هدف‌گيري و کشتن سلول‌هاي سرطان سينه توسط نانوذرات دوقلو

داروهايي که در مدت شيمي‌درماني تجويز مي‌شوند، مي‌توانند اثرات جانبي بدي
بدنبال داشته باشند. اين اثرات جانبي بدين علت روي مي‌دهد که داروهاي وارد
شده به بدن، همان‌گونه که سلول‌هاي سرطاني را هدف قرار مي‌دهد، به
سلول‌هاي سالم نيز آسيب مي‌رسانند. اکنون شيمي‌دان‌هاي دانشگاه براون،
نانوذره‌اي دوقلو را ابداع کرده‌اند که بطور خاص سلول سرطاني
Her-2-positive که يک سلول بدخيم بوده و حدود 30% از بيماران سرطان سينه
را تحت تأثير قرار مي‌دهد، مورد هدف قرار مي‌دهد.

ظاهر این نانوترکیب همانند یک دمبل کشیده شده است.

اين پژوهشگران با اتصال يک نانوذره طلا به يک نانوذره اکسيد آهن،
نانوذره‌اي دوقلو را ساخته‌اند. آنها در يک طرف يک پروتئين پادتن مصنوعي
به نانوذره اکسيد آهن اتصال دادند. در سوي ديگر نيز به نانوذره طلا،
سيس‌پلاتين را متصل نمودند. ظاهر اين نانوترکيب همانند يک دمبل کشيده شده
است.

در اين حالت نانوذره اکسيدآهن همانند GPS عمل نموده و مشابه يک موشک هدايت
شونده درون سلول سرطان سينه Her-2 جاي مي‌گيرد. پادتن متصل‌شده، از آن جهت
حائز اهميت است که با پادژن- پروتئيني که بر روي سطح سلول بدخيم واقع شده
است- پيوند برقرار مي‌نمايد. از سوي ديگر، زماني که پادتن و پاد‌ژن به
يکديگر متصل مي‌شوند، خودروي نانوذره‌اي بر روي سلول سرطاني لنگر
مي‌اندازد. در اين هنگام، خودرو مسافر خود- سيس‌پلاتين- را درون سلول
بدخيم پياده مي‌کند.

گروه پژوهشي براون در حرکتي ماهرانه براي پيوند دادن نانوذرات طلا با
سيس‌پلاتين، از پيوند کووالانسي حساس به pH استفاده نمودند تا اطمينان
حاصل نمايند که دارو در داخل بدن رها نشده بلکه تا زمان آزاد شدن در درون
سلول بدخيم، اتصال خود را با نانوذره حفظ کرده است.

در آزمايشهاي انجام شده در آزمايشگاه، ترکيب طلا- نانوذره آهن به طور
موفقيت آميز، سلول هاي سرطاني را هدف قرار داده و داروهاي ضد سرطاني درون
سلول هاي بدخيم وارد نمود و در 80% از موارد، اين سلول ها را از بين برد.

نتايج اين تحقيق در مجله‌ي Journal of the American Chemical Society منتشر شده‌است.

اصلاح سطح نانوذرات نقره براي برهم‌کنش با سلول‌هاي زيستي

محققان ترکيه‌اي با استفاده از ليگندهاي زيستي موفق شدند از سميت نانوذرات
نقره بکاهند و از آنها به‌منظور هدف‌گيري سلول‌هاي سرطاني استفاده کنند.
نانوذرات نقره به‌دليل خاصيت ميکروب‌کشي، کاربردها بسياري پيدا و طرفداران
بسياري را در حوزه‌ي نانوپزشکي به خود جلب کرده‌است. يکي از مسائل بسيار
مهم در استفاده از نانوذرات، شيمي سطح آن است که با تغيير آن مي‌توان خواص
نانوذرات نقره را دستخوش تغيير کرد؛ بنابراين پژوهشگران در جستجوي
پليمرها، ماکرومولکول‌ها و ليگاندهاي زيستي هستند تا با پوشاندن سطح
نانوذرات نقره به‌صورتي هدفمند از آنها استفاده کنند؛ البته پيش از اين از
اليگونکلئوتيدها، کربوهيدرات‌ها و پپتيد‌ها براي تغيير شيمي سطح فلزات
نوبل نظير طلا و نقره براي کاربردهاي گوناگون استفاده شده‌است. اما تاکنون
هيچ گزارشي مبني بر استفاده از نانوذرات عامل‌دارشده در درمان، منتشر
نشده‌است.


شمايي از يک نانوژنراتور قابل لوله‌اي شدني که از نانوميله‌هاي اکسيد روي پيزوالکتريک قرار گرفته بين دو صفحه گرافني تشکيل شده است.
به‌‌رغم سمي بودن نقره براي سلول‌هاي يوکاريوت‌ها، از ديرباز خواص شفابخش
اين عنصر شناخته‌شده بوده که اکنون پژوهشگران ترکيه‌اي درصدد بهره گرفتن
از اين خواص در بخش درمان و کاستن از سميت نقره به کمک اصلاح شيمي سطح آن
هستند.

