شیمی‌دان‌های دانشگاه وارویک دریافته‌اند که توانایی چسبیدن نانوذرات به سطح تماس دو مایع اختلاط‌ناپذیر دو برابر مقداری است که قبلاً تصور می‌شد. این یافته امکان استفاده از نانوذرات را در سلول‌های زنده، کامپوزیت‌های پلیمری، و فوم‌ها، ژل‌ها، و رنگ‌های با فناوری بالا فراهم می‌کند. محققان مشغول کار روی روش‌های افزایش این قدرت چسبندگی جدید هستند.

در این پژوهش جدید، محققان دانشگاه وارویک شبیه سازی‌های مولکولی برهمکنش میان یک نانوذره بدون بار و سطح تماس «ایده‌آل» مایع-مایع را مورد بررسی مجدد قرار دادند. آنها به شگفتی دریافتند که توانایی شبیه‌سازی‌شده چسبندگی نانوذرات بسیار کوچک (1 تا 2 نانومتر) به سطح تماس میان دو مایع بیشتر از مقداری است که با استفاده از مدل های استاندارد پیش‌بینی می شود.

این پژوهشگران دریافتند که انرژی لازم برای جدا کردن کوچک‌ترین ذرات از سطح تماس مایع-مایع، 50 درصد بیشتر است. با این حال با افزایش اندازه ذرات، این انحراف از مدل استاندارد به تدریج کم شده و از بین می‌رود.

دکتر استفان بُن و دکتر دیوید چونگ، محققان اصلی این پژوهش بر این باورند که مدل‌های قبلی، عملکرد «امواج مویین» را در نشان دادن رفتار نانوذرات در سطح تماس مایع-مایع به حساب نمی‌آوردند.

دکتر بُن می‌گوید: «این درک جدید از مقیاس نانو، انعطاف‌پذیری بیشتری در طراحی همه چیز، از مواد کامپوزیتی پیشرفته گرفته تا استفاده از نقاط کوانتومی، بیوشیمی سلولی، و تولید ذرات پلیمری رنگ «مسلح» به ما می‌دهد».

حال این محققان در حال کار روی روش‌های توسعه این چسبندگی طبیعی نانوذرات هستند؛ آنها می‌خواهند نانوذرات پلیمری با سطوح متضاد آبدوست و آبگریز طراحی نمایند که با نیروی بیشتری در سطح تماس روغن/آب پیوند می‌یابند.

نتایج این کار پژوهشی در مجله Physical Review Letters منتشر شده است. عنوان مقاله منتشر شده عبارت است از:

“Interaction of nanoparticles with ideal liquid-liquid interfaces”

شیمیدانان در دانشگاه کُنِکتیکِت راهی برای افزایش شدید راندمان لومینسانس نانولوله‌های کربنی تک‌جداره کشف کرده‌اند. این کشف می‌تواند کاربردهای مهمی در تصویربرداری پزشکی و دیگر زمینه‌ها داشته باشد. افزایش راندمان لومینسانس نانولوله‌های کربنی ممکن است روزی این امکان را برای پزشکان فراهم کند که نانولوله‌های میکروسکوپی را برا ی شناسایی تومور‌ها، انسداد سرخرگ‌ها و دیگر مشکل‌های درونی، به بدن بیمارها تزریق کند.

دانشمندان به جای به‌کارگیری توان بالقوه پرتوهای مضر X یا استفاده از رنگدانه‌های رادیواکتیو، می‌توانند به سادگی از یک نور مادون‌قرمز استفاده کنند. این نور مادون‌قرمز لومینسانسِ نانولوله‌ها را در نواحی از بدن که مشکل دارند، با قدرت تفکیک بسیار بالا آشکار می‌کند.

اگرچه کربن در کاربردهای متنوعی استفاده می‌شود، اما دانشمندان زمان طولانی است که درگیر مشکل محدودیت عنصری کربن در انتشار نور هستند. در بهترین حالت دانشمندان با نانولوله‌های کربنی غوطه‌ور در محلول توانسته‌اند که راندمان لومینسانسِ نانولوله‌ها را به نیم درصد برسانند که در مقایسه با دیگر مواد از قبیل نقاط کوانتومی و میله‌های کوانتومی، بسیار کم است.

این محققان با پیچاندن یک آستین شیمیایی گرداگرد یک نانولوله کربنی تک‌جداره، قادر به کاهش نقایص بیرونی شده‌اند که بوسیله جذب شیمیایی مولکول‌های اکسیژن بوجود می‌آیند. برای درک بهتر، تصور کنید که یک لوله‌ی کوچک داخل یک لوله با قطر اندکی بزرگ‌تر، سُر می‌خورد. آنچه بیشتر جلب توجه می‌کند این حقیقت است که در این حالت لوله‌بزرگ‌تر سخت‌تر از لوله کوچک‌تر(نانولوله‌ کربنی) نیست، اما یک آستین شیمیایی متشکل از مشتقات سنتزی فلاوین(یک ماده‌ی مشابه ویتامین B2)، تشکیل می‌دهد که راندمان لومینسانس نانولوله‌ها را به شدت تقویت می‌کند. طبق گفته این محققان برا ی اولین بار است که یک نانولوله با راندمان لومینسانس حدود 20 درصد نورافشانی می‌کند.

این محققان نتایج خود را در مجله‌ی Science منتشر کرده‌اند.

زهرا دانسفهانی

«سیروس باور»، عضو هیات امنا انجمن مفاخر معماری ایران، در این باره می‌گوید: « در جامعه کنونی نوعی ناپایداری در همه جریان‌های زندگی به چشم می خورد. این ناپایداری‌ها بر تفکر ما تاثیر فراوان گذاشته است، ولی تفکر کنونی اندیشمندان در برابر این فرآیند ناپایداری در موضع دفاعی قرار گرفته است.»

