دسته بندی های كاربردی و اولویت های تحقیقاتی تجاری

در این مقاله با اشاره به نانوبیوذرات به كاربردهای آنها اشاره شده است با اشاره به نانوكپسول ها و تعریف آنها به كاربرد این نانوكپسول ها اشاره شده است همچنین در این مقاله به درخت سانها, كاتالیتها, ذرات ویروس مانند, پروتئین نانوذرات و كاربردهای آنها اشاره ای شده است در ادامه این مقاله نقش نانولولهها و نانوكامپوزیتها در صنعت و تولیدات صنعتی آورده شده است به كاربردهای این مقاله میتوان به نانوفیلتراسیون, نانوسنسورها و مواد هوشمند اشاره كرد

۱- نانوبیومواد

مواد جدید همواره یكی از پیشران‌های توان‌زای كلیدی برای ساخت سیستم‌ها و كاربردهایی با اثرات چشمگیر بوده‌اند. این مواد می‌توانند موانع فرآیندهای قبلی را بشكنند و نهایتاً كاربردهایی با منافع بالقوه جهانی را تولید كنند. مواد در مقیاس نانو، یعنی موادی كه ویژگی‌هایشان در سطح كمتر از میكرو (كوچكتر از ۱۰ -۶ m ) یا نانو ( ۱۰ - ۹ m ) قابل كنترل است. خواص مواد در چنین ابعد و اندازه‌هایی با مواد متعارف اساساً متفاوت است و به همین لحاظ تحقیقات در حوزة نانومواد روز به روز فعال‌تر می‌شود. نانوبیوذرات ، ذرات كلوئیدی و جامدی هستند كه شامل اجزاء ماكرومولكولی با اندازه ۱۰-۱۰۰۰nmc با شیمی سطح پیچیده هستند. بسته به روش تولید، نانوذرات به شكل نانوكپسول‌ یا نانوكره هستند نانوكره‌ها سیستم‌های ماتریسی می‌باشند در حالی كه نانوكپسول‌ها سیستم‌های وزیكولاراند. نانوكپسول‌ها نانوذراتی هستند كه دارای یك پوسته و فضای خالی داخل آن جهت قرارگرفتن و حمل مواد مورد نظر باشند. فسفولیپیدها با یك سر آب‌دوست و یك سر آب‌گریز وقتی در یك محیط آبی قرار می‌گیرند، تشكیل كپسول‌هایی می‌دهند كه سر آب‌دوست آن در بیرون و سر آب‌گریز مولكول در درون آن قرار می‌گیرند، از پلیمرهایی مثل لیپید و پروتئین نیز می‌توان برای ساخت نانوكپسول استفاده كرد. درخت‌سان‌ها ( Denderimers ) ماكرومولكول‌هایی با ساختار منتظم و پرشاخه سه‌بعدی، كه به خاطر دانسیته بالای گروه‌های فعال كاربردهای زیادی دارند. درخت‌سان‌ها به دلیل رقابت طراحی و ساخته‌شدن با دقت كاملاً اتمی بیشترین توانمندی را در مقایسه با نانوحفرات، نانوكپسول‌ها و نانوذرات از خود نشان می‌دهند. كاكلیت‌ها ( Cochleates ) رسوبات دوظرفیتی فسفولیپیدی پایدار از مواد طبیعی هستند. این مواد ساختارهای چندلایه‌ای هستند كه از ورقه‌های دولایه‌ای بزرگ و پیوسته چربی كه به شكل مارپیچ درآمده‌اند، تشكیل شده‌اند. آنها محتویاتشان را از طریق لایه سیال خارجی به غشاء سلول‌های هدف انتقال می‌دهند. كاكلیت‌ها دربرابر عوامل محیطی مقاوم هستند و ساختار لایه‌ای محكم‌شان آنها را دربرابر تجزیه توسط مولكول‌های شكننده Cochleates محافظت می‌كند، حتی اگر در شرایط سخت محیطی یا دربرابر آنزیم قرار گیرند. ویروس ظریف‌ترین نانوبیوذره موجود در طبیعت است و به خاطر تنوع‌اش یك موضوع محبوب برای تحقیقات است. براساس دانش موجود در مورد نانوساختاری و قابلیت ساخت آن،‌ استفاده از خودآرایی برای ساخت نانوتركیبات قابل استفاده در صنعت بسته به بخش‌های تشكیل‌دهنده تركیب دارد. ویروس‌ها می‌توانند كلون شوند،‌ این ذرات فعال و قابل تشخیص هستند، همچنین می‌توانند تغییرات محیط‌شان را حس كنند. برای ساخت ویروس‌ها باید قادر به ساخت اسید نوكلئوئیك،‌ پروتئین و لیپیدهای قطبی باشیم. ذرات ویروس‌مانند ( Virus Like Particles ) ( VLps )، بیان نوتركیب ساختمان اصلی پروتئین‌های بسیاری از ویروس‌ها، LP V را تولید می‌كند. چنین ذراتی مورفولوژی شبیه به كپسیدهای خالی از ویروس دارند كه از آن منشاء گرفته‌اند، بنابراین ساختارشان شبیه به ویروس اصلی است در عین حال غیرفعالند. پروتئین نانوذرات، اندازه پروتئین‌ها به طور طبیعی كمتر از مقیاس نانو است. با استفاده از روش‌های سنتز ذرات در نانوتكنولوژی می‌توان پروتئین‌هایی تولید كرد كه در مقیاس نانو باشند. این ذرات نانوپروتئینی در سیستم‌های انتقال دارو (به عنوان حامل دارو)،‌ ژن‌درمانی، تولید كرم‌های ضدآفتاب و مواد آرایشی و همچنین در تولید علف‌كش‌های نانویی كاربرد دارند. بطور خلاصه نانوبیوموادها به خاطر اندازه كوچكشان بسیار مورد توجه‌اند و كاربردهای بسیاری دارند از جمله:

• دارورسانی،‌ نانوبیومواد به خاطر اندازه كوچكشان می‌توانند به داخل سلول نفوذ كنند كه باعث تجمع مؤثر دارو می‌شود و دوم اینكه استفاده از مواد زیست‌تخریب‌پذیر برای آماده‌سازی نانوبیوذرات باعث پایداری دارو تا رسیدن به هدف حتی بعد از چند روز یا چند هفته می‌شود.

• به‌كارگیری نانوبیومواد در پاكسازی محیط زیست.

• استفاده از نانوبیومواد در محصولات آرایشی و بهداشتی مانند كرم‌های ضدآفتاب و رنگدانه‌ها، برخی داروها

• انتقال ژن و ژن‌درمانی

• تولید واكسن

• استفاده در علف‌كش‌ها و سموم نباتی

• افزودن طعم و رنگ دلخواه به غذا

• آشكارسازی تهدیدهای بیولوژیكی مثل سیاه‌زخم، آبله و سل و محدوده وسیعی از بیماری‌های ژنتیكی

• افزودن میكرونوترینت‌های حساس به حرارت و pH مثل بتاكاروتن،‌ اسید چرب ۱ مگا۳

• درخت‌سان‌ها به دلیل دانسیته بالای گروه‌های فعال برای زمینه وسیعی از كاربردها مثل سنسورها كاتالیست‌ها یا موادی برای رهایش كنترل‌شده و انتقال به مكان‌های خاص مناسب‌اند.

• Cochleate ها می‌توانند برای كپسوله‌كردن و انتقال بسیاری از مواد فعال زیستی مثل تركیباتی كه به سختی در آب حل می‌شوند،‌داروهای پروتئینی و پپتیدی. مواد مغذی حساس به حرارت و pH و شرایط نامساعد محیطی استفاده شوند.

• حفظ سلامت غذا، نانوذرات با چسبندگی خاص قادرند به صورت برگشت‌ناپذیر به بعضی از انواع باكتری متصل شوند و مانع آلوده‌كردن میزبان توسط آنها شوند.

---