا يرجى تحقيقه ويجب ملاحظة أن
القدرة على توجيه الأحداث على المستوى النانوى الخلوى لها الكفاءة والقدرة على
تحسين حياة المرضى الذين يعانون من أمراض الكلى .
4 ) علم
السموم النانوى : هو دراسة سمية المواد النانوية بسبب تأثيرات الحجم الكمى
والمساحة السطحية الكبيرة المواد النانوية لها خصائص فريدة من نوعها مقارنة مع
نظرائها من المواد الكبيرة علم السموم النانوى هو فرع من فروع علم الأحياء النانوى
الذى يتناول دراسة وتطبيق سمية المواد النانوية . إن المواد النانوية أو المواد
متناهية الصغر حتى عندما تكون مصنوعة من العناصر الخاملة كالذهب فإنها تصبح نشطة
للغاية فى الأبعاد النانومترية . إن دراسات علم السموم النانوى تهدف إلى تحديد ما
إذا كانت وإلى أى مدى هذه الخصائص قد تشكل خطرا على البيئة والبشر .
الآثار
الصحية والسلامة من الجسيمات النانوية :
لا يمثل
التواجد البحت للمواد النانوية وهى المواد التى تحتوى على أى تهديد فى حد ذاته إلا
أن هناك سمات معينة تجعل منها محفوفة بالمخاطر وعلى الأخص حركتها وتفاعلها
المتزايد وفى حالة أن خصائص معينة لبعض الجزيئات النانوية كانت ضارة للكائنات
الحية أو البيئة فإن ذلك سيسفر عن مواجهتنا لخطر جلل ويمكن أن نطلق على الناتج
تلوث نانوى .
إننا فى
حاجة إلى التمييز بين نوعين للبنية النانوية وذلك عند مواجهة التأثير البيئى
والصحى للمواد النانوية ويتمثلان فى :
1 )
مركبات النانو والأسطح النانوية ومكونات النانو سواء الإلكترونية أو البصرية أو
الحساسة حيث يدمج الجزيئات على صعيد النانو ضمن خلاصة المادة أو المادة نفسها أو
حتى الأجهزة ( الجزيئات النانوية الثابتة ) .
2 )
الجزيئات النانوية 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 وكذلك المركبات المعقدة حيث يكون الجسيم النانوى
مطليا بمادة أخرى جسيم نانوى مطلى أو جسيم نانوى جوهرى القشرة .
فهناك
اجماع للرأى أنه على الرغم من أنه يجب على المرء أن يكون واعيا بالمواد المحتوية
على جزيئات نانوية ثابتة إلا أن القلق الحالى يتمثل فى الجزيئات النانوية الحرة .
بالإضافة
إلى أن الجزيئات النانوية مختلفة بصورة كبيرة عن نظرائها الحاليين ومن ثم لا يمكن
اشتقاق تأثيراتها المتنوعة والمتعددة من السمية المعروفة للمواد دقيقة الحجم وتسفر
تلك النقطة عن إثارة قضايا هامة لمواجهة التأثيرات الصحية والبيئية للجزيئات
النانوية الحرة .
فعند
التحدث عن الجزيئات النانوية ألا يكون المسحوق أو السائل المحتوى على جزيئات
نانوية أحادى التشتت أبدا ولكنه يحتوى مدى متنوع من أحجام الجزيئات ويسفر عن تعقيد
للتحليل التجريبى حيث أن الجزيئات النانوية الأكبر فى الحجم قد يكون لها خصائص
مختلفة عن تلك الأصغر فى الحجم بالإضافة إلى أن الجزيئات النانوية تظهر توجها
للتجمع وتلك التجمعات غالبا ما يكون أداؤها مختلفا عن الجزيئات المنفردة .
ويجرى
المعهد القومى للسلامة المهنية والصحة العديد من الأبحاث حول كيفية تفاعل الجزيئات
النانوية مع أنظمة الجسم وكيفية احتمالية تعرض العاملين فى المصانع أو أثناء
الاستخدام الصناعى للمواد النانوية للجزيئات النانوية الحجم حيث يصدر المعهد
القومى للسلامة المهنية والصحة الإرشادات المتوافقة مع أفضل المعرفة العلمية
والهادفة للتعامل مع المواد النانوية .
