نظام آفرينش پر است از شگفتي ، چه در نگاه كلان و چه در نگاه ذره‌اي. حتي برخي معتقدند اين شگفتي‌ها در نگاه به ذرات و واحدهاي نظام خلقت بيشتر از شگفتي‌هايي هستند كه در بحث كلان آفرينش و مثلا كهكشان‌ها مطرحند.

همين شگفتي‌هاي ريز هستند كه مبناي دانش ريزفناوري يا همان نانوفناوري حساب مي‌آيند. امروزه ديگر نانوفناوري از يك بحث صرفا نظري خارج و به مراحل كاملا كاربردي خود وارد شده است. يكي از اين كاربردها كه اميد مي‌رود تا سال 2020 كاملا جامه عمل بپوشد، استفاده از اين دانش در تشخيص زودهنگام و در نتيجه درمان قطعي سرطان است. 17 بهمن مصادف بود با روز جهاني سرطان و به همين دليل دانشكده داروسازي دانشگاه تهران ميزبان متخصصان پزشكي و نانوفناوري بود تا به يكي از بحثهاي داغ اين رشته يعني تشخيص و درمان قطعي سرطان بپردازند.

نانو به ذراتي گفته مي‌شود كه حدود 100 نانومتر اندازه دارند. به عبارت ديگر، يك ميليارد نانومتر معادل يك متر است. نانوفناوري دانشي است ميان‌بخشي و ميان‌رشته‌اي و ديگر عرصه‌هاي علمي مثل الكترونيك، علوم زيستي، علوم مواد و وجوه مشتركشان را در اين كار به عينيت مي‌رسانند. يكي از عرصه‌هاي مهم نانوفناوري هم علم پزشكي است كه مهمترين بخش در اين علم هم تشخيص و درمان بيماري سرطان است.

به گزارش سلامت نیوز به نقل از جام جم، دكتر محققي، معاون آموزشي و امور دانشگاهي وزارت بهداشت و رئيس شبكه ملي تحقيقات سرطان كه يكي از سخنرانان اين همايش بود در اين خصوص گفت: سرطان بيماري‌اي است كه از يك سلول شروع مي‌شود و آنچه ايده‌آل است تشخيص اين بيماري در زماني است كه هنوز در سطح سلولي باقي‌مانده و مي‌توان آن را درمان كرد. به گفته وي، در حال حاضر تلاش دانشمندان در جهت دستيابي به ذرات هوشمندي است كه از طرفي اندازه لازم را براي انتقال دستورات درماني و تشخيصي داشته باشند و از طرفي به اندازه‌اي كوچك باشند كه از تجمع آنها در بافت‌هاي بدن و مايعات حياتي بدن سميت و عوارض به وجود نيايد.

سلول‌هاي حيواني معمولا 20 ـ 10 هزار نانومتر هستند و ابزاري كه مي‌تواند به عنوان تشخيص و درمان روي آنها استفاده شود، مي‌تواند در حدود 100 نانومتر باشد تا امكان ورود به سلول‌ها را به آساني داشته باشد.

وي با ذكر مطالب فوق افزود: تهاجمي بودن روشهاي تشخيصي درمان موجود موضوعي رنج‌آور است. مثلا بحث حساسيت آزمايش‌ها موضوعي است كه در تشخيص زودرس مطرح است و بايد اين حساسيت را افزايش داد. روشهاي متكي بر معاينات فيزيكي و علائم باليني كه تنها مي‌توانند بيماري را در شرايط حاد و پيشرفته تشخيص دهند امروزه به كلي منسوخ شده‌اند. روشهاي مبتني بر تصويربرداري هم كه پيشرفت خوبي در تشخيص بودند؛ مي‌توانند يك يا 2 مرحله زودتر بيماري را تشخيص دهند، اما بازهم كافي نيست.

