CALM/arwiki huggingface dataset:
وبشكل أكثر تحديدا، روبوتات النانو تشير إلى حد كبير إلى تقنية لا تزال افتراضية لهندسة النانو في تصميم وبناء روبوتات النانو والأجهزة التي تتراوح في حجمها من 0.1-10 ميكرومتر وتشيد من المكونات الجزيئية أو الجزيئة نفسها كالدنا.إلا أنها لا تزال فكرة افتراضية.
إن مصطلحات إنجليزية مثل النانو بوت nanobots أو النانويد nanoids أو النانايت nanites أو أجهزة النانو nanomachines أو النانو مايت nanomites أصبحت متداولة أيضا لوصف هذه الأجهزة حاليا تحت قيد البحث والتطوير.
إن أجهزة النانو لا زالت إلى حد كبير في مرحلة البحث والتطوير. إلا أن بعض الأجهزة الجزيئية البسيطة قد خضعت للاختبار. مثال على ذلك حساس بمفتاح تحكم يقدمه بمسافة 1.5 نانو متر تقريبا، قادر على فرز جزيئات محددة في عينة كيميائية. إن أولى الاستخدامات الفعالة للآلات النانو يبدو أنها ستكون في التقنية الطبية، والتي يمكن أن تستخدم لتحديد أو إتلاف الخلايا السرطانية.
تطبيق آخر محتمل هو الكشف عن المواد الكيميائية السامة وقياس كثافتها في البيئة. وقد أظهرت جامعة رايس مؤخرا نانو كار أو السيارة النانو سيارة النانو - (جزيء أحادي السيارة) مطور بواسطة عملية كيميائية تتضمن كرات الباكي بوكمينستر فوليرين كعجلات. وتُشغّل عن طريق التحكم في درجة حرارة البيئة المحيطة وبواسطة توجيه رأس مجهر مسح نفقي.
وبتعبير آخر فروبوت النانو هو الروبوت أو الأداة التي تسمح بالتفاعلات مع الكائنات الدقيقة النانومترية القياس، أو يمكنها التعامل مع الجزيئات النانومترية القياس.
وبعد هذا التعريف يمكن حتى اعتبار جهاز كبير مثل مجهر القوة الذرية كربوت نانوي عندما يقوم بعمليات على مستوى النانومتر. وبصورة عامة يمنك اعتبار اي روبوت يتحم بالنانومتر كروبت نانو.
وبصورة عامة تعد هذه التقنية إلى حد كبير في مرحلة البحث والتطوير ولكن تم اختبار بعض الآلات البدائية الجزيئية.
ومثال على ذلك جهاز استشعار وجود بمقياس يقرب من 1.5 نانومتر، وهو قادر على فرز جزيئات محددة في عينة الكيميائية.
ومن أحد ألتطبيقات المفيدة من هذه التقنية، إذا كان من الممكن بناؤها، استخدامها في التكنولوجيا الطبية، والتي قد تستخدم لتحديد وتدمير الخلايا السرطانية.
تطبيق آخر محتمل هو الكشف عن المواد الكيميائية السامة، وقياس تركيزها، في البيئة.
ومؤخرا، كشفت جامعة رايس سيارة الجزيء المفرد المتقدمة من خلال عملية كيميائية واستخدمت في ذلك كرة بوكي للعجلات.
يتم دفعتها أو تحريكها عن طريق التحكم في درجة الحرارة المحيطة وبواسطة طرف مجس مجهر مسح نفقي.
نظرية روبوتات النانو.
يتمسك بعض أنصار روبوتات النانو، كرد على سيناريوهات غراي غو المخيفة بأنهم ساعدوا مبكرا للترويج، باعتبار أن روبوتات النانو قادرة على الاستنساخ خارج بيئة المصنع المقيدة والتي لا تشكل جزءاً ضروريا من تكنولوجيا النانو المنتجة المزعومة، وبأن عملية الاستنساخ الذاتي، إن كانت سوف تتطور، فيمكن جعلها آمنة بطبيعتها.
إن أكثر مناقشة تفصيلية نظرية لروبوتات النانو، بما في ذلك مسائل معينة متعلقة بالتصميم مثل الاستشعار عن بعد، وقوة الاتصالات، والملاحة، والمعالجة، والتنقل، والتحسيب على اللوحة، تم تقديمها في المحتوى الطبي لـطب النانو بواسطة روبرت فريتس Robert Freitas. إلا أن بعض هذه المناقشات لا تزال في مستوى العموميات ولا تقترب من مستوى الهندسة التفصيلية.
الرقاقة الحيوية.
