نانوربات‌ها و رفع مشكلات پزشكي

مبینا ایزدپناه،ورودی ۹۷ مهندسی مکانیک با استفاده از دانش نانوتكنولوژي، دانشمندان توانسته‌اند نانوربات‌هاي زيستي طراحي كنند كه در بدن انسان قرار گرفته و نقش محافظ و درمان‌گر را ايفا مي‌كنند. اين ريزماشين‌هاي هوشمند قادرند چندين نسخه از خودشان تهيه كنند و آن را جايگزين بافت‌هاي فرسوده يا آسيب‌ديده نمايند. شاید در آينده نانوربات‌هاي هوشمند، در مغز و بدن هر انساني به تعداد زياد وجود داشته باشند و انسان را از ابتلا به انواع بيماري‌ها مصون دارند. نانوربات‌ها ماشين‌هاي كوچكي هستند كه براي انجام عملياتي خاص و بعضاً تكرارشونده با دقت بسيار بالا طراحي شده‌اند. آنها نه تنها قادر به تشخيص محل دقيق سرطان خواهند بود، بلكه داروي مناسب براي از بين‌بردن سلول‌هاي سرطاني را تزريق مي‌كنند. امروزه تحقيقات وسيعي در زمينه‌ی درمان بيماري‌هايي چون ديابت، بيماري‌هاي قلبي و ايدز در حال انجام است. نانوربات‌ها داراي امكانات بالقوه‌اي هستند كه با اجتماع و قرارگيري به صورت كلوني قادرند از سيستم حفاظت كنند. تكنولوژي نانورباتيك آنقدر سريع در حال پيشرفت است كه به يقين زندگي انسان از اواسط قرن جاري به كلي متحول خواهد شد. اين تغييرات شامل از بين‌رفتن بسياري از بيماري‌ها، كاهش عوامل و عوارض بسياري از امراض و حتي جراحي‌ها هستند.منبع عکس: theweek.inتاكنون نانوابزارهاي كاملاً كاربردي بسياري مانند موتورها، حسگرها، محاسبه‌گرهاي زيست‌مولكولي و نانوترانزيستورها ساخته شده‌اند. در حال حاضر، عمده‌ترين چالش، مجتمع‌سازي چندين بخش مجزا از اين نانوابزارها روي يك نانوربات قابل‌كنترل است كه براي انجام آن هم‌اكنون گروه‌هاي تحقيقاتي متعددي در نقاط مختلف جهان، طي پروژه‌هاي ميان‌رشته‌اي با يكديگر همكاري مي‌كنند. اطمينان از دستيابي به كنترل مناسب بر چنين نانوماشين‌هايي يكي از موضوعات بحث‌انگيز در راه محقق‌شدن اهداف است و در واقع ما مي‌توانيم از طريق روش‌های نانومكاترونيك به ارزيابي و محاسبه‌ی آن بپردازيم. استفاده از نانوربات‌ها در بدن انسان، پس از انجام صدها آزمايش با تمام جزئيات از ابتدا روي موش‌هاي آزمايشگاهي ممكن شده است. برای مثال فناوري نانوپوسته‌ها با موفقيت روي موش‌هاي آزمايشگاهي براي مبارزه با سرطان به‌كار گرفته شد. استفاده از اين نانوپوسته‌ها، نتيجه‌ی پيشرفت‌هاي به دست آمده در فناوري نانو است و به‌عنوان يك روش درماني – دارويي، نتايج مثبت و اميدواركننده‌اي داشته است. با پيشرفت بيشتر در حركت به سمت نانوربات‌ها، مي‌توان به نتايج مؤثرتر ديگري در زمينه‌ی مراقبت‌هاي بهداشتي اميدوار بود. تعدادي از اين پيشرفت‌های به دست‌آمده را در ادامه‌ی مقاله شاهد خواهيم بود:دارورسانياز ديگر كاربردهاي نانوربات‌ها، دارورساني هدفمند است. در حالت معمولي، وقتي بدن بيمار دارو را به وسيله‌ی تزريق و يا خوردن دريافت مي‌كند، دارو وارد رگ‌های خوني شده و به تمام قسمت‌هاي بدن انتقال می‌يابد. از معايب اين نوع دارورساني، به وجود آمدن عوارض جانبي و هم‌چنين حداقل تأثيرگذاری بر قسمت بيمار است. در دارورساني به وسيله نانوربات، ربات با استفاده از حسگرهای خود قسمت بيمار را شناسايي و دارو را به آن تزريق مي‌كند. مزيت اين نوع دارورساني اين است كه دارو فقط به قسمت بيمار بدن مي‌رسد و عوارض جانبي نيز از بين مي‌رود. به اين دليل، با این روش درمان، بيماري‌هايي كه نيازبه شيمي درماني دارند كاري طاقت‌فرسا نيست و به راحتي انجام مي‌شود و اثرات مخرب آن نيز از بين مي‌رود. از ديگرمزيت‌هاي اين نوع دارورساني مصرف كمتر دارو و سرعت بالاي آن است؛ زيرا سرعت دارورساني با سرعت گردش خون برابر است.