up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله بيونانوفناوري PDF
QR code - بيونانوفناوري

بيونانوفناوري

بيونانوفناوري و يا نانوبيوفناوري

● فناوري نانو چيست؟
شايد ديده باشيد که بين آنهايي که فيزيک را بيشتر دوست دارند و آنهايي که به شيمي علاقه بيشتري دارند هميشه يک بگو مگوي دوستانه (کل کل) وجود دارد که مثلاً شيمي زير مجموعه فيزيک است يا فيزيک بخشي از رياضي است. من خودم استادي را مي شناختم که به شوخي مي گفت شيمي الکترون مدار آخر فيزيک است.
بهرحال اين بحث ها هميشه وجود دارد و دانشمندان و عالمان، خيلي ساده از کنار آن مي گذرند و کار خودشان را انجام مي دهند و اينگونه است که علم و فناوري پيشرفت مي کند بدون آنکه اين باورهاي کوچک تاثيري بر مسير پيشرفت آن داشته باشد.
در اين ميان برخي براين باور هستند که سرجشمه تفاوتهاي بين نانوبيو و بيونانو از اين ناشي مي شود که نانو را زير مجموعه فناوري زيستي تلقي کنيم يا در اين تلفيق فناوري نانو را زير مجموعه فناوري زيستي درنظر بگيريم. ما قضاوت بر سر اين موضوع را به عهده خود شما مي گذاريم البته قبل از آن توجه شما را به نظر محققين اين حوزه ها جلب مي کنيم؛
بيونانوفناوري
برخي از صاحب نظران، بيونانوتكنولوژي را به عنوان زيرمجموعه اي از نانوتكنولوژي، به اين صورت تعريف كرده اند: «مطالعه و ايجاد ارتباط بين زيست شناسي مولكولي و نانوتكنولوژي مولكولي». برخي ديگر نيز آن را به عنوان زيرمجموعه اي از بيوتكنولوژي بدين شكل تعريف كرده اند: «به كارگيري پتانسيل بالقوه زيست شناسي در ساخت و سازماندهي ساختارهاي پيچيده با استفاده از مواد ساده و با دقت در حد اتم».
در اين زمينه، تنها تفاوتي كه بين بيونانوتكنولوژي و بيوتكنولوژي وجود دارد اين است كه طراحي و ساخت در مقياس نانو جزء لاينفك پروژه هاي بيونانوتكنولوژي است در حالي كه در پروژه هاي بيوتكنولوژي، نيازي به فهم و طراحي در حد نانو نيست.
چنان كه ملاحظه مي شود برخلاف تعريف «بيوتكنولوژي» كه به معني فناوري استفاده از موجودات و اجزاي موجودات زنده در راستاي نيازهاي صنايع مختلف است بيونانوتكنولوژي، هم كاربرد ابزارهاي بيولوژيكي به عنوان سازمان دهنده و ماده اوليه جهت ساخت محصولات و مواد نانويي، مورد توجه است و هم كاربرد محصولات توليدي تكنولوژي نانو، جهت مطالعه وقايع درون سلول هاي زنده و تشخيص و معالجه بيماري ها. آنچه مسلم است اين است که ظهور اين زمينه تحقيقاتي، حاصل تغيير عقيده بسياري از محققان در استفاده از راهكارهاي پايين به بالا به جاي استفاده از راهكار بالا به پايين جهت ساخت وسايل و مواد بسيار ريز است.
● رويکرد ساختن از بالا به پايين و ساختن از پايين به بالا در فناوري نانو
از اهداف مهم فناوري نانو و شايد مهم ترين آنها به وجود آوردن ساختارهايي از مواد است که در آنها آرايش مولکول ها از پيش طراحي شده باشد. روش هاي مرسوم توليد، مثل روش ذوب فلزات و سرد کردن آنها در قالب، چنين امکاني را فراهم نمي کنند.
پس چگونه مي توان چنين ساختارهايي را به وجود آورد؟ براي توليد چنين ساختارهايي معمولاً دو رويکرد متفاوت ساختن از بالا به پايين و ساختن از پايين به بالا وجود دارد.
● محصولات و زمينه هاي فعاليت بيونانوتكنولوژي
برخي از محصولات و زمينه هاي فعاليت بيونانوتكنولوژي عبارتند از:
۱) بيونانوماشين ها:
