همین شگفتیهای ریز هستند كه مبنای دانش ریزفناوری یا همان نانوفناوری حساب میآیند. امروزه دیگر نانوفناوری از یك بحث صرفا نظری خارج و به مراحل كاملا كاربردی خود وارد شده است. یكی از این كاربردها كه امید میرود تا سال 2020 كاملا جامه عمل بپوشد، استفاده از این دانش در تشخیص زودهنگام و در نتیجه درمان قطعی سرطان است. 17 بهمن مصادف بود با روز جهانی سرطان و به همین دلیل دانشكده داروسازی دانشگاه تهران میزبان متخصصان پزشكی و نانوفناوری بود تا به یكی از بحثهای داغ این رشته یعنی تشخیص و درمان قطعی سرطان بپردازند.
نانو به ذراتی گفته میشود كه حدود 100 نانومتر اندازه دارند. به عبارت دیگر، یك میلیارد نانومتر معادل یك متر است. نانوفناوری دانشی است میانبخشی و میانرشتهای و دیگر عرصههای علمی مثل الكترونیك، علوم زیستی، علوم مواد و وجوه مشتركشان را در این كار به عینیت میرسانند. یكی از عرصههای مهم نانوفناوری هم علم پزشكی است كه مهمترین بخش در این علم هم تشخیص و درمان بیماری سرطان است.
به گزارش سلامت نیوز به نقل از جام جم، دكتر محققی، معاون آموزشی و امور دانشگاهی وزارت بهداشت و رئیس شبكه ملی تحقیقات سرطان كه یكی از سخنرانان این همایش بود در این خصوص گفت: سرطان بیماریای است كه از یك سلول شروع میشود و آنچه ایدهآل است تشخیص این بیماری در زمانی است كه هنوز در سطح سلولی باقیمانده و میتوان آن را درمان كرد. به گفته وی، در حال حاضر تلاش دانشمندان در جهت دستیابی به ذرات هوشمندی است كه از طرفی اندازه لازم را برای انتقال دستورات درمانی و تشخیصی داشته باشند و از طرفی به اندازهای كوچك باشند كه از تجمع آنها در بافتهای بدن و مایعات حیاتی بدن سمیت و عوارض به وجود نیاید.
سلولهای حیوانی معمولا 20 ـ 10 هزار نانومتر هستند و ابزاری كه میتواند به عنوان تشخیص و درمان روی آنها استفاده شود، میتواند در حدود 100 نانومتر باشد تا امكان ورود به سلولها را به آسانی داشته باشد.
وی با ذكر مطالب فوق افزود: تهاجمی بودن روشهای تشخیصی درمان موجود موضوعی رنجآور است. مثلا بحث حساسیت آزمایشها موضوعی است كه در تشخیص زودرس مطرح است و باید این حساسیت را افزایش داد. روشهای متكی بر معاینات فیزیكی و علائم بالینی كه تنها میتوانند بیماری را در شرایط حاد و پیشرفته تشخیص دهند امروزه به كلی منسوخ شدهاند. روشهای مبتنی بر تصویربرداری هم كه پیشرفت خوبی در تشخیص بودند؛ میتوانند یك یا 2 مرحله زودتر بیماری را تشخیص دهند، اما بازهم كافی نیست.
نمونهبرداری هم وقتی میسر است كه توده شكل گرفته باشد. در حال حاضر، یكی از پیشرفتهایی كه در این زمینه حاصل شده است، استفاده از خواص بیولوژیكی سلولهای غیرطبیعی است، مثل ترشح مواد و یا آنتیبادیهایی كه محصول رشد و نمو سلولهای غیرطبیعی هستند كه با شناسایی آنها و منتقل كردن این نوع مواد به ذرات ریز و فرستادن مجدد آنها به بدن میتوان سلولهای هدف را در مراحل آزمایشگاهی شناسایی كرد. یكی از محورهایی كه بیشتر مورد توجه محافل علمی و پژوهشی قرار گرفته است، كاربرد نانوفناوری در بهبود روشهای تشخیصی است. مثلا توانستهاند ذرات ریز را به ملكولهای كوچك متصل كنند تا امكان مداخله با سطوحی مثل DNA فراهم شود.
دكتر محققی در ادامه افزود: اگر بخواهیم مقایسهای میان روشهای تشخیصی رایج و روشهای تشخیصی نانو داشته باشیم، باید بگوییم در روشهای رایج مثل بافتشناسی نمونهای كه تهیه میشود، برای این كه زیر میكروسكوپ مطالعه شود، باید انواع فرآیندها را پشت سر گذارد كه باعث میشود تغییرات فراوانی از نظر شرایط فیزیكی و... در مقایسه با حالت طبیعی بدن داشته باشد.