يک گروه تحقيقاتي در دانشگاه يديتپ استانبول ثابت کرد که مي‌توان با
عامل‌دار کردن نانوذرات نقره از آن در هدف‌گيري سلول‌ها استفاده کرد؛
به‌طوري که سميت اين نانوذرات نيز به شکل چشمگيري کاهش يابد. آنها همچنين
نشان دادند که با استفاده از نانوذرات نقره‌ي اصلاح‌شده با لاکتوز مي‌توان
به‌صورت انتخابي سلول‌هاي يوکاريوت‌ها را مورد هدف قرار داد و با اين کار
مي‌توان روش‌هاي درماني يا تصويربرداري مبتني بر اين نانوذرات را بنياد
نهاد. نانوذرات نقره داراي خواص پلازمونيک هستند و مي‌توانند نور را جذب
کرده و يا آن را پراش دهند. از نور پراش‌يافته مي‌توان در تصويربرداري و
از نور جذب‌شده در کشتن سلول‌هاي سرطاني بهره جست.
اين گروه تحقيقاتي 3 يافته‌ي اصلي دارند:
1- زيست‌مولکول‌هايي نظير کربوهيدرات‌ها و اليگونوکلئوتيدها‌ قادرند که
خودبه‌خود به نانوذرات نقره بچسبند و با فراهم کردن امکان ايجاد چند عامل
روي نانوذرات نقره آنها را مستعد هدف‌گيري سلول‌هاي متفاوتي کنند؛
2- اتصال ليگند مناسب به نانوذره، مي‌تواند به کاهش سميت آن کمک کند؛
3- نتايج آزمايشگاهي نشان مي‌دهد که ليگندهاي مبتني بر کربوهيدرات
مي‌تواند در هدف‌گيري انتخابي سلول‌هاي سرطاني (خواه با روش گرمايي، خواه
رهاسازي) به کار رود.
گفتني است اين آزمايش‌ها بايد درون بدن نيز انجام گيرد.
آخرين نتايج کار اين گروه تحقيقاتي نشان مي‌دهد که 5 ساعت ابتدايي
مهم‌ترين زمان براي جذب نانوذره محسوب مي‌شود. براي کاهش سميت نانوذره،
ليگندهاي گلوکز، لاکتوز و اليگونوکئوتيدها يا ترکيبي از آنها مي‌تواند
مؤثر باشد.

نانوذرات فلزي

نانو ذرات نقره:طبق تعريف عمومي نانوذرات فلزي، ذراتي به ابعاد 1 تا 100 نانومتر هستند .

روش ساخت:نانوذرات فلزي با استفاده از روش هاي چگالش بخار و سيم انفجاري بدست ميآيند.

نانو پوسته هاي فلزي:نوع ديگري از نانو ذرات فلزي که توجه پژوهشگران را در سالهاي اخير به خود جلب کرده نانو ذرات فلزي لايه نشاني شده بصورت پوسته روي يک هسته است.مواد هسته و پوسته متفاوت است و معمولا بنام ذرات ساختاري هيترو شناخته ميشوند.وقتي ماده پوسته فلز است تغييرات تشديد پلاسمون سطحي ميتواند بسيار بالا باشد.زو، در سال 1994 ذرات با يک هسته AuS بوسيله پوسته طلا را سنتز کرد .

پلاسمونيک: خواص وکاربردهاي فوتونيکي ساختارهاي نانو فلزي مثل نانو ذرات فلزي، نانو رادهاي فلزي ونانو پوسته هاي فلزي تحت عنوان پلاسمونيک توسعه يافته است.اثرات اپتيکي نانو ساختار هاي فلزي از اثرات الکتروديناميکي و تعميم انها در يک محيط دي الکتريک نتيجه مي شود.خواص اپتيکي ساختارهاي نانو فلزي در مقايسه با شکل توده اي آن متفاوت است.زيرا در اين محدوده نوارهاي رسانش و ظرفيت گسسته مي شوند و فاصله جدايي آنها به جنس، اندازه و شکل هندسي و ساختاري ذرات بستگي دارد.در نتيجه ميتواند به خواص و کاربرد هاي جديد منجر شود. پايه واساس پلاسمونيک تحريکات اپتيکي مجموعه اي از الکترونها است که نوسان انها به مرز ميان فلز-دي الکتريک محدود ميشود ازاينرو اين موج محدود شده در مرز ميان فلز-دي الکتريک را يک موج پلاسمون سطحي مي نامند.

نانو پوسته هاي فلزي: نوع ديگري از نانو ذرات فلزي که توجه پژوهشگران را در سالهاي اخير به خود جلب کرده نانو ذرات فلزي لايه نشاني شده بصورت پوسته روي يک هسته زو، است.مواد هسته و پوسته متفاوت است و معمولا بنام ذرات ساختاري هيترو شناخته ميشوند. کاربردها:عمده کاربردهاي پلاسمونيک را ميتوان به شرح زير نام برد:

•موج برهاي پلاسمونيکي و فيبرهاي نوري

•مهندسي واهلش گذارهاي تشعشعي

•پلاسمونيک در چيپ هاي کامپيوتري

•نامريي کردن اجسام

•ابزارهاي شکافت زير طول موجي

•سنسورهاي پلاسمونيکي

•سوييچ هاوانتن هاي پلاسمونيکي

•اسپکتروسکپي

•کاربردهاي پزشکي

•کنترل سيگنال نوري

•افزايش عملکرد فيلم هاي پليمري الاييده به رنگينه ها و ليزر هاي رنگينه

•ذخيره سازي اطلاعات با دانسيته هاي بالا

موج بر پلاسمونيک:موجبر هاي متداول بعلت نشت نميتوانند در خمهاي با زاويه بزرگ هدايت خوبي داشته باشند.براي رفع اين مشکل وهدايت نور در ابعاد کوچکتر از حد پراش اپتيکي ميتوان از هدايت کننده هاي پلاسمونيکي يا موج برهاي پلاسمونيکي استفاده کرد که در ان يک ارايه پريوديک از نانو ساختار هاي فلزي حک شده در يک دي الکتريک نور را هدايت و مدوله ميکند.اين موج بر پلاسمونيک شامل يک ارايه از نانو ذرات ،نانورادها و نانو سيمهاي فلزي با تشديد پلاسمون در ناحيه موجبر اپتيکي مي باشد.

چيپ هاي کامپيوتري پلاسمونيکي:چيپ هاي کامپيوتري رايج قادر به انتقال داده ها به وسيله الکترون هاي سطح سيم هاي فلزي است.

يکي از دانشمندان دانشگاه استنفورد روش پلاسمونيک را براي انتشار امواج الکتروني پيشنهادميکند.زيرا استفاده از پلاسمونيک در چيپ هاي کامپيوتري مي تواند سرعت آنها را تا 100000 برابر پنتيوم هايامروزي افزايش دهد.

نامرئي کردن اجسام:پژوهشگران دانشگاه پنسيلوانيا بنام هاي نادر انقطا و اندروالو در مورد چگونگي استفاده از کاور هاي  لاسمونيکي در نامرئي کردن اجسام مقاله اي ارائه داده اند.که منشا ان پراکندگي نور و مانع از رسيدن ان به چشم ناظر مي باشد.اين روش براي ذرات کوچک در حد ميکرو متر و براي طول موج خاصي انجام شده است.انتظار مي رود تا چند سال اينده براي اجسام

بزرگتر و براي بازه ي طول موجي تعميم داده شود.

ظروف نانوذرات براي نگهداري طولاني مدت غذا: يك ظرف پلاستيكي كه در آن از نانوذرات نقره استفاده شده است مواد غذايي را در طولاني مدت كاملاً تازه نگه مي دارد.

كرم پيشگيري از ايدز با استفاده از نانوذرات نقره ساخته مي شود: طبق اولين بررسي هايي كه تاكنون روي نانوذرات فلزي انجام شده، برهم كنش نانوذرات نقره با ابعاد يك تا نانومتر با ويروس اچ اي وي و چسبيدن اين ذرات به آن مانع از اتصال اين ويروس به سلول ميزبان مي شود

تشخیص زودهنگام سرطان لوزالمعده با نانوذرات

روهی از محققان با استفاده از نانوذرات چند منظوره موفق به تشخیص زودهنگام سرطان لوزالمعده شدند.
سرطان لوزالمعده به علت تشخیص در مراحل پیشرفته بیماری معمولاً مرگ مبتلایان را به همراه خواهد داشت. نشانه‌های ابتدایی بیماری نظیر کاهش وزن، یرقان و درد معمولاً زمانی
آشکار می‌شوند که جراحی و شیمی‌درمانی مؤثر نیستند. اخیراً محققان دانشگاه
اموری به سرپرستی شامینگ نی و لایلی یانگ با کمک نانوذرات چندمنظوره،
ابزاری برای تشخیص زودهنگام این سرطان ساخته‌اند.
با چسبیدن نانوذرات اکسید آهن به سلول سرطانی که به راحتی توسط تصویربرداری MRI قابل مشاهده هستند، سلول‌های سرطانی قابل تشخیص خواهند
بود. با آزمایش موش‌هایی که غده سرطانی انسان درون بدنشان کاشته شده‌ بود،
معلوم شد که با دوربین‌های خاص هم می‌توان این نانوذرات را که با
رنگ‌دانه‌های نزدیک به طیف مادون قرمز نشانه‌گذاری شده‌بودند، مشاهده کرد.
شامینگ نی معتقد است که این ابداع توانایی نانوذرات را در تشخیص سرطان به
اثبات می‌رساند و افق تازه‌ای در درمان تومورهای سرطانی بدخیم به شمار
می‌رود. علاوه بر مرحله تشخیص، این محققان بر این باورند که با این
نانوذرات چندمنظوره می‌توان دارورسانی به سلول‌های سرطانی را نیز مد نظر
قرار داد. این نانوذرات آهن دارای هسته‌ای به اندازه‌ ۱۰ نانومتر هستند که با پوششی
از پلیمری پوشانده شده‌اند. مولکولی که قدرت تشخیص بین سلول‌های سرطانی
لوزالمعده و سلول‌های سالم را دارد یک پروتئین کوچک است که بر پایه‌
پروتئینی که در بدن انسان یافت می‌شود، طراحی شده‌است. این پروتئین با
رسیدن به سلول سرطانی به گیرنده‌ خود در سلول سرطانی متصل می‌شود.

