امروزه تحولات و پيشرفت‏هاي سريع علمي و فني انقلاب نويني را ايجاد نموده است كه دستاوردهاي بسيار گسترده آن تغييرات اساسي در جهان ايجاد مي‏نمايد. يكي از مولفه‏هاي اصلي اين انقلاب نانوتكنولوژي است كه افق‏هاي بالقوه اين فناوري نمايانگر تاثير بسيار عميق و حياتي آن بر آينده انسان است.
در حال حاضر همزمان با ورود كشورهاي صنعتي در عرصه فناوري و انجام فعاليت‏هاي وسيع در اين زمينه، كشورهاي در حال توسعه نيز براي همگام شدن با كشورهاي پيشرفته خود را براي ورود به اين عرصه از علم و فناوري آماده مي‏سازند. نانوتكنولوژي در بخش كشاورزي نيز از جايگاه ويژه‏اي در جهان برخوردار است بگونه‏اي كه سرمايه‏گذاري در زمينه نانوتكنولوژي در بخش كشاورزي آمريكا در سال 2004 از افزايش نهصد (900) درصدي نسبت به سال 2003 برخوردار بوده است.
در كشور ما نيز از مدتي پيش فعاليت‏هايي در اين زمينه آغاز شده است و در همين راستا وزارت جهاد كشاورزي با همكاري دفتر همكاري‏هاي فناوري رياست جمهوري، همگام با تعدادي از وزارتخانه‏ها و دستگاههاي اجرايي كشور اقدام به زمينه‏‎سازي و فعاليت در اين مقوله نموده است كه از آن جمله تشكيل كميته نانوتكنولوژي وزارت جهاد كشاورزي در سال 81 با حضور نمايندگان موسسات تحقيقاتي ذيربط و معاونت‏هاي محترم اين وزارتخانه‏ مي¬باشد.
ضرورت ورود وزارت كشاورزي به عرصه نانوتكنولوژي
با توجه به كاربردهاي وسيع نانوتكنولوژي در بخش كشاورزي و تاثير تحولات ناشي از آن در توسعه اين بخش كه به مواردي از آن در جدول 1 اشاره مي‏شود، طبعاً ضروري است كه وزارت كشاورزي نيز توجه كافي به اين فناوري مبذول دارد.
جدول 1: مثالهايي از اهميت نانوتكنولوژي در بخش كشاورزي
شاخه نانوتكنولوژي مثالهايي از كاربرد
نانوپودرها استفاده در صنايع مختلف از جمله داروسازي و مكمل‏هاي خوراكي انسان و دام با مواد موثره و سرعت جذب بالاتر
نانو ساختارهاي زيستي استفاده از ذرات طلا ‎آغشته شده به DNA جهت انتقال ژن به منظور اصلاح نباتات
نانو حسگرهاي زيستي براي تشخيص بسيار تعيين و كارآمد عوامل بيماريزا و آلوده كننده
نانو فيلترها جداسازي مواد (آلاينده يا غذايي) با اندازه‏هاي نانو از محلول ها
نانو تراشه‏هاي زيستي آناليز هم زمان ده‏ها هزار ژن بر روي يك اسلايد به ابعاد چند ميلي‏متر
نانو كامپوزيتها استفاده در بسته‏بندي مواد غذايي (biopackaging) و تشخيص فساد مواد غذايي از روي شكل و رنگ بسته‏بندي
ريز مغزها پروبيوتيك‏ها و پري بيوتيك‏ها در علوم دام
نانوكپسول‏ها كاهش افزودنيهاي مواد غذايي و تنظيم هوشمند عطر و طعم در مواد غذايي
نانو ابزارها براي تحويل هوشمند تيمارها انتقال هوشمند كود، سم يا علف‏كش در نقاط مختلف خاك يا گياه و انتقال هوشمند دارو يا واكسن به انسان و حيوان
نانو ابزارهاي زيست مولكولي انتقال هوشمند ژن و ژن درماني

استفاده از داروهاي (سموم) هوشمند در ابعاد نانو مي تواند راه حل مناسبي باشد . اين داروها که قابليت حرکت در گياه را دارند در بسته هايي که حاوي نشاني خاصي هستند قرار ميگيرند .برچسب نشاني يک کد مولکولي است که بر روي بسته نصب شده و به بسته اجازه ميدهد که به بخشي از گياه که مورد حمله عامل بيماري يا آفت قرار گرفته تحويل داده شود . اين ناقلين در ابعاد نانو همچنين داراي خود تنظيمي نيز مي باشند به اين معني که دارو فقط به ميزان لازم به بافت گياهي تحويل داده مي شود .
دقت در رديابي بافت هدف و ميزان اندک اما موثر دارو باعث مي شود استفاده از سموم در کشاورزي به حداقل برسد .
همه ما ميدانيم که پيشگيري بر درمان مقدم است . بيماري هاي گياهي نيز از روي علائمي مانند تغيير رنگ يا تغيير شکل اندام ها شناسايي مي شوند ولي مسئله اينجاست که اين علائم مدتها پس از ورود عامل بيماري به بافت گياه بروز پيدا مي کنند به همين خاطر با سريعترين اقدام ها براي جلوگيري از شيوع بيماري باز هم مقداري از محصول از بين مي رود . در نتيجه نياز به ابزاري که به کمک آن بتوان در همان مراحل ابتدايي ورود عامل بيماري، آن را کنترل و مهار کرد بسيار ضروري به نظر ميرسد.
نانو حسگرهاي زيستي ابزارهايي هستند که که از تلفيق ابزارهاي شيميايي ، فيزيکي و زيستي بدست آمده اند.


تصوير ورود يک نانوحسگر زيستي به درون يک سلول

اين حسگرها شامل ترکيبات زيستي مانند يک سلول ، آنزيم و يا آنتي بادي متصل به يک مبدل انرژي هستند و قادرند که تغييرات ايجاد شده در مولکول هاي اطراف خود را گزارش دهند . اين گزارش ها توسط سيگنالهايي که مبدل انرژي به تناسب با مقدار آلودگي توليد ميکند دريافت مي شوند. بنابراين اگر تجمع زيادي از عامل بيماري در اطراف اين حسگرها وجود داشته باشد سيگنال هاي قوي فرستاده مي شوند . ارزيابي حضور آلاينده ها در محيط توسط حسگرها در چند دقيقه ميسر است اما با استفاده از روش هاي رايج حداقل 48 ساعت زمان براي تشخيص نياز است .
استفاده از نانوحسگرهاي زيستي در بسته هاي غذايي نيز کاربرد که در صورت شروع فساد مواد غذايي مي توانند هشدار دهنده باشند .



از ديگر کاربردهاي فناوري نانو در صنايع غذايي ايجاد پلاستيک هاي جديد در صنعت بسته بندي مواد غذايي است . در توليد اين پلاستيک ها از فناوري نانو ذرات استفاده شده است . اکسيژن مسئله سازترين عامل در بسته بندي مواد غذايي است زيرا اين عنصر باعث فساد چربي مواد غذايي و همچنين تغيير رنگ آنها ميشود . در اين پلاستيک جديد نانوذرات به صورت زيگزاگ قرار گرفته اند و مانند سدي مانع از نفوذ اکسيژن مي شوند .
به بيان ديگر مسيري که گاز بايد براي ورود به بسته طي کند طولاني مي شود . به همين خاطر مواد غذايي در اين بسته ها تازگي خود را بيشتر حفظ مي کنند .

با طولاني کردن مسير حرکت مولکولهاي اکسيژن، مواد غذايي ديرتر فاسد مي شوند.

فناوري نانو با استفاده از فرايندهاي طبيعي زيستي ، شيميايي و فيزيکي در بازيافت مواد باقيمانده از محصولات کشاورزي و تبديل آنها به انرژي و يا مواد شيميايي صنعتي نيز نقش دارد . به طور مثال از زمان برداشت پنبه تا توليد پارچه بيش از 25 % الياف به ضايعات تبديل مي شوند . در دانشگاه کرنل در آمريکا روشي تحت عنوان «ريسندگي الکتريکي» ابداع شده که با استفاده از اين روش از ضايعات پنبه محصولاتي مانند کلافهاي پنبه و نخ البته با کيفيت پايين تر توليد ميکنند . دانشمندان علوم پليمر از اين روش براي توليد نانو فيبرها از سلولز که 90% الياف پنبه را تشکيل مي دهد استفاده کرده اند و اليافي کمتر از 100 نانومتر توليد کرده اند که 1000 بار کوچکتر از الياف فعلي است .



يکي از کاربردهايي که براي اين الياف ريز سلولزي بيان شده جذب آفت کش ها و کودهاي شيميايي از محيط براي جلوگيري از ورود آنها به اکوسيستم و رها کردن مجدد اين مواد در محيط در مواقع مورد نياز است .

از ديگر محصولات فناوري نانو ، نانو کاتاليزورها هستند که قابليت تبديل روغن هاي گياهي به سوخت را جهت ايجاد منابع جديد انرژي دارند .

پيشرفت در زمينه علوم گياهي ، کشاورزي و صنايع غذايي رابطه مستقيمي با پيشرفت در تحقيقات زيست شناسي سلولي و مولکولي دارد . توليد ابزارهاي جديد تحول شگرفي در تحقيقات سلولي و مولکولي ايجاد کرده است . امروزه ميکروسکوپ هايي که قابليت ايجاد مشاهده در مقياس نانو را دارند در توسعه علوم زيستي نقش مهمي را ايفا مي کنند.

منبع:http://irdanesh.com

نانوتکنولوژی در پزشکی

نانوتکنولوژی یا کاربرد فناوری در مقیاس یک میلیونیم متر ، جهان حیرت انگیزی را پیش روی دانشمندان قرار داده است که در تاریخ بشریت نظیری برای آن نمی‌توان یافت.