نمونه‌برداري هم وقتي ميسر است كه توده شكل گرفته باشد. در حال حاضر، يكي از پيشرفت‌هايي كه در اين زمينه حاصل شده است، استفاده از خواص بيولوژيكي سلول‌هاي غيرطبيعي است، مثل ترشح مواد و يا آنتي‌بادي‌هايي كه محصول رشد و نمو سلول‌هاي غيرطبيعي هستند كه با شناسايي آنها و منتقل كردن اين نوع مواد به ذرات ريز و فرستادن مجدد آنها به بدن مي‌توان سلول‌هاي هدف را در مراحل آزمايشگاهي شناسايي كرد. يكي از محورهايي كه بيشتر مورد توجه محافل علمي و پژوهشي قرار گرفته است، كاربرد نانوفناوري در بهبود روشهاي تشخيصي است. مثلا توانسته‌اند ذرات ريز را به ملكول‌هاي كوچك متصل كنند تا امكان مداخله با سطوحي مثل DNA فراهم شود.

دكتر محققي در ادامه افزود: اگر بخواهيم مقايسه‌اي ميان روشهاي تشخيصي رايج و روشهاي تشخيصي نانو داشته باشيم، بايد بگوييم در روشهاي رايج مثل بافت‌شناسي نمونه‌اي كه تهيه مي‌شود، براي اين كه زير ميكروسكوپ مطالعه شود، بايد انواع فرآيندها را پشت سر گذارد كه باعث مي‌شود تغييرات فراواني از نظر شرايط فيزيكي و... در مقايسه با حالت طبيعي بدن داشته باشد.

اما در روشهاي جديد نانو اين تغيير در سطح سلول اتفاق نمي‌افتد و در حالي كه زنده است و داخل بدن قرار دارد مي‌توان روي آن آزمايش انجام داد. يكي از ويژگي‌هاي سلولهاي بدخيم اين است كه مواد متعددي ترشح مي‌كنند كه بيشتر آنها پروتئين هستند و وارد خون مي‌شوند، بعضي از آنها هم در داخل سرم قابل تجسس هستند و بسياري از روشهاي تشخيص موجود هم براساس همين‌ مواد است؛ اما با اتصال نانوذرات در سرم به اين محصولات توليد سلولها مي‌توان به طور اختصاصي همان سلولها را هدف قرار داد.

رئيس شبكه ملي تحقيقات سرطان همچنين در سخنراني خود به بحث نانو و كاربرد ‌آن در درمان سرطان پرداخت و اين‌طور گفت كه با كمك نانوفناوري مي‌توان سلولهاي بيمار و سرطاني را در محل خودشان و به طور اختصاصي و بدون آسيب رساندن به سلولهاي سالم درمان كرد. در حال حاضر، داروهايي كه براي درمان استفاده مي‌شوند علاوه بر از ميان بردن سلول‌هاي سرطاني، بافت سالم اطراف آن را هم از بين مي‌برند كه با روي كار آمدن نانوفناوري مي‌توان از اين كار جلوگيري به عمل آورد.

دكتر محققي همچنين تاكيد كرد كه نانو يك واقعيت است و از بحث فرضيه خارج شده است و بايد آن را در برنامه‌هاي علمي و تكنولوژي كشور وارد كرد.

انشگاه‌ها هم بايد پا به پاي پيشرفت اين علم حركت كنند، علاوه بر اين تجديدنظر در دوره‌هاي عمومي پزشكي و موضوعات و مواد درسي دوره‌هاي تخصصي اين رشته‌ها و نيز ايجاد مراكز علمي در اين خصوص از ديگر سياست‌گذاري‌هايي هستند كه دكتر محققي به‌ آنها اشاره كرد.

نانو پزشكي از ديد يك فيزيكدان

دكتر هاشم رفيعي‌تبار فيزيكداني است كه امسال به عنوان چهره‌ ماندگار فيزيك نظري انتخاب شد. وي كه پايه‌گذار نانوفناوري در ايران است، سخنراني خود را اين طور آغاز كرد: اگر از اين فيزيكدان بخواهيد سيستمي طراحي كند كه بود يا نبود يك ملكول را در محيط به شما اطلاع دهد، با 2 چالش بزرگ روبه‌رو مي‌شود. يكي اين كه چه سيستمي به كار ببرم كه اين ملكول را در محيط تشخيص دهد و ديگر اين كه پس از تشخيص چگونه اين اطلاعات را به بيرون منتقل كند.
دكتر رفيعي‌تبار در مقايسه با مقياس‌هاي نانو، يك سلول سرطاني را واحد بزرگي برشمرد كه اجازه مي‌دهد از طريق كانال‌هايي كه دارد داخلش برويم و انواع دستكاري‌ها را در مقياس اتمي و ملكولي در آن انجام دهيم.