إن لجنة
سلامة المنتجات الاستهلاكية والتى تعد مسئولة عن حماية الجمهور من أية مخاطر غير
مبررة للإصابة أو الموت المصاحب لمنتجات المستهلك غير مجهزة بشكل جيد للإشراف على
سلامة المنتجات المعقدة عالية التقنية والمنتجة بواسطة تكنولوجيا النانو .
كما
تركز اهتمامات المدى الأطول على التأثيرات الخاصة بالتكنولوجيات الجديدة على
المجتمع بقطاعاته العريضة وعلى ما إذا كان من الممكن للتأثيرات أن تؤدى إلى ظهور
اقتصاد ما بعد الندرة أو قد تؤدى إلى تفاقم فجوة الثروة فيما بين الأمم المتطورة
والنامية بالإضافة إلى أن تأثيرات تكنولوجيا النانو على المجتمع ككل وعلى صحة
البشر والبيئة بالإضافة إلى تأثيراتها على التجارة والأمن وأنظمة الغذاء بل حتى
على تعرف مصطلح البشرى لم يتم تحديد ملامحها بعد .
التأثيرات
الصحية لتكنولوجيا النانو :
تتمثل
التأثيرات الصحية لتكنولوجيا النانو فى الآثار المحتملة للمواد والأجهزة النانوية
على صحة الانسان وبما أن تكنولوجيا النانو هى مجال مستحدث فقد أسفر عن قيام جدال
واسع حول المدى الذى يمكن عنده الاستفادة أو التعرض للمخاطر الخاصة بتكنولوجيا
النانو على صحة الانسان ويمكن تقسيم التأثيرات الصحية لتكنولوجيا النانو إلى قدرة
أو إمكانية الاختراعات النانوية على أن يكون لها تأثيراتها الطبية فى علاج الأمراض
والمخاطر الصحية المحتملة عند التعرض للمواد النانوية .
ويعرف
علم السموم النانوى على أنه المجال الذى يهتم بدراسة المخاطر الصحية المتوقعة
للمواد النانوية ويعنى الحجم المتناهى الدقة والصغر للمواد النانوية أن لها القدرة
على النفاذ داخل الجسم البشرى عن غيرها من الجسيمات كبيرة الحجم كما أن كيفية تحرك
وتفاعل الجسيمات النانوية داخل الكائن الحى تعد من القضايا الكبيرة والتى هى فى
حاجة ليتم حلها والتعامل معها ويعد سلوك الجسيمات النانوية مدلولا لوظيفتها وحجمها
وتفاعلها السطحى مع النسيج المحيط وتتجمع الجسيمات النانوية داخل الأعضاء كجزء
ناتج عن كونها لا تتحلل أو تتحلل بصورة بطيئة ومما يدعو للقلق هو تفاعلها المتوقع
مع العمليات الحيوية داخل الجسم البشرى حيث أنه بسبب سطحها الضخم وبمجرد تعرض
الجسيمات النانوية للنسيج والسوائل يتم امتصاص بعض الجزيئات الدقيقة التى تحتوى
عليها على أسطح الأنسجة كما أن العدد الضخم للمتغيرات المؤثرة على التسمم يعنى أنه
من الصعب تعميم المخاطر على القضايا المرتبطة بالتعرض للمواد النانوية حيث يجب
تقييم كل مادة نانوية 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 النانوية بالإضافة إلى بيئة عمل المعامل
المرتبطة بالعلوم النانوية والأبحاث فى مجال تكنولوجيا النانو وأن معايير التعرض
لغبار ببيئة العمل الحالية لا يمكن تطبيقها بصورة مباشرة على غبار جسيمات النانو .