إن الاستعمال المشترك لـ الإلكترونيات النانوية والطباعة بصفائح معدة فوتوغرافيا طباعة ضوئية والمواد البيولوجية الحديثة تقدم منهجية محتملة لتصنيع روبوتات النانو للتطبيقات الطبية، ، مثل الأجهزة الجراحية وأجهزة تشخيص وتوصيل الدواء.. إن هذه الطريقة للتصنيع في قياسات الإلكترونيات النانوية يستعمل حاليا في صناعة الإلكترونيات. إذن، روبوتات النانو العملية يفترض أن تكون متكاملة كأجهزة الإلكترونيات النانوية، والتي سوف تسمح بالعمليات عن بعد وبإمكانيات متقدمة للمعدات الطبية..
روبوتات الحمض النووي Nubots.
روبوتات الحمض النووي، بالإنجليزية: النوبوت Nubots، وهو مصطلح مختصر لـ«روبوتات الحمض النووي nucleic acid robots». وهي عبارة عن روبوتات اصطناعية ذات قياسات نانوية. وقد ضمّن ممثلو روبوتات الحمض النووي عدة أجهزة سيّارة مكونة من الحامض النووي والمقدمة من قبل مجموعة نادريان سيمن Nadrian Seeman's group بجامعة نيويورك، مجموعة نايلز بيرسNiles Pierce's group في معهد كاليفورنا للتكنولوجيا Caltech، ومجموعة جون ريفJohn Reif's group في جامعة ديوك Duke University، ومجموعة تشنغده ماو Chengde Mao's group في بوردو Purdue، وأخيرا مجموعة آندرو تربرفيلد Andrew Turberfield بجامعة أكسفورد.
مجمع النانو الموقعي.
تعاونية مصنع النانو التي أسسها روبرت فريتاس ورالف ميركل في عام 2000 بمشاركة 23 باحثا من 10 منظمات و4 بلدان، تركز على تطوير أجندة العملية البحثية، تستهدف على وجه التحديد تطوير أجندة بحثية عملية تهدف خصوصا للتركيب الكيميائي للماسة التي يمكن التحكم بموقعها وتطوير مصنع النانو الماسي.
الأساس البكتيري.
إن هذا المنهج يفترض اسعمال الكائنات الدقيقة البيولوجية، مثل بكتيريا "الإشريكية القولونية".
بالتالي النموذج يستخدم السوط لأغراض الدفع. وتطبق عادة استخدام الحقول الكهرومغناطيسية للسيطرة على حركة من هذا النوع من الأجهزة المتكاملة البيولوجية، ولكنها محدودة التطبيقات.
التكنولوجيا المفتوحة.
قُدمت وثيقة مع اقتراح بشأن التنمية في مجال تقنية النانو الحيوية باستخدام منهج التكنولوجيا المفتوحة يخاطب الجمعية العامة للأمم المتحدة.. ووفقا للوثيقة التي تم إرسالها إلى الأمم المتحدة وبنفس الطريقة التي تسارع فيها المصدر المفتوح في تطويرنظم الحاسب، فإن نهجا مماثلا يجب أن يفيد المجتمع في تسارع تنمية روبوتات النانو الهائل. إن استخدام علم الأحياء النووي يجب أن يُنشأ كتراث إنساني للأجيال القادمة، وأن يطور كتكنولوجيا مفتوحة قائمة على أساس أخلاقي الممارسة من أجل أغراض السلام. إن منهجية التكولوجيا المفتوحة جاءت كمفتاح أساسي لهدف من هذا القبيل.
سباق روبوتات النانو.
بنفس الطريقة التي تبنت فيها التقنية المتطورة سباق الفضاء وسباق التسلح النووي، يحدث أيضا سباق روبوتات النانو. إن هناك الكثير من الأساس المشترك الذي يسمح لروبوتات النانو أن تكون ضمن التكنولوجيات الناشئة.. وبعض أسبابها هي أن الشركات الكبيرة، مثل جنرال إلكتريك جنرال إلكتريك، وهوليت-باكارد هوليت-باكارد نورثروب غرومان نورثروب غرومان كانوا يعملون في الآونة الأخيرة في البحث والتطوير لروبوتات النانو.;
إن الجراحين أيضا مشاركون في البدء باقتراح سبل لتطبيق روبوتات النانو في الإجراءات الطبية المشتركة.; كما أن الجامعات ومعاهد البحوث منحت الأموال من جانب الوكالات الحكومية والتي تجاوزت ملياري دولار من أجل تطوير الأجهزة النانوية للطب.; والمصرفيون أيضا يستثمرون باستراتيجية لهدف الحصول مسبقا على الحقوق والرسوم لتسويق الروبوتات في المستقبل. وإن بعض جوانب روبوتات النانو ارتبطت بدعاوى ذات صلة بالاحتكار. وقد تم منح عدد كبير من براءات الاختراع مؤخرا على روبوتات النانو، وقد نفذت غالبا لوكلاء البراءات، والشركات المتخصصة على بناء محفظة براءات الاختراع، والمحامين. بعد سلسلة طويلة من براءات الاختراع والتقاضي في نهاية المطاف. انظر كمثال لاختراع الراديو أو عن حرب التيارات، إن مجالات التكنولوجيا الناشئة تميل إلى أن تصبح احتكاراً، والتي عادة ما تهيمن من قبل الشركات الكبيرة.
