تحقیق در مورد نانو بیوتکنولوژی ها

معرفی
این فصل در مورد نانو تکنولوژی هایی که مربوط هستند به کاربردهای قابل استفاده در تحقیقات بیوشیمی، پزشکی و تشخیص بیماری ها. اختراع میکروسکوپ که باعث می شد بتوانیم میکروارگانیسم و آسیب شناسی بیماری ها را آشکار کنیم انقلابی در پزشکی ایجاد کرد. جراحی ریز باعث ارتقا پزشکی رایج و سنتی شد و این امکان استفاده از شیوه هایی که قبلا آزمایش نشده بودند یا استفاده از آنها با خطرات و مرگ و میر زیادی همراه بود به وجود آورد. نانو تکنولوژی ها توسط گشودن دنیایی دقیق تر از مقیاس میکرو (= ریز) چنین اثری بر روی پزشکی پزشکی و جراحی خواهند داشت.

به خاطر دقت بسیار بسیار زیاد نانوتکنولوژی، پزشکی و جراحی های بسیار دقیق انجام خواهد گرفت) نانو بیوتکنولوژی های گوناگون به تفصیل در یک گزارش مخصوص درباره این موضوع توصیف شده است آن مواردی که مربوط می شود به فهم و درک بیماری ها، تشخیص بیماری ها کشف داروهای جدید

دسته بندی نانوبیوتکنولوژی ها
دسته بندی کردن انواع گسترده علوم نانو بیوتکنولوژی آسان نیست. بعضی از آنها بر اساس حرکت در مقیاس نانو ( = اندازه های بسیار کوچک) بنا شده اند ولی بیشتر آنها بر اساس ساختمان های در حد و اندازه های نانو بنا شده اند که شکل و اندازه های گوناگون دارند.

تعداد کمی از اینها به طور طبیعی وجود دارند اما بیشتر آنها مصنوعی است (ساخته دست بشر می باشند) پیشوند (= نانو) به تمام چیزهایی که مربوط می شود به حرکت یا ساختار در مقیاس افزوده می شود یک دسته بندی ساده از نانو بیوتکنولوژی ها در جدول 1-2 آورده شده است. بعضی از تکنولوژی ها از قبیل nano array ها و nano chipها سیستم های micro و نانو الکترومکانیکی:

پیشرفت سریع کوچک سازی نیمه رسانا باعث تحویل عظیم در انجام محاسبات و دستگاه های سریعتر و با دقت تر شده است که باعث تحول زیادی در تشخیص بیماری ها و درمان آنها شده است.

بعضی از وسایل و دستگاه های مورد استفاده در نانو تکنولوژی مربوط می شود به سیستم های میکروالکترومکانیکی که مربوط می شود به یک تکنولوژی موثر که برای تولید سنسورهای دارای ساختار بسیار ریز استفاده می شود کاربرد کلی Mems مربوط می شود به ساخت اجزا خیلی کوچک که به صورت دسته ای و با استفاده از شیوه های ساخت وسایل الکترونیکی ریز تولید می شوند و بدین ترتیب هزینه ساخت آنها کاهش می یابد. کارایی آنها افزایش پیدا می کند. علم ساخت وسایل و سیستم ها ریز (= مینیاتوری) از Mems نام مناسب تری است زیرا که این نام در بر دارنده قوانین کوچک سازی، استفاده از شیوه های ساخت بهتر و مواد مورد استفاده در نانو تکنولوژی می باشد.

جدول 1-2 دسته بندی نانو تکنولوژی های اصلی

ذرات نانو

نقاط کانتومی

نانو کریستال ها

لیپو ذرات

ذرات نانوی مغناطیسی

نانو ذرات پلیمری

نانو فیبرها

نانوسیم ها

نانو فیبرهای کربنی

Dendrimer ها

Ploy proplylenimine

نانو ساختارهای ترکیبی

نانو امولسیون

Nano posomes

نانو کپسول هایی که حاوی مواد دیگر هستند

نانو پوسته ها

نانو آبدانک ها

Cochleate ها

Nano conduite

نانو تیوپ ها

نانو پیپیت ها

نانو کانال هاژ

Nano proes

نانو مایعات

سیلیکون داری ساختار نانو

حرکت در مقیاس نانو

Cantilever ها
عملیات تصویربرداری و تغییر در مقیاس نانو

عملیات و کارهای میکروسکوپی نیروی اتمی

عملیات probe اسکن کننده

نانو تغییر دهی

رزنانس

سیستم های لیزری femtosecond
اندازه وسایل و سیستم های Mems در حال حاضر از یک تا صدها میکرومتر می رسد. و می توانند به عنوان یک cantilever مورد استفاده در کارهای میکروسکوپی (= کار با میکروسکوپ) که با نیروی اتمی ارتباط دارند یا به عنوان پروژکتور مورد استفاده در دستگاه های ویدئو که دارای هزاران آیینه میکرسکوپی الکترونیکی می باشند به کار گرفته می شوند.

