فناوری نانو در صنعت هوافضا (2)

پیشرفت بشر در انواع فناوریها موجب گردیده که بسیاری از مسائل پیچیده حتی مسائلی که روزی برای بشر یک آرزو به حساب می‌آمد، با فناوریهای جدید قابل  حل گردد. فناوری نانو ، فناوری جدیدی است که کاربردهای گسترده‌ای در تمامی حیطه‌های زندگی خواهد داشت. اکثر دانشمندان معتقدند که پیشرفت و سهولت در زندگی از نتایج بکار گیری فناوری نانو خواهد بود. صنعت هوا  فضا نیز با تأثیر پذیری از فناوری نانو به پیشرفتهای فراوانی رسیده است. بیشتر کسانیکه به هوافضا علاقه دارند، به فناوری نانونیز علاقمند هستند و برای آنها جذابیتهای خاص خود را دارد.

قسمت اول

این مسئله كه کاربردهای فناوری نانو همراه با هزینه کمتر، دوام و عمر بیشتر، مصرف انرژی پایین‌تر، هزینه نگهداری کمتر و خواص فیزیكی بهتر است، از جمله دلایل جذابیت فناوری نانو برای صنایع هوافضا در حوزه‌های مختلف از جمله هوانوردی تجاری، حمل ونقل هوایی، هواپیماهای نظامی، بالگردها، ماموریت‌های فضایی، هواپیماهای بدون سرنشین و غیره می‌باشد. به همین دلیل رویکرد جدید و اولویت بسیاری از مراكز تحقیقاتی در ارتباط با فناوری نانو است.

حوزه مواد، از مباحث اولیه در اكثر صنایع می باشد اما در صنایع هوافضا به عنوان شاخص اصلی نیز قابل طرح است. زیرا كاهش وزن همزمان با حفظ یا افزایش خواص مواد باعث برتری یك محصول هوایی می‌شود چه در بازار تجاری و چه در مباحث دفاعی و نظامی، بنابراین نانو مواد با افزایش خواص مواد در آینده تأثیر زیادی را بر این صنعت خواهد گذاشت. فناوری نانو از فناوریهایی است که از آن به عنوان عامل تغییر در روش تولید مواد یاد می‌شود. تولید سبکتر ، قوی‌تر که دارای عمر مفید طولانی نیز هستند حاصل این فناوری است.

فرض كنید بدنه هواپیما با استفاده از نانو مواد ضمن بهبود خواص فیزیكی و شیمیایی، وزنی نصف بدنه های فعلی داشته باشد. در این صورت یك جهش در اقتصاد هوایی رخ خواهد داد زیرا مصرف سوخت كم شده و برد آن به صورت قابل ملا حظه ای افزایش می یابد. در قسمتهای دیگر هم به همین ترتیب ،‌موتور هواپیماها با استفاده از نانومواد علاوه بر بازدهی بهتر قدرت پیشرانه بیشتری را هم تولید خواهند كرد. استفاده از نانومواد در پره توربین ها امكان كار در دمای بالاتری را می دهد. نانومواد وزن بدنه موتور را كاهش می دهندو روانكاری توسط روغنهای نانویی بهتر صورت می پذیرد.

در موشكها و فضاپیماها موادنانویی باعث كاهش وزن قابل توجهی خواهند شد. این فناوری در آینده موجب بهبود نسبت وزنی محموله های فضایی به وزن موشك پرتاب‌كننده خواهد شد.

بهبود این نسبت، به 9 برابر مقدار كنونی بسیار قابل توجه خواهد بود یعنی می توان وزنی معادل 3 برابر موشك را به عنوان محموله به فضا پرتاب كرد كه این به معنای كاهش فوق‌العاده در قیمت تمام شده پرتاب خواهد بود كه باعث رونق بیش از پیش ماهواره ها و سفرهای فضایی خواهد شد. ضمن اینكه صرفه جویی وزنی در خود محموله های فضایی كه عموماً ماهواره ها هستند با استفاده از نانومواد تأثیر مضاعفی در این صنعت خواهد داشت. هم اكنون در بسیاری از ماموریت‌های دوردست از یك موشك پیشران برای رسیدن به مدار مورد نظر استفاده نمی‌شود بلكه از چند موشك و در چند مرحله برای تامین نیروی پیشران استفاده می‌شود. به این ترتیب كه موشك مرحله اول پس از اتمام سوخت، جدا شده و موشك مرحله بعدی وظیفه تامین نیروی پیشران را بر عهده می‌گیرد كه این كار به علت كاهش هزینه‌ها و بعضی دلایل دیگر صورت می‌پذیرد اما فناوری نانو با صرفه‌جویی وزنی نیاز به پیشران‌های چند مرحله‌ای را كاهش می‌دهد و از این طریق نیز هزینة ماموریت‌های آتی فضایی را كاهش خواهد داد. در پروژه های فضایی مثل ایجاد اقامتگاههای فضایی نیز نانومواد نقش مؤثری داشته و قابلیت زیستن در فضا را افزایش خواهند داد.

در سالهای اخیر مرکزهای پژوهشی فراوانی در موضوع بکار گیری فناوری نانو در صنعت هوا - فضا به ویژه در ناسا بوجود آمده است.

بخشهای پژوهشی فناوری نانو در ناسا و سرمایه‌های مربوط به آن شامل موارد زیر است:

* تحقیقات در زمینه ی مواد توسط آزمایشگاهی لانگلی با سرمایه گذاری 11 میلیون دلار

* تحقیقات ر زمینه ی الکترونیک و داده پردازی توسط آزمایشگاه ایمز با سرمایه گذاری 15 میلیون دلار

* تحقیقات در زمینه ی حسگرها و اجزا توسط آزمایشگاه رانش جت با سرمایه گذاری 10 میلیون دلار

بسیاری از مطالعات فناوری نانو درناسا دارای هدف بلند مدت می‌باشد. یکی از هدفهای مهم و اصلی ، افزایش امکانات فضاپیما و کاهش وزن سامانه‌های فضایی است. در صورتی که کارآیی این دستگاهها با کاربرد فناوری نانوبالاتر رود، مشکلات بیشتری در زمینه فضا حل خواهد شد. ناسا سعی کرده است که با راهبردی موسوم به پایین به بالا(در این رویکرد، محصول از طریق کنار هم قراردادن مواد ساده‌تر به وجود می‌آید، مانند ساخت یک موتور از قطعات آن. در حقیقت کاری که در اینجا انجام می‌شود، کنار هم قرار دادن اتم‌ها و مولکول‌ها برای ساخت یک محصول نانومتری است. تصور کنید که قادریم اتم‌ها و مولکول‌ها را به طور واقعی ببینیم و آنها را به طور دلخواه کنار هم قرار دهیم تا شکل مورد نظر حاصل شود. معمولاً روش‌های پایین به بالا ضایعاتی  ندارند.)

روی این فناوری سرمایه گذاری کندپژوهش در زمینه فناوری نانودر ناسا که آزمایشگاههای گوناگونی برای آن ایجاد شده دارای بخشهای ویژه‌ای است که مهمترین آنها عبارتند از:

*نانومواد: موادی با قدرت بسیار بالا و قابل برنامه ریزی

* نانو الکترونیکها ،داده پردازی ، سامانه‌های ارتباطی با مصرف انرژی کم

* نانو ابزارها برای کوچک سازی سامانه‌های فضایی

* نانو فناوری زیست مولکولی ، برای زیست درمانی و درمان فضانوردان و...

نمونه‌های بکار گیری نانو فناوری در هوا - فضا

با کمک نانو فناوری ، سامانه‌های ویژه ای ایجاد شده و دستگاههای جدیدی ساخته شده‌اند که هر کدام به عنوان راه حلی یا چند مشکل دیرینه موجود در صنعت هوافضا به حساب می‌آیند. برای شناخت بیشتر دستگاهها و فناوریهای بکار رفته در آنها به بررسی چند مورد می‌پردازیم.

پیلهای سوختی

باتری ها وپیل های سوختی به عنوان مولد های ساکت انرژی مطرح هستند.باتری های لیتیوم یونی باتری هایی هستند که انرژی بسیاربالاتری رانسبت به باتری های معمول ذخیره می کنند ومی توانند بارها شارژشوند.این باتری ها درزمان نگه داری به مقدار خیلی کمی خالی می شوند.

برای تامین کل یک هواپیمای بدون سرنشین درهوا باید باتری ها را با هم سری یا موازی کردوازتوان جمع آن ها بهره برد.مشکل باتری ها وزن بسیار بالای آن ها برای مقادیر بالاتر انرژی است ،لذا کارایی باتری برای انرژی های بالا بسیار کم است وفقط جهت تامین برق درموارد خاص ازآن استفاده می شود.پیل های سوختی توان تولید انرژی بیشتری دارند،اگر یک هواپیمای بدون سرنشین با دونیروی محرکه باتری وپیل سوختی مقایسه شود پیل سوختی توانسته مدت پرواز رااز 5/2ساعت به 10 ساعت تبدیل کند.

پیلهای سوختی سامانه‌هایی هستند که به علت دارا بودن توانایی ذاتی خاص و فشردگی و کم حجم بودن به عنوان یکی از روشهای کار آمد برای تبادلهای انرژی شیمیایی در فضا مطرح می‌باشند. به علت عملکرد پاک این پیلها ، سرمایه گذاریهای زیاد برای تولید آنها انجام شده است. البته این پیلها کاربردهای دیگری نیز در وسایل نقلیه فضایی مثل تولید الکتروشیمیایی اکسیژن در ایستگاههای فضایی دارند..

نانو ماهواره‌ها

همانطور که پیش از این توضیح داده شد محیط فضا به گونه‌ای است که تشعشعهای صادر شده از آن ، به ویژه برای دستگاهها و انسانهایی که برای مدت طولانی در فضا می‌مانند زیان بار است. حتی مشکلات بیش تری هم وجود دارد که نانوفناوری ماهواره در حل این مشکلات نقش مهمی بازی می‌کند. ماهواره ژنست-1 یک نانو ماهوره است که وزنی حدود 10 کیلوگرم دارد و از سه ماهواره مکعبی کوچکتر متصل به هم ساخته شده است. این ماهواره بسیار کوچک ، سریع و ارزان کارش مقابله با اثرات زیستی فضا است. نانوماهوره ژنست-1 در حال ساخت است و به زودی پرتاب خواهد شد. ناسا برای تولید این نانو ماهواره در 2.5 سال گذشته حدود 6 میلیون دلار هزینه کرده است..

      ادامه دارد...

نیروگاه‌های هسته‌ای ایمن با كمك فناوری‌نانو

تازه های فناوری نانو(9)

فناوری نانو به دانشمندان اجازه می دهد تا برای ایجاد ، کاوش و دستکاری مواد اندازه گیری شده در واحد نانومتر (یک میلیاردم متر)فعالیت داشته باشند وبه بررسی خواص شیمیایی ، فیزیکی و بیولوژیکی مواد که متفاوت ازهمتایان بزرگتر خود می باشند،بپردازند. در این مطلب در ادامه قسمت های (1) و (2) و (3) و (4) و (5) و (6) و (7) و (8) به بعضی از تازه ترین پژوهش های انجام شده در حوزه های مختلف در زمینه فناوری نانو  می پردازیم.

نیروگاه‌های هسته‌ای ایمن با كمك فناوری‌نانو

انرژی هسته‌ای در آینده‌ی انرژی پاك جهان، جایگاه مهمی دارد؛ اما با توجه به حوادث اخیر نیروگاه فوكوشیمای ژاپن، ایمنی این فناوری اهمیت ویژه‌ای پیدا كرده است. اكنون دانشمندان در دانشگاه كالیفرنیا برای مواد قرار گرفته در برابر تشعشع‌های رادیواكتیو، روش تست نانومقیاسی ارائه كرده‌اند كه خواص مكانیكی ماكرومقیاس این مواد را تحت شرایط معین اندازه‌گیری می‌كند. این روش می‌تواند به ساخت مواد جدید برای كاربردهای هسته‌ای كمك كند و برای كاهش مقدار مواد مورد نیاز جهت تست تجهیزات موجود در نیروگاه‌ها، راهكارهایی ارائه كند.

آندریو ماینر، یكی از این محققان، گفت: "تست‌های مكانیكی نانومقیاس در مقایسه با مقادیر توده‌ای و ماكرومقیاس همیشه استحكام‌های بالاتری به شما می‌دهند. ما نشان داده‌ایم كه شما حقیقتا می‌توانید از نمونه‌های تحت تابش با قطرهایی به كوچكی 400 نانومتر به خواص واقعی برسید. این توانایی در زمینه مواد هسته‌ای جهت پیشرفت تست‌های نانومقیاس راهكارهایی ارائه می‌كند.

در این مطالعه، ماینر و همكارانش تست‌های فشردگی نمونه‌های مسی قرار گرفته در معرض تابش پروتون‌های پرانرژی را بررسی كرده و برای آسیب‌های ناشی از این تابش به خواص مكانیكی مس، مدلی ارائه كرده‌اند. آنها با استفاده از یك افزاره تست مكانیكی درجای ویژه در یك میكروسكوپ الكترونی عبوری، توانستند طبیعت موضعی این تغییرشكل را با دقت مقیاس‌نانو بررسی كنند.

نقایص سه بعدی ایجاد شده بوسیله تابش داخل مس، می‌توانند حركت نقایص یك بعدی در ساختار بلوری معروف به نقایص جابجایی را مسدود كنند. این برهم‌كنش سبب می‌شود كه مواد قرار گرفته در معرض تابش ترد و شكننده شوند، و برای آنها، مقدار نیرویی كه یك ماده قبل از شكسته شدن تدریجی می‌تواند در برابر آن مقاومت كند؛ تغییر كند. بعلاوه، میكروساختارهای پیچیده ناشی از تابش، ممكن است باعث برهم‌كنش‌های جابجایی در نمونه‌های نانومقیاس شوند كه در مقایس ماكرو (برای مواد توده‌ای) نیز همان اثرات را دارند. این روش با برگرداندن مقادیر استحكام نانومقیاس به خواص توده‌ای، می‌تواند به طراحان راكتورهای هسته كمك كند كه برای اجزاء طراحی در نیروگاه‌های هسته‌ای، مواد مناسب پیدا كنند.

این دانشمندان جزئیات نتایج كار تحقیقاتی خود را تحت عنوان "تست نانوفشردگیِ در جای مسِ قرار گرفته در معرض تابش" در مجله‌ی Nature Materials منتشر كرده‌اند.

جلوگیری از بیماری آلزایمر با كمك نانوذرات

یک پژوهش جدید نشان می‌دهد که نانوذرات معدنی با ابعاد و شکل مناسب می‌توانند در مبارزه با پلاکی که موجب تخریب عصب‌ها می‌شود و منجر به بروز علائم مرتبط با بیماری آلزایمر می‌گردد، کلیدی باشند.

نیکولاس کوتوف، که استاد مهندسی شیمی از دانشگاه میشیگان است، می‌گوید که وسایل فناوری‌نانو می‌توانند در جذب و گیراندازی الیاف طویل‌تری که به ساخت پلاک وابسته به اختلالات تخریب عصبی، شناخته شده است، کمک کنند.

کوتوف گفت: "پپتیدهای آمیلوئیدی و نانوذارت هر دو دارای توانایی قوی برای خودآرایی بصورت الیاف هستند. ما دنبال هر اثر ممکنی از نانوذرات بر روی تشکیل الیاف آمیلوئیدی بودیم. مشاهده اثر بازدارندگی عجیب روی لیفی شدن آمیلوئیدها باعث خوشحالی شد، زیرا این کشف دروازه جدیدی برای رهیافت‌های تازه به سوی ساخت داروهایی که مانع از بیماری آلزایمر شوند، می‌گشاید. "

او با مطرح کردن نانوذرات معدنی چهاروجهی که از لحاظ اندازه با الیاف در حال رشد قابل مقایسه بودند، کشف کرد که پلاک خطرناک بسرعت به آنها متصل می‌شود و هندسه آنها بطور قوی عوض می‌گردد. این تغییرشکل شدید و ناگهانی منجر به جلوگیری از لیفی شدن آنها می‌شود.