ويعبر
مصطلح طب النانو عن التطبيقات الطبية لتكنولوجيا النانو وتتنوع أساليب طب النانو
من الاستخدام الطبى للمواد النانوية إلى أجهزة استشعار العوامل البيولوجية
المرتبطة بالإلكترونيات النانوية والتطبيقات المستقبلية لتكنولوجيا النانو
الجزيئية ويهدف طب النانو إلى التوصل إلى مجموعة قيمة من الأدوات البحثية بالإضافة
إلى الأجهزة المفيدة فى عيادات العلاج فى المستقبل وتتوقع مبادرة التكنولوجيا
النانوية القومية أن يتم التوصل إلى تطبيقات تجارية جديدة فى مجال توصيل الدواء
والتى قد تشتمل على أنظمة متقدمة لتوصيل الدواء بالإضافة إلى علاجات جديدة وتصوير
( IN VIVO ) كما أن واجهات التفاعل العصبية
الإلكترونية والمجسات الأخرى المرتبطة بالإلكترونيات النانوية تمثل هدفا نشيطا آخر
للبحث فى ذلك المجال ويؤمن المجال التنبؤى لتكنولوجيا النانو الجزيئية أن آلات
إصلاح الخلية قد يكون لها القدرة على إحداث ثورة فى مجال الطب والأدوية .
المكاسب
والمخاطر المحتملة بالنسبة للبلدان النامية :
تحصل
دوما عند كل تطور علمى أو تكنولوجى انتقادات وتنتشر المخاوف كما حصل فى الثورة
الصناعية الأولى وعند اختراع الكمبيوتر وظهور الهندسة الوراثية وغيرها تتركز
الانتقادات على عنصرين :
1 ) إن
النانو عبارة عن جزيئات صغيرة جدا إلى الحد الذى يمكنها من التسلل وراء جهاز
المناعة فى الجسم البشرى وبإمكانها أن تتسلل من خلال غشاء خلايا الجلد والرئة
وماهو مثير للقلق أن بإمكانها أن تتخطى حاجز دم الدماغ .
فى عام
( 1997 ) أظهرت دراسة فى جامعة اكسفورد أن نانو جزيئات ثانى أكسيد التيتانيوم
الموجودة فى المراهم المضادة للشمس أصابت الحمض النووى ( DNA ) للجلد بالضرر كما أظهرت دراسة فى شهر مارس 2010 من مركز جونسون
للفضاء والتابع لناسا أن نانو أنابيب الكربون هى أكثر ضررا من غبار الكوارتز الذى
يسبب السيليكوسيس وهو مرض مميت يحصل فى أماكن العمل .
2 ) من
المخاوف هى أن يصبح النانو بوت ذاتى التكاثر أى يشبه التكاثر الموجود فى الحياة
الطبيعية فيمكنه أن يتكاثر بلا حدود ويسيطر على كل شىء فى الكرة الأرضية وقد بدأت
منظمات البيئة والصحة العالمية تنظم المؤتمرات لبحث هذه المخاطر وعقد اجتماع فى
بروكسل فى يونيو من عام ( 2008 ) وهو أول اجتماع عالمى ينظم لهذا الهدف كما أصدرت
منظمة السلام الأخضر بيانا تشير فيه إلى أنها لن تدعو إلى حظر على أبحاث النانو
فالانسان على أبواب مرحلة جديدة تختلف نوعيا من جميع النواحى فقد توفر تكنولوجيات
الصغائر حلولا جديدة للملايين من المقيمين بالدول النامية والذين يفتقرون للوصول
إلى الخدمات الرئيسية ومنها المياه الآمنة / موارد الطاقة الثابتة / الرعاية
الصحية / فرص التعليم إلا أن المزيد من تكنولوجيات الصغائر ما زالت فى طور البحث
فى حين أن بعضها الآخر ما زال مجرد أفكار تحتاج إلى سنين وعقود ليتم تطويرها .
وغالبا
ما تعانى حماية البيئة وصحة البشر وسلامة العاملين بالدول النامية من مجموعة مركبة
من العوامل والتى قد تشتمل على نقص التشريعات القوية لحماية البيئة والصحة البشرية
وسلامة العاملين وعمليات سوء التنظيم أو التنظيمات غير المطبقة والمرتبطة بنقص
القدرة المادية ومنها التجهيزات البشرية ومنها طاقم العمل التنظيمى سىء التدريب
وغالبا ما تحتاج الدول النامية للمعونة وبصورة خاصة المعونة المالية بهدف تنمية
القدرات العلمية والمؤسسية لتقييم ومواجهة المخاطر بصورة كافية ومنها الحاجة لبنية
تحتية ضرورية كالمعامل والتكنولوجيا المساعدة على الكشف والاستنتاج .
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق