کاربرد فناوری نانو در پزشکی

کاربرد فناوری نانو در پزشکی و سلامت

کاربرد نانو در پزشکی به حدی است که یک زیرشاخه در این علم تشکیل شده که با نام پزشکی نانو شناخته می شود. در حقیقت  فناوری نانو برای پیشگیری، تشخیص و درمان بیماری، به کمک علم پزشکی می آید. این علم توانسته در زمینه های مختلفی همچون شیمی درمانی، سیستم تحویل دارو به بافت های بدن، ترمیم استخوان و بسیاری زمینه های دیگر موفق عمل کند.

با توجه به کاربردهای اخیر فناوری نانو در حوزه پزشکی،  می‌توان  گفت این  فناوری، کلیدی  برای  روش‌های  تشخیص پارامترهاست و در ساخت حسگرها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این علم همچنین می‌تواند تولید محصولات بافتی مهندسی شده و مصنوعی را گسترش دهد که کاربرد فراوانی در پزشکی دارند.

بهبود فرایند کاشت

به جسمی که در داخل بدن در بخش خاصی برای جبران یک وظیفه قرار داده می شود، کاشت یا ایمپلنت اطلاق می شود. به قرار دادن این جسم در داخل بدن نیز  کاشت گفته می شود. کاشت ها کارهای متفاوتی انجام می دهند؛ از جایگزین کردن مفصل زانو و فنرهایی که شریان ها را باز نگاه می دارد، تا دستگاه های پویای کارگذاری شده مانند دستگاه تنظیم ضربان قلب و سمعک (برای جبران کم شنوایی) را می توان در این دسته قرار داد. در تمام این موارد پیوندها باید طوری کارگذاری شوند که با بافت های بدن سازگاری و تعامل نزدیکی داشته باشند. یکی از مسائل کلیدی، اطمینان از چسبیدن سلول های بیمار به کاشت در جایی است که نیاز باشد، مثل اتصال استخوان که به بازسازی بافت آسیب دیده کمک می کند.

برعکس، در جایی دیگر مثل فنرهای بازکننده رگ (استنت) نباید چنین اتفاقی رخ دهد. در چند ساله اخیر مشخص شده است که خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مواد، هر دو در قابلیت چسبیدن سلول ها و بیومولکول ها موثرند. برای مثال حفره های بیشتر در سطح ماده می تواند اتصال سلولی را بهتر کند، در حالی که سطوح کاملاً صاف حداقل میزان به سلول ها را ممکن می کنند. آماده سازی و پوشش سطحی با مولکول هایی مشابه مولکولهای بافت، چسبندگی را زیاد می کند.دراین قسمت هم فناوری نانوجایگاه مناسبی دارد. برای مثال در پیوند تیتانیوم استخوان، پوششی از دی اکسیدتیتانیوم نانوساختار وجود دارد که اتصال به استخوان را بهبود می دهد.

به عنوان نمونه به دو کاربرد زیر می پردازیم:

نانوحسگرهای قابل کاشت در شبکیه چشم

فناوری نانو جهت ساخت نسل جدیدی از وسایل کوچک‌تر و قوی‌تر برای برگرداندن بینایی و شنوایی به کار گرفته می‌شوند. این وسایل اطلاعات را جمع آوری کرده  به پیام‌های الکتریکی که به سیستم عصبی انسان منتقل می‌شوند تبدیل می‌کنند. در مواردی که عصب دهی چشم به مغز آسیب نرسیده اما گیرنده‌ای نوری چشم فعالیت لازم را ندارند، می‌توان با تحریک مصنوعی سلول‌ها، فقدان گیرنده‌ها را جبران کرد. در این حالت پیام‌های عصبی مصنوعی ایجاد شده به مغز رسیده و حس بینایی ایجاد می‌شود و از این رو مقداری از دید ابتدایی شخص برگشت پیدا می‌کند.

ترمیم استخوان با استفاده از نانو سرامیک

نانو سرامیک های با استحکام بالا را می‌توان به یک خمیر قابل جریان و شکل پذیر که به استخوان‌های محکم جریان و شکل پذیر که به استخوان‌های محکم تبدیل می‌شود، تبدیل کرد. در صورتی که در استخوان از این نوع مواد استفاده شود، سازگاری زیستی تا حد بسیار زیادی بالا می‌رود. در ضمن نسبت به سیمان‌های مصنوعی، نانو سرامیک‌ها این قابلیت را دارند که در هر دو نوع استخوان‌هایی که وزن را تحمل می‌کنند و یا وزن را تحمل نمی‌کنند به کاربرده شوند

پوشش های ضدمیکروبی

پوشش های ضدمیکروبی با کمک به کاهش پایداری و گسترش ویروس ها، باکتری ها و قارچ ها می تواند منافع مهمی را در محدوده مراقبت های بهداشتی در برداشته باشد. این قبیل پوشش ها به عنوان مکمل و نه جایگزین برای فرآیندهای گندزدایی و ضدعفونی تجهیزات جراحی و سطوح عامل جراحی (از قبیل داروهای ضدعفونی) به حساب می آیند. پوشش ها می توانند توانایی میکروب ها در چسبیدن و رشد روی سطوحی که در معرض خون  بدن بیمارند را طی فرآیندهای عادی جراحی به حداقل برسانند. این امر با اعمال پوشش هایی از قبیل نانوذرات نقره و دی اکسید تیتانیوم که می توانند میکروب ها را به طور مستقیم از بین ببرند امکان پذیر است. این پوشش ها می توانند در به حداقل رساندن انتشار بیماری در اثر تماس نیز، به بیمار کمک کنند.