داروهای كنونی آلزایمر به پپتیدهای آمیلوئیدی با نسبت 1:1 پیوند می‌خوردند. معلوم شده است که این فرایند ناکارآ می‌باشد. این نانوذرات می‌توانند مانع از لیفی شدن پپتید آمیلوئیدی در مقادیر کوچک با بازدهی بسیار بیشتری شوند. یک نانوذره می‌تواند بیش از 100 پپتید آمیلوئیدی را گیراندازی کند. این بازدهی بالا در جلوگیری از لیفی شدن باعث می‌شود که نانوذرات به بعضی از پروتئین‌هایی که بدن انسان برای محافظت خودش در برابر توسعه بیماری آلزایمر تولید می‌کند، شباهت داشته باشند.

مفهومی که در اینجاست این است که اگر برای مثال یک ذره سازگار با انسان وارد بدن شود، آنگاه اثر آن می‌تواند رشد پلاک تضعیف‌کننده را بکلی از بین ببرد یا حداقل آنرا محدود کند. نتایج حاصل از این کار نشانگر یک گام بزرگ در مبارزه با بیماری‌هایی مانند آلزایمر است. آزمایشگاه کوتوف در حال کار بر روی مهندسی چنین ذرات و نیز فهم بهتر متابولیسم آنها است.

این پژوهشگران جزئیات نتایج كار تحقیقاتی خود را تحت عنوان "مکانیسم جلوگیری از لیفی شدن پپتیدهای آمیلوئیودی با استفاده از نانوذرات معدنی، شباهت‌های عملكردی با پروتئین‌ها را آشكار می‌كند" در مجله‌ی Angewandte Chemie منتشر كرده‌اند.

***************

فرصتی طلائی برای تشخیص زودهنگام آلزایمر

محققان موفق به كشف روشی سریع برای شناسایی زیست‌نشانه‌های بیماری آلزایمر شده‌اند. این روش كه بر مبنای تحلیل طیف‌های پراش دو- فوتون نانوذرات طلا است به طور گزینش‌پذیری پروتئینی كه در بدن یك بیمار مبتلا به آلزایمر موجود است، را شناسایی می‌كند و نسبت به روش‌های قبل 100 برابر گزینش‌پذیرتر است. این روش به تشخیص زودهنگام این بیماری كمك شایانی می‌كند.

آلزایمر با نابودكردن سلول‌های مغز باعث ایجاد مشكلاتی در حافظه‌ی طولانی‌مدت می‌شود. متاسفانه درمانی برای آلزایمر وجود نداشته و تنها در مراحل پیشرفته بیماری و با شناسایی پلاك‌های خونی كهنه و تارهای عصبی درهم‌تنیده‌ی موجود در بافت مغز، قابل تشخیص است. این تارهای عصبی درهم‌تنیده متشكل از پروتئین تو ("Tau") در سلول‌های مغز هستند.

مراحل مختلف شناسایی زیست‌نشانه‌های بیماری آلزایمر توسط نانوذرات طلا

دانشمندان متوجه شده‌اند كه پروتئین‌های تو كه سازنده‌ی نرون‌ها هستند با وجود بیماری آلزایمر تغییر ساختار فاحشی نشان می‌دهند و بشدت فسفاته هستند. اندازه‌گیری این پروتئین‌ها می‌تواند روشی برای تشخیص بیماری در مراحل اولیه آن باشد تا با مصرف بموقع دارو از شدت پیشرفت بیماری كاسته شود.

این روش كه توسط محققان دانشگاه ایالتی جكسون ارائه شده‌است بر مبنای متصل‌كردن نوعی پادتن به نانوذرات طلاست كه قادر به شناسایی این پروتئین‌های تغییر ساختار یافته در بیماران آلزایمر است. با حضور این پروتئین‌های خاص دسته‌های بهم پیوسته‌ای از این نانوذرات در محل حضور پروتئین ها شكل می‌گیرند (شكل را ببینید).

در شكل این دسته‌ها با رنگ آبی نشان داده شده‌اند كه با نانوذرات مستقل كه به رنگ قرمز هستند، متمایزند. این تغییر رنگ با تحلیل طیف بدست آمده از پراش نور دو- فوتون از محلول قابل تشخیص است. در این روش با تحریك نانوذرات با نوری با طول موج مشخص، دو- فوتون پراش می‌شوند.نتایج این تحقیق در مجله‌ی ACS Nanoمنتشر شده‌است.

***************

قلم حاوی جوهر نانوذره‌ای برای ترسیم مدارها

دو استاد از دانشگاه ایلینویز جوهر رسانایی تولید كرده‌اند که می‌تواند در قلم‌های سرغلتکی مرسوم برای ترسیم دستی مدارها بر روی کاغذ و سایر مواد متخلخل استفاده شود. جنیفر لویس، جنیفر برنهارد و همکارانشان توضیح می‌دهند که چطور آنها قادر به ساخت نوعی جوهر از نانوذرات نقره شده‌اند که مادامی که در داخل قلم است، به صورت مایع باقی می‌ماند ولی به محض استفاده مانند جوهر معمولی خشک می‌شود. این قلم در ترسیم یک صفحه نمایش LCD واقعی و یک آنتن مورد استفاده واقع شد.

مهندسان قلمی با جوهر نقره‌ای رسانا درست کرده‌اند که می‌تواند برای نوشتن مستقیم مدارهای الکتریکی و اتصالات روی کاغذ یا سایر سطوح استفاده شود.

گروه مذکور برای ساخت این جوهر، نانوذرات نقره را با احیاء محلول نیترات نقره بهمراه یک اسید، که برای ممانعت از بزرگ شدن اندازه ذرات استفاده شد، تولید کرد. بعد از آن، اسید زدوده شد و چسبندگی جوهر با استفاده از سلولز هیدروکسی اتیل بهبود داده شد تا سازگاری مناسب ایجاد شود. محصول ایجاد شده یک نوع فلز مایع است که بهنگام تماس خشک می‌شود و می‌تواند برای ایجاد رسانش الکتریکی هم استفاده شود و به‌همین خاطر در خلق یک مدار قابلیت دارد.

تاکنون، پژوهش زیادی بر روی چاپ مدارات بر روی مواد غیراستاندارد، مانند کاغذ، با استفاده از چاپگرهای جوهرجتی یا حتی رنگ پاش انجام شده است. این پژوهش جدید اجازه خواهد داد که مدارها به صورت سریع‌تر و ارازن‌تر، یا حتی در حین حرکت، به‌طوریکه نیاز به هیچ سخت‌افزار دیگری نباشد، ترسیم شوند.

این یک آرایه انعطاف‌پذیر از LEDهایی است که روی یک کاغذ قرار گرفته‌اند. خطوط نقره‌ای ترسم شده با دست تشکیل اتصالات بین LED‌ها را می‌دهند.

چنین افزاره کم‌قیمتی می‌تواند بازاری برای مدارهای دورانداختنی یا حتی باتری‌های فوق ارزان ایجاد کند. دلیل اینکه در این مطالعه از کاغذ استفاده شده است، این است که کاغذ مناسب‌ترین ماده غیراستاندارد برای چاپ مدار است زیرا دسترسی به آن آسان، قیمتش کم و توانایی آن برای خم شدن و شکل دهی بالاست و نیز این حقیقت که تجزیه‌پذیر زیستی است.

لویس متذکر شد که کاغذ استفاده شده در این مطالعه بعد از تست شدن مورد خمش قرار گرفت تا چگونگی پایداری مدار مشاهده شود.

این پژوهشگران جزئیات نتایج كار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Advanced Materials منتشر كرده‌اند.

فناوری نانو و صنعت نساجی (1)

فناوری نانو به عنوان یک فناوری نوظهور، ظرفیت و توانایی زیادی را برای متحول کردن ملزومات مورد استفاده‌ی بشر دارد.صنایع نساجی از صنایعی است که مورد توجه و علاقه‌ی زیاد سرمایه‌گذاران فناوری نانو قرار گرفت.

امروزه بشر، به دلیل ارتقای آگاهی اش از بهداشت و سلامت فردی، نیازهای متفاوت و جدیدی را می طلبد و انتظار دارد تا محیط اطراف، وسایل، لباس ها و هر آنچه كه او با آن ها سروكار دارد، عاری از هرگونه آلودگی، ناپاكی و بوی بد باشد. از این بین منسوجات محل مناسبی برای رشد باكتری ها و قارچ ها هستند و در صورت وجود رطوبت، حرارت و تغذیه كافی در منسوجات، باكتری ها در آن ها رشد كرده و موجبات بیماری، عفونت و بوی بد را فراهم می آورند؛  پوشش تخت های بیمارستانی، ماسك های پزشكی، چسب های زخم و... كه بهترین شرایط رشد باكتری و میكروارگانیسم ها در این مكان ها است.

سال های متمادی است كه صنعت نساجی، پارچه های ضدباكتری و ضدقارچ را جهت مصارف پزشكی، بهداشتی، ضدعفونی و تصفیه آب، به منظور مهار كردن باكتری ها و اثرات عفونی آن ها عرضه نموده و در صدد آن بوده است تا منسوجاتی را تولید نماید كه علاوه بر قدرت بالای ضدباكتری، ثبات خوبی در برابر شستشوهای خانگی و بیمارستانی داشته باشد.

تامدت ها، منسوجات ضدباكتری به شیوه ای سنتی و با استفاده از یك سری مواد شیمیایی تولید می گردید كه این مواد شیمیایی علاوه بر اینكه سمی و بدبو بودند، پایداری كمی نیز بر روی منسوج داشته و پس از شستشوهای مكرر از بین می رفتند و خواص ضدباكتری منسوج نیز از دست می رفت؛ لذا محققان در جستجوی روشی بودند تا منسوجاتی را تولید كنند كه علاوه بر خاصیت ضدباكتری، ثبات شستشویی بالایی نیز داشته باشند.

قدم های ارزشمندی دراین راستا برداشته شد اما نتیجه كاملا رضایت بخشی حاصل نمی گشت تا این كه با ظهورفناوری نانو، دریچه ای جدید به روی صنعت نساجی و نیز سایر صنایع گشوده شد.فناوری نانو، علم نوینی است كه با استفاده از آن، مولكول ها و اتم های منفرد را به منظور ایجاد ساختارهای لایه ای در ابعاد نانومتر دستكاری می كنند. با ورود علم نانو در صنعت نساجی، علاوه بر تولید نانو مواد اولیه این صنعت نظیر نانو الیاف و نانو رنگدانه ها، منسوجات نیز تحت یك سری عملیات تكمیلی دراین ابعاد قرار گرفتند، كه اصطلاحاً به این عملیات (Nano finishing) گفته می شود. فناوری نانو، تعریف جدیدی را برای منسوجات ضدباكتری ارائه داده و اساس تولید این منسوجات را از نو بنا نهاده است. درحیطه فناوری نانو، به منظور تولید منسوجات ضدباكتری به جای مواد شیمیایی از نانو ذرات استفاده می شود و مواد شیمیایی ضدباكتری جایگاهی در  فناوری نانوندارند.

فناوری نانوقابلیت‌های متنوعی به نساجی داده است؛ به این صورت كه ما می‌توانیم نانوذرات خاصی را روی پارچه قرار دهیم یا به عبارت دیگر نوعی تكمیل نانومتریك روی پارچه انجام دهیم تا به پارچه یك ویژگی تعریف شده مانند ضدلك یا آنتی‌باكتریال بودن را بدهیم. جالب است بدانید كه در ضدلك كردن پارچه‌ها از خواص طبیعی برخی گل‌ها كه به آن خاصیت گل بنفشه می‌گویند استفاده شده است. محققان با مطالعه برگ گل‌ها متوجه شده‌ا‌ند كه روی سطح آنها برجستگی‌هایی در سطح نانو وجود دارد كه مانع نفوذ آب در گل‌ها می‌شود. در پارچه‌ها هم از همین خاصیت طبیعی الگوبرداری شده است.

امروز، محققان به این حقیقت دست یافته اند كه اگر فلزات و اكسیدهای فلزی در مقیاس نانو تولید و یا تا مقیاس نانو خرد شده و به فرم پودر درآورده شوند، آنگاه این مواد به قدری واكنش پذیر و فعال می شوند كه هیچ موادی جز خود آن ها را نمی توان با آن ها جایگزین نمود. نانو فلزات و نانو اكسیدهای فلزی نظیر نانو نقره، نانو اكسید روی، نانو دی اكسید تیتانیوم و... دارای قابلیت های ویژه و منحصر به فردی از جمله قابلیت مهاركنندگی باكتری و قارچ می باشند كه همین موضوع سبب شده است تا در سال های اخیر، این نانو مواد گوی سبقت را از مواد شیمیایی ضدباكتری گرفته و خود را بعنوان بی نظیرترین مواد ضدباكتری معرفی كنند.

كاربرد این نانو مواد تدریجا رواج یافت تا اینكه امروزه در صنعت نساجی با استفاده از نانو ذرات نقره، منسوجات با خاصیت فوق العاده قوی ضدباكتری و ضد بو و نیز با ثبات در برابر شستشوهای مكرر تولید شده است. مهندسین صنعت نساجی همزمان با ظهور فناوری نانو، روند جدیدی را در انجام تكمیل های نساجی به اجرا درآورده اند و با استفاده از روش های نوین، كه زائیده فناوری نانو است، نانو ذرات فلزی را بر روی الیاف نساجی تثبیت كرده و به آنها خواص بی نظیری اعم از ضدباكتری، ضداشعه ماوراءبنفش و... دادند.

در زمینه‌های دیگر مثلادر پزشكی می‌توانیم در ساخت داربست‌های پزشكی كه نوعی نانوالیاف در ساخت آنها استفاده می‌شود محیطی ایجاد كنیم كه قسمت‌های آسیب‌دیده سریع‌تر و بهتر  التیام پیدا كنند؛به عبارت دیگربا  استفاده از الیاف نانو  می‌توان زمان بهبود را كاهش داد یا از همین الیاف می‌توان به‌عنوان باند زخم استفاده كرد.تفاوت الیاف درمقیاس نانومتری درخواص وکارایی آن ها بسیارموثراست .با ایجاد یک تغییر کوچک درابعاد نانومتری پارچه ای که ازالیاف تولید می شودکاربرد متفاوتی خواهد داشت. در ساخت باندهای زخم از پلیمرهای طبیعی خاص استفاده می‌شود كه به‌صورت الیاف نانو در‌آمده‌اند. باندها ، هم خاصیت ضدعفونی دارند و مصرف آنتی‌بیوتیك‌ها را كاهش می‌دهند و هم سریع‌تر زخم را التیام می‌دهند و حتی درصورتی كه این پلیمرها جذب بافت‌های بدن شوند مشكلی برای بیمار ایجاد نمی‌كنند.

همچنین ما می‌توانیم نانوالیافی تولید كنیم كه قابلیت هدایت الكتریكی داشته باشند؛ یعنی در لیفی كه به ابعاد نانو است ذرات نانومتریكی مانند نانوتیوب‌های كربن اضافه كنیم. این الیاف هدایت الكتریكی غیرقابل مقایسه‌ای با دیگر هادی‌ها دارند و می‌توانند میلیون‌ها بار كارایی بیشتری داشته باشند. با این الیاف می‌توان كامپوزیت‌های تقریبا عایق را به كامپوزیت‌های كاملا عایق تبدیل كرد و از آنها در صنایع مختلف استفاده كرد. در این بخش امروزه قادریم به جای استفاده از یك كلاف مثلا 5كیلوگرمی مسی از یك نانولیف چندگرمی برای انتقال جریان الكتریسیته استفاده كنیم.

کاربرد نانوذرات نقرهnano silver

ذرات یون نقره در مقیاس نانو (نانوذرات نقره یا همان خواص ضد عفونی‌کننده یا آنتی‌باکتریال دارند. البته، خواص ضد عفونی‌کنندگی نقره از گذشته نیز شناخته شده بود. مثلاً قرار دادن ظروف نقره‌ای بر روی جراحات زخمیان جنگ‌ها، یا نگه‌داری شیر و لبنیات در ظروف نقره‌ای از نمونه‌های خواص آنتی‌باکتریال نقره است که در زمان‌های گذشته نیز شناخته شده بود. اما کوچک شدن ذرات یون نقره موجب افزایش سطح نقره، و بنابراین افزایش واکنش‌پذیری آن می‌شود. پوشش دادن الیاف پارچه‌ها با نانوذرات نقره موجب ایجاد خواص ضد عفونی‌کنندگی در پارچه‌ها می‌شود. بدین ترتیب، باکتری‌ها و قارچ‌ها امکان رشد و تکثیر نمی‌یابند. این ویژگی، در مورد لباس‌ها و پوشش‌هایی که بیشتر در معرض عرق کردن هستند، مانند جوراب و کفش، موجب می‌شود که این لباس‌ها و پوشش‌ها، علی‌رغم عرق کردن، بو نگیرند.هم اکنون چند شرکت ایرانی پارچه‌ها و لباس‌هایی تولید می‌کنند که با نانو ذرات نقره پوشش داده شده‌اند و خواص آنتی‌باکتریال دارند.

خواص پارچه های آنتی باکتریال

به غیر از اینكه كالا ضدمیكروب می‌شود:

** بوهای نامطبوع را كاهش می‌دهد.

** كالا ضد الكتریسیته ساكن می‌شود.

** البسه حاوی نانونقره ، با حفظ توازن بیولوژیكی، تعادل بین طراوت پوست و محصول را در جریان فعالیت‌های ورزشی باعث میشود.

كاربرد پارچه های آنتی باکتریال

* منسوجات جهت استفاده روزمره و پوشش‌‌های خاص

(لباس ضد حساسیت، دستمال، حوله، دستكش، لباس كار، عرق گیر، پیراهن، كیسه خواب، لباس زیر)

* منسوجات مورد مصرف در خودرو

(روكش‌های صندلی، موكت‌ها، سقف، ایزولاسیون، آفتابگیر، طاقچه عقب و ...)

* منسوجات بیمارستانی

 (منسوجات بهداشتی ، باند و گاز ، روكش و پانسمان زخم ، روپوشها و روكشهای آزمایشگاهی ، بیمارستانی و اتاق عمل و ..)

* منسوجات نظامی (البسه و متعلقات سرباز ، چادرهای صحرایی )

* منسوجات ورزشی (اسكی – لباس شنا و لباس های ورزشی )

* و پوسته های تهویه مطبوع ، دیالیز ،  كولر ، ماسك، ها و غشاهای تصفیه ی آب و پساب

* مسوجات خانگی ( فرش ، موكت ، مبل ، پرده ، رومیزی)

* منسوجات مصرفی در صنعت بسته بندی (بسته بندی مواد غذایی )

      ادامه دارد...

نانولوله‌های کربنی در صفحه ‌نمایش‌های بزرگ

تازه های فناوری نانو(11)

فناوری نانو ، فناوری نوینی است كه كاربردهای گسترده‌ای در حوزه های گوناگون ایجاد می کند. اكثر دانشمندان معتقدند كه پیشرفت و سهولت در زندگی از نتایج بكار گیری فناوری نانو خواهد بود. در این مطلب در ادامه قسمت های (1) و (2) و (3) و (4) و (5) و (6) و (7) و (8) و (9) و (10) به بعضی از تازه ترین پژوهش های انجام شده در حوزه نانو لوله های کربنی  می پردازیم.

نانولوله‌های کربنی در صفحه ‌نمایش‌های بزرگ

پژوهشگران آمریکایی از نانولوله‌های کربنی در ساخت ترانسیستورهای نورگسیل آلی (OLET) برای خلق افزاره‌هایی که با علمکرد همتاهای سیلیکونی خود قابل رقابت هستند، استفاده کردند. این فناوری می‌تواند منجر به تلویزیون‌ها و صفحه‌نمایش‌های تخت بزرگی که ساخت آنها ارزانتر است، شود.

دیودهای نورگسیل آلی (OLED) نسبت به بلورهای مایع نور روشن‌تری تولید می‌کنند و ساخت آنها نسبت به LEDهای غیرآلی ارزانتر است. همین امر باعث شده که نامزد پرآتیه‌ای برای صفحه‌نمایش‌های پرده‌ای تخت باشند.

 تلویزیون‌های پرده‌ای تخت ارزان‌تر و بزرگ‌تر با كمك یک افزاره آلی که هم یک چشمه نوری است و هم یک ترانسیستور، قابل ساخت می‌باشند

ترانسیستورهای سیلیکونی چندبلوری - افزاره‌های نیمرسانایی که برای تقویت و سوئیچ سیگنال‌های الکتریکی مورد استفاده هستند- برای ساخت تخته‌پشتِ صفحه‌نمایش‌های الکترونیکی OLED استفاده می‌شوند. با اینجال، ساخت ریزدانه‌های سیلیکونی چندبلوری یکنواخت سخت است و همین باعث ایجاد محدودیت در اندازه صفحه‌نمایش می‌شود.

هماکنون گروهی از پژوهشگران به رهبری آندریو رینزلر از دانشگاه فلوریدا، با افزودن شبکه نازکی از نانولوله‌های کربنی به یک ترانسیستور بر این مشکل فائق آمده‌اند. این ترانسیستور می‌تواند کارهای سوئیچی را که یک صفحه‌نمایش الکترونیکی دارد در ولتاژهای بسیار پایین انجام دهد. رینزلر می‌گوید: "هدف ما اجازه ساخت پرده‌های بزرگ‌تر به مردم است. ما زمینه‌ای را گشوده‌ایم که بتوانیم از تمام پتانسیل کلاس جدیدی از مواد در این افزاره‌ها استفاده کرده و بر محدودیت‌های سیلیکون چندبلوری غلبه کنیم. "

این گروه طراحی را یک قدم جلوتر برده و لایه‌ای از OLED را در داخل ترانسیستور نانولوله کربنی بکار گرفت تا بتواند OLET کارآیی تولید کند- افزاره ای که در صفحه‌نمایش‌های الکترونیکی هم به مانند منبع نوری رفتار می‌کند و هم ترانسیستور. این افزاره از یک شبکه نانولوله کربنی که بر روی یک لایه دی الکتریک قرار گرفته است، تشکیل شده است. این افزاره بین دو الکترود ساندویچ شده و ماده نورگسیل آلی روی آن قرار گرفته است.

عبور دادن یک جریان کوچک از داخل افزاره می‌تواند توان کافی برای تولید نورهایی با رنگ‌های مختلف مهیا کند. با افزودن نیمرساناهای آلی مختلف، این گروه قادر به تولید نورهای قرمز، سبز، و آبی شد بدون اینکه نیاز به یک ترانسیستور مجزا و یک OLED داشته باشد.

این پژوهشگران جزئیات نتایج كار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Science منتشر كرده‌اند.

***********

درمان ضربه مغزی با استفاده از نانولوله‌های کربنی

نانولوله‌های کربنی (CNT) به عنوان حامل‌های دارو برای مقادیر کمی از RNA استفاده شده‌اند، تا مرگ سلول مغزی را بهنگام یک ضربه یا بعد از آن کاهش دهند. موش‌هایی که تحت این درمان نانولوله‌ای بوده‌اند، در تست‌های مهارت‌های فیزیک بعد از یک ضربه وارده عملکرد بهتری داشتند. پژوهشگران معتقدند که این درمان می‌تواند در مبارزه با سایر بیماری‌های تخریب عصبی استفاده شود، اگرچه هنوز سوالاتی در مورد ایمنی حامل‌های نانولوله‌ای وجود دارد.

ضربه بعنوان دومین قاتل بزرگ در دنیا شناخته می‌شود. هنگامی که یک بیمار ضربه می‌خورد، ضربه منجر به جراحت‌های مغزی آسیب‌زا می‌شود. این جراحات باعث فعالیت افزوده آنزیمی می‌شود که می‌تواند افزایش مرگ برنامه‌دار سلولی را در پی داشته باشد. جلوگیری از این آنزیم منجر به مرگ کمتر عصب‌ها بعد از ضربه می‌شود، که از لحاظ نظری، می‌تواند به مصدوم کمک کند تا از بعضی از اثرات فیزیکی تضعیف‌کننده مانند دشواری راه رفتن اجتناب نماید. متاسفانه، هدفگیری این آنزیم در محل زخم در داخل مغز بسیار مشکل است.

 آنها از CNT‌های چنددیواره‌ی عامل‌دار شده با آمونیوم برای تحویل RNA‌های تداخلی کوچک - اسید نوکلئیک‌هایی که تجلی ژن را بلوکه می‌کنند - برای توقف تولید آنزیم استفاده کردند. موش‌هایی که تزریق مستقیمی از مخلوط CNT-siRAN به درون مغز دریافت کردند، عملکرد بهتری در تست‌های بازیابی غذا، بعد از وارد شدن ضربه، داشتند.

پیزوروسو معتقد است که این کار ثابت می‌کند که نانوحامل‌ها می‌توانند در تحویل siRAN برای درمان ضربه استفاده شوند. او می‌گوید: "ما نیاز به شیمیدانانی داریم که نانوحامل‌هایی با بهترین خاصیت زیست‌سازگاری، و بهترین توانایی برای حمل و آزادسازی siRAN به محض ورود به داخل سلول‌ها، تولید کنند." او می‌گوید که حفاظت عصب‌ها با این روش باید با پژوهش‌های دیگری که در پی استفاده بهتر از عصب‌های باقیمانده از آسیب ناشی از ضربه هستند، ادغام شود. این ادغام، سلول‌های مغزی بیشتری را حفظ خواهد کرد و باعث خواهد شد که سلول‌های حفظ شده بهتر کار کنند.

جزئیات نتایج این كار تحقیقاتی در مجله‌ی Proc. Natl. Acad. Sci. منتشر شده است.

***********

افزایش سلول‌های ضد سرطان با استفاده از نانولوله های کربنی

مهندسان دانشگاه ییل كشف كرده‌اند که نقایص موجود در نانولوله‌های کربنی می‌توانند باعث خوشه‌شدگی پادژن‌های سلول T (یک نوع گلبول‌ سفید ضدسرطان) در خون و تحریک پاسخ حفاظتی طبیعی بدن شوند.

یافته‌های آنها می‌تواند باعث بهبود ایمن‌درمانی انتخابی شود كه جهت بالا بردن توانایی بدن در مقابله با سرطان استفاده می‌شود.

ایمن‌درمانی انتخابی، شامل خارج کردن خون بیمار است تا تعداد طبیعی سلول‌های T بتوانند به‌طور موثرتری در محیط آزمایشگاه بازتولید شوند. اگرچه خود بدن می‌تواند سلول‌های T ضدتومور را تولید کند ولی آنها اغلب توسط تومور متوقف می‌شوند و تعدادشان آنقدر کم می‌شود که نمی‌توانند تأثیرگذار باشند.

دانشمندان می‌توانند، با استفاده از مواد مختلفی که باعث خوشه‌شدگی پادژن‌های سلول T در غلظت‌های بالا می‌شوند، تولید سلول‌های T را در خارج از بدن افزایش دهند. هرچه توانایی این مواد در خوشه کردن پادژن‌های سلول T بیشتر باشد تکثیر این سلول‌های ایمنی نیز بیشتر می‌شود. همین که تعداد کافی از سلول‌های T تولید شود، خون دوباره به بدن بیمار برگردانده می‌شود.

گروه ییل، قبلا اثر غیرمنتظره نانولوله‌های کربنی را در تولید سلول‌های T گزارش کرده بود. آنها متوجه شده بودند که این پادژن‌ها هنگامی که بر روی نانولوله‌ها قرار می‌گیرند، در مقایسه با حالتی كه روی دیگر بسترها از قبیل پلی استایرن‌ها قرار می‌گیرند، پاسخ سلول T را بسیار موثرتر تحریک می‌کنند،حتی اگر تعداد کل این پادژن‌های استفاده شده یکسان باقی بماند.

اکنون آنها دلیل این تحریک افزوده را یافته‌اند. آنها متوجه شده‌اند که این پادژن‌ها در اطراف نقص‌های ریز موجود در نانولوله‌های کربنی با غلظت بالایی خوشه بندی می‌شوند.

تارک فهمی گفت: نانولوله‌های کربنی شباهت زیادی به یک ریزمحیط غده لنفاوی دارند که دارای یک هندسه پیچ در پیچ است. به نظر می‌آید که دسته‌های نانولوله‌ای می‌توانند به مانند این فیزیولوژی رفتار کنند و پادژن‌های بیشتری جذب کرده و پاسخ ایمنی- شناختی قوی‌تر ایجاد کنند.

فهمی گفت که روش‌های فعلی ایمن‌درمانی انتخابی جهت تولید تعداد کافی از سلول‌های T به چندین هفته وقت نیاز دارد ولی آزمایش‌ها نشان می‌دهد که نانولوله‌ها می‌توانند همان تعداد را در یک سوم زمان تولید کنند.

نتایج این بررسی در مجله‌ Langmuir به چاپ رسیده است.

فناوری نانو برای ساخت ابرانسان

فناوری نانو می‌تواند ماهیچه‌های قوی‌تری به ما بدهد، عمر سلول‌های مغزی‌مان را 3 تا 4 برابر بیشتر کند و نمایشگری مجازی درون چشم‌هایمان بگذارد. همچنین زخم‌ها و حتی آسیب‌های نخاعی را زود درمان کند.

در دنیای بازی‌های رایانه‌ای و فیلم‌های علمی- تخیلی، بازار تقویت بدن انسان و تبدیل آن به چیزی فراتر از بدن‌های معمولی که ما می‌شناسیم، به واسطه پیشرفت‌های نوین از جمله فناوری نانو، حسابی داغ است. اما آیا این گونه تغییرات و پیشرفته‌سازی بدن انسان، فقط به داستان‌ها و بازی‌های رایانه‌ای محدود می‌شود؟ در واقع شاید این‌طور نباشد! بحث بر سر استفاده از فناوری نانو برای تقویت بدن انسان، یک بحث تفریحی نیست.

به گزارش دیسکاوری، ابزارهایی از این دست، زودتر از آن که شما تصورش را می‌کنید، وارد زندگی واقعی خواهند شد!‌ در سال 2007/ 1386، اولین سیاهه محصولات فناوری نانو نشان داد که درسراسر جهان، در حدود 500 محصول، ‌از جمله مواد غذایی، پوشاک و لوازم بهداشتی، در ساخت خود از فناوری نانو بهره گرفته‌اند. امروزه استفاده از فناوری نانو در تهیه بسیاری از ملزومات زندگی روزمره ما حسابی جا باز کرده است. همچنین پزشکی نانو، سهم مهمی در درمان اختلالات متفاوت دارد و در آینده‌ای نزدیک، انتظار پیشرفت‌های بسیار بیشتری در این زمینه وجود دارد.

اما فناوری نانو واقعا می‌تواند به ما کمک کند قوی‌تر شویم، یا این که روی مغز ما تاثیر بگذارد و از ما فرد متفاوتی بسازد؟ در این مطلب،‌ می‌کوشیم پاسخ این سوال را پیدا کنیم.

تناسب و قدرت بدنی

اگر آن‌قدر سرتان شلوغ است که وقتی برای رفتن به باشگاه‌های ورزشی ندارید، شاید فناوری نانو بتواند در حفظ تناسب اندام به شما کمک کند. در واقع فناوری نانو می‌تواند فراتر از هر رژیم غذایی از ما یک فرد متناسب بسازد.در سال 2006/ 1385، محققین دانشگاه تگزاس اعلام کردند که موفق شده‌اند ماهیچه‌های مصنوعی با سوخت هیدروژن و الکل بسازند که 100 برابر قوی‌تراز ماهیچه‌های طبیعی است و قادر است صد برابر بیشتر کار کند. با مطالعات متنوع بر روی ماهیچه‌های مصنوعی و همزمان، سلول‌های سوخت، می‌توان به طیفی از دستاوردها، از ماهیچه‌های مصنوعی گرفته تا روبات‌های خودکار رسید.

هوش بیشتر

اگر فناوری نانو می‌تواند به شما بدن قوی‌تری بدهد، آیا می‌تواند از شما فرد باهوش‌تری هم بسازد؟البته هنوز داشنمندان به چنین نتیجه‌ای نرسیده‌اند. اما به گفته مهندسان زیست‌پزشکی دانشگاه میشیگان، استفاده از فناوری نانو در مغز می‌تواند به درمان طیف وسیعی از اختلالات، از ناشنوایی و نابینایی گرفته تا اختلال پارکینسون کمک کند.همچنین استفاده از فناوری نانو،‌ به انتقال مستقیم اطلاعات به مغز افراد کمک می‌کند. این نتیجه را مهندسین ارتباط از راه دور، در حال انجام یک آزمایش عجیب در مورد تلگراف و تلفن، به دست آورده‌اند!

فراتر از دیدن

شاید در فیلم‌ها دیده باشید که یک نفر با استفاده از لنزهای تماسی در چشمش، می‌تواند دنیایی مجازی را در برابر خود ببیند. اما در واقع محققین دانشگاه واشنگتن مدتی است مطالعات خود را برای تولید چنین لنزی شروع کرده‌اند. آن‌ها می‌خواهند به لنز، یک مدار درونی اضافه کنند.

با استفاده از سیم‌های فلزی با ضخامت تنها چند نانومتر، می‌توان این فناوری را روی لنزهای تماسی نصب کرد. بدین ترتیب، استفاده از چشم‌های طبیعی‌مان راحت‌تر خواهد بود!محققین باور دارند که به زودی نمایشگر مجازی خود را معرفی خواهند کرد،‌ البته به این زودی انتظار کیفیت تصویر خیلی بالا از آن نداشته باشید!

شما به باتری تبدیل می‌شوید!

از این که دائم به دنبال پریز برق یا کابل یو.اس.بی برای شارژ موبایل، دوربین یا سایر ابزارهای خود بگردید خسته شده‌اید؟ خب،‌ به زودی خودتان باتری همه آن‌ها خواهید بود،‌ آن هم به کمک فناوری نانو.محققین دانشگاه کالیفرنیا و آزمایشگاه ملی لاورنس برکلی، راهکار تازه‌ای برای شارژ ابزارهای شخصی ابداع کرده‌اند. در این روش،‌ با استفاده از سیم‌های نانو، انرژی که بدن شما به صورت گرما از دست می‌دهد، منبع انرژی می‌شود.از همین فناوری می‌توان در بهره‌گیری از گرمای حاصل از سایر منابع، برای شارژ استفاده کرد. گزارش‌ها حاکی از هدر رفتن حدود 15 تریلیون وات انرژی از موتورها،‌ بخار و توربین‌های گازی به صورت گرما است. چرا از این انرژی محیطی استفاده نکنیم؟

درمان زخم‌ها

گاهی درمان کامل جراحت پوستی و یا بافت ماهیچه‌ای، هفته‌ها طول می‌کشد. آسیب مغز یا سلول‌های عصبی ممکن است هرگز درمان نشود.خبر خوب این که با پزشکی نانو، هیدروژل‌های حاوی ذرات نانو، می‌تواند در بافت آسیب دیده رگ‌های خونی تازه ایجاد کند و سلول‌های بنیادی را تحریک کند تا بافت مرده را با سلول‌های تازه درمان کنند. بدین ترتیب،‌ آسیب‌های مغزی و استخوانی هم درمان خواهند شد.این ژل، ساخته دانشمندان دانشگاه سلمون است و هنوز سال‌ها مطالعه و آزمایش بر روی حیوانات و بعد انسان‌ها برای آغاز استفاده عمومی از آن لازم است.جراحت‌هایی که به سیستم عصبی یا نخاع آسیب می‌زنند، دشوارترین جراحت‌ها برای درمان هستند. اما فناوری نانو می‌تواند درهای تازه‌ای به روی بازسازی سلول‌های عصبی آسیب‌دیده برای ما بگشاید. همچنین ابداع دیوید نیسبت از دانشگاه موناش، استفاده از فناوری نانو برای برانگیختن سلول‌های بنیادی را در بر می‌گیرد که امیدی تازه برای درمان پارکینسون است.

جلوگیری از پیری

علاوه بر درمان آسیب‌ها، فناوری نانو می‌تواند امیدی برای مبازه با پیری و در نتیجه عمر طولانی‌تر باشد. دانشمندان دانشگاه نورث‌وسترن ژل نانویی ساخته‌‌اند که سلول‌های بنیادی را تحریک می‌کند و غضروف‌های از بین رفته در مفاصل را دوباره می‌سازد. با بالا رفتن سن،‌ غضروف‌ها از بین می‌روند و افراد مشکل دردناکی پیدا می‌کنند که درمان آن بسیار هم مشکل است.از سوی دیگر،‌ دانشمندان دانشگاه مرکزی فلوریدا، در مطالعه‌ای جداگانه به این نتیجه رسیده‌اند که با استفاده از مواد نانوی صنعتی، می‌توانند عمر سلول‌های مغزی را سه یا حتی چهار برابر بیشتر کنند. چنان که آن‌ها ادعا می‌کنند، بدین ترتیب، می‌توان عمر افراد را بیشتر کرد،‌ در حالی که کم‌تر از بیماری‌های مربوط به افزایش سن رنج ببرند.

مبارزه با سرطان

امسال، حدود 1.5 میلیون بیمار مبتلا به سرطان جدید تشخیص‌گذاری شده‌اند. بنابراین شکی نیست که یکی از مهم ترین کاربردهای فناوری نانو برای بهبود سلامت بشر، تشخیص، کنترل و درمان انواع مختلف سرطان است.از انتقال داروها به هدف گرفته تا حمله مستقیم کرم‌های نانو به رشد تومور، امروزه دانشمندان می‌کوشند از فناوری نانو برای حمله درست و دقیق به سلول‌های سرطانی استفاده نمایند.

تغذیه نانوروبات‌ها از زیر پوست

تازه های فناوری نانو (10)

فناوری نانو ، فناوری نوینی است كه كاربردهای گسترده‌ای در تمامی حیطه‌های زندگی خواهد داشت. اكثر دانشمندان معتقدند كه پیشرفت و سهولت در زندگی از نتایج بكار گیری فناوری نانو خواهد بود. در این مطلب در ادامه قسمت های (1) و (2) و (3) و (4) و (5) و (6) و (7) و (8) و (9) به بعضی از تازه ترین پژوهش های انجام شده در حوزه های مختلف در زمینه فناوری نانو  می پردازیم.

تغذیه نانوروبات‌ها از زیر پوست

با ساخت جدیدترین نانوافزاره‌ای که زیر پوست قرار می‌گیرد و انرژی نور فروسرخ نزدیک (NIR) را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند، افسانه‌های علمی نمود واقعی پیدا می‌کنند. بگفته دانشمندان تایوانی این یک منبع توان الکتریکی بی‌سیم نویدبخش برای نانوروبات‌های زیست‌شناختی جهت استفاده در داخل بدن انسان است.

این نانوافزاره یک افزاره فوتوولتائیک آلی (OPV) است که توسط فانگ - چونگ چن و گروهش از دانشگاه ملی چیاو تونگ واقع در هسینچو طراحی شده است. OPVها بیشتر به خاطر کاربردهای‌شان در فناوری پیل خورشیدی که نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل می‌کند، شناخته شده‌اند.

این افزاره، که به‌اندازه یک تار است، تابش NIR ناشی از یک لیزر را به توان الکتریکی تبدیل می‌کند

اکنون چن و همکارانش یک افزاره OPV ساخته‌اند که از نور NIR استفاده می‌کند و تبدیل انرژی را در زیر سطح پوست بعنوان یک بافت بیولوژیکی که نسبت به نور NIR بسیار شفاف است، امکان‌پذیر می‌کند. این افزاره به خاطر ساخته شدن از چندین لایه که شامل شیشه‌اندود شده با اکسید قلع ایندیوم (ITO)، بالشتک آندی، لایه مخلوط پلیمیر/ فولرین، و کاتد کلسیم / آلومینیوم می‌شود، کوچک است و به شکل یک تار بوده و برای تجهیزات بیولوژیکی ایده‌آل است.

گروه چن برای تست کردن نظریه‌شان، این افزاره فتوولتائیک را با یک لایه 3 میلی‌متر از پوست خوک پوشانده و لیزر NIR با بیشینه شدتی که توسط پوست انسان قابل تحمل است، به آن تاباندند. اندازه خروجی الکتریکی این افزاره که توسط گروه‌انداز‌‌گیری شد، 32/0 میکرووات بود که بیشتر از مقدار مورد نیاز برای تغذیه همزمان تعداد زیادی افزاره بیولوژیکی است - توان نوعی مورد نیاز برای یک نانوافزاره تقریبا 10 نانومتر است.

یانگ یانگ، مدیر مرکز انرژی تجدیدپذیر نانو از دانشگاه کالیفرنیا واقع در لوس آنجلس آمریکا، می‌گوید: "این یک طراحی بسیار جالب و هوشمندانه است که برای کاربردهای پزشکی به صورت بالقوه مهم و سودمند خواهد بود. چن جهت‌گیری جدیدی برای افزاره‌های OPV‌ ابداع کرده است."

چن می‌گوید: "علاوه‌بر تعمیر بافت یا‌شناسایی هدف پزشکی، این افزاره OPV می‌تواند بعنوان منبع انرژی برای ماشه‌زنی توابع بیولوژیکی نانوروبات‌ها، یا کاربردهای سرراست‌تری در شبیه‌سازی عصبی داشته باشد." او اضافه می‌کند که با این روش ممکن بتوانیم از روش‌های نوری برای ماشه‌زنی تحریک الکتریکی درون بدن جهت کنترل مستقیم بیماری استفاده کنیم.

این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Energy Environ. Sci منتشر کرده‌اند.

************

ساخت یک نانوچسب زخم برای قلب

مهندسانی از دانشگاه براون و موسسه فناوری کانپور هند رهیافت امیدبخش جدیدی برای درمان قربانیان حمله قلبی دارند. این پژوهشگران با استفاده از نانوالیاف‌ کربن و یک پلیمر توانسته ند یک نانوچسب زخم بسازند. در تست‌های آزمایشگاهی، چگالی سلول‌های طبیعی بافت قلب بر روی این نانوچارچوب شش برابر بیشتر از نمونه کنترلی بود، درحالیکه چگالی عصب دوبرابر شده بود.

وقتی که شما دچار یک حمله قلبی می‌شوید، قسمتی از قلب شما می‌میرد. سلول‌های عصبی در دیواره قلب و گروه خاصی از سلول‌هایی که به طور خودبه خودی منبسط و منقبض می‌شوند و باعث می‌شوند ضربان قلب دارای زمانبندی صحیح باشد- برای همیشه از بین می‌روند. جراحان نمی‌توانند ناحیه آسیب دیده را تعمیر کنند.

 این پژوهشگران نانوچسب زخمی برای قلب ساخته‌‌اند که تست‌ها نشان می‌دهند، نواحی خسارت دیده قلب را که برای مثال از یک حمله قلبی ایجاد شده‌اند، احیا می‌کند

اكنون دانشمندان دانشگاه براون ساختاری شبیه به چارچوب ساخته‌اند که از نانوالیاف کربنی و پلیمری که زیست‌سازگار است، تشکیل شده است. آزمایش‌ها نشان داد که این نانوچسب زخم مصنوعی می‌تواند سلول‌های طبیعی بافت قلبی را-که کاردیومیوسیت نامیده می‌شوند- و نیز سلول‌های عصبی را بازتولید کند. بعبارت کوتاه، این آزمایش‌ها نشان داد که ناحیه مرده قلب می‌تواند از دوباره زنده شود.

چیزی که در آزمایش‌های این دانشمندان منحصربه فرد است، این است که مهندسان از نانوالیاف کربنی استفاده کرده‌اند. نانوالیاف کربنی خیلی خوب کار می‌کنند زیرا رساناهای فوق‌العاده‌ای برای الکترون‌ها هستند و می‌توانند اتصالات الکتریکی را ایجاد کنند که قلب با تکیه بر این نوع اتصالات ضربان هماهنگی دارد. استوت دیوید، از دانشگاه بروان، می‌گوید که این پژوهشگران با استفاده از یک پلیمر اسید پلی لاکتیک-کو- گلیکولیک توانستند این نانوالیاف‌ها را به هم متصل تا یک توری به طول تقریبی 22 میلیمتر و ضخامت 15 میکرون، که شابهت زیادی به یک "چسب زخم مشکی" دارد، تشکیل دهند. آنها این توری را روی یک زیرلایه شیشه‌ای خواباندند تا تحقیق کنند که آیا کاردیومیوسیت‌ها بر روی سطح کلونه خواهند شد و سلول‌های بیشتری را رشد خواهند داد یا نه.

در تست‌هایی با نانوالیاف کربنی به قطر 200 نانومتر که شامل کاردیومیوسیت‌ها بودند، در مقایسه با نمونه کنترلی که فقط از یک پلیمر تشکیل شده بود، بعد از چهار ساعت سلول‌های بافت قلبی پنج برابر بیشتر روی سطح کلونه شدند. طبق گزارش این پژوهشگران، چگالی سطح بعد از پنج روز شش برابر بیشتر از نمونه کنترلی بود. به گفته آنها، چگالی سلول‌های عصبی نیز بعد از چهار روز دوبرابر شده بود.

این پژوهشگران جزئیات نتایج كار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Acta Biomaterialia منتشر كرده‌اند.

************

خلق تصاویر سه بعدی با پلاسمون‌های سطحی

تصاویر سه بعدی که با استفاده از برهمکنش‌های بین نور و نوسانات جمعی الکترون‌های موجود در سطوح فلزی، که به پلاسمون‌های سطحی معروف هستند، نمایان می‌شوند، منجر به تحول بزرگی در فناوری تصویربرداری خواهند شد. ساتوشی کاواتا و همکارانش از موسسه تحقیقاتی RIKEN در ژاپن، تصاویری ساخته‌اند که، برخلاف تصاویر سه بعدی کارت اعتباری، از هر زاویه‌ای با همان رنگ‌های طبیعی ظاهر می‌شوند.

پلاسمون‌ها "شبه ذراتی" هستند که وقتی الکترون‌های فلزی به طور دسته جمعی در فرکانس موج نوری نوسان می‌کنند، مشاهده می‌گردند. اگر نور با فرکانسی کمتر از فرکانس پلاسمون‌های سطحی بر فلز بتابد، منعکس می‌گردد؛ در حالیکه نورهایی با فرکانس بالاتر عبور می‌کنند. فرکانس‌های پلاسمون سطحی مربوط به طلا و نقره در بازه نور مرئی قرار دارند و همین امر باعث ایجاد رنگ‌های ممتاز آنها شده است. گروه کاواتا این پدیده را به‌کار می‌گیرد. کاواتا می‌گوید: "طرح ما این است که پلاسمون‌ها می‌توانند برای انتخاب رنگ‌ها در تصاویر سه بعدی استفاده شوند. این تصاویر با استفاده از نور سفید بازسازی می‌شود و نیازی به لیزر ندارد."

 بازسازی سه بعدی یک سیب قرمز و برگ سبزش با استفاده از تصاویر سه بعدی پلاسمون سطحی

هنوز لیزرها برای ساخت تصاویر سه بعدی ضروری هستند. میو اوزاکی و جون- ایچی کاتو، که از اعضای این گروه هستند، اشیاء را با لیزرهای آبی، سبز، و قرمز روشن می‌کنند و سپس نور پراکنده‌شده را از یک ورقه شیشه‌ای که با لایه‌ای از یک ماده فوتومقاومت به ضخامت 150 نانومتر پوشانده شده است، منتقل کرده و تصویر بدست آمده را ثبت می‌نمایند.

برای ساخت تصاویر پلاسمونی، این دانشمندان یک لایه نقره به ضخامت 55 نانومتر و یک لایه شیشه به ضخامت 25 نانومتر بر روی این ماده فوتومقاومت کشیدند. تاباندن نور به این تصاویر از طریق یک منشور از سه زاویه مختلف، یک زاویه بازای هر رنگ، می‌تواند این تصاویر سه بعدی را بازسازی کند.

کاواتا پیش‌بینی می‌کند که او و سایر دانشمندان سرانجام از این روش برای خلق عکس‌های متحرک استفاده خواهند کرد. ولی حتی قبل از آن، طبق اظهارات هایکه آرنولدز، که بر روی فوتوشیمی تقویت شده پلاسمونی در دانشگاه لیورپول کار می‌کند، چنین تصاویر نویدبخشی، افزاره‌های متحول‌كننده‌ای برای طبابت شخصی می‌باشند. او می‌گوید: "شیمیدان‌ها با تولید سطوح عامل‌دارشده برای حسگرهای تشدید پلاسمون سطحی در جایگاه خوبی برای بکارگیری این فناوری قرار دارند." او توضیح می‌دهد: "یک حسگر گلوکوز می‌تواند خروجی خود را در قالب تغییرات رنگی مشخص ایجاد کند."

جزئیات نتایج این تحقیق در مجله‌ی Science منتشر شده است.

رونمایی از پنج دستاورد جدید فناوری نانو

به تازگی ازپنج دستاورد جدید ومهم دانشمندان و محققان  کشورمان در زمینه فناوری نانو در محل نهاد ریاست جمهوری وبا حضور رئیس جمهوررونمایی شد. این دستاوردهای جدید، شامل چهار نوع از تجهیزات آزمایشگاهی و یک نوع نانو دارو است و در چهارمین جشنواره و نمایشگاه فناوری نانوکه ازتاریخ 13لغایت 17مهرماه درمحل دائمی نمایشگاه های بین المللی تهران برای بازدید عموم ارائه می‌شود.در این مطلب به معرفی این دستاورد ها می پردازیم.

دستگاه‌ تعیین سطح ویژه نانومواد (BET) با قابلیت تعیین مشخصات مواد نانوساختار، دستگاه زدایش عمیق یونی (DRIE) با قابلیت ایجاد ساختارهای میکرومتری و نانومتری بصورت عمودی و عمیق، الکتروفورز موئین، با قابلیت شناسائی کیفی و کمی داروها، دستگاه اسپکت حیوانی (HiReSPECT) با قابلیت تصویربرداری از حیوانات کوچک و نانوداروی سیناداکسوزوم، پنج دستاوردمهم فناوری نانوهستند .

دستگاه‌ تعیین سطح ویژه نانومواد (BET)

از ویژگی‌های دستگاه تعیین سطح ویژه نانومواد (BET) می‌توان به کاربرد آن در تعیین مشخصات کاتالیست‌ها، نانوکاتالیست‌ها، جاذب‌ها و غشاها (انواع مختلف من جمله مواد نانو متخلخل)، نانوالیاف، نانولوله‌ها و لایه‌های نازک اشاره کرد. این دستگاه یکی از پرکاربردترین دستگاه‌ها در تعیین مشخصات مواد نانوساختار از جمله نانوذرات فلزی، اکسید فلزی، سولفیدی، نانو لوله‌ها، نانوالیاف و نانوجاذب‌ها است.

دستگاه تعیین سطح مخصوص و تعیین مشخصات نانو مواد نیز از جمله دستگاه های مورد استفاده در زمینه تحقیق و تولید مواد پیشرفته می‌باشند که می تواند با دقت بسیار بالا، سطح مخصوص مواد نانو ساختار را اندازه‌گیری کند.

این دستگاه که تولید آن در انحصار کشورهایی چون آمریکا، آلمان و ژاپن است با قیمتی بالای صد هزار دلار در دنیا عرضه می شود که نمونه داخلی آن با هزینه 60 درصد دستگاه خارجی تولید و عرضه شده است.

دستگاه الکتروفورز موئین

دستگاه الکتروفورز موئین مدل CEP 1000 بر پایه ی کروماتوگرافی کار می کند ولی به جای استفاده از لوله های معمولی از لوله هایی با قطر 70 تا 100 میکرومتر در آن استفاده می شود. سیال مورد بررسی با اعمال ولتاژ در این لوله ها جریان می یابد و اجزای آن در طول مسییر از هم جدا می شوند. این دستگاه با داشتن ویژگی‌هایی چون زمان تجزیه و تحلیل کم و بازدهی بالا، نیاز به حداقل مقدار نمونه و حلال‌های مورد نیاز، می‌تواند نیاز بسیاری از آزمایشگاه‌ها را برطرف کند. این سیستم، محدوده وسیع و متنوعی از صنایع مانند آنالیزمواد غذایی، داروئی، بیولوژیکی، تجزیه و تحلیل آلودگی‌های محیط زیست و مشخصه‌یابی نانو مواد را پوشش می‌دهد. دستگاه الکتروفورزموئین که جهت شناسایی و تشخیص مواد و ترکیبات نانومتریک مورد استفاده قرار می گیرد صرفا در کشورهای آلمان ، آمریکا، روسیه ، چین و ژاپن با قیمت 100 هزار دلار تهیه می شد که نمونه بومی سازی شده آن کمتر از یک سوم نمونه خارجی قیمت دارد.

دستگاه زدایش عمیق یونی (DRIE)

دستگاه زدایش عمیق یونی  DRIE، قابلیت ایجاد ساختارهای میکرومتری و نانومتری بصورت عمودی و عمیق را دارد. زدایش موادی چون Si، Si3N4، SiO2 و ساخت نانوسیم‌ها و نانو حفره‌ها به عنوان لایه فعال در آشکار سازهای نوری، نانو حسگرهای نیرو و گاز، ادوات بر مبنای کریستال‌های فوتونی، منابع نوری، سوزن AFM و ادوات میکروالکترومکانیکی همچون ریزشتاب سنج‌ها، ریز فشارسنج‌ها، ژیروسکپ‌های میکرومتری، با استفاده از این دستگاه امکان‌پذیر است.

دستگاه زدایش عمیق یونی که برای ایجاد ساختار و طرح بر روی فلزات و سرامیک با ابعاد میکرو متری و نانو متری مورد استفاده قرار می گیرد صرفا در کشور آلمان با قیمت بیش از صد هزار دلار تولید می شود که نمونه بومی آن را با قیمت کمتر از یک هشتم قیمت نمونه آلمانی تهیه شده و در مقایسه با آن سازگاری بیشتری با محیط زیست دارد.

دستگاه اسپکت حیوانی (HiReSPECT)

تصویربرداری از حیوانات کوچک شاخه جدیدی از تصویربرداری است که با استفاده از دستگاه اسپکت حیوانی (HiReSPECT) امکان‌پذیر خواهد بود. عملکرد این دستگاه بدین ترتیب است که رادیودارو یا نانوداروی مورد نظر در رگ موش تزریق می‌شود و سپس دستگاه با سیستم آشکارسازی خود تعدادی تصویر دوبعدی از زوایای مختلف در بازه 360 درجه از موش تهیه می‌کند. سپس یک نرم‌افزار کامپیوتری با استفاده از داده‌های به‌دست آمده، یک تصویر سه‌بعدی از نحوه و میزان پراکندگی دارو در موش را بازسازی خواهد کرد.

درواقع دستگاه تصویر برداری اسپکت جهت تصویربرداری از مراحل درمان و تزریق رادیودارو به بدن حیوانات زنده، جهت درمان و تولید داروهای جدید مورد استفاده قرار می گیرد و در تحقیقات بنیادی در زمینه تولید رادیو داروهای مختلف، محصولی استراتژیک به حساب می آید.فروش این دستگاه در دنیا تابع روابط سیاسی و تحریم ها بوده و هر دستگاه آن بیش از 600 میلیون تومان قیمت دارد که خرید آن با همین قیمت نیز به سختی مقدور است.دستگاه تولید شده در کشور در یک دوره 18 ماهه به صورت کاملا بومی و با یک سوم قیمت خارجی تولید شده که بر مبنای آن ساخت دستگاه اسپکت انسانی نیز مقدور می باشد.

نانوداروی سیناداکسوزوم

نانوداروی  سیناداکسوزوم یک نوع آنتی بیوتیک است که در انواع سرطان ناحیه شکمی کاربرد دارد. عملکرد این دارو به گونه‌ای است که داکسیل به DNA ‌متصل شده و ساخت اسید نوکلئیک را مهار می‌کند.

دوکسوروبیسین که برای درمان سرطان استفاده می شود، درواقع یک سم سلولی است که چون انتخابی عمل نمی کند، غلظت آن در بافت های سالم و توموری تقریبا برابر است. در نانوداروی جدید، این ماده درون نانو کپسول های لیپوزومی محبوس می شود تا هم اثرات جانبی آن کاهش یابد هم اثرگذاری دارویی آن بالا رود. قطر این نانو دارو در حدود 100 نانومتر است و علاوه بر اینکه کوچکی آن برای ورود به بافت پرعروق تومورها مناسب است، توانایی انتقال یک حجم قابل توجه از دارو را نیز دارد. همچنین حلالیت بهتر دارو، سمیت کمتر، مدت زمان بیشتر باقی ماندن در سلول هدف و تسهیل ورود به داخل سلول از دیگر مزایای آن عنوان شده است.

این نانو داروی تزریقی ضد سرطان که برای اولین بار در خاورمیانه ،در کشورمان تولید شده است یک ترکیب ضد سرطان بوده که جهت درمان سرطان تخمدان ، سینه ، مولتیپل میلوما ، کاپوسی سارکومای و بیماری ایدز مورد استفاده بوده و درمان انواع سرطان های دیگر با این دارو در مراحل تحقیقاتی قرار دارد.

همان طور که گفتیم این نانو دارو  نسبت به نمونه‌های تولید شده اولیه خارجی، عوارض جانبی کمتری داشته  و با قیمت پایین تر نسبت به نمونه خارجی عرضه می‌شود که می‌تواند باعث افزایش مصرف آن از سوی بیماران کشور شده و آثار نجات بخش این دارو را توسعه دهد.

شایان ذکر است چهارمین جشنواره و نمایشگاه فناوری نانو در روزهای 13 الی 17مهرماه سال جاری در محل سالن خلیج فارس نمایشگاه‌های بین‌المللی تهران برگزار می‌شود.

فناوری نانو و صنعت نساجی (2)

همان طور که در قسمت قبل نیز بیان کردیم یکی از بخش های مهم صنعتی که فناوری نانو نقش مهمی را در آن ایفا می کند صنعت نساجی می باشد. به دلیل گستردگی صنعت نساجی میزان کاربرد فناوری نانو در این حوزه بسیار متنوع بوده و چشم اندازهای جالبی را در پیش روی صنعت گران و محققان قرار داده است.دراین مطلب سعی داریم به معرفی بخش دیگری ازاین صنعت بپردازیم.

همان طور که می دانیم قدمت صنعت نساجی به هزاران سال پیش باز می گردد. جایی که از پشم حیوانات با ساده ترین ابزار نخ ریسیده می شد و با ساده ترین روش ها به پارچه مبدل می گردید. اما امروزه جایگاه این صنعت بسیار دگرگون شده و منسوجات تنها شامل لباس نمی شوند، بلکه با تامل در دنیای پیرامون، متوجه استفاده انبوه از منسوجات در اطرافمان می شویم. در صنایع دفاعی، الکترونیک، کشاورزی، در امور عمرانی، تصفیه آب، تهیه مواد شیمیایی، کالاهای ورزشی، حمل و نقل، خودروسازی و پزشکی، صنایع غذایی، معماری و ساخت و ساز، هوافضا و صنایع کاغذ نیز از منسوجات استفاده می شود. امروزه منسوجات با ریزترین آجربناهای مواد یعنی اتم ها ارتباط دارند. خصوصیات یک منسوج با ساختمان اتمی، مولکولی، زنجیره پلیمری، شبکه کریستالی و غیرکریستالی، تک رشته الیاف، نخ و ساختمان پارچه ارتباط دارد و مسیر اتصال ساختارهای بنیادی به کاربرد، مسیری است که صنعت نساجی سال ها است طی کرده است و در سال های اخیر نیز شاهد تحولات زیادی در این بخش بوده ایم.

نانوالیاف

اگر با دقت به لباس هایتان نگاهی بیاندازید اولین چیزی که توجه شما را جلب می کند، ساختمانی است که نخ ها در کنار هم ایجاد کرده اند. این ساختمان به یک شکل و حالت نیست. ساختمانی که در لباس ها وجود دارد به روش بافتی که پارچه بافته شده بستگی دارد. در مقیاسی کوچک تر نخ ها هستند که با چشم به راحتی دیده می شوند. الیاف ساختارهایی هستند که نخ را می سازند. دیدن الیاف در لباس کار آسانی نیست، به همین دلیل یک تکه نخ قرقره را برای دیدن الیاف برخلاف جهت تاب آن پیچ داده و آن را باز کنید. رشته های ظریفی که در کنار هم قرار گرفته اند، همان الیاف هستند.

الیاف (جمع لیف) یا فیبر ماده ای است که در عین انعطاف پذیری و ظرافت، طول بلندی نسبت به قطرش دارد. نسبت طول به قطر لیف باید بیش از 1000 باشد تا آن را لیف بنامیم. الیاف از نظر فیزیکی به صورت کوتاه و قطعه قطعه یا بلند و یکسره هستند. آنها به دو دسته طبیعی و مصنوعی تقسیم می شوند. الیاف سلولزی پنبه از مهم ترین الیاف طبیعی به شمار می رود. الیاف مصنوعی را به این جهت مصنوعی می گویند که آنها را انسان ساخته است. امروزه صدها نوع لیف مصنوعی در سراسر دنیا تولید می شوند که هر یک ویژگیهای مختص به خود را دارند، تفاوت الیاف در مقیاس نانومتری(نانوالیاف) در خواص و کارایی آنها بسیار موثر است. با ایجاد یک تغییر کوچک در ابعاد نانومتری پارچه ای از الیاف تولید می شود کاربرد متفاوتی خواهد داشت.

معمولا آرایش زنجیره های پلیمری در کنار هم (چه در الیاف طبیعی وچه در الیاف مصنوعی)مناطق کریستالی یاغیر کریستالی و به اصطلاح آمورف را ایجاد کند.مهمترین ویژگی های الیاف مربوط به رفتار الیاف دربرابرکشش ومیزان افزایش طول آن ها وهمچنین رفتارشان در برابرخمش (خواص مکانیکی الیاف) است.این خواص تا حدی مهم هستند که دربسیاری از مواردکاربرد الیاف براساس آن تعیین می شود.مثلا الیاف ضعیف به تنهایی دریک لباس یا کامپوزیت استفاده نمی شوند،مگر اینکه کارایی دیگری غیر از استحکام داشته باشند،برای مثال بتوانند رطوبت را جذب کنند.

درحال حاضر یک روش معمول در تولید نانوالیاف استفاده از الکتروریسندگی(در تولید نانوالیاف  فرآیند الکتروریسی نسبت به سایر روشها برتری دارد. فرآیند الکتروریسی از لحاظ سرعت تولید، تنوع، پیوستگی، سادگی، هزینه و تجاری‌سازی بر سایر روشها ارجح‌تر می‌باشد.) است که جریان پلیمری (محلول یا مذاب) از طریق ایجاد اختلاف پتانسیلkv 20 بین محلول پلیمری و جمع‌کننده ریسیده و کشیده می‌شود. این روش که در تولید مقادیر نانوالیاف لازم برای کاربردهای پژوهشی به‌کار گرفته می‌شود، نمایانگر کاربردهایی برای پلیمرهایی است که قابلیت ریسندگی فاز مذاب یا فاز محلول را ندارند. تحقیقات اخیر اثبات کرده است که نانو الیاف می‌توانند با استفاده از پلیمرهای دارای قابلیت ذوب ریسی و بوسیلة آمیختن روش‌های ریسندگی و طراحی پک ریسندگی تولید شوند. با این روش نتایج حاصل نانوالیاف حدود 100 nm  تا 400 nm  تولید شده است. مزیت روش ریسندگی فاز مذاب در تولید نانوالیاف، قابل مقایسه بودن بهره‌وری آن با الیاف حاصل از روش ذوب ریسی است.

آن دسته از الیاف نانو که با فرایند الکتروریسی بدست آمده به‌ طور قابل ملاحظه‌ای مقاومت و قابلیت هدایت گرمای پارچه را بعد از عملیات حرارتی مناسب بالا می‌برد. از این رو این نانو الیاف و نخ‌ها  در قطعات منسوج الکترونیکی(منسوجات الکترونیکی( e-textile )، پارچه‌‌هایی هستند که از نخ‌‌های حامل اجزای الکترونیکی ساخته شده‌‌اند.