التطبيقات الممكنة.
طب النانو.
من ضمن التطبيقات المحتملة لروبوتات النانو في الطب هو التشخيص المبكر وتوصيل الدواء المستهدف لمرض السرطان، وأجهزة الطب الحيوي، الجراحة، الحركيات الدوائية،
رصد السكري، والرعاية الصحية.
يتوقع لمستقبل طب النانو في الخطط القادمة أن يوظف روبوتات النانو لحقن جسم المريض ليقوم بأداء العمل على المستوى الخلوي. وينبغي لمثل هذه الأجهزة المعدة للاستخدام الطبي أن تكون غير قابلة للاستنساخ الذي من شأنه أن يزيد تعقيد الجهاز دون داع، والحد من موثوقيته وبالتالي تعارضه مع الرسالة الطبية.
وينبغي أن مثل هذه الأجهزة المعدة للاستخدام في الطب غير قابلة للتكرار، والتكرار من شأنه أن يزيد تعقيد الجهاز دون داع، والحد من الموثوقية، وتتداخل مع البعثة الطبية
فن النانو
هو فرع جديد من فروع الفن يجمع بين الفن والعلم والتكنولوجيا ويجعلها على مفارق طرق.
ومن مكونات المنظر الطبيعي النانوي(الذري والجزيئي للمناظر الطبيعية التي هي هياكل طبيعية على المستويين الذري والجزيئي) و
النحت النانوي (و هي الهياكل التي أنشئت من قبل العلماء والفنانين من خلال التلاعب في هذه المسألة في جداول الذري والجزيئي باستخدام العمليات الكيميائية والفيزيائية). هذه الهياكل يتم تصويرها بواسطة أدوات البحث العلمي مثل المجاهر الإلكترونية الماسحة والمجاهر ذات القوة النووية ويتم التقاط الصور العلمية لها ومزيد من معالجتها باستخدام مختلف التقنيات الفنية، لتحويلها إلى أعمال فنية تعرض للجمهور.
معركة المُصَارَة أو المُسَارَة هي معركة وقعت بين جيش يوسف بن عبد الرحمن الفهري آخر ولاة الأندلس وجيش عبد الرحمن بن معاوية أول أمراء الأندلس في 9 ذي الحجة 138هـ، وانتهت بانتصار عبد الرحمن بن معاوية وفرار يوسف الفهري، ودخول عبد الرحمن بن معاوية قرطبة، ومبايعته بها أميراً على الأندلس في اليوم التالي. وعرفت هذه الموقعة في المراجع الاسبانية باسم "ألاميدا" ( Alameda ).
بعد سقوط الدولة الأموية وملاحقة العباسيين للأمويين، فر عبد الرحمن بن معاوية بن هشام غربًا قاصدًا أخواله من بربر نفزة ليختبأ عندهم. ثم بلغته أخبار الأندلس وما بها من اضطرام الفتنة بين القبائل المضرية واليمانية. فأرسل مولاه بدر عام 136 هـ، ليدعوا له بولاية الأندلس بين أنصار الأمويين ومواليهم. نجح بدر مع بعض وجهاء الموالي في جمع جيش يساند دعوة عبد الرحمن الذي عبر إلى ميناء المنكب في ربيع الآخر 138 هـ. كان يوسف بن عبد الرحمن الفهري حينها يخمد تمردًا على سلطته في سرقسطة، فسارع بجيشه لقتال جيش عبد الرحمن.
بعد وصول عبد الرحمن إلى ثغر المنكب، ذهب إلى حصن طرش حيث تجمع أنصاره. حاول عامل يوسف الفهري على كورة إلبيرة تفريق أنصار عبد الرحمن إلا أنه لم ينجح. نصح الصميل بن حاتم يوسف بمواجهة عبد الرحمن، فسار يوسف لقتاله. كان عبد الرحمن قد سار بجيشه إلى إشبيلية التي بايعه أهلها، وقد بلغ جيشه وقتئذ ثلاثة آلاف مقاتل.
حاول عبد الرحمن مباغتة يوسف بمهاجمته لقرطبة، إلا أن يوسف أدركه على بعد 45 ميل من قرطبة، وكان لا يفصلهما إلا نهر الوادي الكبير. أرسل يوسف رسله يدعو عبد الرحمن لفض جنوده، ووعده بالمال وبأن يزوجه من إحدى بناته. رفض عبد الرحمن، بل وأسر خالد بن يزيد أحد رسل يوسف، لإسائته إلى عبد الرحمن بالقول. وفي الليل، حاول عبد الرحمن أن يسابق يوسف بجنده إلى قرطبة. إلا أن يوسف لاحقه لا يفصلهما إلا النهر، إلى أن انحسر النهر عند المصارة في 10 ذي الحجة 138 هـ، فعبر جيش عبد الرحمن، وبدأت المعركة التي انتهت بانتصار جيش عبد الرحمن، وفرار يوسف والصميل من المعركة. بعد انتصاره، دخل عبد الرحمن إلى قرطبة، وأدى الصلاة في مسجدها الجامع حيث بايعه أهل قرطبة على الطاعة.
