نانو تکنولوژی و بیوکامپیوترها -زیست رایانه ها

[Pooya]

راه رفتن بر روی پاهای مصنوعی ( پاهای رباتیک) صدمات نخاعی ممکن است مسیر ارتباطی میان سیستم اعصاب مرکزی و محیطی پایین بخش صدمه دیده نخاع را قطع کند. به گونه ای که موجبات فلج شدن و از دست رفتن حس اندام های بخش ذکر شده را فراهم آورد.

افرادی که دچار ضایعه نخاعی هستند ، بر اثر تحرک نداشتن ، دچار عوارضی از قبیل پوکی استخوان ، آتروفی عضلانی ، سفتی مفاصل ، ناراحتی های کلیوی و قلب و عروق می شوند؛ همچنین این افراد کنترل ادرار ندارند و عمل دفع آنها با مشکل مواجه است.

عضلات فلج بر اثر انقباض نشدن ، رفته رفته شل می شوند و توانایی خود را از دست می دهند و از همه مهمتر، این افراد دچار افسردگی می شوند و نگهداری شان برای خانواده مشکل است و هزینه دارد.

بدون تردید، دستیابی به روشی برای رفع معلولیت و عوارض ناشی از آن ، در این افراد ، هدف بسیاری از تحقیقات را تشکیل می دهد و دکتر عباس عرفانیان ، استاد دانشگاه علم و صنعت ایران نیز یکی از محققانی است که طی یک پروژه 10 ساله موفق به طراحی و ساخت سیستم کورتکس حرکتی مصنوعی برای ایجاد قابلیت حرکت در بیماران مبتلا به ضایعه نخاعی شده است. بر این اساس با وی به گفتگو نشسته ایم:

تاکنون چه روشهایی برای ایجاد حرکت در افراد فلج به کار گرفته شده است؟

یکی از روشهای مرسوم ، استفاده از اسکلت های رباتیک است. این رباتها روی عنصر فلج قرار می گیرد و باعث حرکت در عضو می شود.

روش دیگر مبتنی بر بازسازی عصب صدمه دیده است که هنوز در مراحل تحقیقات بنیادین بوده و حتی به محیطهای تحقیقاتی کلینیکی نرسیده است. از روشهای دیگر مطرح برای ایجاد حرکت در افراد فلج ، استفاده از فناوری عصبی است.

فناوری و مهندسی عصبی از حوزه های گسترش یافته قرن 21 در زمینه مهندسی پزشکی است. مهندسی عصبی ، منشائ ایجاد یک فناوری با عنوان فناوری عصبی شده است که هدف از آن ، کنترل خارجی سیستم های عصبی ، عصبی عضلانی و دیگر ارگان های بدن است به همان نحوی که سیستم عصبی انسان کنترل می کند.



می دانیم که پروتزهای نورونی از محصولات فناوری عصبی هستند و نوع حرکتی آن ، در سیستم کورتکس حرکتی مصنوعی مورد استفاده قرار گرفته است. این پروتزهای نورونی حرکتی چه مشخصاتی دارند و کاربرد آنها در این سیستم چگونه است؟

این پروتزها برمبنای تحریک الکتریکی عملکردی اعصاب حرکتی استوار است. این روش درمانی باعث ایجاد تحولی شگرف در زمینه توانبخشی شده و مقوله مهندسی توانبخشی عصبی را به وجود آورده است.

پروتزهای نورونی حرکتی سیستم های میکروالکتریکی با کنترل تراشه های ریز پردازنده ای هستند که نقش کورتکس حرکتی مغز را در ایجاد و کنترل حرکت ایفا می کنند.

به همین دلیل به این سیستم ها نیز کورتکس حرکتی مصنوعی گفته می شود امروزه ، از پروتزهای حرکتی برای ایجاد حرکت در اعضای فلج در محیطهای کلینیکی استفاده می شود؛ حرکت هایی مانند ایستادن ، گام برداشتن ، بستن پنجه دست ، همچنین از این روش برای تصحیح حرکت در افرادی که دچار صدمات مغزی هستند استفاده می شود.