اما در روشهای جدید نانو این تغییر در سطح سلول اتفاق نمیافتد و در حالی كه زنده است و داخل بدن قرار دارد میتوان روی آن آزمایش انجام داد. یكی از ویژگیهای سلولهای بدخیم این است كه مواد متعددی ترشح میكنند كه بیشتر آنها پروتئین هستند و وارد خون میشوند، بعضی از آنها هم در داخل سرم قابل تجسس هستند و بسیاری از روشهای تشخیص موجود هم براساس همین مواد است؛ اما با اتصال نانوذرات در سرم به این محصولات تولید سلولها میتوان به طور اختصاصی همان سلولها را هدف قرار داد.
رئیس شبكه ملی تحقیقات سرطان همچنین در سخنرانی خود به بحث نانو و كاربرد آن در درمان سرطان پرداخت و اینطور گفت كه با كمك نانوفناوری میتوان سلولهای بیمار و سرطانی را در محل خودشان و به طور اختصاصی و بدون آسیب رساندن به سلولهای سالم درمان كرد. در حال حاضر، داروهایی كه برای درمان استفاده میشوند علاوه بر از میان بردن سلولهای سرطانی، بافت سالم اطراف آن را هم از بین میبرند كه با روی كار آمدن نانوفناوری میتوان از این كار جلوگیری به عمل آورد.
دكتر محققی همچنین تاكید كرد كه نانو یك واقعیت است و از بحث فرضیه خارج شده است و باید آن را در برنامههای علمی و تكنولوژی كشور وارد كرد.
انشگاهها هم باید پا به پای پیشرفت این علم حركت كنند، علاوه بر این تجدیدنظر در دورههای عمومی پزشكی و موضوعات و مواد درسی دورههای تخصصی این رشتهها و نیز ایجاد مراكز علمی در این خصوص از دیگر سیاستگذاریهایی هستند كه دكتر محققی به آنها اشاره كرد.
نانو پزشكی از دید یك فیزیكدان
دكتر هاشم رفیعیتبار فیزیكدانی است كه امسال به عنوان چهره ماندگار فیزیك نظری انتخاب شد. وی كه پایهگذار نانوفناوری در ایران است، سخنرانی خود را این طور آغاز كرد: اگر از این فیزیكدان بخواهید سیستمی طراحی كند كه بود یا نبود یك ملكول را در محیط به شما اطلاع دهد، با 2 چالش بزرگ روبهرو میشود. یكی این كه چه سیستمی به كار ببرم كه این ملكول را در محیط تشخیص دهد و دیگر این كه پس از تشخیص چگونه این اطلاعات را به بیرون منتقل كند.
دكتر رفیعیتبار در مقایسه با مقیاسهای نانو، یك سلول سرطانی را واحد بزرگی برشمرد كه اجازه میدهد از طریق كانالهایی كه دارد داخلش برویم و انواع دستكاریها را در مقیاس اتمی و ملكولی در آن انجام دهیم.
به گفته وی، حتی ریاضیدانان هم كه در ارتباط با كاربرد ریاضی محض در علوم پایه كار میكنند، در حال بررسی سلولهای سرطانی از دید مفاهیم بسیار عمیق هندسه هستند و مثلا دریافتهاند كه وقتی سلولی سرطانی میشود، سطح آن در مقیاس نانو زبر میشود كه از روی نوع زبری كه ناشی از ایجاد پروتئین است میتوان تشخیص داد سلول در چه مرحلهای از رشد سرطان است و این خود یك مبحث بسیار زیباست.
وی در ادامه به راهبردهای پیشنهادی كه امروزه در تشخیص و درمان سرطان مطرحند اشاره كرد و افزود باید امكانات كشور را در خصوص آنها در نظر گرفت و دید از كدامیك میتوان استفاده كرد.
اولین راهبرد استفاده از ساختارهای بدون بعد است كه شامل ذرات پلیمری، ذرات مغناطیسی، درختگونهها و ملكولهای قفسمانند است و در ایران در این زمینه مقداری فعالیت شده است. راهبرد دوم حسگرهای تكبعدی هستند كه شامل نانوسیمهایی هستند كه جریان الكترون در داخل آنها تكبعدی است و دراین خصوص 2 كاربرد در سطح جهانی مطرح است؛ یكی استفاده از سیمهای سیلیكونی و دیگری نانولولههای كربنی كه این در مركز تشخیص سلولهای سرطانی قرار دارد و ما هم در ایران در پی برنامه مشتركی این كار را شروع كردهایم. این نوع حسگرها پیام را از طریق ترابرد الكترون به بیرون بیان میكنند، پس در این سیستمها باید روی خواص الكترون مواد تكیه كرد.
راهبرد سوم هم كه الان خیلی مد شده است، مكانیكی است یعنی وقتی با یك سلول سرطانی برخورد میكنند اطلاعات را از طریق اختلالات مكانیكی كه در ساختارشان به وجود میآید، به بیرون گزارش میدهند. خارج از این 3 راهبرد هم فیزیك اجازه انتخاب دیگری را به ما نمیدهد.