به گفته وي، حتي رياضيدانان هم كه در ارتباط با كاربرد رياضي محض در علوم پايه‌ كار مي‌كنند، در حال بررسي سلولهاي سرطاني از ديد مفاهيم بسيار عميق هندسه هستند و مثلا دريافته‌اند كه وقتي سلولي سرطاني مي‌شود، سطح آن در مقياس نانو زبر مي‌شود كه از روي نوع زبري كه ناشي از ايجاد پروتئين است مي‌توان تشخيص داد سلول در چه مرحله‌اي از رشد سرطان است و اين خود يك مبحث بسيار زيباست.

وي در ادامه به راهبردهاي پيشنهادي كه امروزه در تشخيص و درمان سرطان مطرحند اشاره كرد و افزود بايد امكانات كشور را در خصوص آنها در نظر گرفت و ديد از كداميك مي‌توان استفاده كرد.

اولين راهبرد استفاده از ساختارهاي بدون بعد است كه شامل ذرات پليمري، ذرات مغناطيسي، درخت‌گونه‌ها و ملكول‌هاي قفس‌مانند است و در ايران در اين زمينه مقداري فعاليت شده است. راهبرد دوم حسگرهاي تك‌بعدي هستند كه شامل نانوسيم‌هايي هستند كه جريان الكترون در داخل آنها تك‌بعدي است و دراين خصوص 2 كاربرد در سطح جهاني مطرح است؛ يكي استفاده از سيمهاي سيليكوني و ديگري نانو‌لوله‌هاي كربني كه اين در مركز تشخيص سلولهاي سرطاني قرار دارد و ما هم در ايران در پي برنامه مشتركي اين كار را شروع كرده‌ايم. اين نوع حسگرها پيام را از طريق ترابرد الكترون به بيرون بيان مي‌كنند، پس در اين سيستم‌ها بايد روي خواص الكترون مواد تكيه كرد.

راهبرد سوم هم كه الان خيلي مد شده است، مكانيكي است يعني وقتي با يك سلول سرطاني برخورد مي‌كنند اطلاعات را از طريق اختلالات مكانيكي كه در ساختارشان به وجود مي‌آيد، به بيرون گزارش مي‌دهند. خارج از اين 3 راهبرد هم فيزيك اجازه انتخاب ديگري را به ما نمي‌دهد.

دكتر رفيعي‌تبار راهبرد دوم را كانديداي بسيار خوبي براي ايران مي‌داند و معتقد است بايد تمركز ما بر ايجاد اين نوع حسگرها باشد. وي در ادامه به مصاديق اين 3 راهبرد پرداخت و گفت: نوع اول 4 عملكرد دارد. يكي اين كه مي‌تواند به عنوان آنتن به كار رود و خود را به سمت يك سلول سرطاني هدايت كند و نصب اين آنتن هم كار بسيار مشكلي است؛ اما از نظر قوانين فيزيك شدني است. عملكرد دوم اين حسگرها اين است كه مي‌توانند با خودشان مواد برملاسازي MRI را حمل كنند و كار سوم آنها هم از ميان بردن سلول سرطاني است كه با استفاده از يك سيستم فتوكاتاليك اين كار را مي‌كند.