وی در ادامه همین مطلب می‌‌‌‌گوید: «ناپایداری همیشه به طرف نابودی پیش می‌رود و این ضعف عمومی اندیشه، ما را ناتوان و درمانده کرده و لازم است که در آستانه تجدید نظر در تمام نظریه‌های گذشته قرار گیریم و در نهایت بتوانیم چیزی را جانشین این وضع ناپایدار و چندگانگی‌ها کنیم و این شاید به این خاطر است که بیشتر فکر می‌کنیم و عمل نمی کنیم. همین وضع است که آن را حالت دموکراتیک تلقی کرده‌ایم. این وضع موجود در این شهر دیگر چاره‌ساز نیست و به درد نمی‌خورد.»
باور در همین حال می‌گوید: «به نام دموکراسی کارها را به دست مردم رها کردیم، مسافرکشی و ساختمان‌سازی در اینجا دارای یک مفهوم است. ما دیگر امکان دخالت دادن مسائل اجتماعی، فنی، فن‌آوری، ضوابط و معیارهای گوناگون را در طرحهای معماری و شهرسازی و ترافیک، نداریم.»

 بینش جایگزین؛
 بنابر آنچه که گفته شد، تمام آن چیزی را که می‌توان جست و جو کرد یک بینش «جایگزین»‌است که وضع ناپایدار را در مسیری پایدار هدایت کند. فقط در این صورت است که اندیشمندان و روشنفکران، فضایی برای عرضه مطالعات و تحقیقات و نظریه‌های خود پیدا می‌کنند.
"باور" در همین راستا تاکید می‌کند که ما باید به این بازار مکاره که مانند ویروس در حرفه معماری و شهرسازی رسوخ پیدا کرده است نقطه پایانی بگذاریم، بنابراین لازم است، ثابت کنیم که آغازی دیگر وجود دارد، آنگاه می‌توانیم حق انتخابی مثبت درباره «پایان»‌ داشته باشیم.
وی ادامه می‌دهد: «امروز آنچه بیشتر لازم است فکر ما را متوجه خود کند، اندیشیدن به جهان مدرن است، این جهان مدرن ما را وادار به تفکر و تامل درباره مساله پیشرفت می‌کند. توسعه پایدار با تعریف‌های مشابه برای شهری مانند تهران، صحبتی است «سورئالیستی». یعنی هیچ وقت به عمل نمی‌رسد. درست مثل منحنی کشش آهن است که به مرحله گیستختگی می‌رسد، بازگشتی به جایگاه نخست ندارد، می‌‌‌‌رود تا گسیخته شود. از این رو باید قبل از گسیختگی، فکری برای این شهر چند منظوره کنیم.»

جامعه ناهمگن؛
 دهه 30 را به خاطر بیاوریم؛ هنگامی که بخش خصوصی مشغول هموار کردن تپه‌های کوتاه‌تر جنوب تپه‌ امانیه بود، (یعنی به طور تقریبی در منطقه بولوار ناهید و سایر بولوارهای جنوب و شمال آن در محدوده بین خیابان ولی‌عصر و آفریقا) این فکر وجود داشت که شهرداری از گسترش شهر تهران به سمت شمیرانات جلوگیری کرده و کمربند سبزی از چمنزار و جویبار و درخت‌ها بین تهران و شمیرانات به وجود آورده تا محوطه‌ای برای تنفس شهر و فضای تفریحی برای گذران اوقات فراغت شهروندان باقی بماند، ولی چنین ایده‌ای هرگز به عمل نرسیده و گسترش شهر به طرف شمال، این فضای خالی را هم از ساختمان‌سازی پر کرد و تهران را به شمیرانات و شمیران را تا جای که امکان داشت به رشته کوههای توچال آنچنان چسباند که جایی برای تنفس شهر باقی نگذاشت.
به گفته این کارشناس، امروز کار ما، دیگر تشخیص علایم بیماری شهری نیست، بلکه تفکری عمومی‌تر در مقیاسی وسیع است. به نظر می‌رسد، هر عملی که روی این شهر (که بدون برنامه گسترش یافته است) انجام گیرد، گره زدن رشته گیسخته عناصر مختلف آن با همان شیوه و تفکر قدیم است.

این عضو هیات امنا انجمن مفاخر تاکید می‌کند که ساماندهی یک شهر از دید فیزیکی، همان شیوه تفکر قدیم است؛ ساماندهی خیابان‌ها و خیابانی را به طراحی شهری کشاندن، اما در مرحله نخست باید فکری به حال این هیاهو، این نابسامانی، این آلودگی و این شلوغی کرد، چون «چگونه زیستن» پرسشی اخلاقی است که می‌تواند بنیاد هستی ما را دگرگون کند.
وی در ادامه می‌افزاید: «به هر حال زندگی، فضا و مکان می‌خواهد، زندگی انسان درآشفتگی و ناموزونی نمی‌تواند زندگی‌ای باشد که بر اساس فلسفه‌ای علمی یا اخلاقی پایه‌گذاری شده است. بنابراین باید در جست و جوی فلسفه‌ای برای زمان خود باشیم و همچنین یافتن جا و فضایی برای پیاده کردن فلسفه جدید برای رسیدن به یک زندگی سالم. "اندیشیدن به زندگی" به انسان توانایی می‌دهد؛ "توانایی لذت بردن"»

 تفکیک بخشهای مختلف جامعه از یکدیگر؛
هر شهری دارای محدوده‌ای معین برای جمعیتی معین است. در این محدوده معین، تقسیم‌بندی‌های مشخصی داریم که جمعیت آنها هم در رابطه با نوع عملکرد آنها روی طرح جامع مشخص شده است.
باور می‌گوید: «حال اگر تمام این معیارها، قوانین، ضوابط، راه‌حلها، دسترسی‌ها و آن چه که از قبل طرح‌ریزی و محاسبه شده است به هم ریخته و از هم گسیخته شود و به همین ترتیب جامعه هم ناهمگن شود؛ از جامعه روستایی، جامعه صنعتی، دانشگاهی، سنتی، روشنفکری تا جامعه اداری، فرهنگی و جز آن، در یک جا و مکان دور هم جمع و در هم ادغام شوند، هیچ انتظاری برای ساماندهی و آرایش معنوی و فیزیکی آن نمی‌توان داشت. جز اینکه بعضی از بخش‌های مشخص که دارای هدفی معین هستند را از سایر بخشها جدا کرد و در مکانی دیگر فضایی جدید و تازه و خالص را به آنها عرضه کرد تا به تقاضاهای مختلف و متعدد، جواب‌های بهتری را بدهد.»
باور در خاتمه گفته‌های خود ضمن پیشنهاد انتخاب شهری به عنوان پایتخت فرهنگی ایران، می‌گوید: «این رویکرد با تمام مشکلاتش می‌تواند به بسیاری از سوال‌ها و نیازهای امروز و فردا جامعه شهری پاسخ دهد،که این همتی بالا و عزمی راسخ را می‌طلبد.»
به نقل از http://www.persiangeo.com//

