د إلهام القاضي تكتب: كيف نستفيد من تكنولوجيا النانو؟

باحث بمعهد بحوث الصحة الحيوانية( معمل فرعي سوهاج )- مركز البحوث الزراعية

تكنولوجيا النانو : هي تقنية تعمل على دراسة المادة وفهمها ومراقبتها بأبعاد تتراوح ما بين 1 و 100 نانومتر، والتي يمكن استخدامها في جميع المجالات العلمية المختلفة، مثل: الفيزياء، والكيمياء، والبيولوجيا، وعلوم المواد، والهندسة. من الجدير بالذكر أنّ مصطلح تقنية النانو أو تكنولوجيا النانو يتعلق بالفهم الأساسي للخصائص الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية على المقاييس الذرية والجزيئية، والتحكم بهذه الخصائص الخاضعة للرقابة لإنشاء مواد وأنظمة وظيفية ذات قدرات فريدة.

* – كما يستخدم مصطلح «المركَّبات النانوية» للتعبير عن ناتج إضافة جسيمات نانوية إلى مواد عادية أخرى لتصنيع مواد جديدة، وينتج عن ذلك تحسنٌ كبيرٌ في خصائص تلك المواد. وتُجرى الأبحاث حاليًّا للحصول على مركَّبات نانوية جديدة ذات خصائص ومميزات تختلف عن المواد الأصلية. ومن المركَّبات النانوية المعروفة الآن المركَّبات البوليمرية النانوية

* – وقد وجه الاهتمام فى الآونة الأخيرة, للبوليمرات الكيميائية القابلة للتحللBiocompatible ، لأن لديها ميزة كونها تتحلل بسهولة وغير سامة، وفي وقت لاحق يمكن إزالتها عن طريق المسارات الأيضية. وبالإضافة إلى ذلك فان  البوليمرات الحيوية الطبيةلا بد من توليفها الآن كونها صديقة للبيئة وآمنة لصحة الإنسان والحيوان.

تطبيقات تكنولوجيا النانو

* –  لتقنية النانو تطبيقات طبية وذلك عن طريق  -أولا : -إمكانية  ان تكون لتقنية النانو تطبيقات طبية لعلاج المرض بواسطة ابتكارات معينة    ممكن ان تستخدم لهذا الغرض,   ثانيا:-  المخاطر الصحية المحتملة الناجمة عن التعرض للمواد النانوية  .

*- تستخدم في الحفاظ على جزيئات الدواء الصغيرة للمساعدة في انتقالها إلى المكان المستهدف بغرض الإطلاق النشط للأدوية. وتتضمن بعض التطبيقات الهامة في مجال علاج السرطان باستخدام جزيئات الحديد النانوية أو دروع الذهب

*- تساعد تقنية النانو في إعادة إنتاج وإصلاح الأنسجة التالفة “هندسة الأنسجة” بانتشار الخلايا المحفزة صناعياً من خلال استخدام عوامل النمو على المواد النانوية المناسبة. وقد تحل محل أساليب العلاج التقليدية المستخدمة في يومنا هذا واكتشاف الخلايا المصابة بالسرطان وذلك من خلال انحناء نتوءاتها الدقيق كما تتميز بقدرتها على معالجة هذه الخلايا.

*- ·في مجال الأدوية والعقاقير أدخل مصطلح النانو بيوتك وهو البديل الجديد للمضادات الحيوية. ففي جامعة هانج بانج  في سيول أستطاع الباحثون إدخال نانو الفضة إلى المضادات الحيوية، حيث أن الفضة قادرة على قتل 650جرثومه ميكروبيه دون أن تؤذى جسم الإنسان. هذه التقنية سوف تحل الكثير من مشاكل البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية.

بعض خصائص النانو

* – ان الخواص الفيزيائية للمادة المصنوعة بتقنية النانو مختلفة ومغايرة تماما للخواص الفيزيائية للاحجام الكبيرة المصنعة منها,فدرجة انصهار عنصر الذهب مثلا بالحجم العادى التقليدى تصل الى 1050 درجة سيلزس, فى حين ان درجة انصهار جزيئات الذهب المصنعة بتقنية النانو تصل الى 500 درجة مئوية فقط.

* – ومن الخواص الضوئية للنانو تمكننا من الحصول على الوان مختلفة للمادة نفسها,فالذهب مثلا حينما نصل به لاحجام معينة من جزيئاته يعطى الوانا مختلفة اي انه باختلاف حجم الجزيئات يختلف اللون…وغير ذلك من الخصائص التى يمكن الحصول عليها.