كار چهارم آن هم اين است كه مي‌تواند به پزشك يك تشخيص بصري از سلول سرطاني بدهد؛ چون داراي يك عامل فلورسانت است كه در معرض نور فروقرمز خودش را به صورت تابش نوري نشان مي‌دهد. اين نوع حسگر نانو ايده‌آل‌ترين است. حسگر نوع دوم ذره‌اي هم از ذرات مغناطيسي Feo2 استفاده مي‌كند و نوع سوم آن هم فلورسنت مي‌شوند و از طريق نوررساني خودشان را نشان مي‌دهند. به گفته دكتر رفيعي‌تبار، يكي از راهبردهاي كشور مي‌تواند اين باشد كه به دنبال اين نوع حسگرها هم باشيم.
نوع بعدي حسگرها سيستم‌هاي تك‌بعدي هستند كه در مركز آنها ساختار لوله‌هاي كربني است. لوله‌هاي كربني در نانوفناوري انقلابي به وجود آوردند. اينها 2 نوع دارند. تك‌جداره و چندجداره كه انواع و اقسام خواص را دارند و در فيزيك بي‌نظيرند، مثلا درجه سختي آنها 5 برابر فولاد است و چگالي بسيار پاييني دارند و از فولاد بسيار سبك‌ترند و مي‌توانند هم فلزي و هم نيمه‌رسانا باشند.

هدايت گرمايي آنها هم از مس بسيار بيشتر است. نحوه استوانه كردن اين لوله‌ها باعث مي‌شود داراي خواص مختلفي شوند و مي‌توان حسگرهايي فوق‌حساس را طراحي كرد كه بتوانند سلولهاي سرطاني را آشكارسازي كنند. اخيرا در امريكا با اين لوله‌هاي كربني توانسته‌اند حتي سلول سرطاني را از ميان ببرند. به اين ترتيب كه محلولي از لوله‌هاي كربني درست كرده‌اند كه وقتي نور نزديك به فروقرمز به آن تابانده شود، گرم مي‌شود. اين نور اگر به سلولهاي معمولي بتابد، هيچ اتفاقي نمي‌افتد، اما اگر داخل سلول نانولوله باشد نور را جذب مي‌كند و به صورت گرما پس مي‌دهد، حال اگر به اين محلول يك نور ليزري بتابانيم داخل سلول يك انفجار رخ مي‌دهد.

نوع دوم اين حسگرها كه با استفاده از سيمهاي سيليكوني كار مي‌كنند به روشهاي ليتوگرافي بسيار پيشرفته نياز دارد كه متاسفانه در كشور ما نيست. ماده‌اي كه مي‌تواند خون و شامل سلولهاي سرطاني باشد از كانال عبور مي‌كند و اين حسگر مي‌تواند سلول سرطاني را حس كند و جريان الكتروني را تغيير و به بيرون گزارش دهد. در واقع به معني واقعي كلمه در مرزهاي دانش فناوري قرار دارد.

نوع ‌آخر هم استفاده از عملكرد مكانيكي براي انتقال اطلاعات به بيرون است كه در اين مورد خاص كليدي مواد خاص كه از داخل سلول سرطاني بيرون آمده است روي آنتن‌ها قرار مي‌گيرند و اين آنتن‌ها مي‌توانند بود و نبود يك ماده را از نظر جرمي در محيط تشخيص دهند و به احتمال زياد اولين نوع حسگرهايي خواهند بود كه مي‌توانند درون بدن فعاليت كنند.

پايه‌گذار علم نانو در ايران در خاتمه سخنان خود تاكيد كرد كه ما در ايران از نظر علوم پايه بسيار خوب هستيم و مقالات معتبر زيادي داريم و اگر بخواهيم پيشنهادي براي تمركز روي خاصي حسگر داشته باشيم به نظر مي‌رسد حسگرهاي تك‌بعدي كه رسانايي الكترون را گزارش مي‌دهند، بهتر باشد؛ چون اخيرا در دانشگاه شهيد بهشتي كنسرسيومي با 11 دانشگاه ديگر براي طراحي حسگرها تشكيل شده است و به زودي به امضاي تفاهمنامه‌اي ميان معاونان پژوهشي اين مراكز اولين همكاري بين رشته‌اي در كشور آغاز خواهد شد كه انواع متخصصان در آن هستند. وي اين طور افزود كه هدف ما اين است كه تا سال 1390 بتوانيم اولين نوع حسگرها را بسازيم؛ چون دانش پايه آن را داريم و بايد دانش فني آن را بسازيم كه كاري بسيار مهم بويژه درخصوص سرطان خواهد بود و ارزش افزوده فراواني دارد.