امید مرادی ،حسن خانه زر

در حال حاضر استاندارد بین المللیISO/IEC 17025  که در نتیجه تجربیات وسیع حاصل از اجرایISO/IEC Guide 25 و استاندارد اروپایی EN45001 تهیه شده است، جایگزین هر دوی آنها شده است. این استاندارد شامل کلیه الزاماتی است که آزمایشگاه های آزمون و کالیبراسیون باید آنها را برآورده سازند تا بتوانند اثبات کنند که یک سیستم کیفیت را به کار گرفته و از نظر فنی صلاحیت داشته و قادر به فراهم آوردن نتایج معتبر ‌می باشد {1و2}   مراجع تأیید صلاحیت که صلاحیت آزمایشگاه‌های آزمون و کالیبراسیون را به رسمیت می‌شناسد، باید این استاندارد را به عنوان مبنای تأیید صلاحیت خود قرار دهند.

آزمایشگاه هایی که بخشی از یک سازمان بزرگتر می‌باشند یا خدمات دیگری هم ارایه می‌نمایند، قادر به اجرای سیستم کیفیتی هستند که با استانداردهای ISO9001 یا ISO9002 و نیز با این استانداردهای ذکر شده  که مرتبط با گستره خدمات آزمون و کالیبراسیون که در سیستم کیفیت آزمایشگاه منظور شده است، در نظر گرفته می‌شود. آزمایشگاه های آزمون و کالیبراسیونی که الزامات  ISO 17025را برآورده نمایند، خودبه‌خود الزامات استانداردهای ISO 9001 و ISO 9002 را نیز برآورده خواهند نمود. با این حال گواهی انطباق با استانداردهای ISO 9001 و ISO 9002 به تنهایی حاکی از صلاحیت آزمایشگاه در فراهم آوردن و ارائه داده‌ها و نتایج فنی معتبر نخواهد بود] 4 و [3.

در صورتی که آزمایشگاه‌ها الزامات استاندارد ISO 17025 را برآورده نمایند و توسط مراجعی که دارای موافقت نامة شناسایی متقابل با مراجع هم تراز خود در سایر کشورهای استفاده کننده از این استاندارد هستند، تأیید صلاحیت شوند، پذیرش نتایج آزمون و کالیبراسیون کشورها آسان خواهد شد. به کارگیری این استاندارد همکاری بین آزمایشگاه ها و سایر سازمان‌ها را تسهیل و به تبادل اطلاعات، تجارب و نیز هماهنگ کردن استانداردها و روش‌های اجرایی کمک می‌کند.

مسئولیت هر آزمایشگاه این است که فعالیتهای آزمایش و کالیبراسیون خود را به نحوی انجام دهد که الزامات این استاندارد رعایت شود و خواسته‌های مشتریان، مراجع قانونی یا سازمانهایی که آزمایشگاهها را به رسمیت می‌شناسند، نیز برآورده گردد. این استاندارد شامل دو بخش الزامات مدیریتی و الزامات فنی می‌باشد. برآورده شدن این دو به معنی داشتن صلاحیت بر اساس  ISO 17025 است.

 الزامات بخش مدیریتی

الزامات مدیریتی شامل موارد زیر است:

1.      سازماندهی و نحوه آن

2.      سیستم کیفیت مدیریت

3.      کنترل مدارک

4.      بازنگری درخواست‌ها، پیشنهادها و قراردادها

5.      واگذاری آزمون و کالیبراسیون به پیمانکاران فرعی

6.      خرید خدمات و ملزومات

7.      ارائه خدمات به مشتریان

8.      اقدامات پیشگیرانه

9.      کنترل سوابق

10. ممیزی‌های داخلی

11. بازنگری‌های مدیریتی

12. شکایات

هر یک از موارد فوق دارای روشهای عملیاتی و اجرایی خاص خود و رویه‌هایی می‌باشد که هر آزمایشگاه ملزم به رعایت آن در چارچوب‌های تعریف شده می‌باشد.

الزامات بخش فنی

بخش الزامات فنی شامل موارد زیر است:

1.      کارکنان

2.      جایگاه و شرایط محیطی کار

3.      روشهای آزمون و کالیبراسیون و صحه گذاری بر روشها

4.      تجهیزات و امکانات

5.      نمونه‌برداری

6.      جابجایی اقلام مورد آزمون و کالیبراسیون

7.      تضمین کیفیت نتایج آزمون و کالیبراسیون

8.      گزارش‌دهی نتایج

در این خصوص نیز روشهای اجرایی و عملیاتی جهت برقراری الزامات وجود دارد. آزمایشگاه در منظر کلی و عمومی باید کارکنان مدیریتی و فنی داشته که دارای اختیارات و منابع لازم برای انجام وظایف خود باشد و وقوع هر انحرافی را از سیستم کیفیت یا از روشهای اجرایی مربوط به انجام آزمونها و یا کالیبراسیون شناسایی کنند و اقداماتی برای پیشگیری یا به حداقل رساندن این انحرافات انجام دهند. ترتیب آزمایشگاه ها باید طوری باشد که بتواند از این که مدیریت و کارکنان آن از هر گونه فشار و تأثیرپذیری نابجای تجاری، مالی و غیرة داخلی و خارجی که اثر نامطلوبی بر کیفیت کار آزمایشگاه داشته باشد، اطمینان حاصل کنند.

آزمایشگاه باید خط مشی‌ها و روش‌های اجرایی داشته باشد که بر اساس آن بتواند از حفاظت اطلاعات محرمانه و حقوق مالکیت معنوی مشتریانش اطمینان داشته باشد. همچنین آزمایشگاه باید خط مشی‌ها و روشهای اجرایی داشته باشد که بر اساس آن بتواند از دخالت در هر نوع کاری که باعث کاهش اعتماد به صلاحیت، بی‌طرفی، درستی قضاوت یا درستی عمل آن گردد جلوگیری نماید. آزمایشگاه باید سازمان و ساختار مدیریتی آزمایشگاهی، جایگاه در سازمان اصلی و روابط میان مدیریت کیفیت، عملیات فنی و خدمات پشتیبانی را تعیین نماید.