سیستم های نانو الکترومیکانیکال یعنی وسایل Nems به صورت نانو و در اندازه های نانومتر وجود دارند. استفاده از وسایل Mems سنجش و بررسی و تغییر مواد بیولوژیکی در مقیاس های سلولی و زیر سلولی به کار گرفته می شود و می شود آنها را کنترل نیز کرد در سالهای اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است.

و این به خاطر آن است که مراحل اولیه کار با این وسایل توانایی خود را در آشکارسازی ناسازگاری های DNA و همچنین قابلیت خود را در استفاده از سیستم های cantilver برای آشکارسازی آنتی ژنها به اثبات رسانده اند یک راه کار و شیوه جدید در موسسه تکنولوژی کالیفرنیا، به نام ماشین کاری سطحی نانو شیوه های پردازش Mems را با ابزارهایی به نام رشته های نازک الکترونی که در اندازه ها و مقیاس نانو ساخته می شوند ترکیب کند ه سه بعدی است و بنابراین می تواند کارهای جدید انجام دهد.

BioMens
به دلیل اینکه bioMems توسط Mems با محیط های بیولوژیکی ارتباط دارد اجزا متشکله بیولوژیکی شدیدا مهم هستند تاکنون این اجزا متشکله بیولوژیکی اساسا از اسیدهای nucleic آنتی بیوتیک ها، و دریافت کننده هایی بوده اند که این ملکول ها پس از اتصال به سطوح ساختارهای MEMS (که اغلب متشکل از گروه های thiol وابسته به طلا به فعالیت های بیولوژیکی خود ادامه می دهند، و تعامل آنها با یکدیگر از طریق بررسی های به عمل آمده از لحاظ های مکانیکی (انحراف)، الکتریکی (تغییر در ولتاژ تا جریان برق در سنسور) یا از لحاظ نوری (رزنانس سطحی) مورد بازبینی قرار می گیرد. اجزا بیولوژیکی از نظر اندازه در مقیاس نانومتر یا کوچکتر قرار دارند.

بنابراین، اندازه این سیستم ها محدود می شود به اندازه های قابل دستیابی با استفاده از شیوه های مربوط به ساختارهای غیر آلی که در حال حاضر از m100 تا mm1 متغیر است به دلیل هزینه های زیاد و پیچیدگی های زیاد وسایل لیتوگرافی نوری، محصولات تجاری تولید شده به شیوه کوچک سازی (= مینیاتوری) مشکل ساز می باشد.

آرایه های ریز و آرایه های نانو:
آرایه ها شامل آرایشی منظم از نمونه ها می باشد که در مورد biochip ها ممکن است به حالت DNAهای تکمیلی(CDNS)، oligonucleotide یا حتی پروتئین ها تبدیل شوند.

عملیات ماکرو آرایه ای یک طرح ماکروسکوپی سازماندهی colony یا DNA به صورت آرایه ها بر روی فیلترهای نایلونی بزرگ که برای عملیات دوگانه سازی آماده هستند، می باشد.

قطرهای نقاط نمونه ای در ماکرو آرایه ها کوچکتر از mm200 می باشند و احتیاج به آنالیز میکروسکوپی دارند. میکرو آرایه ها دارای ملکول های نمونه ای یا لیگاند (مثلا آنتی بادی ها) در موقعیت ها و مکان های ثابت بر روی chip دارند، در حالیکه micro fuidic ها شامل مواد، نمونه ها یا regent های روی chip می باشند. میکرو آرایه ها باعث به وجود آمدن شیوه ای برای ارزیابی هزاران ژن می شوند. آرایه ژنومی یک ابزار مهم در تشخیص بیماری ها و تحقیقات دارویی می باشند. اینها تاثیر مثبتی برروی تمام مراحل کشف دارو دارد یعنی از شناسایی داروی مورد نظر از طریق تفاوت های ژنی و بررسی گزینه های احتمالی، تا مطاعات toxicoenomic برای تهیه یک داروی بی خطر.

برای برآورده شدن نیازهای مورد نظر اطلاعت مربوط به این میکرو آرایه ها بایستی بیشتر بررسی شود. یکی از این شیوه ها عبارت است از chip هایی که دارای ویژگی هایی از قبیل داشتن آرایه های متراکم شده اند که موارد زیر نتیجه این ویژگی هاست.

– اطلاعات زیاد توسط کاهش اندازه این آرایه ها از mm200 تا mm50

– کاهش اندازه

– حساسیت ارتقا یافته

نانو آرایه ها عبارتند از گام بعدی در ارتقا و بهبود کوچک سازی میکرو آرایه ها. از آنجاییکه میکرو آرایه ها توسط لیتوگرافی نوری یا نقطه ای آماده می شوند، که باعث می شود کوچکترین اندازه ها تبدیل به اندازه هایی در حد میکرون شوند، در نتیجه این نانو آرایه ها احتیاج به پیشرفت های بیشتر در لیتوگرافی دارند از قبیل وجود یک نانولیتوگرافی دارای dip- pen (DPN)