- ما هي تقنية النانو؟
- تاريخ تقنية النانو
- ما هي تقنية النانو؟
- تطبيقات تقنية النانو
- أمثلة تقنية النانو
- تقنية النانو في الطب
- تقنية النانو والتكنولوجيا الحيوية
نفسر ما هي تقنية النانو ، ولماذا هي وأمثلة. بالإضافة إلى تطبيقاته في الطب والتكنولوجيا الحيوية ومجالات أخرى.
ما هي تقنية النانو؟
بشكل عام ، تقنية النانو هي معالجة وتصنيع المواد والتحف في أ حجم ذري أو جزيئي ، أي نانومتر. إنه مجال واسع جدًا لـ ابحاث ولا تزال التطبيقات قيد التوحيد.
تتضمن تقنية النانو موضوع دون الذري ، فضلا عن المعرفة الخاصة بـ التخصصات مثل العلمية الكيمياء العضويةوالبيولوجيا الجزيئية وأشباه الموصلات والتصنيع الدقيق و علم الأسطح ، من بين أمور أخرى.
ببساطة شديدة ، تبدأ تقنية النانو من فكرة بناء آلات مجهرية لإنتاج مواد جديدة بتكوين جزيئي فريد ومميز.
ومع ذلك ، فإن طبيعة العديد من هذه "الآلات" لا تشبه تلك التي نستخدمها في حياتنا اليومية ، ولكنها قد تتكون من فايروس "المعاد برمجتها" وراثيا ووسائل التكنولوجيا الحيوية الأخرى. وبالتالي هذا تكنولوجيا إنه مصدر لا حصر له من الاحتمالات ، وبالطبع ، للمخاطر.
بالإضافة إلى ذلك ، من خلال تقنية النانو ، تم بناء المواد النانوية ، وهي عناصر غير موجودة في طبيعة سجية وخصائص مذهلة. تم إنشاؤها من تعديل الجزيئات من المواد الموجودة.
وهكذا ، تم فتح مجال بحث عملاق مع تطبيقات لا نهائية تقريبًا ، والتي لا تزال قيد التعريف و التجريب. تعد تقنية النانو بجلب ثورة صناعية وعلمية وتكنولوجية جديدة.
تاريخ تقنية النانو
في عام 1959 ، تمت مناقشة إمكانية تكنولوجيا النانو وعلم النانو لأول مرة. أول من أشار إليهم كان الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء ، الأمريكي ريتشارد فاينمان (1918-1988) ، خلال خطابه في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية) ، حيث وضع نظرية حول التوليف عن طريق التلاعب المباشر في ذرات.
ومع ذلك ، فقد صاغ مصطلح "تكنولوجيا النانو" في عام 1974 من قبل الياباني نوريو تانيجوتشي (1912-1999). منذ ذلك الحين ، حلم الكثيرون أو وضعوا نظريات حول إمكانية وجود هذه الأنواع من الآلات والمواد المتقدمة.
على سبيل المثال ، شارك المهندس الأمريكي Kim Eric Drexler (1955-) في تعميم المصطلح وهذا النوع من البحث ، كونه مسؤولًا إلى حد كبير عن البداية الرسمية لمجال دراسة تقنية النانو في الثمانينيات. الوقت في الفحص المجهري واكتشاف الفوليرين في عام 1985.
من عام 2000 ، بدأ استخدام المواد النانوية صناعيًا. ردا على ذلك الحكومات بدأ العالم يستثمر مبالغ ضخمة في البحث والتطوير في مجال تكنولوجيا النانو.
تطبيقاته في مجال الكيمياء الحيويةوالطب و الهندسة الوراثية أصبحوا واضحين بعد ذلك بوقت قصير. وهي اليوم من المجالات العلمية الأكثر مصداقية وطلبًا حتى في بلدان ما يسمى بالعالم الثالث.
ما هي تقنية النانو؟
بعبارات أساسية ، تقنية النانو هي نوع من هندسة المواد على المستوى الذري أو الجزيئي. هذا يعني أنه يسمح لك بمعالجة المادة على نطاق صغير للغاية ، بين 1 و 100 نانومتر ، أي حوالي حجم جزيء الحمض النووي (2 نانومتر) و بكتيريا من جنس الميكوبلازما (200 نانومتر).
لذلك ، فإن فوائد تقنية النانو لا حصر لها تقريبًا: من التدخل في التركيب الكيميائي لـ كائنات حية، مما يسمح بتعديل الحمض النووي لـ الكائنات الحية المجهرية و "برمجتهم" لتنفيذ مهام كيميائية حيوية معينة ، حتى تصنيع مواد جديدة بخصائص فريدة تسمى المواد النانوية.
تطبيقات تقنية النانو
تتعلق بعض التطبيقات الحالية لتقنية النانو بما يلي:
- صناعة المنسوجات. إنشاء أقمشة ذكية قادرة على السلوك المبرمج مسبقًا في الرقائق أو غيرها من الأدوات الإلكترونية ، وبالتالي تكون قادرة على التنظيف الذاتي أو مقاومة البقع أو القدرة على التغيير تلوين وبناءا على درجة الحرارة.
- التصميم الزراعي. وضع مبيدات حشريةوالمبيدات والأسمدة مع الكيمياء الحيوية الخاضعة للرقابة التي تسمح بتحسين التربة، بالإضافة إلى مستشعرات النانو للكشف عن المياه الجوفية وتركيز المغذيات وما إلى ذلك.