الأدوية الحيوية النانوية وهي علم وفرع من البحث العلمي مشترك بين عدة حقول علمية التي تنطوي على إنتاج وتصنيع (أو تحوير) المنتجات الصيدلانية من خلال تطبيقات مثل التقانة نانوية حيوية ومن الامثلة عليها هي الجسيمات المتناهية الصغر، الجسيمات الشحمية. أنها تنطوي على معارف من التقانة نانوية حيوية، والتقانة الحيوية، وعلم الصيدلة الحيوية.
يمثل طب النانو تلك التطبيقات الطبية لتقنية النانو. وتتنوع مجالات الطب النانوي من مجموعة التطبيقات الطبية للمواد النانوية، وأجهزة الاستشعار الإلكترونية النانوية، إلى التطبيقات المستقبلية المتاحة للتقانة النانوية الجزيئية. إلا أن المشكلات الحالية التي تواجه الطب لنانوي كثيرة، تنطوي أهمهأعلى فهم القضايا المتصلة بعلم السموم النانوي والأثر البيئي للمواد النانومترية الحجم.
وتتلقى أبحاث الطب النانوي تمويلا من معاهد الصحة الوطنية الأمريكية.وتجدر الإشارة إلى أن تمويل الخطة الخمسية في عام2005 استهدف إقامة أربعة مراكز لطب النانو. وفي أبريل 2006، قدرت مجلة مواد الطبيعة أنه قد تم تنمية وتطوير نحو 130 دواء قائم على التقانة النانوية بالإضافة إلى أنظمة توصيل الدواء كذلك عبر أرجاء العالم أجمع.
يهدف طب النانو إلي توفير مجموعة قيمة من الأدوات البحثية بالإضافة إلى العديد من الأجهزة العلاجية المفيدة في المستقبل القريب. كما تتوقع مبادرة التقانة النانوية الوطنية The National Nanotechnology Initiative العديد من التطبيقات التجارية في مجال صناعة الدواء pharmaceutical industry والتي قد تتضمن أنظمة توصيل الدواء المتقدمة، العلاجات الجديدة، والتصوير إن فيفو in vivo imaging. كما تعد كلٌ من الواجهات التفاعلية الإلكترونية العصبية والمستشعرات الأخرى القائمة على الإلكترونيات النانوية هدفاً آخر للأبحاث في مجال تقنية الطب النانوي. وبالإضافة إلى المزيد من التفاصيل في الأسفل، فيؤمن مجال الدراسة المستقبلية "التقانة النانوية الجزيئية" أن آلات إصلاح الخلية قد تحدث ثورة متوقعة في المجال الطبي.
كما يعد طب النانو مجالاً واسعاً للصناعة، حيث وصلت مبيعاته إلى ما يقارب 6.8 مليار دولار أمريكي خلال عام 2004. ويضم ذلك المجال أكثر من 200 شركة و38 منتج عبر أرجاء العالم، بتمويلٍ لا يقل عن 3.8 مليار دولار أمريكي تستثمر في مجالي البحث والتنمية سنوياً. فمن المتوقع مع استمرار نمو صناعة طب النانو، أن يكون لها تأثيرها الهام على الاقتصاد العالمي.
الاستخدام الطبي للمواد النانوية.
ترتكز المدخلات الطبية النانوية لعملية توصيل الدواء على تطوير الجسيمات أو الجزيئات نانوية القياس بهدف تحسين التوافر الحيوي للدواء. يشير مصطلح التوافر الحيوي bioavailability إلى تواجد جزيئات الدواء في المكان المطلوب تواجدها فيه داخل الجسم البشري وحيث تكون الفائدة منها أفضل. وتركز عملية توصيل الدواء على زيادة التوافر الحيوي سواءً بالأماكن الخاصة داخل الجسم وعلى مدار مدة زمنية معينة. ويمكن تحقيق ذلك بصورةٍ متوقعة من خلال الاستهداف الجزيئي molecular targeting باستخدام الأجهزة المهندسة نانوياً. فالأمر كله يدور حول استهداف الجزيئات وتوصيل الدواء مع مراعاة دقة الخلية المستهدفة من العملية. مع ملاحظة أن أكثر من 65 مليار دولار أمريكي تضيع سنوياً بسبب ضعف التوافر الحيوي للأدوية. كما يتم تطوير الآلات والأجهزة بذلك المجال الخاص بالتصوير الحيوي ("In vivo") والذي يعد مجالاً آخراً من مجالات البحث والتطوير في طب النانو. وقد تكون الطرق الجديدة للمواد المهندسة نانوياً، والتي تم تطويرها، فعالة معالجة الأمراض ومنها السرطان. إلا أن ما يستطيع علماء النانو تحقيقه في المستقبل يفوق جميع التخيلات الحالية. وقد يتحقق هذا من خلال الأجهزة النانوية المتكافئة حيوياً biocompatible والمجموعة ذاتياً self-assembled والتي سيكون لها القدرة على استكشاف وتقويم ومعالجة بالإضافة إلى تقديم التقارير للطبيب المعالج بصورةٍ تلقائيةٍ آليةٍ.