این محققان پی بردند که این مولکول پروتئینی تنها به گیرنده‌ خود در سلول
سرطانی متصل می‌شود و هیچ اتصالی با سلول‌های سالم نخواهد داشت. با این
حال سلول‌های غدد ایندوتیلیال هم این نانوذرات را جذب می‌کنند و به همین
علت سیگنال‌های ضعیفی هم از حضور این مواد در طحال و کبد دریافت می‌شود.

این محققان نتایج خود را در مجله‌ Gastroenterology منتشر کرده‌اند.

ترمیم بافت‌های عروقی با استفاده از سلول‌های بنیادی و نانوذرات

دانشمندان در روشی جدید با استفاده از نانوذرات پارامغناطیسی در
رساندن هدفمند سلول های بنیادی موفق به ترمیم بافت‌های آسیب دیده عروقی
شدند. طبق گفته‌ دانشمندان در انگلیس، استفاده از نانوذرات پارامغناطیسی
جهت رساندن سلول‌های بنیادی به جراحات عروقی- قلبی، روشی جدید است که
ظرفیت سلول‌ها را در ترمیم بافت آسیب‌دیده افزایش می‌دهد.

 این محققان معتقدند که در این روش ابتدا سلول‌های بنیادی پیشرو اندوتلیال
(endothelial) – سلول‌های بنیادی که در درمان جراحات عروقی مهم هستند – به
صورت مغناطیسی با نانوذرات اکسید آهن حاوی عامل درمانی، برچسب‌گذاری شده و
سپس با استفاده از یک مغناطیس در خارج از بدن به شریان آسیب‌دیده رسانده‌
می‌شوند.این دانشمندان با این روش تمرکز سلول‌های بنیادی در جراحات عروقی- قلبی
موش‌ها را پنج برابر کردند. آنها همچنین در یک سیستم آزمایشگاهی ( که در
آن نانوذرات در یک سیال غوطه‌ور شده و رفتارشان مشاهده می‌شود) رساندن
هدفمند سلول‌های بنیادی را شش برابر کردند.این روش برای نخستین بار برای نشانه‌گذاری سلول‌های بنیادی و رساندن آنها به اندام‌ آسیب‌دیده به‌کار رفته است و همچنین عامل درمانی به‌کار رفته، مورد تأئید وزارت غذا و داروی آمریکا بوده و هم‌اکنون در تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) استفاده می‌شود.دکتر مارک لیتگو از مرکز تصویربرداری زیست‌پزشکی پیشرفته دانشگاه کالج
لندن می‌گوید: با توجه به تأیید مواد به‌ کاررفته در این روش توسط وزارت
غذا و داروی آمریکا می‌توان آن را طی سه تا پنج سال آینده در درمان
بیماری‌ها به‌ کار برد. با تزریق منظم این نانوذرات مغناطیسی می‌توان
عملاً به درمان حملات قلبی و جراحات عروق قلب پرداخت.این فن‌آوری جهت بهبود و درمان سایر سلول‌های بدن هم می‌توانند مورداستفاده قرار گیرد. این شیوه تنها به سلول‌های آسیب‌دیده‌ بدن محدودنمی‌شود و جهت از بین بردن تومورهای سرطانی هم کاربرد دارد.
این روش از آن جهت مؤثر است که به واسطه‌ حضور نانوذرات مغناطیسی
سلول‌های مورد نظر می‌توانند در مکان معینی در بدن تا حد غلظت بسیار بالا
متراکم شوند. با کاربرد همزمان MRI می‌توان عملکرد سلولی را حین تزریق به
بدن نیز دنبال کرد.
نتایج این تحقیق در مجله The Journal of the American College of Cardiology: Cardiovascular Interventions منتشر شده ‌است.

نانو مواد و دسته بندی آن ها

1. مقدمه:



نانوفناوری، توانمندی تولید و ساخت مواد، ابزار و سیستم های جدید با در دست گرفتن کنترل در مقیاس نانومتری یا همان سطوح اتمی و مولکولی، و استفاده از خواصی است که در این سطوح ظاهر می شوند. یک نانومتر برابر با یک میلیاردم متر (10-9 متر) می باشد. این اندازه 18000 بار کوچکتر از قطر یک تار موی انسان است. به طور میانگین 3 تا 6 اتم در کنار یکدیگر طولی معادل یک نانومتر را می سازند که این خود به نوع اتم بستگی دارد. به طور کلی، فناوری نانو، گسترش، تولید و استفاده از ابزار و موادی است که ابعادشان در حدود 1-100 نانومتر می باشد.
فناوری نانو به سه سطح قابل تقسیم است: مواد، ابزارها و سیستم ها. موادی که در سطح نانو در این فناوری به کار می رود، را نانو مواد می گویند. ماده ی نانو ساختار، به هر ماده ای که حداقل یکی از ابعاد آن در مقیاس نانومتری (زیر 100 نانومتر) باشد اطلاق می شود. این تعریف به وضوح انواع بسیار زیادی از ساختارها، اعم از ساخته دست بشر یا طبیعت را شامل می شود. منظور از یک ماده ی نانو ساختار، جامدی است که در سراسر بدنه آن انتظام اتمی، کریستال های تشکیل دهنده و ترکیب شیمیایی در مقیاس چند نانومتری گسترده شده باشند. در حقیقت این مواد متشکل از کریستال ها یا دانه های نانومتری هستند که هر کدام از آنها ممکن است از لحاظ ساختار اتمی، جهات کریستالوگرافی یا ترکیب شیمیایی با یکدیگر متفاوت باشند. همه مواد از جمله فلزات، نیمه هادی ها، شیشه ها، سرامیک ها و پلیمرها در ابعاد نانو می توانند وجود داشته باشند. همچنین محدوده فناوری نانو می تواند به صورت ذرات بی شکل(آمورف)، کریستالی، آلی، غیرآلی و یا به صورت منفرد، مجتمع، پودر، کلوئیدی، سوسپانسیونی یا امولسیونی باشد.