این سیستم ها علاوه بر قابلیت ایجاد حرکت در عضو فلج ، فعالیت قلب بیماران ضایعه نخاعی را تنظیم و از آتروفی عضلانی ، خشکی مفاصل و پوکی استخوان جلوگیری می کند.



آیا سیستم کورتکس حرکتی مصنوعی در تمام افرادی که دچار ضایعه نخاعی هستند، اثربخش است؟

اصولا سیستم کورتکس حرکتی مصنوعی را می توان برای ایجاد حرکت در اندام فلج فوقانی و تحتانی استفاده کرد و می توان آن را برای افراد فلج کامل و نیمه فلج قابل استفاده دانست؛ البته سیستم در صورتی مفید خواهد بود که اعصاب محیطی صدمه ندیده و عضلات فلج ، آتروفی نشده باشند همچنین این سیستم برای بیماران CP ، STroke و MS نیز قابل استفاده است.

مزیتهای این سیستم نسبت به نمونه های قبلی چیست؟

این سیستم در نوع خود منحصر به فرد است و در طراحی آن نکات ایمنی ، اندازه ، وزن و راحتی ارتباط استفاده کننده با سیستم در نظر گرفته شده است.

سیستم به نحوی طراحی شده که عوارض جانبی منفی ندارد. سیستم کورتکس حرکتی مصنوعی ، قابلیت کنترل واحدهای حرکتی و میزان فرکانس عمل سیستم عصبی - عضلانی را داراست.

این قابلیت ، امکان کنترل سیستم عصبی - عضلانی انسان را به طور طبیعی فراهم می کند.



آیا این سیستم در حال حاضر به مرحله تولید و استفاده کلینیکی رسیده است؟

خیر ، نمونه ساخته شده یک نمونه آزمایشی است ، برای استفاده از آن در محیطهای کلینیکی به طی مراحلی نیاز است که در حال حاضر در آزمایشگاه مهندسی عصبی ، در حال گسترش سیستم های جدید با قابلیت های بیشتر هستیم و امیدواریم با حمایت ارگان های ذی ربط، نمونه های قابل استفاده در محیطهای کلینیکی را بزودی عرضه کنیم.

[Pooya]

سنسورها یا حسگرهای بیولوژیکی نویسنده: مهندس فاطمه یاوری‏
ماهنامه مهندسی پزشکی و علوم آزمایشگاهی


در سالهای اخیر كاربردهای زیست* فناوری و پزشكی فناوری میكرو ونانو (كه معمولا از آن به عنوان سیستم*های میكروی الكتریكی مكانیكی پزشكی یا زیست* فناوری‎(BioMEM) ۱‏ نام برده می*شود) به*صورت فزاینده*ای رایج شده است و كاربردهای وسیعی همچون تشخیص و درمان بیماری و مهندسی بافت پیدا كرده است. در حین این كه تحقیقات و گسترش فعالیت در این زمینه هم چنان به قوت خود باقی است، بعضی از این كاربردها تجاری هم می*شود. در مورد خود سنسور مقالات زیادی در همین تالار گفتگو میکرورایانه وجو.د دارد علاقمندان به تالارهای سخت افزار و الکترونیک و همچنین تالار رباتیک مراجعه کنند. در این مقاله پیشرفت*های اخیر در این زمینه را مرور كرده و خلاصه*ای از جدیدترین مطالب در حوزه ‏BioMEM ‎‏ را با تمركز روی تشخیص و حسگرها ارائه می*شود.‏