هذا بالإضافة إلى أن أنظمة توصيل الدواء وكذلك الجسيمات النانوية البوليمرية أو الليبيدية الدهنية قد يتم تصميمها لتحسين الخصائص الدوائية والعلاجية للأدوية. وتتمثل قوة أنظمة توصيل الدواء في قدرتها على تغيير الحركيات الدوائية pharmacokinetics والتوزيع الحيوي للدواء داخل الأعضاء. كما أنه توجد للجسيمات النانوية مجموعة من الخصائص الغير تقليدية والتي تستخدم لتحسين عملية توصيل الدواء. وفي الوقت الذي يتم فيه تنقية الجسد من الجسيمات الأكبر، فإن للخلايا القدرة على حمل هذه الجسيمات النانوية بسبب أحجامها. كما تم تطوير آليات توصيل الدواء ومنها القدرة على الحصول على الدواء من خلال أغشية الخلية وكذلك داخل هَيُولَى الخَلِيَّة أو سيتوبلازم الخليةCytoplasm. وللكفاءة أهميتها حيث أن العديد من الأمراض تعتمد على العمليات داخل الخلية ولا يمكن إعاقتها إلا من خلال الأدوية التي تشق طريقها إلى داخل الخلية. وتكون الاستجابة المثارة أحادية المسار لجزيئات الدواء لتستخدم بصورةٍ أكثر فعالية. حيث يتم وضع الأدوية داخل الجسم ويتم تنشيطها على مواجهة إشارةٍ معينةٍ. على سبيل المثال، يتم إحلال دواء ذا قدرة ضعيفة على الذوبان في المحلول بنظام توصيل دواء حيث تتواجد كلتا البيئتين المائية وغيرها (hydrophilic and hydrophobic environments)، مما يحسن من القدرة الذوبانية للدواء. هذا بالإضافة إلى أن الدواء قد يسبب تلف الأنسجة، إلا أنه مع نظام توصيل الدواء، فإن عملية انتشار وانبعاث الدواء المنظمة قد تلغي وتمحو تلك المشكلة. فلو تم تنقية الجسد من الأدوية بسرعة كبيرة، فقد يجبر هذا المريض على استخدام جرعاتٍ أكبر من تلك الأدوية، إلا أنه ومع عملية التطهير الدوائي القائمة على أنظمة توصيل الدواء، يمكن الإقلال من تلك الجرعات الدوائية التي يتناولها المرء منبهاً الحرائك أو الحركيات الدوائية للدواء. ففي الوقت ذاته يعد التوزيع الحيوي للدواء مشكلةً تؤثر على الأنسجة الطبيعية عبر التوزيع عريض المدى، إلا أن الذرات المادية بأنظمة توصيل الدواء تقلل من كم التوزيع وتقلص من التأثير الواقع على النسيج الغير مستهدف. ومن المتوقع أن تعمل الأدوية النانوية من خلال مجموعة من الآليات المحددة بدقة ومفهومة بصورةٍ واضحةٍ؛ حيث سيكون أحد تلك التأثيرات الناجمة عن تقنية النانو وعلوم النانو متمثلاً في تطوير أدويةٍ جديدةٍ تماماً ذات أداءٍ أكثر فائدةٍ وأقل ضرراً منناحية أعراضه الجانبية.
توصيل البروتين والببتيد.
للبروتين والببتيد Protein and peptides العديد من الأدوار الحيوية داخل الجسم البشري، حيث تم اكتشاف قدرتهما الكامنة على علاج العديد من الأمراض والاضطرابات. وقد عُرِفت تلك الجزيئات الكبيرة نسبياً macromolecules باسم الأدوية الحيوية biopharmaceuticals. حيث أصبحت عملية التوصيل سواءً المستهدفة و/ أو المضبوطة لهذه الأدوية باستخدام المواد النانوية ومنها الجسيمات النانوية مجالاً ناشئاً يُطلق عليه علم الأدوية الحيوية النانوية nanobiopharmaceutics، ومن ثم فقد أُطلق على تلك المنتجات ادوية حيوية نانوية nanobiopharmaceuticals.