2. خواص نانو مواد:


با گذر از مقیاس میکرو به نانو، با تغییر بر خی از خواص فیزیکی و شیمیایی روبه رو می شویم که دو مورد مهم از آنها عبارتند از: افزایش نسبت مساحت سطحی به حجم و ورود اندازه ذره به قلمرو اثرات کوانتومی.
افزایش نسبت مساحت سطحی به حجم که به تدریج با کاهش اندازه ی ذره رخ می دهد، باعث غلبه یافتن رفتار اتم های واقع در سطح ذره به رفتار اتم های درونی می شود. این پدیده بر خصوصیات ذره در حالت انزوا و بر تعاملات آن با دیگر مواد اثر می گذارد. افزایش سطح، واکنش پذیری نانو مواد را به شدت افزایش می دهد زیرا تعداد مولکولها یا اتمهای موجود در سطح در مقایسه با تعداد اتمها یا مولکولهای موجود در توده ی نمونه بسیار زیاد است، به گونه ای که این ذرات به شدت تمایل به آگلومره(agglomeration) یا کلوخه ای شدن دارند. به عنوان مثال در مورد نانوذرات فلزی، به محض قرار گیری در هوا، به سرعت اکسید می شوند. در بعضی مواقع برای حفظ خواص مطلوب نانومواد، جهت پیشگیری از واکنش بیشتر، یک پایدار کننده را بایستی به آنها اضافه کرد که آنها را قادر می سازد تا در برابر سایش، فرسودگی و خوردگی مقاوم باشند.
البته این خاصیت مزایایی هم در بر دارد. مساحت سطحی زیاد، عاملی کلیدی در کارکرد کاتالیزوها و ساختارهایی همچون الکترودها می باشد. به عنوان مثال با استفاده از این خاصیت می توان کارایی کاتالیزورهای شیمیایی را به نحو مؤثری بهبود بخشید و یا در تولید نانوکامپوزیت ها با استفاده از این مواد، پیوندهای شیمیایی مستحکم تری بین ماده زمینه و ذرات برقرار شده و استحکام آن به شدت افزایش می یابد. علاوه بر این، افزایش سطح ذرات، فشار سطحی را کاهش داده و منجر به تغییر فاصله بین ذرات یا فاصله بین اتم های ذرات می شود. تغییر در فاصله بین اتم های ذرات و نسبت سطح به حجم بالا در نانوذرات، تأثیر متقابلی در خواص ماده دارد. تغییر در انرژی آزاد سطح، پتانسیل شیمیایی را تغییر می دهد. این امر در خواص ترمودینامیکی ماده (مثل نقطه ذوب) تأثیر گذار است.
به محض آنکه ذرات به اندازه کافی کوچک شوند، شروع به رفتار مکانیک کوانتومی می کنند. خواص نقاط کوانتومی مثالی از این دست است. نقاط کوانتومی کریستال هایی در اندازه نانو می باشد که از خود نور ساطع می کنند. انتشار نور توسط این نقاط در تشخیص پزشکی کاربرد های فراوانی دارد. این نقاط گاهی اتم های مصنوعی نامیده می شوند؛ چون الکترونهای آزاد آنها مشابه الکترونهای محبوس در اتمها، حالات گسسته و مجازی از انرژی را اشغال می کنند.
علاوه بر این، کوچک تر بودن ابعاد نانوذرات از طول موج بحرانی نور، آنها را نامرئی و شفاف می نماید. این خاصیت باعث شده است تا نانو مواد برای مصارفی چون بسته بندی، مواد آرایشی و روکش ها مناسب باشند.
مواد در مقیاس نانو، رفتار کاملاً متفاوت، نامنظم و کنترل نشده ای از خود بروز می دهند. با کوچکتر شدن ذرات خواص نیز تغییر خواهد کرد. مثلاً فلزات، سخت تر و سرامیک نرم تر می شود.