* – وكذلك الخصائص الكيمائية للمواد النانوية تختلف عن الخصائص الكيمائية للاحجام الكبيرة,حيث ان احجام النانو للمادة يمكن ان تستخدم كمحفز للعمليات الكيمائية وتعمل علي تسريع التفاعلات الكيمائية بصورة سريعة جدا.

   الجسيمات النانوية وتأثير القياس

*-   الخلية الحية تُعدُّ مستودعًا لعدد كبير من الآلات الحيوية بحجم النانو تسمى «ريبوسومات»، تقوم بتصنيع البروتينات داخل الخلية على شكل خطوط مجتمعة، يتم تشكيلها بواسطة جهاز نانوي آخر يسمى «أجسام جولجي». كما أن الإنزيمات ذاتها تعد آلة نانوية تقوم بتحفيز التفاعلات الكيميائية حسب حاجة الخلية؛ وبالتالي يمكن للآلات النانوية المصنعة أن تتفاعل داخل الخلية وتؤدي وظائفها المختلفة؛ مثل تحليل محتويات الخلية، أو إيصال الدواء إليها، أو إبادتها عندما تصبح مؤذِيَة.

*- ولكن مع الحجم متناهي الصغر للمواد النانوية جعلها  أكثر قدرة على القابلية للامتصاص داخل الجسم عن الجزيئات كبيرة الحجم. وتمثل قضية كيفية التعامل مع تلك الجزيئات النانوية داخل جسم الانسان والحيوان إحدى تلك القضايا التي تتطلب التوصل لحلٍ لها. ويتمثل سلوك الجزيئات النانوية في وظيفة حجمها وشكلها وتفاعلها السطحي مع النسيج المحيط بها. حيث قد يكون لها حملاً زائداً على البلاعم أو الخلايا البالعة وهي تلك الخلايا التي لديها القدرة على ابتلاع وتدمير الأجسام الغريبة، ومن ثم تثير ردود فعل مجهدةٍ والتي يسفر عنها التهاباً وتضعف من مقاومة الجسم ضد مسببات الأمراض الأخرى.

*-   هذا بالإضافة إلى أن ملمحاً آخراً مما قد يحدث في حالة تجمع الجزيئات النانوية الغير قابلة للتحلل أو تلك التي تتحلل بطءٍ داخل جسم الانسان و الحيوان يتمثل في إثارة مخاوفٍ أخرى مرتبطةٍ بقدرتها على التفاعل مع العمليات الحيوية داخل الجسم.

*-  حيث أنه بسبب مساحة سطحها الضخمة في حالة تعرض سطح الأنسجة والسوائل للجزيئات النانوية، سيتم امتصاص تلك الأسطح لبعضاً من جزيئاتها الدقيقة والتي تحتويها الجزيئات النانوية في التو واللحظة. وقد يؤثر ذلك وبشكلٍ لحظيٍ على الآليات التنظيمية للإنزيمات والبروتينات الأخرى.

*- هناك أضرار لاستخدام تقنية النانو قد تتسبب في ظهور أورام خبيثة عند الذين يتعاملون معها بشكل مباشر. وذلك لخطورة المواد المصنعة باستعمال الأنابيب النانوية على صحة وسلامة الإنسان، وسهولة دخولها عبر مسام الجلد أو عن طريق الاستنشاق بسبب طابعها المجهري.، وفي حال دخولها للجسم فإنه  من الصعب التخلص منها حيث لا يوجد علاج طبي لها.

للحماية من هذه المخاطر المحتملة لتقنية النانو :

*- ومن الضروري  دراسة المكونات الأولية للخلايا والمسار للعناصر النانومترية داخل الخلايا ،    ومعرفة خصائصها باستخدام الميكروسكوبات الاليكترونية كما انه لابد ايضا من تقييم دورة الحياة الكاملة  لتلك الجزئيات النانوية ،  متضمنة عملية تصنيعها تخزينها وتوزيعها بالإضافة إلي تطبيقها والتخلص الآمن منها.

*- كما أن التأثيرات الناجمة على البشر والبيئة قد تتنوع وتتغير خلال مراحل عديدة من دورة حياتها وطبقا لمسارها بالخلايا الحيوانية والنباتية وما قد تسببه من اثار سيئة.

*- إن ما يُعقِّد معرفة التأثيرات الصحِّية والبيئية المُحتَمَلة لتقنية النانو، هو أنَّ المُنتجات النانوية التي تُصنَّع مازالت مجهولة، إلى حدٍّ ما،. لذا وجب مزيد من الدراسة لكى يتثنى  تقييم كل مادة نانوية جديدة بصورةٍ فرديةٍ بالإضافة إلى أنه يجب أن يوضع في الاعتبار الخصائص النانوية جميعها