up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله دنياي نانو و دنياي ماکرو PDF
QR code - دنياي نانو و دنياي ماکرو

دنياي نانو و دنياي ماکرو

پلي ميان دنياي نانو و دنياي ماکرو

با پيشرفت علم و تکنولوژي در جهان، مرتباً بر تعداد واژه هاي تخصصي افزوده مي شود. در اين ميان، گسترش علوم و تکنولوژي نانو و تعامل آن با بيو تکنولوژي، منجر به توليد و کاربرد واژه هايي چون بيونانوتکنولوژي و نانوبيوتکنولوژي در گفته ها و نوشته هاي محققان مختلف در سطح جهان شده است. آشنايي محققان و سياستگذاران علمي کشور با اين واژه ها مي تواند آنها را در مطالعات و تصميم گيري ها ياري کند. در اين مطلب سعي شده است با استفاده از منابع، مقاله ها و کتاب هاي موجود و همچنين استفاده از نظرات برخي متخصصان اين حوزه، تعريف هاي ساده يي از دو واژه بيونانوتکنولوژي و نانوبيوتکنولوژي ارائه شود.
تلفيق بيوتکنولوژي با فناوري نوظهور نانوتکنولوژي، مباحث جديدي را بين محققان، هم در سطح دانشگاهي و هم در حوزه صنعت به وجود آورده است. نتيجه اين تلفيق، ظهور «بيونانوتکنولوژي» به عنوان يک زمينه تحقيقاتي بين رشته يي است که به سرعت در حال رشد و توسعه است و با مقوله علم و مهندسي در سطح مولکول ارتباط دارد. برخي از صاحب نظران بيونانوتکنولوژي را به عنوان زير مجموعه يي از نانوتکنولوژي به اين صورت تعريف کرده اند؛ «مطالعه و ايجاد ارتباط بين بيولوژي مولکولي ساختاري و نانوتکنولوژي مولکولي.» برخي ديگر، آن را به عنوان زير مجموعه يي از بيوتکنولوژي بدين شکل تعريف کرده اند؛ «به کار گيري پتانسيل بالقوه بيولوژي در ساخت و سازماندهي ساختارهاي پيچيده با استفاده از مواد ساده و با دقت در حد اتم.» در اين زمينه، تنها تفاوتي که بين بيونانوتکنولوژي و بيوتکنولوژي وجود دارد اين است که طراحي و ساخت در مقياس نانو جزء لاينفک پروژه هاي بيونانوتکنولوژي است، در حالي که در پروژه هاي بيوتکنولوژي، نيازي به فهم و طراحي در حد نانو نيست.
چنان که ملاحظه مي شود بر خلاف تعريف «بيوتکنولوژي» که به معني فناوري استفاده از موجودات و اجزاي موجودات زنده در راستاي نيازهاي صنايع مختلف است و همچنين بر خلاف تعاريف واژه هايي چون «بيومتريال» و «بيومکانيک» که معمولاً به معني استفاده از قابليت هاي فناوري هاي «مواد» يا «مکانيک» در کاربردهاي زيستي است، در تعريف بيونانوتکنولوژي، هم کاربرد ابزارهاي بيولوژيک به عنوان سازمان دهنده و ماده اوليه جهت ساخت محصولات و مواد نانويي مورد توجه است و هم کاربرد محصولات توليدي تکنولوژي نانو براي بررسي وقايع درون سلول هاي زنده و تشخيص و معالجه بيماري ها. آنچه مسلم است ظهور اين زمينه تحقيقاتي، حاصل تغيير عقيده بسياري از محققان در استفاده از «راهکارهاي پايين به بالا» به جاي استفاده از راهکار «بالا به پايين» براي ساخت وسايل و مواد بسيار ريز است. در راهکارهاي بالا به پايين نانوتکنولوژي، سعي بر اين است که وسايل موجود مرتباً کوچک تر شوند. به اين راهکار، نانوتکنولوژي مکانيکي نيز گفته مي شود. اما در راهکار پايين به بالا، هدف ايجاد ساختارهاي ريز از طريق اتصال اتم ها و مولکول ها به يکديگر است. در اين راهکار از الگوهاي بيولوژيک بهره گيري مي شود.
● محصولات و زمينه هاي فعاليت بيونانوتکنولوژي
برخي از محصولات و زمينه هاي فعاليت بيونانوتکنولوژي عبارتند از؛
۱) بيونانوماشين ها؛ مهم ترين زمينه کاربرد بيونانوتکنولوژي، ساخت بيونانوماشين ها يا ماشين هاي مولکولي با ابعادي در حد نانومتر است. در يک باکتري هزاران بيونانوماشين مختلف وجود دارد. نمونه آنها، ريبوزوم دستگاه بسته بندي پروتئين است که محصولات نانومتري پروتئين ها را توليد مي کند. از خصوصيات خوب بيونانوماشين ها به عنوان مثال حسگرهاي نوري يا آنتي بادي ها، امکان هيبريدکردن آنها با وسايل سيليکوني با استفاده از فرآيند ميکروليتوگرافي است. به اين ترتيب با ايجاد پيوند بين دنياي نانويي بيونانوماشين و دنياي ماکروي کامپيوتر، امکان حسگري مستقيم و بررسي وقايع نانويي را مي توان به وجود آورد. نمونه کاربردي اين سيستم، ساخت شبکيه مصنوعي با استفاده از پروتئين باکتريورودوپسين است.