نانو جراحي با استفاده از نانوربات‌هاعمل جراحي علاوه‌بر مزاياي بي‌نظير خود مشكلاتي دارد؛ از جمله اين كه دوره‌ی نقاهت بيمار بعد از عمل، طولاني است و هم‌چنين عوارض جانبي وجود دارد و در بعضي از موارد نيز ممكن است بيمار طي عمل جراحي جان خود را از دست بدهد. از معايب ديگر آن اين است كه براي بيماران ضعيف كه قوه‌ی بدني ندارند، غيرممكن است. اين در حالي است كه در نانوجراحي، اين مشكلات از بين مي‌رود. با استفاده از نانوجراحي، مي‌توان سخت‌ترين اعمال جراحي حاضر مانند مغز و قلب را به صورت سرپايي انجام داد. در اين جراحي، نانوربات‌ها وارد بدن شده و عضو بيمار را شناسايي و به صورت گروهي آن را درمان مي‌كنند. در اين جراحي، پزشك جراح در نقش ناظر دستورات لازم را به نانوربات‌ها منتقل مي‌كند و بر كار آن‌ها نظارت دارد.قراردادن برچسب فلورسانس روي سلول‌هاي ويژه‌اي در خونپژوهشگران موفق به ساخت نانورباتي شدند كه قادر به شناسايي سلول‌هايي با ويژگي منحصربه‌فرد است. محققان با استفاده از اين نانوربات، برچسب فلورسانس را روي سلول‌هاي ويژه‌اي در خون قرارمي‌دهند. از اين نانوربات مي‌توان براي از بين‌بردن سلول‌هاي سرطاني يا تومورها استفاده کرد. پژوهشگران دانشگاه كلمبيا با همكاري بيمارستان جراحي‌هاي ويژه، موفق شدند تا نانورباتي بسازند كه درون سلول‌هاي ويژه‌اي در بدن رفته و فعاليت‌هايي نظير رهاسازي دارو يا از بين‌بردن سلول را انجام دهد. اين نانوربات از جنس DNA بوده كه به آنتي‌بادي‌هايي متصل مي‌شود. اين آنتي‌بادي‌ها قادرند سلول‌هاي خوني ويژه‌اي را پيدا كرده و يك مولكول فلورسانس را به آن بچسبانند. البته مي‌توان به جاي اين برچسب‌ها، از دارو يا مواد سمي براي كشتن سلول استفاده نمود. پيش از اين، نانوربات‌هايي طراحي شده بود كه براي دارورساني به سلول‌ها از آنها استفاده مي‌شد. مزيت اين نانوربات جديد، توانايي آن در تفكيک سلول‌ها از هم و يافتن يك سلول با ويژگي‌هاي خاص است. سلول‌هاي سرطاني به‌ندرت ويژگي‌هاي ساختاري متفاوتي نسبت به سلول‌هاي سالم دارند، به‌طوريکه تفكيك آنها از هم دشوار است؛ بنابراين طراحي دارويي بدون عوارض جانبي بسيار دشوار است. اگر دارو براي رسيدن به يك گيرنده‌ی خاص روي سلول سرطاني طراحي شده باشد، سلول‌هاي سالم حاوي همان گيرنده‌ها نيز آسيب خواهند ديد. بهترين راه براي تفكيك سلول‌ها از هم و يافتن يك سلول ويژه، آن است كه روي آن سلول ويژگي‌هاي منحصربه‌فردي پيدا شود؛ براي مثال پروتئين‌هاي موجود درسطح سلول، ابزار مناسبي براي شناسايي سلول خواهند بود. براي رفع مشكل شناسايي سلول‌هاي سرطاني، ساختاري طراحي مي‌شود كه مي‌تواند چندين مولكول را با هم شناسايي كند. اين ساختار يك نانوربات است كه به صورت خودكار عمل مي‌كند .اين نانوربات از چند رشته DNA تشكيل شده است كه هر رشته DNAبه يک آنتي‌بادي ويژه متصل مي‌شود. زماني كه نانوربات به گيرنده‌هاي مورد نظر متصل شد، آنگاه نانوربات مي‌تواند فعاليت از پيش تعيين‌شده‌ی خود را انجام دهد. تمام اين فرآيند مي‌تواند در 15 دقيقه اتفاق بيفتد و يک مولكول فلورسانس به سلول خوني ويژه‌اي الصاق شود.منبع: باقری، محمد؛ دریانورد چونچنانی، مهیار؛ حسینیان، سید وحید؛ آينده‌ی نانوربات‌ها جهت رفع مشكلات پزشكي به كمك نانوالكترونيك؛ دومین همایش ملی فناوری نانو از تئوری تا کاربرد