بر خی از ویژگیهای نانو مواد در جدول 1 به طور خلاصه آمده است:

خصوصیات مثال ها کاتالیستی اثر کاتالیستی بهتر، به دلیل نسبت سطح به حجم بالاتر الکتریکی افزایش هدایت الکتریکی در سرامیک ها و نانو کامپوزیت های مغناطیسی،
افزایش مقاومت الکتریکی در فلزات
مغناطیسی افزایش مغناطیسیته با اندازه بحرانی دانه ها، رفتار ******** پارامعناطیسیته ذرات
نوری خصوصیات فلوئورسنتی، افزایش اثر کوانتومی کریستال های نیمه هادی
بیولوژیکی افزایش نفوذ پذیری از بین حصارهای بیولوژیکی (غشاء و سد مغز خون و غیره)
و بهبود زیست سازگاری

3. دسته بندی نانو مواد



مواد در مقیاس نانو به دسته های زیر قابل تقسیم می باشد:
1. نانو لایه ها
2. نانو پوشش ها
3. نانو خوشه ها
4. نانو سیم ها
5. نانو لوله ها
6. نانو حفره ها
7. نانو ذرات

آزمایش جهت بررسی حافظه دار بودن یک آلیاژ حافظه دار×

آزمایش جهت بررسی حافظه دار بودن یک آلیاژ حافظه دار×

به منظور بررسی اثر حافظه دار بودن یک آلیاژ حافظه دار پایه مس،چندین ترکیب مختلف از سیستم سه تایی مس-روی-آلومینیوم انتخاب شد ند.نمونه های آزمایشی با استفاده از مواد اولیه با خلوص تجارتی توسط فرایند ذوب در کوره القايی و نورد گرم و سرد تهیه شدند و بر روی یکی از ترکیبات ساخته شده درمحدوده حرارتی 290-200 درجه سانتیگراد رفتار پیری ایزو ترمال مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از آزمایشات خمش، سختی، کشش مکانیکی، اندازه گیری ضریب مقاومت الکتریکی وبررسی(اثرحافظه دار ورفتار پیری مورد مطالعه قرار گرفت. SEMمتالوگرافی با میکروسکوپ نوری و الکترونی ) نتایج بدست آمده بیانگر آن است که اثر حافظه دار در این آلیاژها در اثر تحول مارتنزیتی بوده ودر محدوده حرارتی تغییر حالت خواص آلیاژ بطور قابل توجهی تغییر پیدا می کند.
رفتار پیری با استفاده از روابط سینتیکی مورد بررسی قرار گرفت.نتایج حاصله نشان می دهند که از بین رفتن اثر حافظه دار در این آلیاژها با تغییرات خواص آلیاژ(افزایش سختی، استحکام کششی، تسلیم،ضریب مقاومت الکتریکی ومدول الاستیسیته)همراه می باشند. چنین تغییراتی ناشی از تحولهای اکتیواسیون حرارتی بوده و انرزی محرکه تغییر حالت پیری ایزوترمال در حدود 110 kj/mol می باشد.

روش تهیه: ( براساس یک آزمایش وتحقیق)×
برای تهیه آلیاژ حافظه دار تیتانیوم- نیکل؛چهار روش ذوب در کوره مقاومتی، کوره مقاومتی خلاء، کوره کوانتومتری و توسط روش سنتز احتراقی بررسی شده اند.
محصول دو روش اول همگن نبوده وقابلیت نورد گرم ندارند ولی قطعهً ذوب شده در کوره کوانتومتری از نظر ترکیب شیمیایی یکنواخت است وقابلیت کار گرم دارد. درفرایند سنتز احتراقی علاوه بر اینکه صرفه جوئی قابل ملاحظه ای در مصرف انرژی وزمان صورت می گیرد ؛محصول فرآیند نیز می تواند به راحتی نورد گرم وسرد شوند وبر خلاف سه روش قبلی نیازی به عملیات حافظه دار کردن ندارند.

توضیحات×
درصد اتمی نیکل نیز فاز R تشکیل می شود ودر دو ترکیب شیمیایی3.50با روش سنتز احتراقی حتّی در آلیاژ آزمایش شده، منحنی تغییرات MS,RT بر حسب دمای پیری دارای یک ماکزیمم است که با افزایش محتوای نیکل زیاد می شود. همچنین با طراحی مناسب عملیات حرارتی می توان AS را پایین تر از MS کاهش داد.
پیر کردن باعث پدیداری درجه حرارت هایAS,MS وTR نسبت به چرخه های حرارتی می شوددر دمای C 500 کار سرد بعد از عملیات حرارتی (محلولی) باعث کاهش نرخ تغییراتMS,AS نسبت به دمای پیری می شود و از تشکیل فاز R در دمای پیریC 350 جلوگیری می کند.در دمای پیری ثابت MS,TR تابع مقدار کار سرد بوده ورفتار یکنواختی از خود نشان می دهد.

کاربردهای آلیاژ حافظه دار×
آلیاژهای حافظه دار کاربرد وسیعی در صنایع مختلف دارند ؛ از جمله این کاربردها، کاربردهای پزشکی و دندانپزشکی، هواوفضا، صنایع خودروسازی، صنایع الکترونی و بعضی کاربرد های دیگر می باشد.
مواد حافظه دار عملکردهای ویژه و بدیعی از خود به نمایش می گذارند که از آن جمله حس گرایی(که شامل سه بخش حرارتی یا میدان می شود) به کار انداز ضربه بالا ، میرایی بالا، پاسخ های انطباقی، قابلیت حافظه داری و ********الاستیسیته میباشند که قابل استفاده در وسایل مختلف مهندسی جهت سیستمهای هوشمنداست. کاربردهای آلیاژهای حافظه دار در مقاله ای فنی و مهندسی به چهاردسته:
۱- بازیابی آزاد ۲- بازیابی مقید
۳- محرکها ۴- تغییر شکل ******** الاستیک
تقسیم بندی شده است.
همچنین این آلیاژها ها برای مواردی از قبیل فعّال کننده (محرک بازوی عامل مکانیسم) ویا در پاسخگویی به حرارت ویا میدان مغناطیسی مفید هستند.