- دعم الماشية. تصنيع من خلال الجسيمات النانوية من اللقاحات والأدوية لرعاية الصحة الماشية ، أو أجهزة الاستشعار النانوية القادرة على التنبيه إلى وجود أمراض ، الطفيليات، إلخ.
- الصناعات الغذائية. في هذا المجال ، يتم تطوير مستشعرات الطعام ، أي العناصر التي يمكن أن تتحقق من جدوى غذاء، لتغليفها بالنانو ، وهي مصممة خصيصًا لإبطاء العملية الطبيعية لتحلل الطعام.
- الأدوية النانوية. إنه الجيل الأول من منتجات منتجات دوائية مصممة بأنظمة نانوية ، قادرة على توزيع المركبات الفعالة للأدوية بكفاءة وبشكل خاص ، والحصول على نتائج أفضل وأسرع وتقليل الأضرار الجانبية.
من ناحية أخرى ، فإن صناعة تتصور مجالات بحث مستقبلية ما يلي:
- المعلوماتية النانوية. تصميم أنظمة محوسبة ذات قوة وسرعة هائلة من خلال النظم النانوية.
- نانوثرمولوجي. تطبيق الآلات النانوية لتنظيم درجة الحرارة المحلية بكفاءة وسرعة.
- الطاقة النانوية. أنها يمكن أن تكون فعالة وآمنة ومنخفضة تأثير بيئيكحل لأزمة الطاقة التي بدأ بها القرن الحادي والعشرون.
- الحلول البيئية. كنظم تكنولوجيا النانو للتخلص من النفايات الخطرة أو التخلص من القمامة.
أمثلة تقنية النانو
زوجان من الأمثلة لتطبيق تكنولوجيا النانو الحالية ل مشاكل البشر هم على النحو التالي:
- سيليكون أسود مبيد للجراثيم. أعلن علماء أستراليون وأسبان عن إنشاء مادة تعرف باسم "السيليكون الأسود" ، والتي يمنع تركيبها الجزيئي ، دون الحاجة إلى منتجات مضافة ، انتشار العديد من المواد. أنواع من البكتيريا موجبة الجرام وسالبة الجرام ، بالإضافة إلى تقليل فعالية أنواع معينة من الأبواغ الداخلية.
- جراحة النانو باستخدام الروبوت. يستعد المختبر السويسري ETH Zürich لاختبار أول روبوت صغير موجه مغناطيسيًا ، والمعروف باسم OctoMag ، والذي من المتوقع أن يكون قادرًا على إجراء العمليات الجراحية الدقيقة دون فتح المريض ، ببساطة عن طريق حقنه في الجسم من خلال إبرة صغيرة. تم أيضًا اختبار نماذج مماثلة من المضخات الدقيقة في الولايات المتحدة ، حيث يتم إطلاق الأدوية في العين عند الحاجة.
تقنية النانو في الطب
إن أقل ما يقال عن وعود تكنولوجيا النانو من أجل النهوض بالطب مذهل. قدمنا أعلاه بعض الأمثلة على ذلك ، ولكن لا يزال هناك الكثير لاكتشافه ، مثل:
- العلاجات النانوية للأمراض المستعصية. يمكن أن تأتي الحلول التكنولوجية النانوية للسرطان أو فيروس نقص المناعة البشرية / الإيدز أو مرض الزهايمر من يد الروبوتات البيوكيميائية التي يتم حقنها في جسم الإنسان.
- تقنية النانو تباطؤ الشيخوخة. في يوم من الأيام ، يمكننا ، من خلال الجسيمات النانوية ، مكافحة الشيخوخة على المستوى الجزيئي وإطالة عمرنا إلى أبعد من ذلك ، مما يؤخر الشيخوخة.
- لقاحات النانو. أنظمة الحماية من الأمراض التي تعتمد على إدخال أنظمة النانو في الجسم ، والتي من شأنها أن تهتم بمساعدة الجهاز المناعي في مكافحة جميع أنواع الأمراض الجديدة.
- إعادة البرمجة الجينية. باستخدام الروبوتات النانوية ، سيكون من الممكن تعديل الحمض النووي لدينا والقضاء التدريجي على الجينات التي تحمل الأمراض الخلقية وأوجه القصور والأمراض الأخرى. هذا من شأنه تحسين جودة الحياة من الأنواع بشكل عام. هذا ، بالطبع ، يتطلب أيضًا إعادة التفكير في القوانين الأخلاقية للعلم إلى حد ما.
تقنية النانو والتكنولوجيا الحيوية
التكنولوجيا الحيوية هي تطبيق الحلول التكنولوجية ل مشاكل بيولوجية في الطبيعة. يأخذ مستوى جديد تمامًا بفضل إدخال علوم النانو.
إن إمكانية برمجة أو إعادة برمجة الكائنات الحية من خلال التدخل التكنولوجي النانوي للحمض النووي يمكن أن تسمح لنا بقيادة الحياة نحو مسارات أكثر ملاءمة. ومع ذلك ، فإن الجمع بين التكنولوجيا الحيوية وتكنولوجيا النانو سينطوي على مخاطر أخلاقية وبيولوجية كبيرة.
تعرف البشرية جيدًا ما يحدث عندما تحاول أن تلعب دور الله. على سبيل المثال ، يجب أن يسير إنتاج المزيد من الأبقار الحلوب والمزيد من اللحوم والمحاصيل المقاومة للآفات وما إلى ذلك جنبًا إلى جنب مع التفكير في مكانتنا في النظام الطبيعي للعالم.