في حين يمنح الحجم الصغير للجسيمات النانوية خصائصاً قد تمثل فائدةً كبيرةً في علم الأورام أو الأنكولوجي oncology. وبصورةٍ خاصةٍ في مجال التصوير. فعندما تُستخدم النقاط الكمومية Quantum dots (جسيمات نانوية ذات خصائصٍ حابسةٍ، ومنها انبعاث الضوء الانضباطي الحجم size-tunable light emission) مصاحبةً للتصوير بالرنين المغناطيسي MRI، يمكن الحصول على صوراً استثنائيةً لمواقع الأورام. حيث أن تلك الجسيمات النانوية تكون أكثر بريقاً من الأصباغ العضوية ولا تحتاج سوى إلى مصدر ضوءٍ واحدٍ فقط للإثارة والتوهج. وهذا يعني أن استخدام نقاط الفلوريسينت الكمومية تننتج صوراً أكثر تبايناً وبتكلفةٍ أقل عن الأصباغ العضوية المستخدمة في يومنا هذا كوسيطٍ للتباين أو ما يطلق عليه المادة المظللة contrast media. إلا أن الجانب السلبي في ذلك الأمر على الرغم من ذلك يتمثل في أن تلك النقاط الكمومية غالباً ما تصنع من عناصر سامة تماماً.
كما تسمح خاصية أخرى نانوية والمتمثلة في ارتفاع نسبة مساحة السطح إلى نسبة الحجم، باتصال العديد من المجموعات الوظيفية وارتباطها بالجسيم النانوي، والذي قد يسعى إلى الارتباط ببعض الخلايا السرطانية. هذا بالإضافة إلى الحجم الصغير للجسيمات النانوية (من 10 إلى 100 نانومتر) يسمح لتلك الجسيمات بالتجمع بصورةٍ تفضيليةٍ في مواقع الأورام (بسبب أن الأورام تفتقر إلى نظام فعال للتصريف الليمفاوي an effective lymphatic drainage system). ويتمثل أحد الأسئلة البحثية المثيرة في كيفية الاستفادة من هذه الجسيمات النانوية المستخدمة في التصوير في علاج الأورام السرطانية. وللحظة نتساءل، هل من الممكن تصنيع وإنتاج جسيمات نانوية متعددة الوظائف والتي يكون لها القدرة على اكتشاف وتصوير والتقدم لمعالجة ذلك الورم؟ ويمثل ذلك اتساؤل محور أبحاثٍ وتحقيقاتٍ نشطةٍ؛ حيث قد تحدد الإجابة على ذلك التساؤل ملامح مستقبل علاج السرطان. وقد أوشكت تقنية علاجية جديدة للسرطان أن تحل ذات يومٍ محل العلاج الإشعاعي والكيميائي في علاج الأورام السرطانية. حيث ربطت طريقة Kanzius RF العلاجية الجسيمات النانوية المجهرية بالخلايا السرطانية ثم "طهى" الأورام داخل الجسم باستخدام موجات الراديو ثم قام بتسخين الجسيمات النانوية والخلايا (السرطانية) المجاورة فقط.
ولرقائق اختبار المستشعر والمحتوية على الآلاف من الأسلاك النانوية القدرة على اكتشاف البروتينات بالإضافة غلى المؤشرات الحيوية الأخرى والتي تخلفها الأورام السرطانية، بالإضافة إلى قدرتها على اكتشاف وتشخيص السرطان في المراحل المبكرة بواسطة بضع نقاط من دم المريض.
وتعتمد النقطة الرئيسية لاستخدام تقنية توصيل الدواء على ثلاثة حقائقٍ هي: 1) التغليف الكفء للأدوية، 2) توصيلٍ ناجح للأدوية الموصوفة إلى المناطق المستهدفة بالجسم، و3) الانطلاق الناجح للدواء بتلك المنطقة.
وقد أجرى الباحثون بجامعة رايس بحثاً تحت إشراف البروفيسور "جينيفر ويت" حول استخدام قشور نانوية مقياسها 120 نانومتر ومطلية بالذهب لقتل الأورام السرطانية بالفئران. ويكون الهدف من استخدام تلك القشور النانوية الارتباط بالخلايا السرطانية من خلال توحيد وربط الأجسام المضادة أو الببتيد بسطح القشرة النانوية. وينتج عن تعريض تلك المنطقة المصابة بالورم السرطاني إلى الاشعة باستخدام أشعة الليزر تحت الحمراء والتي تخترق اللحم بدون تسخينه، تسخين الذهب بدرجةٍ كافيةٍ ليسبب موت الخلايا السرطانية.
هذا بالإضافة إلى اختراع جون كانزيزس لآلة تردداتٍ لاسلكيةٍ والتي تستخدم مزيجاً من الموجات اللاسلكية وجسيمات الكربون أو الذهب النانوية لتدمير الخلايا السرطانية.