در كاربردهای بسیاری در پزشكی، تحلیل محیطی و صنایع شیمیائی نیاز به روشهایی جهت حس كردن مولكولهای زیستی كوچك وجود دارد. حس*های بویایی و چشایی ما دقیقا همین كار را انجام می*دهد و سیستم ایمنی بدن میلیونها نوع مولكول مختلف را شناسائی می*كند. شناسائی مولكولهای كوچك تخصص بیومولكولها است، لذا اینها شیوه جدید و جذابی برای ساخت سنسورهای خاص را پیش رو قرار می*دهد. دو مولفه اساسی در این راستا وجود دارد. المان شناساگر و روش*هایی برای فراخوانی زمانی كه المان شناساگر هدف خودش را پیدا می*كند. اغلب المان شناساگر تحت تاثیر منبع زیست* فناوری تغییر نمی كند. مشكل اصلی در این كار طراحی یك واسطه مناسب به یك وسیله بازخوانی بزرگ است.
از آنتی بادی*ها به صورت گسترده به عنوان بیوسنسور استفاده می*شود. آنتی بادی*ها بیوسنسورهای پیشتاز در طبیعت است، به همین دلیل توسعه تستهای تشخیصی با استفاده از آنتی بادیها، یكی از زمینه*های بسیار موفق در بیوفناوری است. شاید آشناترین مثال تست ساده*ای است كه برای تعیین گروه خونی استفاده می*شود.
بوسنسورهای گلوكز از موفق ترین بیوسنسورهای موجود در بازار است. بیماران مبتلا به دیابت نیاز به شیوه*های مرسوم جهت پایش سطح گلوكز خود دارد. سنسورهای قابل كاشت و غیر تهاجمی در حال توسعه است، اما در حال حاضر در دسترس*ترین شیوه بیوسنسور دستی است كه یك قطره از خون را تحلیل می*كند.


از زمان آغاز سیستم*های ‏MEM‏ در اوایل دهه ۱۹۷۰، اهمیت كاربردهای پزشكی این سیستم*های مینیاتوری درك شد. ‏BioMEM‏*ها در حال حاضر یك موضوع بسیار مهم است كه تحقیقات بسیاری در زمینه آن انجام شده است و كاربردهای پزشكی مهم بسیاری دارد. در حالت كلی می*توان ‏BioMEM‏*ها را به عنوان "دستگاه*ها ( وسایل) یا سیستم*هایی ساخته شده با روش**های الهام گرفته شده از ساخت در ابعاد میكرو /نانو، كه برای پردازش، تحویل ۲، دستكاری۳، تحلیل یا ساخت ذرات ۴ شیمیائی و بیولوژیك استفاده می*شود"، تعریف كرد. این وسایل و سیستم*ها همه واسطه*های علوم زندگی و ضوابط پزشكی با سیستم*های با ابعاد میكرو و نانو را شامل می*شود. حوزه*های تحقیقات و كاربردها در ‏BioMEM‏ از تشخیص بیماری*ها مانند میكرو آرایه*های پروتئینی و‏DNA، تا مواد جدیدی برای ‏BioMEM، مهندسی بافت، تغییر و اصلاح۵ سطح، ‏BioMEM‏*های قابل كاشت، سیستم*هائی برای رهایش دارو و.... را شامل می*شوند. وسایل و سیستم*های فشرده*ایی كه از ‏BioMEM‏*ها استفاده می*كنند، به عنوان "آزمایشگاه روی یك چیپ"۶ و سیستم*های تحلیل تمام میكرو‏TAS ) ‎‏ ‏‎µ‎‏ یا ‏‎(micro-TAS ‎‏ ۷ نیز شناخته می*شود.


