ما هي تقنية النانو
تقنية النانو هي المصطلح الذي يطلق على مجالات العلوم والهندسة، حيث يتم استخدام الظواهر التي تحدث بأبعاد في مقياس النانومتر في تصميم وتوصيف وإنتاج وتطبيق المواد والهياكل والأجهزة والأنظمة.
الفرق بين علم النانو وتكنولوجيا النانو
قبل أن نواصل يجب علينا توضيح شيء ما، غالبًا ما يتم استخدام مصطلحات علم النانو وتكنولوجيا النانو بالتبادل، لكنهما في الحقيقة شيئان مختلفان تمامًا.
علم النانو
علم النانو هو دراسة الهياكل والمواد على نطاق صغير جدًا، والخصائص الفريدة والمثيرة للاهتمام التي توضحها هذه المواد. فعلم النانو هو علم متعدد التخصصات، مما يعني أن العلماء من مجموعة من المجالات بما في ذلك الكيمياء والفيزياء والبيولوجيا والطب والحوسبة وعلوم المواد والهندسة يدرسونها ويستخدمونها في مجالاتهم.
تكنولوجيا النانو
من ناحية أخرى، فإن تقنية النانو وتطبيقاتها (تسمى أحيانًا التصنيع الجزيئي) هي تصميم وإنتاج وتطبيق الهياكل والأجهزة والأنظمة على المستوى النانوي. لذلك، في الأساس، يدرس المرء المواد النانوية وخصائصها ومن ثم يستخدم تلك المواد والخصائص لإنشاء وابتكار شيء جديد أو مختلف.
تقنية النانو في الطب
من أهم استخدامات تقنية النانو التي تجري اليوم هي العمل على استخدام الأنابيب النانوية الكربونية الدقيقة لنقل الدواء إلى خلايا محددة من الجسم.
فهي عبارة عن تقنية علمية تهدف إلى تشخيص وعلاج الأمراض والإصابات والوقاية منها وأيضاً تخفيف الألم، وذلك عبر استخدام التكنولوجيا الحيوية والهندسة الوراثية ومواد منشأة بمقياس النانو، واعتماد أنظمة آلية معقدة وروبوتات النانو للقيام بتلك المهمة.
المواد النانوية لها مقياس طول يتراوح بين 1 و 100 نانومتر. في هذا الحجم ، تبدأ المواد في إظهار خصائص فريدة تؤثر على السلوك الفيزيائي والكيميائي والبيولوجي، حيث يعد البحث عن هذه الخصائص وتطويرها واستخدامها هو الصميم للتكنولوجيا الجديدة.
لقد ساعد التطور الحديث في تقنيات النانو على تغيير القواعد الطبية المتبعة في منع الأمراض وتشخيصها وعلاجها وأصبحنا نعيش عصر التقنية الطبية النانوية، فتقدم تقنية النانو، على سبيل المثال، طرقاً جديدة لحاملات الدواء داخل جسم الإنسان (تسمى حاملات نانوية ذات أحجام تصل إلى مقياس النانو) تكون قادرة على استهداف خلايا مختلفة في الجسم.
وبتطور تقنية النانو في الطب يمكن من خلال هذه التقنية تصوير خلايا الجسم بسهولة كما لو أننا نأخذ لها صورة عادية، كذلك يمكن التحكم بتلك الخلايا وتشكيلها بأشكال مختلفة بما يخدم الحالة التي تتم دراستها.
هنالك أنواع كثيرة من الجسيمات النانوية تستخدم في التطبيقات الطبية بحيث تعمل كحاملات للدواء أو أدوات للتصوير داخل الجسم، وحالياً تستخدم أنواع مختلفة من جسيمات الليبوزوم النانوية المصنعة كأنظمة توصيل للعقارات المضادة للسرطان واللقاحات، و جسيمات الذهب النانوية التي تستخدم في أجهزة الاختبار المنزلي للكشف عن الحمل.
علاج السرطان بالنانو
من خلال الكاميرات النانوية الدقيقة والاستفادة من هذه التقنية استطاع الأطباء المتخصصون العلاج والدخول إلى معقل الأورام السرطانية، وأخذ عينات من هذه الأورام بعد تحديد أماكنها بشكل دقيق وتصويرها، وتطورت تقنيات العلاج أيضا بعد الوصول إلى هذا المرحلة من خلال عمليات «الحقن النانوية» للخلايا السرطانية، واستهدافها بشكل دقيق جداً، وإطلاق مواد طبية فعالة داخلها لاستهدافها مباشرة دون التأثير على الخلايا السليمة المحيطة، واستطاع الباحثون والأطباء من خلال ذلك إيقاف نمو الخلايا الخبيثة، بل والقضاء عليها أيضاً.
فوائد تقنية النانو
قائمة تطبيقات تقنية النانو يرى العديد من المتفائلين في مجال تقنية النانو ومنهم بعض الحكومات أن لهذه التقنية العديد من الفوائد ومنها:
- وفرة المواد غير الضارة بيئياً والمستخدمة لتوفير موارد نظيفة للمياه.
