علم نانو مطالعه و بررسی مولکول‌ها در اندازه یک میلیاردم متر است. در سال ۱۹۳۱ یک نویسنده روسی داستان کوتاهی در مورد Microhands نوشت که در آن راوی دست‌هایی در مقیاس کوچک را برای انجام عمل‌های جراحی پیچیده خلق می‌کند. درحالی‌که این داستان تقریبا مربوط به ۱۰۰ سال پیش است اما از پایه‌های اساسی علم نانو است که امروزه پژوهشگران در حال بررسی آن هستند. هم‌اکنون پژوهشگران به زمینه‌های مراقبت‌های پزشکی و یا ساخت وسیله‌هایی در اندازه کوچک‌تر از یک ذره غبار می‌پردازند. در مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی با پنج داستان علمی تخیلی که با علم نانو به واقعیت تبدیل شده‌اند همراه شوید.

در سال ۱۹۳۱ یک نویسنده روسی به نام بوریس ژیتکوو (Boris Zhitkov) داستان کوتاهی در مورد Microhands نوشت که در آن راوی دست‌هایی در مقیاس کوچک را برای انجام عمل‌های جراحی پیچیده خلق می‌کند. درحالی‌که این داستان تقریبا مربوط به ۱۰۰ سال پیش است اما از پایه‌های اساسی علم نانو است که امروزه پژوهشگران در حال بررسی آن هستند.

در حقیقت علم نانو مطالعه و بررسی مولکول‌ها در اندازه یک میلیاردم متر است. به منظور این‌که دیدی از مقیاس محیط علم نانو داشته باشید، ضخامت یک تار موی انسان را فرض کنید که حدود ۵۰۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰۰ ضخیم‌تر از محیط علم نانو است. در این اندازه کوچک، مواد دارای شرایطی هستند که در بین توده‌ای از یک فلز و یا یک تک اتم قرار گرفته‌اند. این محیط منحصر به فرد بدان معناست که آنها می‌توانند خیلی واکنش‌پذیر باشند یا به‌عنوان کاتالیزور استفاده شوند.

به طور کلی در علم نانو شرایط تغییر یک تک ماده موردمطالعه قرار می‌گیرد اما فناوری نانو تنها محدود به این مفهوم نمی‌شود. هم‌اکنون پژوهشگران به زمینه‌های مراقبت‌های پزشکی و یا ساخت وسیله‌هایی در اندازه کوچک‌تر از یک ذره غبار می‌پردازند.

۱- ژل دارویی

در بازی‌های ویدیویی مثل Bioware’s Mass Effect، بازیکنان قادر هستند که جراحت‌های شخصیت‌های بازی را با ژل دارویی معجزه‌آسا درمان ‌کنند. این ژل اگرچه برخلاف بازی‌های ویدیویی به آدمی زندگی جاودان نمی‌دهد اما یک ژل واقعی است که می‌تواند در زمانی کوتاه خونریزی شریانی را متوقف کند.

ژل Veti از پلیمرهای پلی‌ساکارید (polysaccharide) ساخته شده ‌است که در دیواره‌های سلولی گیاهان یافت می‌شوند. هنگامی که این ژل بر روی زخم اعمال می‌شود، می‌تواند ساختار شبکه پیچیده سلولی را تقلید کند. این ژل لزوما به‌عنوان داربست برای شبکه عمل می‌کند که به ترمیم کردن، برگرداندن بافت‌ها به یکدیگر و متوقف کردن خونریزی بدون هیچ‌گونه فشاری می‌پردازد.

۲-مولکول‌ درمانی

بهبود زخم از ویژگی‌های کلیدی داستان‌های علمی تخیلی اکشن (action) به‌شمار می‌آید. هم‌اکنون ابزارهای دستی مشابه ترمیم‌کننده‌های پوستی پیشتازان فضا (Star Trek) برای بهبود زخم خلق شده است. گروهی از دانشمندان ذرات نانو، ژلی را پرورش دادند که آنزیم خاص FL2 را هدف قرار می‌دهد. این آنزیم سرعت جایگزینی زخم با سلول‌های پوستی را کاهش می‌دهد. دانشمندان فرضیه‌ای دارند که کاهش سطح این آنزیم، سرعت بهبود زخم را افزایش خواهد داد. ارسال مولکول‌های RNA خاموش (Silencing RNA) برای کاهش سطح آنزیم خیلی سخت است. مولکول‌های SiRNA در کالبد ژلی در ابعاد نانو قرار گرفته می‌شوند تا به جذب و انتقال به سلول‌ها کمک کنند. سرعت بهبود زخم‌ها با این روش دو برابر سریع‌تر خواهدبود.