چارچوبی سه لایه از پارچه های الکترونیکی شامل اجزا، سیستم‌‌ها و کاربردها، می باشد:

* اجزا، عبارتند از اجزای الکترونیکی که می‌‌توانند به پارچه‌‌ها متصل شوند مانند کلیدها، آنتن‌ها و حسگرها

* سیستم‌ها، عبارتند از سیستم‌‌هایی که می‌‌توانند به پوشاک متصل شوند مانند شبکه حسگرها که در لباس جاسازی‌‌‌شده و فعالیت قلب را پایش می‌‌کنند.

* کاربردها، اهداف خاص کاربر یا بازار هستند مانند قابلیت دسترسی آسان به اطلاعات و سرگرمی‌‌ها در لباس‌‌های مد یا لباس‌‌های ورزشی) استفاده می‌شوند.

کنترل رطوبت به کمک نانوالیاف

خیلی اوقات رطوبت جمع شده در داخل کفش ها بسیار آزاددهنده است، به خصوص در فصل زمستان که امکان بیرون آوردن پا نیست. چکمه های بارانی در بیشتر موارد پلاستیکی هستند و مانند پلی استر رطوبت را دفع می کنند.

 فضای داخل این چکمه ها مثل دیگ بخار برای پا ناراحت کننده است. به کمک فناوری نانو می توان ورود و خروج رطوبت در داخل کفش را کنترل کرد. لایه متخلخلی که از منسوجات بی بافت این کار را ممکن می کند. بی بافت ساختاری از الیاف است که همانطور که از نامش پیداست بافت مشخصی ندارد و الیاف به روش دیگری در هم تنیده شده اند. پارچه هایی مثل نمدها از این نوع بی بافت ها هستند و شاید قدمتشان بیشتر از پارچه های دیگر باشد. نمد از در هم تنیدن پشم گوسفندان تهیه می شود. اما بی بافت ها نسل جدیدی از پارچه ها هستند که مستقیماً از الیاف تولید می شوند. چون مرحله تولید نخ و آماده سازی نخ برای بافت مراحل طولانی و پرهزینه ای است، مهم ترین برتری بی بافت ها قیمت ارزان تر برخی از آنها نسبت به پارچه های دیگر است.

یک بی بافت می تواند  با ایجاد یک اختلاف در مساحت سطحی پشت و روی پارچه، عبوردهی رطوبت را کنترل کند. این لایه ها در چکمه های بارانی مفید خواهد بود، کافی است بی بافت به عنوان یک لایه عبوری در کفش قرار گیرد. بی بافتی که به این منظور استفاده شده یک بی بافت فوق جاذب است. این بی بافت نه تنها هوا را عبور می دهد، بلکه بسته به شرایط جوی مثل پارچه پنبه ای قادر است رطوبت هوا را نیز عبور دهد یا برعکس، جلوی عبور آن را بگیرد.

 وقتی آب در مجاورت این پوشش قرار گیرد، ذرات دانه دانه ای که بصورت ثابت روی بی بافت ایجاد شده اند می توانند تا 400 برابر وزنشان آب را جذب کرده و بعد تخلیه کنند. جذابیت فوق العاده این مواد به خاطر ساختار مولکولی آنها است که ماده اصلی اسید آکریلیک را دارد. تعداد بی شماری از این دانه ها در جاهای مختلف به ساختار بی بافت چسبیده شده است. در نتیجه ساختمان نرمی ایجاد شده است که آب محیط را به داخل شبکه پلیمری می کشد. در این حالت فضای محیط بی بافت آنقدر از آب سیر و اشباع شده است که دیگر نمی تواند اجازه نفوذ آب بیشتری را بدهد. در هوای گرم این لایه به هوا اجازه می دهد که به راحتی از کفش عبور کند.

      ادامه دارد...

فناوری نانو در صنعت هوافضا (3)

همان طورکه می دانیم صنعت هوافضا محیط مناسبی برای رشد و توسعه فناوری‌های نوظهور و علوم مربوط به آنها می‌باشد فناوری نانو همین چند سال اخیر امیدهای زیادی را در بین دانشمندان برای دستیابی به مواد با قابلیت‌های بالا و ساخت محصولات با عمر و كیفیت بالا ایجاد کرده است و باعث شده است كه تحقیقات در زمینه نانو به‌عنوان یك چالش اصلی علمی و صنعتی پیش روی جهانیان باشد.دراین قسمت درادامه قسمت های اول و دوم به بیان ادامه ی نمونه های بکارگیری فناوری نانو در صنعت هوا فضا می پردازیم.

نانو حسگرها

در آینده نه چندان دور ، حسگرهایی به اندازه مولکول ساخته خواهند شد. این نانو حسگرها داخل سلولهای بدن فضانوردان قرار می‌گیرند تا به محض احساس ضربات تشعشعهای فضایی ، هشدارهای لازم را جهت حفظ سلامت فضانوردان ارسال کنند. البته این فناوری هنوز هم جای پبشرفت دارد و دانشمندان و محققان ناسا برای پیشرفت آن در حال کوشش هستند. وجود چنین حسگرهایی موجب افزایش ایمنی بدن فضانوردان خواهد شد، به گونه‌ای که به محض مشاهده کوچکترین علایم بیماری زا ، حتی قبل از بروز علائم ظاهری ، سلولهای بدن فضانوردان توسط همین نانوحسگرها برانگیخته خواهند شد.

برای مثال وقتی که یک موتور بسیار کوچک ، ولی زیان بار ، در حال رشد در بدن فضانورد باشد، بلافاصله شناسایی و علائم لازم توسط نانوحسگرها ارسال خواهد شد. توانایی یافتن تغییرات میکروسکوپی داخل سلولها یک لطف بزرگ و پزشکی فضایی است. دانشمندان می خواهند هنگامی که بدن یک فضانورد در وضعیت بدی قرار گرفته، یا وقتی که فعالیت ویروس مهاجم در مراحل اولیه فعالیت است نانوحسگرها علایم لازم را ارسال کنند تا پیشگیریهای لازم صورت پذیرد. شاید وجود چنین امکاناتی گره گشای بسیاری از مشکلات فضانوردانی باشد که برای مدتهای طولانی در مریخ ، ماه و یا سایر سیارات ماندگار خواهند بود.

نانو لوله‌های کربنی

نانو لوله‌های کربنی نیز از دستاوردهای نانو فناوری هستند. این مواد بسیار سبک ، دارای قابلیتهای زیادی از جمله ذخیره انرژی زیاد و مقاوم به تشعشعات گوناگون هستند. یکی از محققان موفق به تولید ورقه‌های شفافی ازنانو لوله کربنی شده‌اند که از ورقه‌های فولادی هم وزن بسیار مستحکم‌تر می‌باشند.نانو لوله‌های کربنی ذرات بسیار کوچکی هم مانند رشته‌های نامرئی هستند. میلیونها قطعه از این رشته‌های نامرئی باهم ترکیب می‌شوند و مواد مفید و قابل مشاهده‌ای بوجود می‌آورند. خواص مفید مکانیکی و الکتریی زیادی در این مواد نهفته است که در صنعت فضا بسیار کاربرد دارند. به عنوان مثال ساخت فضاپیمای سبک ، قوی و مقاوم در برابر تشعشعهای فضایی با چنین موادی امکان پذیر شده است. صرفه وزنی نانو لوله های کربنی برای فضاپیماها از نظر صرفه جویی سوخت تأثیر بزرگتری نسبت به صنعت خودرو برجا خواهد گذاشت و قابلیت ارسال محموله های بزرگتر به مدار و افزایش برد موشک ها را به همراه خواهد داشت. فضاپیماها معمولاً در ورود به جو در اثر مواجهه با یک دمای بسیار بالا از بین می روند و قابل استفاده مجدد نیستند. مقاومت حرارتی برای مواجهه با دماهای بالای هنگام بازگشت به جو خواسته ای است که نانولوله های کربنی به دلیل هدایت حرارتی بالای خود می توانند پاسخ گو باشند. نانولوله های کربنی توانایی تحمل دماهای بسیار بالا را دارند.

پرنده‌های جاسوسی کوچک (نانو پرنده‌ها)

برای تولید پرنده‌های جاسوسی ، سرمایه گذاریهای زیادی انجام شده است. دانشمندان با الگو برداری از حرکات انواع پرندگان و حشرات در صدد تولید پرنده‌های جاسوسی کوچک موسوم به نانو پرنده هستند. نانو فناوری در تولید چنین موجودات ریز بسیار کاربرد دارد. محققان دانشگاه فلوریدا در پژوهشی که انجام داده‌اند، موفق به ساخت یک هواپیمای جاسوسی شده‌اند که از حرکات یک نوع پرنده دریایی تقلید می‌کند. این هواپیمای جاسوسی بدون سرنشین ، فقط 50 گرم وزن دارد و سازندگان این پرنده ترجیح می‌دهند برای کامل کردن آن از تجهیزاتی متشکل از نانو مواد ، نانوحسگرها و دیگر محصولات نانو فناوری استفاده کنند. این نانو پرنده قابلیت پرواز در مناطق تنگ را داشته و می‌تواند با توجه به وضعیتهای گوناگون ، حالت بالهایش را تغییر دهد. برای اعزام این پرنده چابک به مأموریتهای داخل شهر ، مجموعه کاملی از دوربینهای مجهز و کوچک نیز روی آن کار گذاشته خواهد شد.

هواپیماها و موشک ها

1. پنجره ها در هواپیماها و موشک ها برای مشاهده بیرون، توسط انسان و یا حسگرها مورد استفاده قرار می گیرد، این پوشش ها باید به اندازه کافی استحکام داشته باشند و بتوانند برخورد قطعات خارجی را در سرعتهای بالا تحمل کرده و در عین حال شفافیت خود را نیز حفظ نمایند. استفاده از نانومواد برای بهبود پنجره هواپیماها و موشک ها، در برنامه های مختلفی دنبال می شود. پنجره های جدید شفاف، قابلیت پراکنده کردن بارهای الکترواستاتیکی ایجاد شده در کابین را نیز دارند. پنجره های امروزی به بیش از 6 لایه برای رسیدن به خواص مورد احتیاج، نیاز دارند و هدف رسیدن به پنجره ای دولایه است.

2. در مورد روغن و روان کننده ها، نانوذرات می توانند اثرات قابل توجهی داشته باشند، به گونه ای که با کوچک شدن ابعاد ذرات، روغن کاری بهتری صورت گرفته و با داشتن خواصی چون آب گریزی، از آسیب رسیدن به قطعات متحرک جلوگیری کنند. استفاده از نانوذرات در روان کننده ها، نتایج زیادی  را در بردارد. اول اینکه آنها اصطکاک و فرسودگی قطعات را هفت برابر بهتر از روان سازهای تجاری کاهش می دهند. آنها با افزایش بازدهی استاندارد روغن، نیاز به روغن کاری را کاهش می دهند که باعث ذخیره انرژی، کاهش هزینه های جاری، نگه داری داخلی ارزان تر، دقت بیشتر بخش های مختلف و حفظ محیط زیست می شود. همچنین به دلیل کم کردن اصطکاک، با کاهش صدا، ارتعاش و گرما مواجه هستیم.

ساخت پهپادها

یکی از کاربردهای فناوری نانو در حیطه های هوایی ساخت پهپادها است. پهپاد مخفف ترکیب اسمی پرنده هدایت پذیر از دور است. صرف نظر از کاربردهای نظامی پهپاد می تواند یک ابزار بسیار موثر در پایش آلودگی هوا، سمپاشی زمین های وسیع کشاورزی و مصارف دیگر باشد. جسم پرنده ای که بدون حضور عامل انسانی در خود آن، با برنامه ریزی یا کنترل از راه دور قادر به پرواز و به عبارت دیگر یک هواپیمای بدون خلبان است. کاربرد این پرنده می تواند نظامی یا غیرنظامی باشد. به دلیل عدم وجود خطر جانی برای انسان این پرنده می تواند به هر نقطه ای هدایت شود و عملیات با اهداف خاص را انجام دهد. این پرنده ها بسیار متنوعند و در ابعاد و اشکال مختلف با ساز و کار و خصوصیات منحصر به فرد ساخته می شود. می توانند به ابعاد یک حشره یا بزرگ تر از هواپیماهای جت باشند. طراحی و ساخت این پرنده ها در سراسر دنیا انجام می شود. پهپاد شامل یک بدنه با یک چارچوب یا شاسی است. مجموعه چرخ ها توسط شاسی نگه داشته شده اند و موتور محرکه پهپاد هم با شاسی حمل می شود. موتور می تواند موتور بنزینی یا الکتریکی باشد. موتورهای الکتریکی می توانند با منابع مختلف شامل باتری ها یا پیل سوختی انرژی اولیه خود را تامین نمایند. نیروی محرکه (موتور، سازنده، توان، سوخت و حداکثر ظرفیت سوخت)، وزن خالی پرونده و وزن سوخت (چگالی و جنس اجزا)، حداکثر وزن، ابعاد (طول و ارتفاع و طول بال ها) از مولفه های ساخت پهپاد به شمار می روند. در کاربردهای نظامی وزن این پرنده ها بیشتر است.

 پهپادهای غیرنظامی برای بازی، نقشه برداری، تبلیغات، مخابرات، تحقیقات پروازی و جوی، کشاورزی و زیست محیطی و تحقیقات آب و هوایی استفاده می شوند. اما پهپادهای نظامی در کاربردهای تجسسی، تهاجمی و انهدامی، پشتیبانی، تحقیقات پروازی، فریب دهندگی، مرزبانی و جنگ الکترونیکی استفاده می شوند. مشابه دریایی چنین پرنده هایی هم وجود دارد.

این قابلیت ها از فناوری نانو در پهپادها اهمیت دارد: افزایش توان باتری ها، کاهش وزن و افزایش استحکام، نفوذپذیری و قابلیت های شناسایی و برنامه ریزی، استتار و ..

گزارش تصویری از نمایشگاه نانو

نانوعملی که به وسیله نانوتکنولوژی انجام می‌شود تغییر اندازه مواد به اندازه 10-9m است. این کوچک شدن باعث تغییراتی در رفتار ‌و خاصیت مواد می‌شود.

چهارمین نمایشگاه فناوری نانو 13 تا 17 مهرماه در محل دائمی نمایشگاه های تهران برگزار شد آنچه که ما در این نمایشگاه مشاهده کردیم تلاش و کوشش و دستاوردهای دانش آموزان ، دانشجویان و مبتکران ایران زمین بود. در این نمایشگاه افراد و شرکت ها در زمینه هایی چون کشاورزی، نساجی ، نفت ، بهداشت و سلامت و ... شرکت کرده بودند ، آنچه در تصاویر می بینید تعدادی از محصولات و دستاوردها می باشد.

دستاورد های نمایشگاه نانو

نانوعملی که به وسیله نانوتکنولوژی انجام می‌شود تغییر اندازه مواد به اندازه 10”‘9m است. این کوچک شدن باعث تغییراتی در رفتار ‌و خاصیت مواد می‌شود.

جذابیت استفاده از کاربردهای تکنولوژی نانو، تغییرات خواص و رفتار است. این بدان معناست که توسط نانو می‌توان مواد را به اندازه‌های کوچک تبدیل و از خواص و رفتارهای جدیدی که در آنها به وجود می‌آید استفاده کرد.در نمایشگاه که تعدادی از تصاویر آنها در زیر آمده است ، محصولات نانو را در زمینه های مختلف نشان می دهد مانند:

کشاورزی، که در مواردی چون:

* آبیاری

*سیستم‌های مهندسی ژنتیک

* اصلاح مراتع

* اصلاح گیاهی

* سیستم‌های ماشین‌های کشاورزی

* فناوری‌های پس از برداشت محصول

به کار برده می شود .

مواد،که در ساخت :

*نانو سرامیک‌ها

*نانو لوله‌های کربنی 

*نانو ذرات نقره

نفت، نساجی، بهداشت و سلامتی !