مهم ترين زمينه كاربرد بيونانوتكنولوژي، ساخت بيونانوماشين ها ماشين هاي مولكولي با ابعادي در حد نانومتر است. در يك باكتري هزاران بيونانوماشين مختلف وجود دارد. نمونه آنها، ريبوزوم دستگاه بسته بندي پروتئين است كه محصولات نانومتري پروتئين ها را توليد مي كند. از خصوصيات خوب بيونانوماشين ها به عنوان مثال حسگرهاي نوري يا آنتي بادي ها، امكان هيبريدكردن آنها با وسايل سيليكوني با استفاده از فرآيند ميكروليتوگرافي است. به اين ترتيب با ايجاد پيوند بين دنياي نانويي بيونانوماشين و دنياي ماكروي كامپيوتر، امكان حسگري مستقيم و بررسي وقايع نانويي را مي توان به وجود آورد. نمونه كاربردي اين سيستم، ساخت شبكيه مصنوعي با استفاده از پروتئين باكتريورودوپسين است.
۲) مواد زيستي:
كاربرد ديگر بيونانوتكنولوژي، ساخت مواد زيستي مستحكم و زيست تخريب پذير است. از جمله اين مواد مي توان به DNA و پروتئين ها اشاره كرد. موارد كاربرد اين مواد و به خصوص در زمينه پزشكي متعدد است. از جمله موارد كاربرد اين مواد، استفاده از آنها به عنوان بلوك هاي سازنده نانومدارها و در نهايت ساخت وسايل نانويي Nano-Device است.
۳) موتورهاي بيومولكولي:
موتورهاي بيومولكولي، موتورهاي محركه سلول هستند كه معمولا از دو يا چند پروتئين تشكيل شده اند و انرژي شيميايي عموما به شكل ATP را به حركت مكانيكي تبديل مي كنند. از جمله اين موتورها، مي توان به پروتئين ميوزين اشاره کرد که باعث حركت فيلامنت ها مي شود،( پروتئين هاي درگير در تعمير DNA يا ويرايش RNA به عنوان مثال، آنزيم هاي برشي و ATPase). از اين موتورها در ساخت نانوروبات ها و شبكه هادي ها و ترانزيستورهاي مولكولي قابل استفاده در مدارهاي الكترونيكي استفاده مي شود.
● نانوبيوتكنولوژي و رابطه آن با بيونانوتكنولوژي
اما نانوبيوتكنولوژي نيز واژه ديگري است كه در سال هاي اخير، محققان و صاحب نظران در كتب، مقالات و كنفرانس ها به كار مي برند.
طبق تعريف برخي از اين محققان، نانوبيوتكنولوژي، زيرمجموعه اي از نانوتكنولوژي است كه در آن از ابزارها و فرآيندهاي نانويي و ميكروني براي ساخت و تهيه محصولاتي استفاده مي شود كه در مطالعه سيستم هاي زنده استفاده مي شوند. برخي ديگر از محققان، نانوبيوتكنولوژي را زمينه اي از نانوتكنولوژي مي دانند كه در آن از سيستم هاي بيولوژيكي موجود، همچون سلول، اجزاي سلولي، اسيدهاي نوكلئيك و پروتئين ها براي ايجاد ساختارهاي نانويي تلفيقي مركب از مواد آلي و معدني استفاده مي شود.
● بيونانو يا نانوبيو؟
اگر به مفهوم و هدف دو زيرشاخه نانوتكنولوژي يعني بيونانوتكنولوژي و نانوبيوتكنولوژي نگاه شود، مي توان فهميد كه اهداف هر دو شاخه يعني توليد محصولاتي كه جهت مطالعه سيستم هاي زنده به كار مي روند و همچنين فرآيندها و مقياس فعاليت هر دو شاخه يعني مقياس هاي در سطح نانو، تقريبا يكسان است. بنابراين مي توان اين دو شاخه را به صورت كلي با نام نانوبيوتكنولوژي ناميد.
منتها زماني كه به طور صرف، از الگوها و مواد زيستي جهت ساخت وسايل در ابعاد نانو استفاده مي شود، بهتر است پيشوند «بيو» مقدم بر پيشوند «نانو» بيايد. در اين حالت، كاربرد واژه بيونانوتكنولوژي تخصصي تر از واژه نانوبيوتكنولوژي خواهد بود.
درواقع مي توان بيونانوتكنولوژي را شكلي خاص از نانوبيوتكنولوژي دانست كه مبناي آن، استفاده از موادزيستي براي مثال پروتئين ها يا DNA جهت ساخت وسايل نانويي است.
اما در هنگام استعمال واژه نانوبيوتكنولوژي، استفاده از ابزارهاي نانويي در كاربردهاي بيولوژيك نيز مورد نظر خواهد بود.
● کلام آخر
شايد بتوان اينگونه جمع بندي کرد که اگر از روشهاي فناوري نانو در ساخت اجزا و سيستمهاي زيستي استفاده شود با نانوبيوفناوري مواجه هستيم و اگر فناوري زيستي و موجودات زنده اجزا و سيستمهاي نانويي را بوجود بياورند ما با بيونانوفناوري مواجه شده ايم. باز با اين حال بايد توجه داشت که كاربرد هر كدام از اين دو واژه، تا حد زيادي سليقه اي است و به زمينه تخصصي محققان مختلف بستگي دارد.

دانلود نسخه PDF - بيونانوفناوري