۳-فناوری خوددرمانی

در فیلم نابودگر ۲ (Terminator) ربات شرور می‌تواند در زمان کم، خودش را درمان کند. خوشبختانه هم‌اکنون دانشمندان در حال رسیدن به فناوری خوددرمانی هستند. پلیمرهای فیبری کربنی خوددرمانی طراحی شده است که می‌شکند و به اپروکسی رزین (epoxy resin) اجازه می‌دهد که از ماده تراوش کرده و با کاتالیزور مخلوط شود. هنگامی که رزین و کاتالیزور به یکدیگر مخلوط می‌شوند یک ماده خمیری قوی با کارایی درمان و بهبود بالای ۱۰۸% ساخته می‌شود. این فناوری قابل مقایسه با درمان کبودی است، تنها به جای ترکیدن زوج رگ‌های خونی، رزین آزاد می‌شود. در سطح ابتدایی، وجود فناوری خوددرمانی می‌تواند بدین معنی باشد که ما دیگر نباید نگران ترک بر روی صفحه گوشیمان باشیم. همچنین می‌توان ترک‌های سطحی را تعمیر کرد برای مثال تعمیر صدمه‌های جزیی هواپیما در حین پرواز.

۴- مسابقه خودروهای میکرو

در سال ۱۹۶۶، طرفداران سینما در فیلم سفر معجزه‌آسا (Fantastic Voyage) از مشاهده کوچک شدن یک خدمه زیردریایی در ابعاد میکروسکوپی و تزریق آن در بدن یک دانشمند متعجب شدند. اگرچه بشر هنوز به تزریق یک انسان در بدن انسان دیگری حتی نزدیک هم نشده اما دانشمندان وسیله‌هایی در ابعاد مولکول طراحی کرده‌اند که می‌تواند در جهت‌های خاصی هدایت شوند.

در سال ۲۰۱۱، یک دانشمند به نام بن فرینگ (Ben Feringa) خودرو نانو چهارچرخ را طراحی کرد که از چهار موتور مولکولی بر روی یک شاسی زنجیر کربنی تشکیل شده است. با چرخ‌هایی که فقط به اندازه ۶۰ اتم است و عرض آن ۶۶۶۶۶۶۶۶۶ بار کوچکتر از یک خودروی فرمول یک است. اگرچه حتی تصور رانندگی این ماشین خیلی سخت است اما در سال ۲۰۱۱ برای اولین بار مسابقه خودرو نانو در دو روز برگزار شد. گروه‌ها روی سطح طلا که اتم به اتم ساخته شده بود به رقابت پرداختند. تعدادی اتم نیز روی سطح طلا به‌عنوان موانع مسابقه در نظر گرفته شدند.

۵- غذاهای مبتکرانه

داستان چارلی و کارخانه شکلات‌سازی نوشته رولد دال (Roald Dahl) با توصیف مزه‌های مبتکرانه و خوردنی‌های خوشمزه، سالیان سال آب دهان میلیون‌ها انسان را سرازیر کرده ‌است. در واقع آدامس‌هایی با طعم سه وعده غذایی وجود ندارند و یا نوشابه‌های گازدار ما را قادر به پرواز نمی‌سازند. اما امروزه کارخانه‌های غذا در حال بررسی روش‌هایی هستند که با استفاده از فناوری نانو طعم و بافت غذاها را تغییر دهند. فناوری نانو برای سال‌های زیادی در موادغذایی مثل سس مایونز استفاده شده اما امروزه دانشمندان به دنبال روش‌هایی هستند که ارزش غذایی و زیبایی غذاهای رایج و معمول را افزایش دهند.

برای نمونه نانوایی‌هایی در استرالیا از کپسول‌های نانو برای اضافه کردن روغن امگا ۳ به نان استفاده می‌کنند. این کپسول‌ها تنها در محیط درست آن یعنی معده باز می‌شوند. بنابراین امگا ۳ بدون کوچکترین طعم نامطلوبی وارد بدن می‌شود. به‌طور مشابه، شرکت‌های غذایی مانند نستله(Nestle) یا یونیلیور(Unilever) در حال پژوهش و بررسی استفاده از کپسول‌های نانو برای بهبود بافت موادغذایی خود هستند. اگرچه فناوری نانو همه داستان‌های علمی تخیلی را هنوز نمی‌تواند به واقعیت تبدیل کند اما تا حدی در حال ایجاد تغییر در جهان است.

در همین زمینه بخوانیم:

>>تشخیص و درمان سرطان با نانو ذرات زیست سازگار سیلیسیم
>>جایزه نوبل شیمی امسال برای نانو ماشین هایی که کوچکتر از مولکول اند
>>سخنرانی TED: طبیعت، بهترین الگو برای توسعه‌ فناوری نانو

منبع: Weforum

«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی) مجاز است»