تتوهج الجسيمات النانوية لسيلينيد الكادميوم cadmium selenide (نقاط كمومية quantum dots) عندما تتعرض لإضاءة فوق بنفسجية. حيث تتسرب وتسيل إلى داخل الأورام السرطانية عندما يتم حقنها. ومن ثم يستطيع الجراح رؤية الورم المتوهج، ويستخدم ذلك التوهج كمرشدٍ له لإزالة الورم بدقةٍ أكبر.
كما آمن أحد العلماء بجامعة ميتشجن، جيمس بيكر أنه اكتشف طريقةً كافيةً وناجحةً لتوصيل الأدوية المعالجة للسرطان والتي تعد أقل ضرراً على المناطق المحيطة داخل الجسم. حيث طور بيكر تقانة نانوية والتي تقوم أولاً بتحديد موقع ثم بعد ذلك إزالة الخلايا السرطانية. حيث نظر إلى جزيء يُطلق عليه (ديندريمر dendrimer). حيث يتسم هذا الجزيء بوجود مئة خطاف على سطحه والتي تسمح له بالارتباط بالخلايا داخل الجسم للعديد من الأسباب. ثم قام بيكر بوصل حمض الفوليك ببعضٍ من تلك الخطاطيف (حيث تستقبل خلايا الجسم حمض الفوليك هذا وهو عبارة عن فيتامين). ونتيجة أن للخلايا السرطانية مستقبلاتٍ أكثر من الخلايا الطبيعية داخل الجسم للفيتامين، فإن جزيء الديندريمر dendrimer والمحمل بالفيتامين يتم امتصاصه بواسطة تلك الخلية السرطانية. في حين قام بيكر بربط باقي خطاطيف الديندريمر بعلاجاتٍ مضادة للسرطان والتي سيتم امتصاصها مع امتصاص الديندريمر داخل الخلية المسرطنة، مما يسفر عن توصيل دواء السرطان إلى داخل الخلية السرطانية دون أي مكنٍ آخرٍ (Bullis 2006).
ومن الملاحظ أنه في المعالجة بالديناميكا الضوئية، يتم وضع جسيم داخل الجسم ويضاء بضوءٍ من الخارج. حيث يمتص الجسيم الضوء، ولو كان الجزيء معدناً، فالطاقة الصادرة من الضوء تقوم بتسخين الجسيم والنسيج المحيط كذلك. كما يتم الاستفادة من الضوء كذلك في إنتاج جزيئات الأوكسجين عالية الطاقة والتي ستتفاعل كيميائياً مع معظم الجزيئات العضوية المجاورة لها وتدمرها (ومنها الأورام). ولهذا العلاج جاذبيته لعدة أسباب. فهو لا يترك أية "محاولةٍ سامةٍ" للجزيئات التفاعلية خلال الجسم (العلاج الكيميائي)، ذلك لأنها موجهة فقط حيث يلمع الضوء وتتواجد الجسيمات. وللمعالجة بالديناميكا الضوئية قدرتها الغير توسعية للتعامل مع الأمراض والنمو والأورام.
كما استخدم في جامعة رايس (لحام اللحم) بهدف دمج قطعتين من لحوم الدجاج إلى قطعةٍ واحدةٍ. حيث دمجت القطعتين من لحم الدجاج بالتلامس، من خلال تقطير سائلٍ أخضرٍ يحتوي على قشور نانوية مطلية بالذهب على طول خط التماس بين القطعتين. ثم تلى ذلك توجيه أشعة الليزر تحت الحمراء على طول خط التماس كذلك، مما يؤدي إلى تلاحم كلا القطعتين عند خط تماسهما معاً. وهذا قد يحل صعوبات تدفق الدماء الناجمة عن محاولة الجراح إعادة تقطيب الشرايين التي كانت قد قُطعت من المريض أو المريضة أثناء إجراء زراعة كلى أو قلب له أو لها. حيث يستطيع لحام اللحم ذلك لحم الشريان بدقةٍ متناهيةٍ وبصورةٍ تامةٍ.
تساعد حركة تتبع المسار على تحديد مدى جودة توزيع الأدوية وكيفية التمثيل الجيد للمواد. حيث أنه من الصعب تتبع مجموعة صغيرة من الخلايا داخل الجسم، ومن ثم اعتاد العلماء صبغ الخلايا. كما تتطلب تلك الصبغات أن يتم إثارتها بواسطة ضوء طول موجي محدد بهدف دفع تلك الصبغات للإضاءة. وفي الوقت الذي تمتص فيه العديد من الصبغات مختلفة الألوان ترددات متنوعة من الضوء، فقد ظهرت الحاجة إلى استخدام مصادر متعددة للضوء كالخلايا. وتتمثل إحدى الطرق المستخدمة للتغلب على تلك المشكلة في البقايا المنيرة. وتلك البقايا عبارة عن نقاط كمومية متصلة بالبروتينات والتي لها القدرة على اختراق أغشية الخلية. ويمكن تصنيع تلك النقاط عشوائية الحجم من مواد خاملة حيوية bio-inert material، والتي تتسم بأحجامها النانوية حيث يعتمد اللون على الحجم، ومن ثم يتم انتقاء الأحجام، لذلك يمثل تردد الضوء (المستخدم لإنتاج مجموعةٍ من فلوريسنت النقاط الكمومية) مجموعةً فرديةً من الترددات المطلوبة لجعل مجموعة أخرى تتوهج وتلمع. ثم يمكن إضاءة كلتا المجموعتين باستخدام مصدر ضوئي واحد.