نانوتکنولوژی یا کاربرد فناوری در مقیاس یک میلیونیم متر ، جهان حیرت انگیزی را پیش روی دانشمندان قرار داده است که در تاریخ بشریت نظیری برای آن نمی‌توان یافت. پیشرفتهای پرشتابی که در این عرصه به وقوع می‌پیوندد ، پیام مهمی را با خود به همراه آورده است. بشر در آستانه دستیابی به تواناییهای بسیاری برای تغییر محیط پیرامون خویش قرار گرفته است و جهان و جامعه‌ای که در آینده‌ای نه چندان دور به مدد این فناوری جدید پدیدار خواهد شد، تفاوتهایی بنیادی با جهان مانوس آدمی در گذشته خواهد داشت. ● عقاید مختلف در مورد نانوتکنولوژی مهمترین نکته درباره موقعیت کنونی فناوری نانو آن است که اکنون دانشمندان این توانایی را پیدا کرده‌اند که در تراز تک اتمها به بهره‌گیری از آنها بپردازند و این توانایی بالقوه می‌تواند زمینه ساز بسیاری از تحولات بعدی باشد. یک گروه از برجسته‌ترین محققان در حوزه نانوتکنولوژی بر این اعتقاد هستند که می‌توان بدون آسیب رساندن به سلولهای حیاتی ، در درون آنها به کاوش و تحقیق پرداخت. شیوه‌های کنونی برای بررسی سلولها بسیار خام و ابتدایی است و دانشمندان برای شناخت آنچه که در درون سلول اتفاق می‌افتد ناگزیرند سلولها را از هم بشکافند و در این حال بسیاری از اطلاعات مهم مربوط به سیالهای درون سلول یا ارگانهای موجود در آن از بین می‌رود. ● رابطه نانوتکنولوژی و بیوتکنولوژی نانوتکنولوژی مجموعه‌ای است از فناوریهایی که به صورت انفرادی یا باهم در جهت بکارگیری و یا درک بهتر علوم مورد استفاده قرار می‌گیرند. بیوتکنولوژی جزء فناورهای در حال توسعه می‌باشد که با بکارگیری مفهوم نانو به پیشرفتهای بیشتری دست خواهد یافت. نانوبیوتکنولوژی به عنوان یکی از حوزه‌های کلیدی قرن ۲۱ شناخته شده است که امکان تعامل با سیستمهای زنده را در مقیاس مولکولی فراهم می‌آورد. بیوتکنولوژی به نانوتکنولوژی مدل ارائه می‌دهد، در حالی که نانوتکنولوژی با در اختیار گذاشتن ابزار برای بیوتکنولوژی آن را برای رسیدن به اهدافش یاری می‌رساند. ● شناسایی پروتئینهای ترشح شده از سلولها یک گروه از محققان که در گروهی موسوم به اتحاد سیستمهای زیستی گرد آمده‌اند، سرگرم تکمیل ابزارهای ظریفی هستند که هدف آن بررسی اوضاع و احوال درون سلول در زمان واقعی و بدون آسیب رساندن به اجزای درونی سلول یا مداخله در فعالیت بخشهای داخلی آن است. ابزاری که این گروه مشغول ساخت آن هستند ردیف‌هایی از لوله‌ها یا سیمهای بسیار ظریف هستند که قادرند وظایف مختلفی را به انجام برسانند. از جمله آنکه هزاران پروتئینی را که بوسیله سلولها ترشح می‌شود شناسایی ‌می‌کنند. ● مهندسی بافت Tssue engeering سطح استخوان از ترکیباتی تشکیل شده است که حدودا ۱۰۰ نانومتر عرض دارند. اگر سطح یک عضو مصنوعی به استخوان طبیعی پیوند بخورد بدن آن را پس می‌زند. دلیل امر تولید بافت مصنوعی در محل استخوان طبیعی و سطح مصنوعی می‌باشد. استئوبلاستها در بافت پیوندی استخوان وجود دارند و بخصوص در استخوانهای در حال رشد دارای فعالیت چشمگیری هستند. با ایجاد ذراتی در اندازه نانو در سطح مفاصل و استخوانهای مصنوعی احتمال دفع عضو جایگزین به دلیل تحریک سلولهای استئوبلاست کمتر می‌شود. ایجاد این ذرات با ترکیب مواد پلیمری ، سرامیکی و فلزی چندی پیش توسط دانشمندان به اثبات رسید. ● مواد مورد استفاده در ترمیم استخوان تیتانیوم ماده شناخته شده‌ای برای ترمیم استخوان است و به دلیل ترکیبات خاص و وزن زیادش جهت بالا بردن میزان استحکام بطور وسیع در دندانپزشکی و ارتوپدی استفاده می‌شود. ولی متاسفانه به دلیل آنکه بخش چسبنده‌ای که با Apatite (بخش فعال استخوان) پوشیده شده با تیتانیوم سازگار نیست فاقد فعالیت زیستی می‌باشد. استخوان واقعی نانوکامپوزیتی از موادی است که از ترکیب بلورهای هیدروکسید Apatite در ماتریکس آلی بوجود آمده و به حالت منفرد یافت می‌شود. استخوان طبیعی از نظر مکانیکی ، ضخیم و در عین حال دارای الاستیسیته می‌باشد و در نتیجه قابل ترمیم است. ● ساخت یک دندان مکانیسم نانویی دقیقی که منجر به تولید ترکیباتی با خواص مفید شود، همچنان مورد مطالعه و بررسی قرار دارد. اخیرا با استفاده از روش tribology یک دندان مصنوعی به صورت viscoelastic ساخته شده و دارای روکش نانویی می‌باشد. از خواص منحصر به فرد این دندان مصنوعی می‌توان به عایق بودن آن در مقابل خراش و افزایش التیام دندان اشاره کرد. ● معالجه سرطان به روش