دكتر رفیعیتبار راهبرد دوم را كاندیدای بسیار خوبی برای ایران میداند و معتقد است باید تمركز ما بر ایجاد این نوع حسگرها باشد. وی در ادامه به مصادیق این 3 راهبرد پرداخت و گفت: نوع اول 4 عملكرد دارد. یكی این كه میتواند به عنوان آنتن به كار رود و خود را به سمت یك سلول سرطانی هدایت كند و نصب این آنتن هم كار بسیار مشكلی است؛ اما از نظر قوانین فیزیك شدنی است. عملكرد دوم این حسگرها این است كه میتوانند با خودشان مواد برملاسازی MRI را حمل كنند و كار سوم آنها هم از میان بردن سلول سرطانی است كه با استفاده از یك سیستم فتوكاتالیك این كار را میكند.
كار چهارم آن هم این است كه میتواند به پزشك یك تشخیص بصری از سلول سرطانی بدهد؛ چون دارای یك عامل فلورسانت است كه در معرض نور فروقرمز خودش را به صورت تابش نوری نشان میدهد. این نوع حسگر نانو ایدهآلترین است. حسگر نوع دوم ذرهای هم از ذرات مغناطیسی Feo2 استفاده میكند و نوع سوم آن هم فلورسنت میشوند و از طریق نوررسانی خودشان را نشان میدهند. به گفته دكتر رفیعیتبار، یكی از راهبردهای كشور میتواند این باشد كه به دنبال این نوع حسگرها هم باشیم.
نوع بعدی حسگرها سیستمهای تكبعدی هستند كه در مركز آنها ساختار لولههای كربنی است. لولههای كربنی در نانوفناوری انقلابی به وجود آوردند. اینها 2 نوع دارند. تكجداره و چندجداره كه انواع و اقسام خواص را دارند و در فیزیك بینظیرند، مثلا درجه سختی آنها 5 برابر فولاد است و چگالی بسیار پایینی دارند و از فولاد بسیار سبكترند و میتوانند هم فلزی و هم نیمهرسانا باشند.
هدایت گرمایی آنها هم از مس بسیار بیشتر است. نحوه استوانه كردن این لولهها باعث میشود دارای خواص مختلفی شوند و میتوان حسگرهایی فوقحساس را طراحی كرد كه بتوانند سلولهای سرطانی را آشكارسازی كنند. اخیرا در امریكا با این لولههای كربنی توانستهاند حتی سلول سرطانی را از میان ببرند. به این ترتیب كه محلولی از لولههای كربنی درست كردهاند كه وقتی نور نزدیك به فروقرمز به آن تابانده شود، گرم میشود. این نور اگر به سلولهای معمولی بتابد، هیچ اتفاقی نمیافتد، اما اگر داخل سلول نانولوله باشد نور را جذب میكند و به صورت گرما پس میدهد، حال اگر به این محلول یك نور لیزری بتابانیم داخل سلول یك انفجار رخ میدهد.
نوع دوم این حسگرها كه با استفاده از سیمهای سیلیكونی كار میكنند به روشهای لیتوگرافی بسیار پیشرفته نیاز دارد كه متاسفانه در كشور ما نیست. مادهای كه میتواند خون و شامل سلولهای سرطانی باشد از كانال عبور میكند و این حسگر میتواند سلول سرطانی را حس كند و جریان الكترونی را تغییر و به بیرون گزارش دهد. در واقع به معنی واقعی كلمه در مرزهای دانش فناوری قرار دارد.
نوع آخر هم استفاده از عملكرد مكانیكی برای انتقال اطلاعات به بیرون است كه در این مورد خاص كلیدی مواد خاص كه از داخل سلول سرطانی بیرون آمده است روی آنتنها قرار میگیرند و این آنتنها میتوانند بود و نبود یك ماده را از نظر جرمی در محیط تشخیص دهند و به احتمال زیاد اولین نوع حسگرهایی خواهند بود كه میتوانند درون بدن فعالیت كنند.
پایهگذار علم نانو در ایران در خاتمه سخنان خود تاكید كرد كه ما در ایران از نظر علوم پایه بسیار خوب هستیم و مقالات معتبر زیادی داریم و اگر بخواهیم پیشنهادی برای تمركز روی خاصی حسگر داشته باشیم به نظر میرسد حسگرهای تكبعدی كه رسانایی الكترون را گزارش میدهند، بهتر باشد؛ چون اخیرا در دانشگاه شهید بهشتی كنسرسیومی با 11 دانشگاه دیگر برای طراحی حسگرها تشكیل شده است و به زودی به امضای تفاهمنامهای میان معاونان پژوهشی این مراكز اولین همكاری بین رشتهای در كشور آغاز خواهد شد كه انواع متخصصان در آن هستند. وی این طور افزود كه هدف ما این است كه تا سال 1390 بتوانیم اولین نوع حسگرها را بسازیم؛ چون دانش پایه آن را داریم و باید دانش فنی آن را بسازیم كه كاری بسیار مهم بویژه درخصوص سرطان خواهد بود و ارزش افزوده فراوانی دارد.
نظر شما