کاربرد در صنایع خودروسازی×
امروزه آلیاژهای حافظه دار جهت کنترل موتور، انتقال قدرت وتوقّف اتومبیل استفاده می شودهمچنین از آن به عنوان جا یگزینی به جای موتور DC استفاده می شودکه درهرچه سبکترکردن سیستم تحریک، حذف گیربکس وکلاچ کمک بسیارزیادی می کندودرلغایت تمام این مذایاباعث افزایش اعتماد به نفس راننده وبالا رفتن ضریب اطمینان براثر کنترل دقیق اتومبیل خواهد شد.

کاربرد در پزشکی×
کاربرد آلیاژهای حافظه دار به عنوان سیستم تحریک روز به روز بیشتر می شود.از جمله استفاده آلیاژهای حافظه دار در پزشکی را می توان در ساخت پلاکها و ایمپلنت های پزشکی نام برد.

شناخت این گونه آلیاژها×
برای شناخت ترمودینامیکی ومکانیکی آلیاژ های حافظه دارTI- NI آزمایشاتی از قبیل اندازه گیری مقدار گرما برای انتقال فاز ؛ مقدار کرنش قابل بازیافت ، عمر و ضریب میرایی آلیاژ باید انجام پذیرد . برای مطالعه بر روی این آلیاژها و ا رائه ترکیب آلیاژهای جدید و ساخت این گونه آلیاژها آزمایشات مختلف از جمله ذوب، بررسی فرآیند انجماد، انجام عملیات نورد، انجام عملیات حرارتی وتستهای متالوگرافی انجام می گیرد.

ونوسکوپ (Venoscope)

ونوسکوپ یک عبور دهنده نور از یک عضو میباشد که با عبور نور با شدت زیاد باعث آشکار شدن رگ در آن محل میشود.- معمولاً یافتن یک رگ برای تزریق یا نمونه گیری از خون برای پرستاران و پزشکان دشوار است اما این دستگاه به دلیل قابلیت های آن در بخش مراقبت های بهداشتی و پزشکی بسیار سریع تر و کارآمد تر عمل کرده و باعث بالا رفتن سطح کیفیت کار متخصصان بالینی میشود.

در استفاده از این دستگاه هر پرستار زمان کمتری را صرف بیمار میکند و علاوه بر صرفه جویی در وقت در بحث اقتصادی و بهداشتی هم موثرتر و به صرفه تر است. از جمله سبب کاهش هدر رفتن سوزن ها ، سرنگ ها و PICC و ... میشود، این روش برای بیمار راحت تر و امن تر است.
اگرچه در بیشتر موارد تشخیص محل رگ و دسترسی به آن راحت است ولی گاهی اوقات نیز دسترسی بسیار دشوار میشود و این ممکن است به دلیل چاقی، پیری و یا تیره بودن پوست بیمار باشد.
اطلاعات جمع آوری شده در بیمارستان نشان دهنده و موید همین موضوع است، این اطلاعات نشان داد که چندین تاخیر طولانی در� 25 % از بیماران اتفاق افتاد که با استفاده از دستگاه ونوسکوپ یک پرستار و پزشک توانست کمترین تاخیر را در یافتن محل دقیق رگ بیمار داشته باشد و بازده ی موفقیت را به 100 % افزایش دهد. - ونوسکوپ یک وسیله Non-invasive یعنی غیر تهاجمی است، یعنی وارد بدن نمیشود و کار آن به این صورت است که این دستگاه روی سطح پوست بیمار قرار می گیرد و یک نور با شدت بالا از ونوسکوپ به سمت ماهیچه های زیر پوستی بیمار تابیده میشود، این نور سبب بازتاب نور متفاوتی اطراف رگ میشود که باعث نمایان شدن رگ و باعث راحت تر شدن تزریق خون و یا نمونه گیری خون درون رگ میشود.

در شکل زیر مشاهده می کنید که رگ توسط دستگاه ونوسکوپ قابل مشاهده شده و کتتر(Catheter) نیز به راحتی وارد رگ میشود.