۲) مواد زيستي؛ کاربرد ديگر بيونانوتکنولوژي، ساخت مواد زيستي مستحکم و زيست تخريب پذير است. از جمله اين مواد مي توان به DNA و پروتئين ها اشاره کرد. موارد کاربرد اين مواد و به خصوص در زمينه پزشکي متعدد است. از جمله موارد کاربرد اين مواد، استفاده از آنها به عنوان بلوک هاي سازنده نانومدارها و در نهايت ساخت وسايل نانويي است.
۳) موتورهاي بيومولکولي؛ موتورهاي بيومولکولي، موتورهاي محرکه سلول هستند که معمولاً از دو يا چند پروتئين تشکيل شده اند و انرژي شيميايي عموماً به شکل ATP را به حرکت مکانيکي تبديل مي کنند. از جمله اين موتورها مي توان به پروتئين ميوزين (باعث حرکت فيلامنت ها مي شود) و پروتئين هاي درگير در تعمير DNA يا ويرايش RNA (مثل آنزيم هاي برشي وATPase ) اشاره کرد. از اين موتورها در ساخت نانوروبات ها، شبکه هادي ها و ترانزيستورهاي مولکولي قابل استفاده در مدارهاي الکترونيکي استفاده مي شود.
نانوبيوتکنولوژي و رابطه آن با بيونانوتکنولوژي
اما نانوبيوتکنولوژي نيز واژه ديگري است که در سال هاي اخير، محققان و صاحب نظران در کتاب ها، مقاله ها و کنفرانس ها به کار مي برند. طبق تعريف برخي از اين محققان، نانوبيوتکنولوژي، زيرمجموعه يي از نانوتکنولوژي است که در آن از ابزارها و فرآيندهاي نانويي و ميکروني براي ساخت و تهيه محصولاتي استفاده مي شود که در بررسي سيستم هاي زنده استفاده مي شوند. برخي ديگر از محققان نانوبيوتکنولوژي را زمينه يي از نانوتکنولوژي مي دانند که در آن از سيستم هاي بيولوژيک موجود همچون سلول، اجزاي سلولي، اسيدهاي نوکلئيک و پروتئين ها براي ايجاد ساختارهاي نانويي تلفيقي مرکب از مواد آلي و معدني استفاده مي شود.
اگر به مفهوم و هدف دو زير شاخه نانوتکنولوژي يعني بيونانوتکنولوژي و نانوبيوتکنولوژي نگاه شود، مي توان فهميد اهداف هر دو شاخه يعني توليد محصولاتي که براي بررسي سيستم هاي زنده به کار مي رود و همچنين فرآيندها و مقياس فعاليت هر دو شاخه يعني مقياس هاي در سطح نانو، تقريباً يکسان است. بنابراين مي توان اين دو شاخه را به صورت کلي با نام نانوبيوتکنولوژي ناميد. منتها زماني که به طور صرف، از الگوها و مواد زيستي براي ساخت وسايل در ابعاد نانو استفاده مي شود، بهتر است پيشوند «بيو» مقدم بر پيشوند «نانو» بيايد. در اين حالت، کاربرد واژه بيونانوتکنولوژي تخصصي تر از واژه نانوبيوتکنولوژي خواهد بود. مي توان بيونانوتکنولوژي را شکلي خاص از نانوبيوتکنولوژي دانست که مبناي آن، استفاده از مواد زيستي براي مثال پروتئين ها يا DNA براي ساخت وسايل نانويي است، اما هنگام استعمال واژه نانوبيوتکنولوژي، استفاده از ابزارهاي نانويي در کاربردهاي بيولوژيک نيز مورد نظر خواهد بود. بار ديگر تاکيد مي شود کاربرد هر کدام از اين دو واژه تا حد زيادي سليقه يي است و به زمينه تخصصي محققان مختلف بستگي دارد.
● نتيجه گيري و چشم انداز
از مجموع مباحث فوق نتيجه گرفته شد «بيونانوتکنولوژي» يک حوزه نوين ناشي از تلفيق علوم زيستي و مهندسي در حوزه نانو است که افق هاي جديدي را در زمينه ساخت و توسعه سيستم هاي تلفيقي به وجود آورده و محققان را اميدوار کرده است بتوانند از اين تلفيق، در ساخت نانوساختارهايي استفاده کنند که در آنها از مولکول هاي بيولوژيکي به عنوان اجزاي سيستم مورد نظر استفاده شود. به عنوان مثال، از استراتژي طراحي بيولوژيک مثلاً حالت زيپ مانند مولکول دو رشته يي DNA بتوانند در ساخت چارچوب هاي جداشدني و الگويي براي چينش پايين به بالاي فرآيندي که طي آن، سازماندهي مولکولي، بدون دخالت نيروي خارجي صورت مي گيرد، براي توليد مواد معمول تر استفاده کنند. اين توانمندي نه تنها در حل مسائل مهمي در علوم زيستي مانند کاوش و شناسايي دقيق ساختار موجودات زنده کاربرد خواهد داشت، بلکه مي تواند محققان را در رفع چالش هاي عمده مهندسي، همچون نياز به تکنيک هاي نوين براي سنتز مواد و دستکاري آنها ياري دهد و به اين ترتيب دنياي نانو را به دنياي ماکرو وصل کند. به عبارت ديگر اين شاخه مهم علمي يعني بيونانوتکنولوژي به زودي قابليت کاربرد در حوزه هاي مختلف غيرزيستي و حوزه هاي کاربردي ماکرو را خواهد داشت؛ کاربردهايي که هرچند در حوزه زيستي نيستند، ولي الهام گرفته از فرآيندهاي زيستي هستند.