استهداف الجسيم النانوي.
من الملاحظ أن الجسيمات النانوية تمثل مجالاً واعداً للتقدم في حقلي توصيل الدواء والتصوير الطبي بالإضافة إلى عملها كمستشعراتٍ تشخيصيةٍ. إلا أنه على الرغم من ذلك فإن التوزيع الحيوي لتلك الجسيمات النانوية ما زال غير معلوم بسبب صعوبة استهداف أعضاءٍ محددةٍ بالجسم. في حين أظهرت دراسة حديثة أجريت على الأجهزة الإخراجية للفئران أن قدرة مركَّبات الذهب في استهداف أعضاءٍ محددةٍ تعتمد على حجمها وشحنتها. ومن ثم فيتم طلاء تلك الجسيمات النانوية بدندريمر dendrimer ويتم إعطائها شحنة محددة سواءً أكانت شحنةً إيجابيةٍ أم سلبيةٍ. حيث وجد أن جسيمات الذهب النانوية موجبة الشحنة تخترق وتنفذ إلى الكلى في حين تبقى جسيمات الذهب النانوية سالبة الشحنة بالكبد والطحال. فقد افتُرِض أن شحنة السطح الموجبة تقلل معدل تطويق (osponization: وهي تعني طلاء الكائنات الدقيقة بالأجسام المضادة لتتعرف عليها البالعات) الجسيمات النانوية داخل الكبد، ومن ثم تؤثر على مسار الإخراج. حتى لو كان حجمها يصل نسبياً إلى 5 نانومترات، فإن هذه الجزيئات قد تتجزء داخل الأنسجة الخارجية أو السطحية، ومن ثم تتجمع داخل الجسم مع مرور الوقت. كما أثبت التقدم في الدراسات البحثية أن عمليتي الاستهداف والتوزيع تتزايد مع استخدام الجسيمات النانوية، في حين تعد مخاطر التسمم النانوي الخطوة التالية في الإدراك والوعي المستقبلي لاستخداماتها الطبية.
التواصل الإلكتروني العصبي.
يمثل التواصل العصبي الإلكتروني هدفاً مرئياً يتناول بنية الأجهزة النانوية والتي ستسمح بتوصيل الحاسوب وربطه بالجهاز العصبي. وتتطلب تلك الفكرة بناء هيكل جزيئي يسمح باكتشاف وضبط النبضات العصبية بواسطة جهاز حاسوب خارجي. حيث تستطيع أجهزة الحاسوب تفسير وتسجيل والاستجابة للإشارات التي يصدرها الجسم عندما يستشعر أحاسيسٍ مختلفة. ويتزايد الطلب بكمية ضخمة على تلك البنية بسبب أن العديد من الأمراض تتضمن اضمحلال وانهيار الجهاز العصبي (ومنها مرض التصلب الجانبي التحللي amyotrophic lateral sclerosis (ALS) ومرض التصلب المتعدد multiple sclerosis (MS)) كما قد تُضعف الكثير من الاصابات والحوادث الجهاز العصبي مما يسفر عن اختلال النظم والشلل النصفي. فلو استطاعت أجهزة الحاسوب السيطرة على الجهاز العصبي من خلال وجهات التفاعل العصبي الإلكترونية، يمكن التحكم في المشكلات التي تُضعف الجهاز العصبي ومن ثم يمكن التغلب على تأثيرات الأمراض والإصابات. وهنا يجب وضع في الاعتبار توفير عاملين عند اختيار مصدر الطاقة لمثل تلك التطبيقات، يتمثلان في استراتيجيات قابلة لتمويل الوقود المستمر وغير قابلة للتمويل. فالاستراتيجية القابلة لتمويل الوقود refuelable strategy تعني أن الطاقة يتم ملئها باستمرار أو بشكلٍ دوريٍ بالمصادر الصوتية، الكيميائية، المغناطيسية، والكهربائية. في حين تعني الاستراتيجية الغير قابلة للتمويل بالوقود nonrefuelablestrategy أن كل القوى تُستمد من تخزين الطاقة الداخلية internal energy storage والتي ستتوقف عندما تستنفذ الطاقة.