همچنین آزمایشگاه باید مسئولیت، اختیارات و روابط میان تمامی کارکنان را تعیین کند که بر کیفیت آزمونها و یا کالیبراسیون تأثیر گذار است و بوسیله اشخاصی آشنا با روش‌های آزمون، روش‌های اجرایی مربوط با اهداف هر آزمون و نیز ارزیابی نتایج داشته و نظارت کافی بر کارکنان انجام دهندة آزمایش و کالیبراسیون، از جمله کارورزان داشته باشد.

آزمایشگاه باید مدیریت فنی داشته باشد که مسئولیت کلی عملیات فنی و فراهم کردن منابع لازم برای حصول اطمینان از کیفیت مورد نیاز عملیات آزمایشگاهی را بر عهده گیرد. آزمایشگاه باید یکی از کارکنان را به عنوان مدیر کیفیت منصوب نماید که صرفنظر از سایر وظایف و مسئولیتهای وی، مسئولیت و اختیارات معینی داشته باشد. برای حصول اطمینان از این که سیستم کیفیت در آزمایشگاه اجراء و در تمام اوقات رعایت می‌شود، مدیر کیفیت باید به عالی‌ترین سطح مدیریتی که تصمیم‌گیری در مورد خط مشی و منابع آزمایشگاه در آن سطح انجام می‌گیرد، دسترسی مستقیم داشته باشد. آزمایشگاه باید جانشین‌هایی برای کارکنان کلیدی مدیریت تعیین نماید ]5[.

  سیستم کیفیت آزمایشگاه

آزمایشگاه باید یک سیستم کیفیت متناسب با گسترة فعالیت‌های خود ، اجرا نموده و برقرار نگه دارد. آزمایشگاه باید خط مشی‌ها، سیستم‌ها، برنامه‌ها، روش‌های اجرایی و دستورالعمل‌های خود را تا حدی که برای تأمین کیفیت نتایج آزمون ضروری باشد، مستند سازد. مستندات سیستم باید به کارکنان ذیربط اطلاع داده شود. خط مشی‌ها و اهداف سیستم کیفیت آزمایشگاه باید در یک نظامنامة کیفیت تعیین گردد. اهداف کلی باید در یک بیانیه خط مشی کیفیت مدون شود و بیانیه به امضای بالاترین مقام اجرایی برسند. این بیانیه حداقل باید شامل موارد زیر باشد:

1.   تعهد مدیریت آزمایشگاه نسبت به اعمال رویه عرضه‌ای خوب و نیز کیفیت خدمات آزمایش و کالیبراسیون ارائه شده به مشتریان

2.      بیانیه مدیریت درباره استاندارد خدمات آزمایشگاه

3.   آزمایشگاه باید کلیه کارکنان مرتبط با فعالیتهای آزمایش را با مستندات کیفیت آشنا ‌سازد و خط مشی‌ها و روش‌های اجرایی را در کار خود اعمال ‌نماید.

4.      تعهد مدیریت آزمایشگاه در مورد برآورده کردن الزامات

مستندسازی مدارک و کنترل آن، تصویب و صدور مدارک، ارائه خدمات به مشتریان، الزامات فنی و نحوه اجرای آن، دستورالعمل‌های مستند شده و شرایط محیطی و عملی آزمایشگاه، تجهیزات، خرید ملزومات و غیره بصورت جزء این استاندارد رویه و دستورالعمل‌های خاص خود را دارد.

مزایای اخذ استاندارد ISO17025

برخی از مزایای اخذ این استاندارد عبارتست از:

1.      ارتقا سطح آزمایشگاه‌های عضو و کسب اعتبار بین‌المللی

2.      افزایش اطمینان از صحت نتایج ارایه شده توسط آزمایشگاه‌ها

3.      کسب اطمینان از کالیبره شدن مستمر تجهیزات آزمایشگاه‌ها

4.      تسهیل همکاری میان آزمایشگاه‌ها و سایر سازمانها

5.      استاندارد کردن روشهای اجرایی و مدیریتی آزمایشگاه‌ها

6.      ارتقاء سطح مشتری مداری آزمایشگاه‌ها

7.      امکان پذیرش آزمایشگاه‌ها به عنوان آزمایشگاه مرجع از طرف موسسه استاندارد

8.      امکان ارایه خدمات در سطح بین المللی

9.      انطباق استانداردهای ISO 9001-9002 با مقدمات این استاندارد

مشکلات اخذ استاندارد ISO17025

برخی از مشکلات اجرای این استاندارد برای آزمایشگاه‌های شبکه عبارتست از:

1.   آزمایشگاه ها بایستی برای کالیبراسیون جدیدترین نسخه نرم افزار کالیبراسیون را روی کامپیوتر برای تحلیل نتایج آزمایش نصب نمایید، اما بخاطر برخی از تحریم ها این امکان وجود ندارد.

2.   آزمایشگاه ها بایستی بطور تناوب تجهیزات خود را با مواد مرجع تایید شده یا CRM

(Certificate Reference Materials) کالیبره نمایند.  اکثر این مواد در اختیار شرکت های آمریکایی مثل NBS می باشد که براحتی در اختیار ایران قرار نمی دهند.

مراجع

[1]. ISO/IEC 17025

[2]. http://www.fasor.com/iso25/

[3]. ISO 9001

[4]. ISO 9000-2, 3

[5]. کتابچه الزامات عمومی احراز صلاحیت آزمایشگاهها- خدیو، محسن-1381

دکتر محسن جهانشاهی

مواد جدید همواره یکی از پیشران‌های توان‌زای کلیدی برای ساخت سیستم‌ها و کاربردهایی با اثرات چشمگیر بوده‌اند. این مواد می‌توانند موانع فرآیندهای قبلی را بشکنند و نهایتاً کاربردهایی با منافع بالقوه جهانی را تولید کنند. مواد در مقیاس نانو، یعنی موادی که ویژگی‌هایشان در سطح کمتر از میکرو (کوچکتر از 10 -6 m ) یا نانو ( 10 - 9 m ) قابل کنترل است. خواص مواد در چنین ابعد و اندازه‌هایی با مواد متعارف اساساً متفاوت است و به همین لحاظ تحقیقات در حوزة نانومواد روز به روز فعال‌تر می‌شود