BioMEM ‏ و وسایل مربوط می*تواند با سه دسته از مواد ساخته شود كه می*توان آنها را به*صورت زیر طبقه*بندی كرد:

▪ میكرو الكترونیك و MEM‏*ها، ‏
▪ مواد پلاستیكی و پلیمری مانند Poly dimethylsiloxane (PDMS)‎‏ و ... و ‏
▪ مواد و ذرات بیولوژیك مانند پروتئین*ها، سلولها و بافتها، ... .‏

روی مواد گروه اول به صورت گسترده هم از دیدگاه تحقیقاتی و هم از نقطه نظر كاربرد گزارش داده شده است و به صورت متداول و رایج در وسایل و دستگاهها و ‏MEM‏*ها استفاده قرار گرفته است. پردازش سیگنالهای ‏BioMEM‏ با استفاده از روش*های پلیمری و لیتوگرافی نرم ۸ به خاطر سازگار پذیری زیستی زیاد و ساخت آسان ، كم هزینه و پیش نمونه سازی سریع۹ كه در مورد مواد لاستیكی موجود است، بسیار جذاب است. استفاده از این مواد برای كاربردهای عملی به صورت مداوم در حال افزایش است. مواد مربوط به گروه سوم تقریبا بررسی نشده است. اما امكانات جدید و جالب بسیاری را ارائه می*كند و مرز۱۰جدیدی میان ‏BioMEM‏ و بیو نانو فناوری به وجود خواهد آورد. برای مثال در مهندسی بافت و سلول كه از فناوری میكرو و نانو الهام گرفته شده است و نیز برای توسعه ابزار و وسایلی برای فهم اعمال و توابع سلولها و بیولوژی سیستم*ها، استفاده از روش**های ساخت میكرو و نانو برای سنتز و ساخت مستقیم ساختار*های زیست* فناوری مانند اندام مصنوعی و وسایل هیبرید۱۱، طیف وسیعی از امكانات و فرصت*ها را ارائه می*كند. كاربردهایی مانند توسعه آرایه*های بر پایه سلول ۱۲، مهندسی بافت و توسعه اندام*های مصنوعی با استفاده از روش*های ساخت در ابعاد میكرو ونانو، تنها شماری از امكانات بسیار وسیع و مهیج آن است.‏


تشخیص بزرگترین و كار شده*ترین حوزه در ‏BioMEM‏ را تشكیل می*دهد. تعداد زیاد و فزاینده ای از وسایل ‏BioMEM‏ برای كاربردهای تشخیصی توسعه یافته است و در طی چند سال اخیر به وسیله گروههای زیادی در مقالات ارائه شده است. روش**های طراحی و ساخت این دستگاهها و نیز حوزه*های كاربردی آنها به صورت قابل ملاحظه ای متفاوت است. به ‏BioMEM‏ برای كاربردهای تشخیصی گاهی ‏Biochip‏ هم گفته می*شود. این دستگاهها برای تشخیص سلولها، میكرو ارگانیزمها، ویروس*ها، پروتئین*ها،DNA‏ و اسید نوكلئیك*های مربوطه و مولكول*های كوچك كه از نظر بیوشیمیائی مهم است، استفاده می*شود.‏


بیوسنسورها وسایل تحلیلی است كه یك المان حساس از نظر بیولوژیك را با یك ترانسدیوسر فیزیكی یا شیمیائی تركیب می*كند تا به صورت كمی و انتخابی وجود یك تركیب خاص در یك محیط خارجی داده شده را تشخیص دهد. در طی دهه گذشته، ‏BioMEM‏ به عنوان بیوسنسورها استفاده شد است وبیوچیپ*های حاصل امكان اندازه*گیری*های سریع، حساس و زمان حقیقی را فراهم می*كند. این سنسورهای ‏BioMEM‏ می*تواند جهت تشخیص سلولها، پروتئینها،‏DNA‏ یا مولكولهای كوچك مورد استفاده قرار گیرد. بسیاری از داده*های ارائه شده تا امروز مربوط به یك سنسور است و این سنسورها را می*توان به فرمت آرایه ای مجتمع نمود. تعداد زیادی روش تشخیصی در بیوچیپ*ها و سنسورهای ‏BioMEM‏ استفاده می*شوند، شامل:

▪ مكانیكی
▪ الكتریكی
▪ نوری


اخیرا از سنسورهای كانتیلور۱۴ با ابعاد نانو و میكرو روی یك چیپ برای تشخیص مكانیكی واكنش*ها و ذرات بیوشیمیائی استفاده شده است.این سنسورها ( كه ساختار شبیه تخته پرش شنا دارند) را می*توان در دو مود به نامهای مود سنس فشار و حالت اندازه*گیری جرم، استفاده كرد. در مود اندازه*گیری فشار، فعل و انفعال بیوشیمیائی به صورت انتخابی روی یك طرف سنسور انجام می*شود. تغییر در انرژی آزاد سطح۱۵ باعث تغییر درفشار سطح می*شود، كه یك خمش قابل اندازه گیری در سنسور ایجاد می*كند. بنابراین تشخیص بدون برچسب۱۶ تركیب بیومولكولی، ممكن می*شود. سپس خمش سنسور را می*توان به روش نوری ( انعكاس لیزر از سطح سنسور داخل یك دتكتور موقعیت، همانند در یك ‏AFM‏ ) یا به روش الكتریكی( مقاومت پیزو كه در لبه ثابت سنسور قرار داده می*شود) اندازه گیری نمود.
یكی از مزایای اصلی این سنسورها، توانائی آنها برای تشخیص تركیبات دارای فعل و انفعال داخلی بدون نیاز به افزودن برچسب قابل تشخیص به صورت نوری روی ذرات تركیب شونده، است. در سالهای اخیر پیشرفتهای چشمگیر و جالبی در تشخیص بیوشیمیائی با استفاده از سنسورهای كانتیلور رخ داده است. تشخیص بدون برچسب و مستقیم ‏DNA‏ و پروتئین*ها به وسیله كانتیلور سیلیكونی انجام شده است.هیبریدیزاسیون ‏DNA‏ و تشخیص ‏single based mismatch‏ روی لایه*های به*هم بافته ‏DNA‏ به*وسیله كانتیلورهائی با یك لایه نازك طلا روی یك سمت آنها، انجام شده است. لایه*های به*هم بافته ‏DNA، به لایه طلا متصل می*شود و زمانی كه لایه*های بهم بافته هدف با لایه*های بهم بافته گیرنده تركیب می*شوند، خمش كانتیلورها قابل تشخیص است. این سنسورها را همچنین می*توان جهت تشخیص پروتئین*ها و ماركرهای سرطان مانند آنتی ژن*های خاص پروستات ( ماده ای كه در سلولهای مخاطی پروستات پنهان شده است و اغلب برای تشخیص سرطان پروستات تست می*شود) استفاده نمود كه در شرایط مناسب بالینی، در پس زمینه آلبومین سرم انسان در حد ‏ng/ml‏۲/۰ تشخیص داده شده است.

تكنیك*های تشخیص الكتریكی و الكتروشیمیایی تقریبا به صورت معمول و مرسوم در بیوچیپ*ها و سنسورهای ‏BioMEM ‎‏ هم مورد استفاده قرار گرفته است. این روش*ها وقتی با روش*های تشخیص نوری مقایسه می*شود، می*تواند قابلیت*هائی نظیر انتقال*پذیر بودن و مینیاتورسازی را از خود ارائه كند. اگر چه، در پیشرفتهای اخیر در مجتمع سازی مولفه*های نوری روی یك چیپ نیز می*تواند وسایل مجتمع كوچكتری تولید كند.

بیوسنسورهای الكتروشیمیائی سه نوع پایه را شامل :
▪ بیوسنسورهای آمپرومتریك كه جریان الكتریكی مربوط به الكترونهای درگیر در فرآیندهای اكسایش را شامل می*شود.
▪ بیوسنسورهای پتانسیومتری كه تغییر پتانسیل در الكترودها به خاطر یونها یا واكنش*های شیمیائی در یك الكترود را اندازه می*گیرد.
▪ بیوسنسورهای هدایت*سنج۱۷ كه تغییرات هدایت وابسته با تغییر در كل محیط یونی بین دو الكترود را اندازه می*گیرد.