امید است که همچنان راه پیشرفت در مملکت اسلامی طی شده و محققان در این زمینه نیز به موفقیت های بزرگ تری دست یابند

منسوجات هوشمند

فناوری نانو وصنعت نساجی (3)

امروزه صنعت نساجی به یکی اززمینه های اصلی برای کاربرد فناوری نانو در تولید محصولات وبهبود فرایندها تبدیل شده است.نوآوری های تاثیرگذاردربازار صنعت نساجی شامل مواردی است که یا توسعه محصولات جدیدی رامطابق باتقاضای مصرف کننده درپی داشته باشند ویااینکه باایجادتحول درفرایندهای تولید،موجب کاهش قیمت ،افزایش ظرفیت تولیدوارتقای کیفیت شوند.دراین قسمت در ادامه قسمت های

 (1) و (2) به بیان بخشی دیگراز این تحول صنعتی می پردازیم.

الیاف ساخت انسان با تغییر در خصوصیات نانومتری و میکرومتری جنس و شکل سطح مقطع و ظرافت و توخالی یا توپر بودن تنوع زیادی پیدا کرده است. در مورد پوشاک الیافی مناسب است که علاوه بر داشتن حداقل شرایط مکانیکی، با هزینه ای کم بیش ترین راحتی و آرامش را در مشتری ایجاد کند اما در مورد کاربردهای صنعتی استحکام و نفوذپذیری و هزینه و کارایی اهمیت بیشتری پیدا می کنند. در بخش تولید الیاف به مانند دیگر بخش های فناوری نانو الگوبرداری نانومتری از طبیعت نیز مورد توجه قرار گرفته است. طبیعت ما را به گستره بسیار زیاد الیاف طبیعی و کارایی بالای آن رهنمون می کند. تار عنکبوت و ابریشم نمونه هایی از این الیاف هستند.

مثالی از الگوبرداری نانومتری ازطبیعت

در سرمای یخبندان قطب دیگر وسیله ای نیست که خود را با آن گرم کنیم، اما خرس های قطبی چطور این سرما را تحمل می کنند. به کمک پرتوهایی با طول موج بالا مثل پرتو مادون قرمز می توان دریافت کدام قسمت های بیرونی بدن خرس داغ تر هستند.

 دوربین مادون قرمز نشان می دهد تقریباً تمام جاهای بدن خرس که از پشم پوشیده شده، هیچ گرمایی از دست نمی دهد و بینی خرس بیش ترین حرارت را دارد. موهای خرس قطبی سفید و شفاف بوده و میکروسکوپ هم به توخالی بودن آن اشاره دارد. این موها گرما و صدا را به پوست انتقال می دهند و پوست سیاه خرس گرما را جذب می کند. خرس استتار خوبی در برابر اشعه مادون قرمز دارد.

محققان فناوری نانو، صفحاتی مشابه پوست خرس قطبی تولید کرده اند که امواج مادون قرمز و ماورای بنفش را عبور می دهد و به انتهای سیاه رنگ آن می رسانند. در بالای این پارچه دو لایه، لایه شفافی وجود دارد که هوا را در فضای خالی پارچه محبوس کرده است. با تابش خورشید گرما جذب می شود و هدر نمی رود. به کمک این فناوری با تابش نور خورشید می توان آب را هم گرم کرد.

منسوجات هوشمند

فناوری نانو هم می تواند منسوجات را هوشمند کند و به آنها کارایی ویژه ای بدهد. با توجه به ارتباط محصولات فناوری نانو با خواص نوری، گرمایی، خواص انعطاف پذیری و ... منسوجات زیادی می توانند از فناوری نانو بهره ببرند.

در محصولات مدرن صنعت نساجی علاوه بر خصوصیات استحکامی روی خواص دیگری مانند جذب مواد، عبور یا دفع مواد نیز کار شده است. به چنین محصولاتی منسوجات هوشمند اطلاق می شود. کلمه هوشمند همیشه درست استفاده نمی شود. لباس های هوشمند، لباس هایی نیستند که فکر کنند یا برای شما چای درست کنند یا کتاب بخوانند. لباس های هوشمند یک قابلیت ویژه دارند. برای مثال به نخ های کشسان به خاطر خواص ارتجاعی فوق العاده می توان هوشمند گفت، می توان بارها و بارها آن را کشش داد و باز بتواند خواص ارتجاعی خود را حفظ کند. این نخ ها وارد لباس شده و لباس را کشسان می کنند.

درواقع منسوجات هوشمند منسوجاتی هستند که می توانند در سرما ما را گرم نگه دارند و در گرما خنکمان کنند یا راحتی لازم را برای ما فراهم آورند. آنها می توانند نیمه رساناهای سازنده قطعات الکترونیکی را در برداشته باشد یا یک اثر رنگی ویژه از خود نشان دهند. خیلی از منسوجات هوشمند در انواع پوشاک استفاده می شوند و هدف آنها ایمنی یا بهداشت یا راحتی است. توسعه منسوجات هوشمند نظامی نیز بسیار مهم است. لباس هایی که در شرایط سخت و حملات از بدن محافظت می کند یا لباس هایی که تغییر رنگ می دهند، از جمله کاربردهای مطرح نظامی هستند.

لباس های ضد لک

نیاز جهانی به لباس‌هایی كه نیازمند نگهداری نیستند، روز به روز در حال افزایش است. از جمله خواصی كه می‌تواند در جهت رفع این نیاز باشد، ‌خاصیت دفع لك و آب است.

با به كارگیری فناوری نانو در عملیات تولید یا تكمیل پارچه، قطرات مایع نمی‌توانند درون پارچه‌های مقاوم در برابر مایعات، نفوذ كنند. این اثر شبیه اثر موجود در برگ‌های زنبق آبی یا گل لادن است كه با یك لایه واكس به ضخامت یك نانومتر پوشیده شده‌اند.در این گل، قطرات آب روی این برگ‌های به صورت دانه‌های كوچك درآمده و با لغزیدن روی سطح، آلودگی و گرد و غبار را نیز با خود می‌برند.

مولكول‌های فراوانی شده با نانو نیز می‌توانند مایعات را جذب كرده یا حركت داده، لك و آلودگی را دور كنند. این خاصیت را می‌توان روی پارچه‌های نخی یا نخی-پلیمری برای رفع لك در كاربردهای درون منزل همانند لك سس گوجه فرنگی، قهوه، چمن یا روغن ایجاد كرد و در عین حال امكان تنفس را برای پارچه حفظ كرد. این فرایند برای پوشاك بچه‌ها، لباس ورزشی یا یونیفورم‌ها ایده‌آل است.

لباس های پنبه ای رطوبت را جذب می کنند و همواره راحت تر هستند. به همین خاطر لباس های زیر معمولاً پنبه ای هستند. اولین کاربرد فناوری نانو در لباس های پنبه ای دافع لک ظهور کرد. به کمک فناوری نانو، شلواهای دافع لکه اولین بار در سال 2001 به بازار عرضه شده اند. در فرایند تولید این محصول از نانوموادی استفاده می شود که به طور پایدار به الیاف پنبه متصل شده و اثر دافع را بر جای می گذارند. هر مایعی که پارچه با آن تماس پیدا کند، سریعاً روی پارچه می غلتد و در سطح پارچه می نشیند و دیگر در آن نفوذ نمی کند. بنابراین هیچ اثر رطوبت یا خیسی دیده نمی شود.

این لباس های ضدّ لک خاصیت خودتمیز شوندگی دارند، ولی ساز و کارشان با پوشش های فوتوکاتالیستی متفاوت است. در واقع در لباس ها آب گریزی افزون می شود و در پوشش های فوتوکاتالیستی آب دوستی افزایش می یابد. اساس کار لباس های ضد لک تغییر کشش سطحی است. نقش پوشش نانو در پوشاک با استفاده از پوشش های دافع آب و ضد لک با ثبات بالا قابل ارزیابی است. پایداری و کارایی این پوشش ها پس از بارها شستشو هنوز در پارچه مانده است.

لباس های خنک

 راحتی الیاف مصنوعی خیلی جزیی است، زیرا آنها رطوبت بدن را جذب نمی کنند و پخش کردن الکتریسته ساکن نیز برایشان دشوار است. علیرغم این خواص برای ورزشکاران لباس های فوق خنکی از پلی استر تولید شده است که تنها بر اساس یک اختلاف ساده بین سطح الیاف در مجاورت پوست و سطح الیاف در طرف بیرونی لباس، بدن را خنک نگه می دارد. نخ هایی که در مجاورت بدن قرار دارند الیافی کمتر و بزرگتر دارند. این نخ ها مساحت سطح مشخصی دارند. نخ هایی که در مجاورت محیط بیرونی هستند، الیاف ظریفتر و بیشتری دارند. این نخ ها مساحت سطح بیشتری از نخ های ضخیم دارند. اختلاف بین میزان مساحت سطح باعث می شود که مثل اسفنج، عرق و رطوبت از داخل لباس به بیرون کشیده شود و در سطح بیرونی پخش شود و میزان تبخیر افزایش یابد. فواصل بزرگ در بافت حلقوی باعث گردی هوا و افزایش تبخیر می شود.

      ادامه دارد...

نمایشگاه نانو سال 90

کشاورزی و مواد

چهارمین نمایشگاه فناوری نانو 13 تا 19 مهرماه در تهران در محل دائمی نمایشگاه های تهران برگزار شد آنچه که ما در این نمایشگاه مشاهده کردیم تلاش و کوشش و دستاوردهای دانش آموزان ، دانشجویان و مبتکران ایران زمین بود.

پیش از آنکه وارد سالن نمایشگاه شوید شاهد دو غرفه در جلوی درب ورودی هستید ، باشگاه نانو و تور نمایشگاه ! در این تور طی هر 30 دقیقه یکبار 11 نفر با شما همراه می شدند و هر یک بخشی از نمایشگاه را به تفسیر توضیح می دادند بدون اینکه هزینه ای را دریافت کنند آنها هدف خود را از این عمل گسترش و آشنایی افراد با این تکنولوژی اعلام داشتند.

آیا می دانید نانو چیست و به چه معناست؟

نانو به معنای 10 m است که  یک مقیاس به شمار می رود و آن را با نانومتر می‌شناسیم. عملی که به وسیله نانوتکنولوژی انجام می‌شود تغییر اندازه مواد به اندازه  10 m  است. این کوچک شدن باعث تغییراتی در رفتار ‌و خاصیت مواد می‌شود.

جذابیت استفاده از کاربردهای تکنولوژی نانو، تغییرات خواص و رفتار است. به عنوان مثال فلز معمولی نقره که به عنوان زیور آلات مورد استفاده قرار می‌گیرد را در نظر بگیرید، زمانی که نقره به نانو ذرات نقره تبدیل می‌شود، خاصیت آنتی باکتریال پیدا می‌کند این بدان معناست که توسط نانو می‌توان مواد را به اندازه‌های کوچک تبدیل و از خواص و رفتارهای جدیدی که در آنها به وجود می‌آید استفاده کرد.

نانو در کشاورزی

در نمایشگاه امسال تعدادی محصول ارائه شده بود که در زمینه کاربرد نانو در کشاورزی بود جالب است بدانید که نانو در قسمت‌های مختلف مانند آبیاری، سیستم‌های مهندسی ژنتیک، اصلاح مراتع، اصلاح گیاهی، سیستم‌های ماشین‌های کشاورزی، فناوری‌های پس از برداشت محصول و ... تاثیرات چشمگیری را گذارده است.

به عنوان مثال ممکن است شنیده یا خوانده باشید که برای رسیدن میوه‌ها باید در محیط رشد آنها گاز اتیلن وجود داشته باشد. اما در محیط سرد خانه باید عکس این عمل را انجام دهیم و گاز اتیلن را حذف کنیم که این امر سبب می‌شود میوه دیرتر برسد.

به این منظور از جاذبها استفاده می‌کنند. جاذب‌ها با اتیلن واکنش انجام می‌دهند که منجر به حذف اتیلن از هوای اطراف می‌گردد. در صورتی که از نانو جاذب‌ها در انجام این فرآیند استفاده کنیم، آنچه که گزارشات نشنان می دهد جذب گاز اتیلن حدود 300% افزایش پیدا می‌کند. تاثیر این افزایش جذب اتیلن توسط نانو جاذب‌ها در درازا مدت مشخص می‌شود که ما شاهد صرفه جویی در زمان و هزینه‌ها می‌شویم.

دستاوردهای جهاد کشاورزی که توسط نانو صورت گرفته است را می‌توان به صورت زیر اشاره کرد:

* نانو جاذب‌ها

* نانو کودها و...

* تولید گیاهان به وسیله نانو ذرات

* تشخیص بیماری‌ها به وسیله نانو کیت‌ها

با توجه به این که نانو علمی جدید می‌باشد، دستاوردهای زیادی در زمنیه تجاری از آن یافت نمی‌شود. به جز بحث میوه و نانو جاذب‌ها، سایر مسائل مربوط به نانو در زمینه کشاورزی در حد تحقیق می‌باشد.

نانو مواد:

شرکتهای موجود در این بخش، محصولات خود را به صورت پودر یا سوسپاسیون ارائه می دادند که محصول آنها در صنایع دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد که معمولا به صورت واسطه استفاده می‌شوند و کاربرد تجاری به طور مستقیم ندارند.(کاربرد در زمینه رنگ، نساجی، ساختمان و ...)

از جمله محصولاتی که به صورت عمده تولید و مورد استفاده قرار می‌گیرد، نانو سرامیک‌ها می‌باشند. سرامیک‌ها موادی سخت و با پایداری بالا هستند که برای استحکام دهی و در پوشش فلزات مورد استفاده قرار می‌‌گیرند. این فلزات کاربرد بالایی دارند ولی در همه محیط‌ ها مورد استفاده قرار نمی‌گیرند. زیرا از نظر شیمیایی در هر محیطی پایدار نیستند و دچار خوردگی و سایش می‌شوند.

همچنین پوشش‌هایی که به منظور جلوگیری از خوردگی و سایش بر روی آنها اعمال می‌شود، گاهاً پیش می‌آید که استحکام لازم را دارا نمی‌باشند.

بدین منظور کامپوزیت کردن پوشش‌ها در فرآیندهای مرتبط سختی لازم را به آنها می‌دهند. گاهی مواد یا نانو ذراتی از جنس PTFE یا سایر جنس‌هایی که خود توانکار هستند به پوشش‌ها اضافه می‌کنند که علاوه بر سختی، خاصیت ضد سایش نیز به آن اضافه شود که باعث کاهش ضریب اصطکاک می‌شود.

موادی مانند نانو لوله‌های کربنی، هردو خاصیت را به صورت همزمان دارا هستند. بدین معنا که هم دارای سختی بوده و هم ضریب اصطکاک را کاهش داده و یاعث افزایش طول عمر می‌شود.

کاتالیزرها نیز ارائه شده بودند که در زمینه نفت و گاز پر کاربرد می‌باشد و به صورت نانو موجود می‌باشد. وظیفه کاتالیزرها افزایش سرعت واکنش به وسیله کاهش انرژی لازم برای انجام واکنشی می‌باشد که سبب می‌شود سرعت انجام واکنش زیاد شود. کاتالیزرها این کار را به وسیله پنچ انجام می‌دهند. بنابراین با افزایش سرعت واکنش با نوع نانو برای هر گرم کاتالیزر می‌توان کاربری بیشتری را داشته باشیم و اگر به وسیله نانو این عمل انجام شود سرعت چند هزار برابر می شود، که به این صورت نسبت کارایی نیز افزایش پیدا می‌کند.

از جمله محصولاتی که به صورت استثنا به طور مستقیم مورد استفاده قرار می‌گیرد اسپری‌های نانو ذرات نقره می‌باشد. زمانی که نانو ذرات را به صورت اسپری در سطح پوشاک (یا نساجی‌ها) استفاده شود لباس ضد بو، ضد قارچ و ضد حساسیت پیدا می‌کند. به طور کلی می‌توان گفت نقره خاصیت آنتی باکتریال دارد.

نفت، بهداشت، پلیمربا نانو

نمایشگاه نانو سال 90(2)

چهارمین نمایشگاه فناوری نانو 13 تا 17 مهرماه در تهران در محل دائمی نمایشگاه های تهران برگزار شد آنچه که ما در این نمایشگاه مشاهده کردیم تلاش و کوشش و دستاوردهای دانش آموزان ، دانشجویان و مبتکران ایران زمین بود.