نانوبیوذرات ، ذرات کلوئیدی و جامدی هستند که شامل اجزاء ماکرومولکولی با اندازه 10-1000nmc با شیمی سطح پیچیده هستند. بسته به روش تولید، نانوذرات به شکل نانوکپسول‌ یا نانوکره هستند نانوکره‌ها سیستم‌های ماتریسی می‌باشند در حالی که نانوکپسول‌ها سیستم‌های وزیکولاراند.
نانوکپسول‌ها نانوذراتی هستند که دارای یک پوسته و فضای خالی داخل آن جهت قرارگرفتن و حمل مواد مورد نظر باشند. فسفولیپیدها با یک سر آب‌دوست و یک سر آب‌گریز وقتی در یک محیط آبی قرار می‌گیرند، تشکیل کپسول‌هایی می‌دهند که سر آب‌دوست آن در بیرون و سر آب‌گریز مولکول در درون آن قرار می‌گیرند، از پلیمرهایی مثل لیپید و پروتئین نیز می‌توان برای ساخت نانوکپسول استفاده کرد.

درخت‌سان‌ها ( Denderimers ) ماکرومولکول‌هایی با ساختار منتظم و پرشاخه سه‌بعدی، که به خاطر دانسیته بالای گروه‌های فعال کاربردهای زیادی دارند. درخت‌سان‌ها به دلیل رقابت طراحی و ساخته‌شدن با دقت کاملاً اتمی بیشترین توانمندی را در مقایسه با نانوحفرات، نانوکپسول‌ها و نانوذرات از خود نشان می‌دهند.

کاکلیت‌ها ( Cochleates ) رسوبات دوظرفیتی فسفولیپیدی پایدار از مواد طبیعی هستند. این مواد ساختارهای چندلایه‌ای هستند که از ورقه‌های دولایه‌ای بزرگ و پیوسته چربی که به شکل مارپیچ درآمده‌اند، تشکیل شده‌اند. آنها محتویاتشان را از طریق لایه سیال خارجی به غشاء سلول‌های هدف انتقال می‌دهند. کاکلیت‌ها دربرابر عوامل محیطی مقاوم هستند و ساختار لایه‌ای محکم‌شان آنها را دربرابر تجزیه توسط مولکول‌های شکننده Cochleates محافظت می‌کند، حتی اگر در شرایط سخت محیطی یا دربرابر آنزیم قرار گیرند.

ویروس ظریف‌ترین نانوبیوذره موجود در طبیعت است و به خاطر تنوع‌اش یک موضوع محبوب برای تحقیقات است. براساس دانش موجود در مورد نانوساختاری و قابلیت ساخت آن،‌ استفاده از خودآرایی برای ساخت نانوترکیبات قابل استفاده در صنعت بسته به بخش‌های تشکیل‌دهنده ترکیب دارد. ویروس‌ها می‌توانند کلون شوند،‌ این ذرات فعال و قابل تشخیص هستند، همچنین می‌توانند تغییرات محیط‌شان را حس کنند. برای ساخت ویروس‌ها باید قادر به ساخت اسید نوکلئوئیک،‌ پروتئین و لیپیدهای قطبی باشیم.

ذرات ویروس‌مانند ( Virus Like Particles ) ( VLps )، بیان نوترکیب ساختمان اصلی پروتئین‌های بسیاری از ویروس‌ها، LP V را تولید می‌کند. چنین ذراتی مورفولوژی شبیه به کپسیدهای خالی از ویروس دارند که از آن منشاء گرفته‌اند، بنابراین ساختارشان شبیه به ویروس اصلی است در عین حال غیرفعالند.

پروتئین نانوذرات، اندازه پروتئین‌ها به طور طبیعی کمتر از مقیاس نانو است. با استفاده از روش‌های سنتز ذرات در نانوتکنولوژی می‌توان پروتئین‌هایی تولید کرد که در مقیاس نانو باشند. این ذرات نانوپروتئینی در سیستم‌های انتقال دارو (به عنوان حامل دارو)،‌ ژن‌درمانی، تولید کرم‌های ضدآفتاب و مواد آرایشی و همچنین در تولید علف‌کش‌های نانویی کاربرد دارند.

بطور خلاصه نانوبیوموادها به خاطر اندازه کوچکشان بسیار مورد توجه‌اند و کاربردهای بسیاری دارند از جمله:

• دارورسانی،‌ نانوبیومواد به خاطر اندازه کوچکشان می‌توانند به داخل سلول نفوذ کنند که باعث تجمع مؤثر دارو می‌شود و دوم اینکه استفاده از مواد زیست‌تخریب‌پذیر برای آماده‌سازی نانوبیوذرات باعث پایداری دارو تا رسیدن به هدف حتی بعد از چند روز یا چند هفته می‌شود.

• به‌کارگیری نانوبیومواد در پاکسازی محیط زیست.

• استفاده از نانوبیومواد در محصولات آرایشی و بهداشتی مانند کرم‌های ضدآفتاب و رنگدانه‌ها، برخی داروها

• انتقال ژن و ژن‌درمانی

• تولید واکسن

• استفاده در علف‌کش‌ها و سموم نباتی

• افزودن طعم و رنگ دلخواه به غذا

• آشکارسازی تهدیدهای بیولوژیکی مثل سیاه‌زخم، آبله و سل و محدوده وسیعی از بیماری‌های ژنتیکی

• افزودن میکرونوترینت‌های حساس به حرارت و pH مثل بتاکاروتن،‌ اسید چرب 1 مگا3

• درخت‌سان‌ها به دلیل دانسیته بالای گروه‌های فعال برای زمینه وسیعی از کاربردها مثل سنسورها کاتالیست‌ها یا موادی برای رهایش کنترل‌شده و انتقال به مکان‌های خاص مناسب‌اند.

• Cochleate ها می‌توانند برای کپسوله‌کردن و انتقال بسیاری از مواد فعال زیستی مثل ترکیباتی که به سختی در آب حل می‌شوند،‌داروهای پروتئینی و پپتیدی. مواد مغذی حساس به حرارت و pH و شرایط نامساعد محیطی استفاده شوند.

• حفظ سلامت غذا، نانوذرات با چسبندگی خاص قادرند به صورت برگشت‌ناپذیر به بعضی از انواع باکتری متصل شوند و مانع آلوده‌کردن میزبان توسط آنها شوند.

