بیو مواد
نانو بیو مواد
مواد جدیدهمواره یکی از پیشران‌های توان‌زای کلیدی برای ساخت سیستم‌ها وکاربردهایی با اثرات چشمگیر بوده‌اند. این مواد می‌توانند موانع فرآیندهای قبلی رابشکنند و نهایتاًکاربردهایی با منافع بالقوه جهانی را تولید کنند. مواد در مقیاس نانو، یعنی موادی که ویژگی‌هایشان در سطح کمتر از میکرو (کوچکتر از 10یا6میکرو)قابل کنترل است. خواص مواد در چنین ابعاد و اندازه‌هایی با موادمتعارف اساساً متفاوت است و به همین لحاظ تحقیقات در حوزة نانومواد روز به روزفعال‌تر می‌شود.
نانوبیوذرات ، ذرات کلوئیدی و جامدی هستند که شامل اجزاء ماکرومولکولی بااندازه 10-1000nmc با شیمی سطح پیچیده هستند. بسته به روش تولید، نانوذرات بهشکلنانوکپسول یا نانوکره هستند نانوکره‌ها سیستم‌های ماتریسی می‌باشند در حالیکه نانوکپسول‌ها سیستم‌های وزیکولاراند.
نانوکپسول‌ها نانوذراتی هستند که دارای یک پوسته و فضای خالی داخل آن جهت قرارگرفتن و حمل مواد مورد نظر باشند. فسفولیپیدهابا یک سر آب‌دوست و یک سرآب‌گریز وقتی در یک محیط آبی قرار می‌گیرند، تشکیل کپسول‌هایی می‌دهند که سرآب‌دوست آن در بیرون و سر آب‌گریز مولکول در درون آن قرارمی‌گیرند، از پلیمرهایی مثل لیپید و پروتئین نیز می‌توان برای ساخت نانوکپسولاستفاده کرد.
درخت‌سان‌ها ( Denderimers ) ماکرومولکول‌هایی با ساختار منتظم وپرشاخه سه‌بعدی، که به خاطر دانسیته بالای گروه‌های فعال کاربردهای زیادی دارند. درخت‌سان‌ها به دلیل رقابت طراحی و ساخته‌شدن با دقت کاملاً اتمی بیشترینتوانمندیرا در مقایسه با نانوحفرات، نانوکپسول‌ها و نانوذرات از خود نشان می‌دهند.
کاکلیت‌ها ( Cochleates ) رسوبات دوظرفیتی فسفولیپیدی پایدار از موادطبیعی هستند. این مواد ساختارهای چندلایه‌ای هستند که از ورقه‌های دولایه‌ای بزرگوپیوسته چربی که به شکل مارپیچ درآمده‌اند، تشکیل شده‌اند. آنها محتویاتشان راازطریق لایه سیال خارجی به غشاء سلول‌های هدف انتقال می‌دهند. کاکلیت‌هادربرابرعوامل محیطی مقاوم هستند و ساختار لایه‌ای محکم‌شان آنها را دربرابر تجزیه وسط مولکول‌های شکنندهCochleatesمحافظت می‌کند، حتی اگر در شرایط سخت محیطییادربرابر آنزیم قرار گیرند.
ویروس ظریف‌ترین نانوبیوذره موجود در طبیعت است وبه خاطر تنوع‌اش یک موضوع محبوب برای تحقیقات است. براساس دانش موجود در موردنانوساختاری و قابلیت ساخت آن،استفاده از خودآرایی برای ساخت نانوترکیبات قابلاستفاده در صنعت بسته به بخش‌هایتشکیل‌دهنده ترکیب دارد. ویروس‌ها می‌توانند کلونشوند، این ذرات فعال و قابلتشخیص هستند، همچنین می‌توانند تغییرات محیط‌شان را حسکنند. برای ساخت ویروس‌هاباید قادر به ساخت اسید نوکلئوئیک، پروتئین و لیپیدهایقطبی باشیم.