فتودینامیک معالجه سرطان با استفاده از روش فتودینامیک بر اساس نابودی سلولهای سرطانی بوسیله لیزری است که تولید اکسیژن اتمی می‌کند. به این طریق که اکسیژن اتمی رنگ خاصی را تولید می‌کند و سلولهای سرطانی بیش از سلولهاهای دیگر آن را جذب می‌کنند. در نتیجه فقط سلولهای سرطانی توسط اشعه لیزر نابود می‌شوند. البته یکی از معایب این روش آن است که به دلیل آب گریز بودن مواد رنگی ، این مواد به سمت پوست و چشمها حرکت می‌کند و در صورتی که شخص در معرض نور خورشید قرار گیرد باعث حساسیت در پوست و چشمها می‌شود. ‌برای این حل مشکل صورتهای آب گریز مولکول رنگها را داخل ذرات نانویی متخلخل مثل ormosil nano partical که دارای منافذی در حدود یک نانومتر می‌باشند قرار می‌دهند که این دارای دو مزیت است اولا از انتقال مواد رنگی به سایر نقاط بدن جلوگیری می‌کنند و ثانیا امکان ورود و خروج آزادانه اکسیژن را مهیا می‌سازد. ‌● ساخت فیبر نوری گروههایی از محققان در تلاشند تا ابزارهای مناسب در مقیاس نانو برای بررسی جهان سلولها ابداع کنند. یکی از این ابزارها فیبر نوری است که ضخامت نوک آن ۴۰ نانومتر است و بر روی نوک آن نوعی پادتن جا داده شده که قادر است خود را به مولکول مورد نظر در درون سلول متصل سازد. این فیبر نوری با استفاده از فیبرهای معمولی و تراش آنها ساخته شده و بر روی فیبر پوششی از نقره اندود شده تا از فرار نور جلوگیری به عمل آورد. نحوه عمل این فیبر نوری درخور توجه است. از آنجا که قطر نوک این فیبر نوری ، از طول موج نوری که برای روشن کردن سلول مورد استفاده قرار می‌گیرد به مراتب بزرگتر است، فوتونهای نور نمی‌توانند خود را تا انتهای فیبر برسانند، درعوض در نزدیکی نوک فیبر جمع می‌شوند و یک میدان نوری بوجود می‌آورند که تنها می‌تواند مولکولهایی را که در تماس با نوک فیبر قرار می‌گیرند تحریک کند.به نوک این فیبر نوری یک پادتن متصل است و محققان به این پادتن یک مولکول فلورسان می‌چسبانند و آنگاه نوک فیبر را به درون یک سلول فرو می‌کنند. در درون سلول ، نمونه مشابه مولکول فلورسان نوک فیبر ، این مولکول را کنار می‌زند و خود جای آن را می‌گیرد. به این ترتیب نور ساطع شده از مولکول فلورسان از بین می‌رود و فضای درون سلول تنها با نوری که به وسیله میدان موجود در فیبر نوری بوجود می‌آید روشن می‌گردد. درنتیجه محققان قادر می‌شوند یک تک مولکول را در درون سلول مشاهده کنند. مزیت بزرگ این روش در آن است که باعث مرگ سلول نمی‌شود و به دانشمندان اجازه می‌دهد درون سلول را در هنگام فعالیت آن مشاهده کنند. ● شناسایی مولکولهای زیستی نانوتکنولوژی همچنین به محققان امکان می‌دهد که بتوانند رویدادهای بسیار نادر یا مولکولهای با چگالی بسیار کم را مشاهده کنند. به عنوان مثال بلورهای مینیاتوری نیمه هادیهای فلزی در یک فرکانس خاص از خود نور ساطع می‌کنند و از این نور می‌توان برای مشخص کردن مجموعه‌ای از مولکولهای زیستی و الصاق برچسب برای شناسایی آنها استفاده کرد. ● کنترل فعالیت درون سلولها محققان امیدوار هستند که در آینده‌ای نه چندان دور با استفاده از نانوتکنولوژی موفق شوند امور داخلی هر سلول را تحت کنترل خود درآورند. هم اکنون گامهای بلندی در این زمینه برداشته شده و به عنوان نمونه دانشمندان می‌توانند فعالیت پروتئینها و مولکول DNA را در درون سلول کنترل کنند. به این ترتیب نانوتکنولوژی به محققان امکان می‌دهد تا اطلاعات خود را درباره سلولها یعنی اصلی‌ترین بخش سازنده بدن جانداران به بهترین وجه کامل سازند. ● چشم انداز بحث با توجه به پیشرفت سریع و دامنه گسترده بیوتکنولوژی زمینه‌های بروز انقالاب بیوتکنولوژی عصر جدیدی در علوم مختلف مانند بیولوژی ، پزشکی ، فارماکولوژی و مهندسی ژنتیک فراهم گردیده است. به علاوه حوزه‌های دیگری مانند اقتصاد و سیاست نیز از آن تاثیر بسزایی پذیرفته است. هم اکنون از دیدگاه اخلاق زیستی در این رابطه سوالات مهم و اساسی مطرح شده است که علاوه بر اثرات بسزایی که بر پیشرفتهای علمی و سایر زمینه‌های علوم زیستی دارد، نسلهای آینده بشر را نیز به صورت گسترده‌ای تحت‌الشعاع قرار می‌دهد. در این باره مشارکت مداوم دانشمندان کنجکاو و خردمندی می‌تواند راه گشا بوده و بایستی با در نظر گرفتن این منابع و پیشرفتهای جدید و با امید به حل چنین مشکلات و مسائلی با فائق آمدن بر همه محدودیتها در جهت گسترش این دانش فعالیت نمود. منبع : سایت آفتاب