بهبود کارایی ادوات وتجهیزات پزشکی

همان طور که در مقدمه ذکر کردیم از دیگر کاربردهای فناوری نانو در حوزه پزشکی می‌توان به بهبود کارایی ابزاری و ادوات پزشکی اشاره کرد. نانوادوات پزشکی قادرند وظایف بسیار پیچیده ای را در داخل بافت های زیستی انجام دهند که از عهده ی ادوات معمول که در مقیاس های بزرگتر ساخته شده اند خارج است.

به عنوان مثال ،ادوات پزشکی کوچکتر از 50 نانومتر براحتی می توانند وارد اکثر سلول ها شده وادوات کوچکتر از 20نانومتر می توانند از جداره ی رگ های خونی عبور کنند.در نتیجه نانوادوات براحتی می توانند با مولکول های مستقر برروی سطح یا داخل سلول ها تعامل داشته باشند ،به طوریکه این تعامل منجر به تغییر رفتار وخواص این مولکول ها نگردد.اندازه نانو ادوات عمو ما کوچکتر از اندازه سلول های انسانی واجزای درونی این سلول ها می باشد.به عنوان مثال نانو ادوات ،امکان شناسایی وتصویر برداری از تومورهای سرطانی بسیار کوچک را فراهم می کند ،ادوات فعلی از این قدرت تشخیصی برخوردار نیستند. تاکنون قدم‌های موثری در این زمینه برداشته شده است و پیش بینی می‌شود در سال‌های آینده پیشرفت‌های چشمگیری در این بخش صورت گیرد.

نانوادوات پزشکی قادرند وظایف بسیار پیچیده ای را در داخل بافت های زیستی انجام دهند که از عهده ی ادوات معمول که در مقیاس های بزرگتر ساخته شده اند خارج است

ابزار جراحی هوشمند

وسایل پزشکی مبتنی بر فناوری نانو، جراحان را قادر می‌سازند که کارهایی با دقت و ایمنی بالاتر انجام بدهند و پارامترهای فیزیولوژیکی و بیومکانیکی را با صحت و دقت بیشتری کنترل کند و کارهایی انجام بدهند که قبلاً امکان پذیر نبوده است.

وسایل جراحی مانند چاقو، انبر، گیره و مته به نانو حسگرهای می‌توانند مجهز شوند که قابلیت آن‌ها را افزایش داده و اطلاعات لازم را برای جراح فراهم می‌کند. در این حالت جراحان به طور مداوم اطلاعاتی را از دستگاه‌ها، نوع بافتی که باید برش زده شود و ویژگی های خاص بافت مانند جرم مخصوص، دما، فشار و پیام‌های الکتریکی دریافت می‌کنند که به چگونگی ادامه عمل جراحی کمک می‌کند.

ابزارهای تشخیصی بهبود یافته

فناوری نانو راه حل‌های جدید را جهت افزایش سرعت و صحت شناسایی ژن‌ها و مواد ژنتیکی، جهت کشف داروها و بهبود آن‌ها و تهیه فراورده‌های تشخیصی بیماری‌ها ارائه نموده است.

در فناوری‌های رایج از رنگ‌های فلورسنت جهت نشانه گذاری مولکول استفاده می‌شود و به تجهیزات گرانی مانند لیزر جهت نشان داد واکنش‌های زیستی صورت گرفته و یک میکروسکوپ نوری جهت شناسایی محل اتصال، نیاز است. این رنگ‌ها همیشه حساسیت کافی جهت شناسایی ژن‌ها را ندارند و در مورد ژن‌هایی که از هم تفکیک نشده اند باعث ایجاد پاسخ‌های غلط و غیر پایدار می‌شوند. فناوری نانو توانسته است چندین محصول جدید برای افزایش توانایی در نشان دار کردن و شناسایی ژن‌های نامشخص به بازار عرضه کند.

افق آینده علم پزشکی دستیابی به فناوری هایی است که در نهایت سلامت بشر را تضمین می کنند. موضع این فناوری ها کاملاً پیشگیرانه است، یعنی تشخیص و توقف عوامل ایجاد بیماری در بدن، قبل از آنکه بیماری شروع به فعالیت کند. استفاده از ترکیبات و ساختارهای طبیعی در تحقیقات فناوری نانو جایگاهی ویژه دارد.