امروزه علم پزشکي کمک بسياري به انسان کرده و پزشکان سعي کرده اند براي بيماري ها درماني پيدا کنند. هر روز تعداد بيشتري از بيماري ها قابل درمان مي شوند . ...

اصولاً اتصالات نيم رسانا - فلز جزو لازمه تمامي قطعات الکترونيکي اند. چگونگي و رفتار اتصالات الکتريکي به غلظت سطح نيم رسانا (Si) ، تميزي سطح و واکنش ها ...

نانوتکنولوژي، فناوري جديد است که تمام دنيا را فرا گرفته است و به تعبير دقيقتر نانوتکنولوژي بخشي از آينده نيست بکله همه آينده است . در اين نوشتار بعد ...

نانوحسگر وسيله اي است بسيار ريز که قادر به شناسايي و ارائه پاسخ به محرک هاي فيزيکي در مقياس يک نانومتر است. نانوحسگرها کاربردهاي متعددي در علوم مختلف ...

اولين عملي که در ارتباط با سيستم ايمني بدن به وقوع مي پيوندد، عبارت است از به دام اندازي و نابود کردن و به عبارتي فاگوسيت کردن هر ماده خارجي که وارد ب ...

● فناوري نانو در بسته بندي موادغذايي درصنايع و شرکت ها: در حال حاضر شرکت هاي زيادي مانند Unilever, keystone,Hershey,food,nestle مشغول کار روي نانو غذا ...

زمان ظهور نانوسراميک ها را مي توان دهه ۹۰ ميلادي دانست. در اين زمان بود که با توجه به خواص بسيار مطلوب پودرهاي نانوسراميکي، توجهاتي به سمت آنها جلب شد ...

جهان امروز بر خلاف دنياي ديروز که تمام توجهش به صنايعي چون نفت و انرژي بود، به سمت فن آوري اطلاعات، مواد جديد، بيوتکنولوژي، نانوتکنولوژي و الکترونيک گ ...

دانلود نسخه PDF - دنياي نانو و دنياي ماکرو