مدیرکل دفتر بررسی آب و خاک سازمان حفاظت محیط زیست گفت: قصد داریم آلودگی های خاک ۵ استان کشور را شناسایی و از طریق نانوفناوری این آلودگی ها را مرتفع نماییم. دکتر سروش مدبری در گفتگو با خبرنگار مهر گفت: نانو فناوری دانش نوینی است که به تازگی در دنیا رواج یافته و ما سعی داریم که همپای کشورهای پیشرفته در این راه گام برداریم. وی افزود: در حال حاضر این طرح را در ۵ استان مورد اجرا قرارداده ایم و قصد داریم تا میکروارگانیسمهای بومی خاکهای آنها را با دیدگاه رفع آلودگی شناسایی کنیم. دکتر مدبری اضافه کرد: با شناسایی باکتری ها و میکروبهایی که در خاکهای این ۵ استان وجود دارد به سرعت به سراغ روشهای بیوتکنولوژی برای رفع این آلودگی ها خواهیم رفت، طرحی که هنوز بسیاری از کشورهای پیشرفته از آن استفاده نکرده اند. مدیرکل دفتر بررسی آب و خاک سازمان حفاظت محیط زیست با اشاره به اینکه از این فن آوری می توان برای رفع آلودگی آب، مدیریت پسماند، تبدیل زباله به مواد کم خطر و ... استفاده کرد گفت: نانو می تواند در جمع آوری فلزات سنگین که روش مناسبی برای پالایش آنها در آب وجود ندارد کمک شایانی به ما بدهد. وی مهمترین مشکلان نانوتکنولوژی را مدیریت دشوار و پرهزینه آن عنوان کرد و خاطر نشان نمود: وقتی برای جذب مواد آلاینده از نانو استفاده می شود برای جمع آوری آن بعد از جذب مواد ، با مشکلات زیادی روبرو هستیم و کمتر فیلتری برای جذب آنها داریم. خبرگزارى مهر