- استخدامات تقنية النانو في تحسين أساليب التصنيع، والمساهمة في تطوير صناعة السيارات.
- المحاصيل والأغذية المهندسة وراثياً عبر هذه التقنية تسهم في وفرة وزيادة الإنتاجية الزراعية بأقل متطلبات للعمل.
- زيادة القدرة التصنيعية ذات الكفاءة العالية.
- تحسين صياغة تركيبات الأدوية بصورة جذرية حيث تساهم تقنية النانو في الطب في عمليات تشخيص الأمراض واستبدال الأعضاء.
- زيادة سعة تخزين المعلومات وتطوير مجال الاتصال.
تقنية النانو.. ومخاوف محتملة
رغم الفوائد التي لا حصر لها من استخدام تقنية النانو إلا أن الباحثين أشاروا لعدد من الآثار السلبية التي يمكن أن تؤثر على صحة الإنسان وكذلك البيئة المحيطة به جراء استخدام هذه التقنية، فقد يتعرض العاملون في الصناعات المرتبطة بتقنية النانو لمواد مصممة بشكل فريد. وهذا يشمل الأحجام والأشكال الجديدة والخواص الفيزيائية والكيميائية.
وعلى الرغم من أنه لم يتم بعد فهم مخاطر الصحة المهنية المرتبطة بتصنيع واستخدام المواد النانوية بشكل واضح، لكن مخاوف الخبراء ترجع إلى دقة حجم المواد النانوية والتخوف من مخاطر هذا الحجم النانوي بسبب سهولة توغله إلى مسام الجلد والأنسجة والشرايين والأوردة وكذلك داخل الخلايا، واستطاعته الانتشار بسرعة داخل الجسم مما قد يؤدي إلى نتائج لا تحمد عقباها في حالة الخطأ وهو شيء وارد عند الاستخدام.
وكذلك بسبب دقة حجم المواد النانوية هذه فهنالك إمكانية لاختراق هذه المواد للتحصينات الوقائية مثل الكمامات التي توضع على الوجه، هذا بخلاف تخوفات من تأثيرات قد تكون غير معروفة للباحثين جراء صغر حجم هذه الجزيئات وسهولة توغلها في الجسم بسرعة كبيرة جداً، حيث أن بعض الجسيمات النانوية يمكن أن تنتقل من الجهاز التنفسي إلى الأعضاء الأخرى بالإضافة إلى إمكانية تكوين أنواع غير معروفة من المواد قد يكون لها تأثير ضار على الحمض النووي للإنسان.
وكما تشير الدراسات فإن الجسيمات النانوية منخفضة الذوبان تعد أكثر سمية من الجسيمات الكبيرة على أساس الكتلة، وتعد مساحة سطح الجسيمات وكيمياء السطح مؤشرات قوية للاستجابات المرصودة في مزارع الخلايا والحيوانات. ويستمر البحث لفهم كيف يمكن أن تؤدي هذه الخصائص الفريدة إلى تأثيرات صحية محددة.
والجدير بالذكر وهو ما يعتبر من أحد العناصر الأكثر إثارة للعمل في عالم النانو أن الأشياء تتصرف بشكل مختلف عندما تصبح صغيرة جدًا، فتتغير الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمادة بشكل أساسي. فمثلاً تخيل قطعة من الذهب صفراء اللون، إذا كنت ستقسم هذا الكتلة إلى قطع نانوية الحجم، فإن الذهب سيتغير لونه اعتمادًا على حجم هذه القطع، في نطاق من 10 إلى 100 نانومتر يمكن أن يظهر اللون ضارب إلى الحمرة (وكذلك برتقالي أو أرجواني أو أخضر يختلف بحسب حجم أو شكل الجسيم).
وهذا يعتبرمذهل للغاية عندما تفكر في أننا لا نغير التركيب الكيميائي أو التركيب البلوري للمادة، كما لا نضيف صبغة حمراء إلى الذهب، لكن فقط نتعامل مع هذه المادة في قطع وجزيئات أصغر بكثير، وتتغير الخصائص الفيزيائية والكيميائية لأننا نفتح ونكشف المزيد من مساحة سطح المادة.
وفي النهاية، فإن تقنية النانو - كما هو الحال مع جميع التقنيات الناشئة الجديدة - تطرح العديد من المشكلات مثل الحلول. هنالك قضايا لا تزال بحاجة إلى معالجة ودراسة أوسع. لكن ومع استمرار وزيادة الاستثمارات في مجال تكنولوجيا النانو قد تجد المزيد من الجسيمات النانوية طريقها إلى بيئتنا ومنتجاتنا وحتى أجسامنا بشكل صحي وآمن، فالأهم هنا أن يتم تقييم فوائد تقنية النانو المحتملة بعناية ومراعاتها مقابل تلك المخاطرغير المعروفة بعد.