قسمت اول

نفت

در این بخش از زمان استخراج نفت از چاه‌ها تا زمانی که محصول به دست مصرف کننده برسد، در زمینه نانو کاربرد دارد.

تعدادی از این کاربردها وارد بازار شده و بر روی تعداد دیگری از آنها تحقیق صورت می گیرد.از جمله کاربردهای نانو در زمینه صنایع پتروشیمی مربوط به افزایش سرعت واکنش ها می‌باشد.

به طور معمول برای انجام واکنش، دو مولکول باید با هم برخورد داشته باشند و اگر ماده بزرگی را در محلولی بریزیم و نخواهیم واکنش انجام دهیم واکنش ممکن است فقط روی سطح آن انجام گیرد.

کاتالیزورهایی که در زمینه ‌های مختلف موجودند گران قیمت هستند، زیرا در آزمایشگاهها و در زمینه پتروشیمی زیاد مورد استفاده قرار می‌گیرد. بنابراین باید از آنها بیشترین استفاده را کرد، این مواد را به 10-9m می‌رسانند در نتیجه نسبت سطح به حجم آنها بیشتر شده و واکنش پذیری افزایش می‌یابد.

نساجی:

محصولی که در زمینه های نساجی ارائه شده بودند نیز جالب بودند که توضیحات آنها اینگونه بود:

از علم نانو در زمینه نساجی به منظور افزودن خاصیت های جدید به الیاف استفاده می شود. به عنوان مثال می توان به خاصیت های ضد آب و ضد لک اشاره کرد. همچنین از خاصیت فوتوکاتالیست در لباس استفاده می شود. بصورتی که زمانی که لباس عرق کند، توسط نور خورشید، نور لامپ یا هر نور دیگر بوی عرق از بین می رود. این خاصیت بوسیله عنصر لیتیوم بدست می آید.

خاصیت آنتی باکتریال در پارچه نیز توسط افزودن کلوئیدهای نقره ایجاد می گردد. بر روی پوست مقداری میکروب و باکتری وجود دارد که در تاریکی و هوای گرم رطوبت شروع به فعالیت می کند. این امر سبب می شود سلول های سطح پوست از بین برود که منجر به ایجاد بوی نامطبوع می گردد. وجود نانو ذرات نقره در لباس باعث عدم ایجاد بوی نامطبوع و باکتری می شود و در حال حاضر سه شرکت از علم نانو در زمینه نساجی استفاده می کنند. که در نمایشگاه نیز شرکت کرده بودند

نکته قابل توجه در استفاده از علم نانو توسط این شرکت ها می باشد که به دو صورت انجام می شود. بدین صورت که یکی از شرکت ها نقره در الیاف اضافه شده و مورد استفاده قرار می گیرد. اما دو شرکت دیگر به الیاف بافته شده، توسط اسپری نانو نقره، آن را به نانو ذرات نقره آغشته می کنند. در این روش از تثبیت کننده ها نیز استفاده می شود، اما پس از چند بار شست و شو این خاصیت از بین می رود البته این شرکتها توانسته اند تعداد دفعات شست و شو را به 100 بار برساند.

لازم به ذکر است که این لباس ها در سطح محدود عرضه می شود زیرا مجوز وزارت بهداشت را ندارد. زیرا منفذهای روی پوست از ذرات نانو بازتر بوده و موجب ورود نانو ذرات به بدن می شود.

بهداشت و سلامت:

بیشترین ترکیب مورد استفاده در ایران در زمینه آب و محیط زیست، نانو فیلتر ها هستند.

نانو فیلتر ها در زمینه تصفیه آب و هوا کاربرد دارد. در بخش تصفیه آب، در فیلتر های معمولی تمام املاح آب را حذف می کنند اما در نانو فیلتر ها این امکان وجود دارد که بصورت انتخابی املاح را حذف شود.

نانو فیلترهای هوا، بوهای بد و ارگانیک را از بین ببرند. از این محصول در پزشک قانونی نیز استفاده می شود و از سرعت بالایی برخوردار است.

کاربردهای نانو در بحث پزشکی:

** از نانو در دندانپزشکی برای روکش دندان ها استقاده می شود که سبب افزایش عمر و ماندگاری دندان می گردد و همچنین از رنگ طبیعی برخوردار است.

** استفاده از نانو ذرات طلا برای کاهش حساسیت های دندانی نسبت به سیگنال های دمایی، که بصورت اسپری استفاده می شود.

** استفاده از نانو ذرات لیپیدی برای درمان سرطان، مه اطراف داروها را پوشش می دهد و بعد از مصرف وارد بافت های مورد نظر در بدن می شود.

صنایع پلیمر:

در این بخش، بحث پلی اتیلن و پلیمرهایی است که با ورود به طبیعت مدت زمان زیادی برای تخریب شدن نیاز دارند. بدین منظور علم نانو از پلیمر هایی از جنس نشاسته یا سلولز استفاده می کند.

سلولز با تبدیل شدن به پلاستیک، در ظروف پلاستیکی مورد استفاده قرار می گیرد و زمان کمتری را برای تخریب نیاز دارد.

در اینجا از نانو بوسیله نانو ذرات ضد میکروبی کمک گرفته می شود. به عنوان مثال نانو ذرات نقره را به  به خمیر مورد نظر (که در اینجا نشاسته مدنظر می باشد) اضافه می کنند.

بدین وسیله ، ساختار ظرف های تولید شده دارای نانو ذرات نقره می شود و خاصیت آنتی باکتریا پیدا می کند. این امر سبب عدم ورود میکروب به داخل ظرف و همچنین سالم ماندن محصول داخل آن می گردد.  از این نانو ذرات می توان در سطح کاشی، سرامیک و  پرده های موجود در محیط های بیمارستان ، دستگیره های محیط های پر رفت و آمد مانند اتوبوس و بیمارستان ها و .... استفاده کرد. با این کار می توان از شست وشو و ضدعفونی کردن هر روزه همچنین اماکنی جلوگیری کرد که خود این امر باعث کاهش و صرفه جویی هزینه و زمان می گردد. از دیگر کاربردهای نانو در سطوح، می توان به سطح هایی اشاره کرد که  ما خواهان عدم نفوذ آب در آن باشیم. بوسیله نانو ذراتی که خاصیت آب گریزی دارند، این امر میسر است.

داروسازی نوین با کمک فناوری نانو (2)

امروز یکی از صنایع پرسود و پر رونق صنعت دارو و دارو رسانی می باشد. با توجه به سرمایه های عظیمی که دولت ها و شرکت در این حوزه قرار داده اند و با توجه به نیازهای روز افزون به داروهای جدید یا سامانه های دارورسانی نوین، توجه به این حوزه و بویژه کاربرد فناوری نانو در این حوزه ضروری به نظر می رسد.در قسمت اول به معرفی دارورسانی نوین پرداختیم دراین قسمت به بیان ادامه مطالب می پردازیم.

اكثر متخصصین داروسازی به دنبال یافتن راه‌هایی هستند تا از طریق آن داروها را به دقت به‌ محل اثر اصلی خود برسانند تا بیشترین اثر درمانی آن ها بروز نماید.

در حال حاضر اكثر داروها از طریق جذب سیستمیك به محل اثر خود ارائه می‌شوند . پایه‌های این نگرش بر این مبنا است كه اگر مقدار كافی از دارو وارد سیستم گردش خون شود، بالاخره مقداری از آ ن به محل اثر خود اعم از اینكه محل اثر در بافت ، عضو و یا سلول‌ ‌باشد خواهد رسید . به طور مثال برخی از داروهای ضد سرطان از این طریق بر روی سلول های در حال تقسیم تأثیر می‌گذارند ، اما در همان حال ممكن است به سلول های سالم نیز به نوعی مانند سلول های سرطانی آسیب برسانند . البته برای مواجه با این مشكل و كاهش هزینه‌های مربوط به ارائه داروهای جدید، می‌بایستی كه آنها را به طور اختصاصی بر روی اهداف تعیین شده طراحی نمود. در مواردی حتی دارو را به آنتی بادی اختصاصی سلول گرفتار مورد نظر متصل می‌نمایند تا داروی پیوند یافته بتواند به راحتی مسیر اتصال خود به سلول های هدف را به طور اختصاصی پیدا كند. برخی از محققین نیز نقاط ورودی را در مسیر متابولیكی بیماری ها پیدا كرده اند و بر مبنای آن داروها را طراحی و ارائه می‌نمایند.

فولرن ها

نوع دیگری از ذرات که در دارورسانی می توانند مورد استفاده قرارگیرند ،فولرن ها هستند که یکی ازآلوتروپ های کربن می باشند و شامل حلقه های 5 ضلعی و 6 ضلعی ازاتم کربن می باشند،این ترکیبات به عنوان حامل های دارویی بسیار موثرواقع می شوند. باکی بال شناخته شده ترین فولرن است که شبیه توپ فوتبال می باشد و از 20 شش ضلعی و 12 پنج ضلعی ساخته شده است . محققین مؤسسه C Sixty از ماكرو مولكول های درمانی به صورت فلورن ها استفاده می‌كنند. فولرن هااز نظر ساختاری شبیه توپ فوتبال هستند و به عنوان آنتی اكسیدان و دارای قدرت جذب رادیكال های آزادی هستند كه در طی بیماری هائی مانند بیماری های اعصاب، حملات قلبی و دیابت افزایش می‌یابند. انواعی از مواد ،دارای اكسیژن فعال و راد یکال‌های آزاد هستند كه می توانند الكترون‌های غیرمزدوج خود را در تماس با مولكول‌های حیاتی مانند اسیدهای نوكلئیك قرار ‌دهند و به این وسیله سبب تخریب سلولی و مرگ سلول (apoptosis) ‌شوند. محققین C Sixty معتقدند كه فولرن ها به صورت یك "اسفنج رادیكالی" عمل می‌كند و می‌توانند كه الكترون های تخریب شده را در میان بگیرند. در عمل فولرن ها در آب نامحلول هستند لذا لازم است تا به نوعی محلولیت آنها افزایش یابد.

لیپوزوم‌ها

لیپوزوم‌ها در دارورسانی با استقبال زیادی روبرو شده‌اند. این مواد می‌توانند به طور كروی مواد داروئی را دربر گر فته و احاطه نمایند. تاكنون بسیاری از تركیبات از جمله ضدسرطان‌ها و آنتی بیوتیك‌ها توسط لیپوزوم‌ها مورد استفاده قرار گرفته اند . در مقابل نیز شركت‌هائی مانند Anosys وجود دارند كه توانسته‌اند از لیپوزوم‌ها به صورت حامل‌های دارو یی استفاده نمایند. اغلب سلول ها برای انتقال پیام و سیگنال مهم خود به سلول دیگر از حامل‌هائی به نام dexosome ها استفاده می‌كنند. در سیستم ایمنی ، این سلول های دندانه‌دار ، عوامل ویروسی و عفونت ز ا را حس می‌كنند در حقیقت این شركت توانسته است dexosome های مصنوعی برای هدف قراردادن سرطان را بسازد. محققین Anosys به كمك این روش خواهند توانست نوعی ایمنی اكتسابی بر علیه انواعی از سرطان‌ها ایجاد نمایند.

مثال هایی از روش های دارورسانی

روش های  متعددی برای آزادسازی و دارو رسانی به منظور افزایش تاثیر دارو و كاهش اثرات جانبی آنها نیز وجود دارند كه مورد تحقیق می باشند. به طور مثال كاربرد پوشش هایی كه تحت تابش نور فعال می شوند وبرای كاربرد داروهای خاص در استخوان ها به كار گرفته می شود از این موارد هستند. این نوع داروها عمدتا به علت نوع پوشش دادن آنها، غیرمحلول باقی می مانند و در استخوان ها جذب می شوند. این پوشش ها پس از قرار گرفتن در معرض نور و تابش به فرم محلول درآمده و اجازه می دهند تا دارو به محل اثر خود رسیده و تاثیر نماید.

نانولوله های کربنی نوعی دیگر ازذراتی هستند که می توانند دردارورسانی هوشمند مورد استفاده قرار گیرند.نانولوله ها دارای ساختاری استوانه ای شکل ازاتم های کربن دراندازه های نانومتری است که برحسب روش تهیه ی آن می توانند تک دیواره (صندلی،زیگزاگ وکایرال)تاچند دیواره باشدوبه خاطرخواص ساختمانی منحصربه فرد آن ها دانشمندان علاقه ی زیادی به استفاده از آن ها به عنوان حاملین دارو دارند.

با استفاده از فناوری نانو داروها را در پوشش های خاص از جنس نانوپوسته (شیشه پوشیده شده با طلا) قرار می دهند و محموله های مذكور را به بدن تزریق می كنند. این مواد در خون گردش كرده و در موضع مورد نظر به آنها طول موج خاصی تابیده می شود كه موج خروج مواد دارویی از بسته های مذكور دقیقاً در موضع مطلوب می گردد. از آنجایی كه حامل های دارویی اندازه كوچكی دارند می توانند پس از تحریك توسط طول موج مناسب وارد سلول شوند و در صورت نیاز سلول مواد خود را آزاد كنند. بدین ترتیب داروها نه تنها در ارگان هدف بلكه در سلول های هدف عمل می كنند و عوارض جانبی به حداقل ممكن می رسد. از خواص محموله های دارویی نانونی می توان به سازگاری آنها با بدن، قابلیت جذب مجدد و قابلیت اتصال آسان به دارو اشاره كرد.

فاكتورهای مؤثر بر اكتشافات دارویی مبتنی بر فناوری نانو

افزایش حلالیت: از مزایای عمدة سیستم‌های دارورسانی مبتنی بر نانو، تاثیر سریع آنهاست. این مسئله تاحدودی مربوط به فناوری‌های كپسوله‌‌كردن و به دنبال آن افزایش سرعت انحلال ماده در مایعات بدن است. در همین راستا می‌توان به این نكته اشاره كرد كه ذرات 10 میكرونی سطحی معادل 2 تا 5 مترمربع به ازای هرگرم دارا می‌باشند در حالی كه نانوذرات 3 تا 5نانومتری دارای سطحی معادل 400 تا 500 مترمربع به ازای هرگرم می‌باشند. شركت داروسازی Elan روش‌ روكش‌دهی پیشرفته‌ای را دارا می‌باشد كه از كنترل گسترده‌ای بر روی این نوع ذرات برخوردار است.

كاهش هزینه‌های توسعه: تحقیق و توسعه فناوری نانو نیازمند روش‌های جدید آنالیز می‌باشد. توسعة این روش‌ها و تجاری‌شدن آنها باعث افزایش بازده و بهبود وضعیت صنعت دارورسانی خواهد گردید. از آن جمله شناساگرهای زیستی مبتنی بر نانوذرات می‌باشند كه در تست‌های بررسی كارآیی و میكروآرایه‌ها كاربرد دارند. برخی شركت‌ها از نانوبلور‌ها (معمولاً ژرمانیوم و سیلیكون) برای نشان‌داركردن فلورسانت مواد استفاده می‌كنند در حالی كه امروزه شركت‌هایی چون Evident technologies, Quantom dots و Kereos از مزایای ویژة نقاط كوانتومی برای تحقیقات خود استفاده می‌كنند.

هدفمندسازی بیشتر: افزایش كارآیی داروها نسبت به دوز در سیستم‌های دارورسانی مبتنی بر نانو نیاز كلی مصرف دارو را كاهش می‌دهد و احتمالاً باعث كاهش هزینه‌ها و عوارض ناخواسته در بدن می‌شود.

سودمندی بیشتر برای بیماران: از دیگر مزایای فناوری نانو كه باعث تقویت صنایع داروسازی می‌شود، مشتری‌ها هستند. داروهای مبتنی بر فناوری نانو شاید پاسخی به نیاز روزافزون به مصرف راحت‌تر داروها باشند. به عنوان مثال چندین داروی جدید برای انتقال به ریه فرمولاسیون می‌شوند، كه الزاماً بافت ریه محل اثرگذاری آنها نیست.

  ادامه دارد...