 

 

محققان موفق به توليد پليمر ضد باكتري و ضد ويروس شدند

محققان به تازگي موفق به توليد پوشش پليمري جديد و ضد ميكروبي شده‌اند كه مي‌توان آن را همانند رنگ روي سطح اجسام كشيد و شيوع باكتري‌ها و ويروسها را در بيمارستانها و ساير محيطهاي عمومي كاهش داد. به گزارش سايت اينترنتي "لايو ساينس"، محققان موسسه فناوري ماساچوست (ام‌آي‌تي) در آمريكا در يك آزمايش عملي يك روي شيشه‌اي را با ماده پليمري جديد به نام "پي‌يي‌آي" آغشته كرده و سپس باكتري بيماري‌زاي "استافيلوكوك اورئوس" را روي هر دو طرف اين شيشه افشاندند و سپس كشت و رشد اين باكتري را بررسي كردند. نتايج بررسي نشان داد آن طرف از شيشه كه به پوشش پليمري ضد باكتري آغشته بوده تنها داراي ‪ ۴‬كلوني از اين باكتري است اما در طرف ديگر شيشه حدود ‪ ۲۰۰‬كلوني از باكتري رشد كرده‌اند. به گفته "الكساندر كليبانوف" محقق "ام‌آي‌تي"، تحقيقات انجام گرفته نشان مي‌دهد با استفاده از اين پليمر مي‌توان مواد پركاربرد معمولي از قبيل پلاستيك، شيشه و پارچه را به صورت دائمي به ويژگي ضد باكتري مجهز كرد. وي افزود: كارساز بودن اين روش هم‌اكنون در زمينه مبارزه با باكتري‌ها و همچنين قارچهاي بيماري‌زاي موجود در هوا و آب اثبات شده و در اين مطالعه نشان داده شده‌است كه از ماده پليمري جديد حتي ميتوان براي مبارزه با ويروسها نيز استفاده كرد. محققان "ام‌آي‌تي" در همين تحقيقات، آزمايش شيشه ياد شده را به جاي باكتري‌ها با ويروس سرماخوردگي تكرار كردند و متوجه شدند اين پوشش علاوه بر باكتري‌ها، ويروسها را نيز تا ميزان قابل توجهي نابود مي‌كند. مولكولهاي اين پليمر داراي بار مثبت بوده و از آنجا كه يكديگر را به علت برخورداري از بار الكتريكي يكسان دفع مي‌كنند، همگي به شكل ثابت و همانند سوزنهاي بسيار ريز در جاي خود قرار مي‌گيرند. اين ويژگي مولكولهاي پليمر سبب مي‌شود غشاي باكتري در تماس با آن پاره شده و محتويات درون باكتري به خارج ريخته شود و باكتري بميرد. در مورد ويروسها كه داراي ابعاد بسيار كوچكتري هستند نيز به نظر مي‌رسد در وضعيتي مشابه مولكولهاي پليمر سبب پاره شدن ديواره ويروسها و از بين رفتن آنها مي‌شوند.

توليد نوعي پليمر ضد باکتري و ضد ويروس

محققان به تازگي موفق به توليد پوشش پليمري جديد و ضد ميکروبي شده اند که مي توان آن را همانند رنگ روي سطح اجسام کشيد و شيوع باکتري ها و ويروسها را در بيمارستانها و ساير محيطهاي عمومي کاهش داد.
به گزارش ايرنا،  محققان موسسه فناوري ماساچوست (ام آي تي) در آمريکا در يک آزمايش عملي يک روي شيشه اي را با ماده پليمري جديد به نام "پي يي آي" آغشته کرده و سپس باکتري بيماري زاي "استافيلوکوک اورئوس" را روي هر دو طرف اين شيشه افشاندند و سپس کشت و رشد اين باکتري را بررسي کردند.
نتايج بررسي نشان داد آن طرف از شيشه که به پوشش پليمري ضد باکتري آغشته بوده تنها داراي  4کلوني از اين باکتري است اما در طرف ديگر شيشه حدود  200کلوني از باکتري رشد کرده اند.
به گفته "الکساندر کليبانوف" محقق "ام آي تي"، تحقيقات انجام گرفته نشان مي دهد با استفاده از اين پليمر مي توان مواد پرکاربرد معمولي از قبيل پلاستيک، شيشه و پارچه را به صورت دائمي به ويژگي ضد باکتري مجهز کرد. وي افزود: کارساز بودن اين روش هم اکنون در زمينه مبارزه با باکتري ها و همچنين قارچهاي بيماري زاي موجود در هوا و آب اثبات شده و در اين مطالعه نشان داده شده است که از ماده پليمري جديد حتي ميتوان براي مبارزه با ويروسها نيز استفاده کرد.
محققان "ام آي تي" در همين تحقيقات، آزمايش شيشه ياد شده را به جاي باکتري ها با ويروس سرماخوردگي تکرار کردند و متوجه شدند اين پوشش علاوه بر باکتري ها، ويروسها را نيز تا ميزان قابل توجهي نابود مي کند. مولکولهاي اين پليمر داراي بار مثبت بوده و از آنجا که يکديگر را به علت برخورداري از بار الکتريکي يکسان دفع مي کنند، همگي به شکل ثابت و همانند سوزنهاي بسيار ريز در جاي خود قرار مي گيرند. اين ويژگي مولکولهاي پليمر سبب مي شود غشاي باکتري در تماس با آن پاره شده و محتويات درون باکتري به خارج ريخته شود و باکتري بميرد.
در مورد ويروسها که داراي ابعاد بسيار کوچکتري هستند نيز به نظر مي رسد در وضعيتي مشابه مولکولهاي پليمر سبب پاره شدن ديواره ويروسها و از بين رفتن آنها مي شوند.