نکته‌ای که باید به آن توجه شود این است که برای اینکه سیستم‌های انتقال (دارو، غذا و ژن) مؤثر باشند،‌ ترکیبات فعال کپسوله‌کننده باید به مکان‌های مشخص برسند، غلظت‌شان باید در یک سطح مناسب برای مدت‌زمان طولانی ثابت باشد و از تجزیه نابهنگام آنها جلوگیری شود. نانوذرات توانایی بیشتری در کپسوله‌کردن و آزادسازی نسبت به سیستم‌های قدیمی‌تر دارند و به‌خصوص به خاطر اندازه کوچکشان می‌توانند مستقیماً به سیستم گردش خون وارد شوند.

2- نانولوله‌ها و نانوکامپوزیت‌ها:

نانولوله‌های کربنی اولین نسل محصولات نانو هستند که در سال 1991 کشف و به جهان عرضه شدند. نانولوله‌ها از پیچیده‌شدن ورقه‌های گرانیت با ساختاری شبیه شانه عسل بدست می‌آیند. این لوله‌ها بسیار بلند و نازک هستند و ساختارهایی پایدار، مقاوم و انعطاف‌پذیر دارند.

نانولوله‌ها قوی‌ترین فیبرهای شناخته‌شده‌اند، 100-1 برابر قوی‌تر از واحد وزنی استیل هستند و می‌توانند جایگزین سرامیک‌های معمولی، آلومینوم و حتی فلزات در ساخت هواپیما، چرخ‌دنده‌ها،‌ یاتاقان‌ها، اجزاء ماشین، دستگاه‌های پزشکی، وسایل ورزشی و دستگاه‌های صنعتی تولید غذا شوند.

مطالعات اخیر پیشنهاد می‌کند که از نانولوله‌های کربنی برای اهداف بیولوژیکی مثل کریستالیزاسیون پروتئین‌ها و ساخت بیوراکتورها و بیوسنسورها استفاده شود. نانولوله‌های کربنی در محیط‌های آبی نامحلول‌اند. بنابراین برای کاربردهیا بیولوژیکی باید بر این مسأله غلبه کرد.

پیوند گروه‌های Functional به نانولوله‌های کربنی برای کاربردهای پزشکی بسیار مفیدند به عنوان مثال اتصال نانولوله‌ها به یک توالی خاص DNA می‌تواند باعث اتصال به یک پروتئین در سلول سرطانی شود و اتصال هم‌سلولی به یک بخش دیگر از همان نانولوله‌ می‌تواند یک «پیکان راهنما» برای حمله به سلول سرطانی و نابودکردن آن باشد. نانولوله‌های کربنی به خصوص نانولوله‌های چندلایه با ساختار کاملاً تعریف‌شده نانویی، می‌توانند برای ساختن بیوسنسورها استفاده شوند.

ساخت غشاه با استفاده از نانولوله‌ها پتانسیل استفاده در سیستم‌های غذایی را دارد. غشاهای بسیار باریک انشعاب‌پذیر نانولوله‌ای می‌توانند برای اهداف آنالیزی به عنوان بخشی از یک سنسور برای تشخیص مولکولی آنریم‌ها، آنتی‌بادی‌ها،‌پروتئین‌های مختلف و DNA باشند،‌ همچنین از این غشاءها برای جداسازی مولکول‌های زیستی مثل پروتئین‌ها می‌توان استفاده کرد.

در حال حاضر انتخاب‌پذیری و بازده غشاها در صنایع غذایی و دارویی مطلوب نیست، بیشتر به خاطر کنترل محدودشده ساختار آنها و میل ترکیبی شیمیایی‌شان با کاربردی‌کردن نانولوله‌ها با یک روش دلخواه، غشاهای نانولوله‌ای می‌توانند مولکول‌ها را براساس اندازه، شکل و میل ترکیبی‌شان از هم جدا کند. به عنوان مثال غشاهایی که شامل نانولوله‌ای Monodisperse طلا با قطر داخلی کمتر از 1nm ، می‌شوند می‌توانند هم برای جداسازی مولکول‌ها و هم برای انتقال یون‌ها از محلولی که در یک سمت غشاء قرار گرفته به محلولی که در سمت دیگر غشاء است،‌ استفاده شوند.

با هیدروفوب‌کردن داخل نانولوله‌ها، غشاءهای نانولوله‌ای ترجیحاً مولکول‌های خنثی هیدروفوب‌ را استخراج کرده و عبور می‌دهند. در حال حاضر این تکنولوژی برای کاربردهای صنعتی (غذایی و دارویی) بسیار گران است اما می‌تواند در آینده برای جداسازی مولکول‌های زیستی ارزشمند (مثل پروتئین‌ها،‌ پپتیدها، ویتامین‌ها یا مواد معدنی) استفاده شوند. این مواد در زمینه تهیه غذاهای تقویتی یا مکمل‌های رژیمی یا داروها می‌توانند استفاده شوند.

یک زمینه دیگر کاربرد نانولوله‌های کربنی توسعه غشاءهای رسانای الکتریکی است. به خاطر نسبت بالای طول به قطر، نانولوله‌های کربنی می‌توانند پلیمرهای سنتزی را که نارسانای الکتریکی هستند، به پلیمرهای رسانا تبدیل کنند، اگر این پلیمرها برای توسعه غشاءهای جدید استفاده شوند میزان جداسازی طعم‌ها و مواد مغذی افزایش خواهد یافت.

نانولوله‌های پپتیدی: از ورقه‌های B پروتئین با تعداد مساوی آمینواسیدها L و D تشکیل شده‌اند. این ورقه‌ها با خودسامانی از طریق پیوندهای هیدروژنی، تشکیل نانولوله را می‌دهند. در این نانولوله‌ها تمام زنجیره‌های جانبی بر روی سطح خارجی قرار دارد.

خواص سطحی نانولوله و سوراخ داخلی با ترتیب آمینواسیدها تغییر می‌کن و طول آن بستگی به تعداد Residue ها دارد.