ذرات ویروس‌مانند ( Virus Like Particles ) ( VLps )، بیان نوترکیبساختمان اصلیپروتئین‌های بسیاری از ویروس‌ها، LP V را تولید می‌کند. چنین ذراتیمورفولوژی شبیهبه کپسیدهای خالی از ویروس دارند که از آن منشاء گرفته‌اند، بنابراینساختارشانشبیه به ویروس اصلی است در عین حال غیرفعالند.
پروتئین نانوذرات،اندازه پروتئین‌ها به طور طبیعی کمتر از مقیاس نانو است. بااستفاده از روش‌های سنتزذرات در نانوتکنولوژی می‌توان پروتئین‌هایی تولید کرد کهدر مقیاس نانو باشند. اینذرات نانوپروتئینی در سیستم‌های انتقال دارو (به عنوانحامل دارو)، ژن‌درمانی،تولید کرم‌های ضدآفتاب و مواد آرایشی و همچنین در تولیدعلف‌کش‌های نانویی کاربرددارند.
بطور خلاصه نانوبیوموادها به خاطر اندازه کوچکشان بسیار مورد توجه‌اندوکاربردهای بسیاری دارند از جمله:
• دارورسانی، نانوبیومواد به خاطر اندازهکوچکشان می‌توانند به داخل سلول نفوذکنند که باعث تجمع مؤثر دارو می‌شود و دوماینکه استفاده از مواد زیست‌تخریب‌پذیربرای آماده‌سازی نانوبیوذرات باعث پایداریدارو تا رسیدن به هدف حتی بعد از چند روزیا چند هفته می‌شود.
• به‌کارگیرینانوبیومواد در پاکسازی محیط زیست.
• استفاده از نانوبیومواد در محصولات آرایشیو بهداشتی مانند کرم‌های ضدآفتاب ورنگدانه‌ها، برخی داروها
• انتقال ژن وژن‌درمانی
• تولید واکسن
• استفاده در علف‌کش‌ها و سموم نباتی
• افزودنطعم و رنگ دلخواه به غذا
• آشکارسازی تهدیدهای بیولوژیکی مثل سیاه‌زخم، آبله وسل و محدوده وسیعی ازبیماری‌های ژنتیکی
• افزودن میکرونوترینت‌های حساس به حرارتو pH مثل بتاکاروتن، اسید چرب 1 مگا3
• درخت‌سان‌ها به دلیل دانسیته بالایگروه‌های فعال برای زمینه وسیعی ازکاربردها مثل سنسورها کاتالیست‌ها یا موادی برایرهایش کنترل‌شده و انتقال بهمکان‌های خاص مناسب‌اند.
Cochleateها می‌توانندبرای کپسوله‌کردن و انتقال بسیاری از مواد فعال زیستیمثل ترکیباتی که به سختی در آبحل می‌شوند،داروهای پروتئینی و پپتیدی. مواد مغذیحساس به حرارت و pH و شرایطنامساعد محیطی استفاده شوند.
• حفظ سلامت غذا، نانوذرات با چسبندگی خاص قادرندبه صورت برگشت‌ناپذیر به بعضیاز انواع باکتری متصل شوند و مانع آلوده‌کردن میزبانتوسط آنها شوند.
نکته‌ای که باید به آن توجه شود این است که برای اینکهسیستم‌های انتقال (دارو،غذا و ژن) مؤثر باشند، ترکیبات فعال کپسوله‌کننده باید بهمکان‌های مشخص برسند،غلظت‌شان باید در یک سطح مناسب برای مدت‌زمان طولانی ثابت باشدو از تجزیه نابهنگامآنها جلوگیری شود. نانوذرات توانایی بیشتری در کپسوله‌کردن وآزادسازی نسبت بهسیستم‌های قدیمی‌تر دارند و به‌خصوص به خاطر اندازه کوچکشانمی‌توانند مستقیماً بهسیستم گردش خون وارد شوند.