برخی از کاربردهای نانولوله‌های پپتیدی در اینجا آورده شده است:

• باوجود توسعه آنتی‌بیوتیک‌ها، همچنان مقاومت بشر در برابر باکتری‌ها کم است،‌ چون باکتری‌ها به راحتی می‌توانند نسبت به آنتی‌بیوتیک‌ها مقاوم گردند، نانولوله‌های پپتیدی می‌توانند یک نوع آنتی‌باکتری باشند. این نانولوله‌ها به خاطر اندازه کوچکشان به راحتی وارد دیواره سلولی باکتری شده و در آنجا با تشکیل پیوند با دیواره سلولی،‌ باز می‌شوند و این باعث ایجاد روزنه در دیواره سلولی باکتری و درنهایت مرگ آن می‌گردد.

• می‌توانند حامل‌های مناسبی برای انتقال دارو باشند.

• موادی مثل پروتئین‌ها و لیپید یا آنزیم با اتصال به دیواره خارجی آن،‌ از نانولوله پپتیدی یک بیوسنسور می‌سازند.

• نانولوله‌های پپتیدی را می‌توان به عنوان پایه‌ای برای ساخت بیوسرامیک‌ها مورد استفاده قرار داد. بیوسرامیک‌ها در ساخت استخوان یا دندان مصنوعی کاربرد بسیار دارند.

• نانولوله‌های پپتیدی می‌توانند پایه‌ای برای ته‌نشست مواد معدنی مثل کربنات کلسیم، اکسید آهن، دی‌اکسید سیلیکون و هیدروکسی آپتیات باشند.

کامپوزیت‌های ساخته‌شده در مقیاس نانو با مورفولوژی و خواص سطحی خاص یک گروه جدید از موا با خواص منحصر به فرد هستند. در ساخت اولین نانوکامپوزیت‌ها از زیست کانی‌سازی الگوبرداری کرده‌اند. زیست کانی‌سازی فرآیندی است که یک ماده الی (پروتئین، پپتید یا لیپید) با یک ماده غیرآلی (مثل کربنات کلسیم) واکنش می‌دهد و ماده با استقامت افزوده می‌سازند.

نانوکامپوزیت‌ها جایگزین خوبی برای بطری‌های پلاستیکی نوشیدنی‌ها هستند، استفاده از پلاستیک برای ساخت بطری باعث فساد و تغییر طعم نوشیدنی می‌شوند. نانوکامپوزیت‌ها می‌توانند به عنوان مواد بسته‌بندی جدید استفاده شوند. یک مثال نانوکامپوزیت‌های تشکیل‌شده از نشاسته سیب‌زمینی و کلسیم کربنات است. این فوم مقاومت خوبی به حرارت دارد و سبک و زیست‌تخریب‌پذیر است و می‌توان برای بسته‌بندی مواد غذایی به کار رود.

نانوساختارها همچنین می‌توانند از مواد طبیعی، خاک‌های کریستالی طبیعی به خصوص Montomorillouite مواد آتشفشانی و دسکی شکل نازک در مقیاس نانو، منابع محبوبی برای تولید نانوخاک هستند.

این ماده به عنوان یک ماده افزودنی در تولید نانوکامپوزیت‌ استفاده می‌شود. افزودنی فقط 3-5% از این ماده پلاستیک را سبک‌تر، قوی‌تر و مقاوم‌تر به حرارت می‌کند و خواص ممانعت‌کنندگی بهتر دربرابر اکسیژن، دی‌اکسید کربن، رطوبت و مواد فرار دارد. این خواص برای بسته‌بندی مواد غذایی بسیار مفیدند و استفاده از آنها می‌تواند زمان نگهداری مواد غذایی مثل گوشت‌های فرآیندی، پنیر، آرد قنادی، غلات و غذاهای کنسروشده را افزایش دهد.

3- نانوفیلترها، نانوسنسورها و مواد هوشمند:

فیلترها براساس اندازه منافذشان دسته‌بندی می‌شوند و بر این اساس به میکروفیلترها آلترافیلترها و نانوفیلترها دسته‌بندی می‌شوند. نانوفیلتراسیون در اصل فیلتراسیون با فشار پایین‌تر از اسمز معکوس است، بنابراین قیمت تمام‌شده نانوفیلترها و انرژی مصرفی کمتر است.

نانوفیلترها علاوه بر بازیابی عناصری مثل نمک و کلسیم از آب، قادر به بازیابی ویروس‌ها و باکتری‌ها نیز می‌باشند بنابراین می‌توانند در رفع، آلودگی‌های آب‌های ذخیره نوشیدنی انسان‌ها و آب‌های کشاورزی استفاده شوند.

نانوفیلترها می‌توانند به فیلتراسیون سریع خون کمک فراوانی کنند. در حال حاضر مسمومیت خونی یکی از مشکلات جدی در جهان است و خطر عفونت در واحدهایی که نیاز به مراتب شدیدتری دارند بیشتر است، چون مریض‌ها آسیب‌پذیرترند. اگر مسمومیت خونی اتفاق بیافتد باید خون هرچه سریع‌تر از عامل مسمومیت پاک شود.

برای تشخیص عامل عفونت پلاسما و Endo toxin باید از هم جدا شوند تا عامل عفونت شناسایی شود. با استفاده از نانوفیلترها می‌توان در یک مرحله پلاسما و Endo toxin را جدا کرده و عامل مسمومیت را شناسایی کرد و علاوه بر این خون را تمیز کرد.

علاوه بر این نانوفیلترها می‌توانند در جداسازی‌های بیولوژیکی باکتری، ویروس، اسیدنوکلوئیک تصفیه DNA ، جذب پروتئین‌ها و اسیدنوکلوئیک‌ها، سوبسترا برای کشت Batch ، آلترافیلتراسیون محصولات آشامیدنی و غذایی و استریلیزه کردن سرم‌های پزشکی و سیالات بیولوژیکی استفاده شوند.

نانوتکنولوژی با ساخت سنسورها در ابعاد کوچک ما را قادر خواهند ساخت که بتوانیم بسیاری از پارامترها را با دقت بیشتری ارزیابی کنیم. با استفاده از مولکول‌های بیولوژیکی قادر خواهیم بود که نانوسنسور بسازیم. نانوسنسورها کاربردهای بسیاری در سه حوزه مهم نانوبیوتکنولوژی (پزشکی، کشاورزی و صنایع غذایی) دارند که شامل:

• آشکارسازی عوامل و کمیت‌های شیمیایی و بیولوژیکی

• توالی‌سنجی DNA

• در تشخیص بیماری‌ها و تولید داروها

• در آزمایش‌های مؤثر و سریع بر روی داروهای جدید

• سیستم‌های کنترلی قابل حمل و نقل برای حفظ سلامت محصولات کشاورزی و غذایی در انبارها و حمل و نقل و انتقال

• سیستم‌های مجتمع نانوسنسوری برای اندازه‌گیری، گزارش‌دهی و کنترل هوشمند گیاهان یا دام‌ها

• بیوسنسورهای دقیق‌تر برای شناسایی پروتئین‌ها

• آشکارسازی سریع عوامل بیماری‌زا

مواد هوشمند، مواد واکنشی ( Reactive Material ) که در ترکیب با حسگرها و تحریک‌کننده‌ها و شاید هم کامپ&

• در آزمایش‌های مؤثر و سریع بر روی داروهای جدید

• سیستم‌های کنترلی قابل حمل و نقل برای حفظ سلامت محصولات کشاورزی و غذایی در انبارها و حمل و نقل و انتقال

• سیستم‌های مجتمع نانوسنسوری برای اندازه‌گیری، گزارش‌دهی و کنترل هوشمند گیاهان یا دام‌ها

• بیوسنسورهای دقیق‌تر برای شناسایی پروتئین‌ها

• آشکارسازی سریع عوامل بیماری‌زا

مواد هوشمند، مواد واکنشی ( Reactive Ma t erial ) که در ترکیب با حسگرها و تحریک‌کننده‌ها و شاید هم کامپیوترها به شرایط و تغییرات محیطی پاسخ مناسب می‌دهند، پلیمرهای هوشمند نمونه‌هایی از این دسته مواد هستند. از این پلیمرها می‌توان در ساخت مواد بسته‌بندی جدید برای محصولات غذایی استفاده کرد، این مواد می‌توانند به مصرف‌کننده هشدار بدهند که غذا یا محصولات کشاورزی فاسد شده است. لوازم آرایشی جز صنایع چندمیلیون دلاری است که از این سری مواد هوشمند سود خواهند برد.

4- ماشین‌های نانوتکنولوژی :

بعضی از کارشناسان مفهوم ساخت و تولید مولکولی را که در آن اشیاء اتم به اتم (یا مولکول به مولکول) ساخته می‌شوند، را ابداع کرده‌اند. با استفاده از این روش و بلوک‌های سازنده می‌توان ماشین مولکولی را تولید کرد. ماشین‌های مولکولی که از آنها با عنوان نانوروبات یاد می‌شود می‌توانند کاربردهای زیادی داشته باشند.

نانوروبات‌ها قادرند اطلاعات بسیاری را برای ما فراهم کنند به عنوان مثال در علوم پزشکی با استفاده از نانوروبات‌ها، قادر به انجام جراحی‌هایی خواهیم بود که اکنون بدون اثرات نامطلوب مانند بیهوشی طولانی و اثرات جراحی بر روی بدن بیمار امکان‌پذیر نیستند. این نانوروبات‌ها همچنین قادر خواهند بود که جریان‌های نامطلوب را از رگ‌های بدن پاک کنند و به این ترتیب از سکته‌های قلبی که بر اثر بسته‌شدن رگ‌ها ایجاد می‌شوند، جلوگیری می‌شود. نانوربات‌ها می‌توانند بدون ایجاد عوارض جانبی در بدن حضور داشته باشند و با مونیتورسازی دائم وضعیت سلامت انسان علاوه بر درمان بیماری‌ها به پیشگیری نیز کمک کنند.

نانوربات‌ها می‌توانند برای ثبت برخی پارامترهای مهم فیزیکی یا بیولوژیکی برای محافظت مواد غذایی یا محصولات کشاورزی نیز استفاده شوند.

همچنین با استفاده از نانوربات‌ها می‌توان سلامت محصول یا دام را به طور مرتب بررسی کرد.

• مسیرهای بیوتکنولوژیکی نانوتکنولوژی (نانوبیوتکنولوژی) زمینه‌های تحقیقاتی وسیعی را هموار می‌سازد و می‌توانند به لحاظ هزینه کمتر تحقیقات انتخاب مناسبی برای سرمایه‌گذاری کشورهای در حال توسعه باشد.

در حال حاضر فرصت‌های تجاری صنعتی و تولیدی کوتاه‌مدت مورد علاقه سرمایه‌گذاران می‌تواند مربوط به تولید نانوبیوذرات باشد، چون علاوه بر کاربردهای وسیعی که به بخش‌هایی از آن در این گزارش اشاره شد، تکنولوژی تولید ساده‌تری دارند، همچنین ارزان‌ترند و در حال حاضر در بسیاری از کشورها به مرحله تولید انبوه رسیده‌اند.

فرصت‌های میان‌مدت می‌تواند شامل تولید نانوبیوسنسورها، نانوفیلترها و نانومواد هوشمند باشد اما فرصت‌های تجاری بلندمدت یا سرمایه‌گذاری‌های طولانی‌مدت را باید به نانوماشین‌ها و نانوربات‌ها اختصاص داد.

البته در کنار سرمایه‌گذاری در بخش صنعت باید به سرمایه‌گذاری در زمینه تحقیقات نیز توجه کرد چون اولویت‌هایی که توسط بخش R&D معین می‌گردد می‌تواند راهگشای بخش صنعت باشد.

بنابراین در سرمایه‌گذاری‌های بلندمدت و میان‌مدت حتماً باید بر روی تحقیقات نانوبیوتکنولوژی نیز تأکید شود. با گسترش آزمایشگاه‌های اختصاصی نانوتکنولوژی و مراکز تحقیقاتی درنهایت می‌توان به راهکارهای مناسب توسعه این فناوری نوین دست یافت.

منابع :

1) http://www.csa.com/hottopics/nano/overview.html

2) http://www.hkc22.com/nanofood.html

3) http://nanotechwire.com/news.asp?nid=805&ntid= 1 24&pg= 1

4) http://www.foresight.org/Nanomedicine/NanoMedArticles.html

5) http://www.naknow.com/nicfaq.html

6) http://www.def-logic.com/articles/nanomachines.html

7) http://www.nanomachines.com/

8) http://www.elcot.com/nano/nanomachine.htm

به نقل از http://www.autnano.org/display_paper.php?id=2