گزارش*های بیشتری روی سنسورهای آمپرومتریك و پتانسیومتریك به ویژه به خاطر زمینه قاطع و مسلم و ثابت الكترو شیمی گزارش شده است و بسیاری از این سنسورها در مقیاسهای میكرو و نانو استفاده شده*اند. مرسومترین نمونه*های بیوسنسورها ی آمپرومتریك از یك واكنش اكسایش ( كاهش) كه آنزیم كاتالیزور آن است،۱۸ استفاده می*كنند. ‏

سنسورهای پتانسیومتریك از اندازه گیری پتانسیل در یك الكترود مرجع نسبت به الكترود دیگر استفاده می*كند. متداولترین فرم سنسورهای پتانسیومتریك ترانزیستورهای اثر میدانی حساس به یون ‏‎(ISFET)‎‏ یا ترانزیستورهای اثرمیدانی شیمیائی ‏‎(Chem-FET) ‎‏ است. این وسایل به عنوان سنسورهای ‏Ph‏ به صورت تجاری موجود و نمونه*های زیادی از آنها ذكر شده است.

سنسورهای پتانسیومتریك با یونو فورز انتخاب كننده یون در ‏PVC‏ ۱۹اصلاح شده، برای تشخیص آنالیت*های سرم انسان استفاده شده است. تنفس سلولی و اسید سازی ناشی از فعالیت سلولها به وسیله ‏ISFET‏*های ‏CMOS‏ اندازه گیری شده است. سنسور پتانسیومتریك با قابلیت آدرس دهی نوری ‏LAPS‏ برای تشخیص تغییر در غلظت یون هیدروژن و بنابراین ‏Ph‏ با استفاده از یك وسیله اثر میدانی در سیلیكون در حضور نور، استفاده شده است. سنسورهای پتانسیومتریك با استفاده از سیم*های سیلیكونی نانو و نانو تیوب*های كربن به عنوان سنسورهای اثر میدانی، به مقیاس نانو كاهش بعد داده است، برای رسیدن به این مزیت: بالا بردن حساسیت به خاطر نسبت سطح به حجم بالاتر.

جمع كردن این سنسورهای با ابعاد نانو در آزمایشگاه روی چیپ*ها مشكلتر است. اما پیشرفتهای اخیر در روش*های تولید از بالا به پایین ۲۰ برای ارائه اینگونه ساختارهای با ابعاد نانو استفاده شده*اند.
سنسورهای پتانسیومتریك در مقیاس میكرو نیز برای انجام تشخیص بدون برچسب هیبریدیزاسیون ‏DNA‏ استفاده شده است. این سنسورها به نحوی در داخل كانتیلورها جاداده شده است كه می*توان از آنها داخل كانالهای میكرو سیال استفاده نمود. هیبریدیزاسیون ‏DNA‏ از طریق اندازه گیری اثر میدانی در سیلیكون با بار ذاتی مولكولی روی ‏DNA، با استفاده از یك بافر ‏Poly-L-lysine‏ بعدا تشخیص داده شد.


سنسورهای هدایت سنج، تغییرات در امپدانس الكتریكی بین دو الكترود را اندازه می*گیرد كه این تغییرات می*تواند در یك واسطه یا در فضای حجیم۲۱ باشد و می*تواند برای تشخیص واكنش و فعل و انفعال بیومولكولی بین ‏DNA، پروتئین*ها و فعل و انفعال آنتی*ژن،آنتی*بادی یا دفع محصولات متابولیك سلولی استفاده شود. وسایل با ساختار میكرو۲۲ برای اندازه*گیری فعالیت نورونی خارج سلولی برای یك مدت طولانی استفاده شده* است. روش*های هدایت به خاطر سادگی و سهولت استفاده*شان جذاب هستند. از آنجا كه یك الكترود مرجع ویژه نیاز نیست و برای تشخیص رنج وسیعی از ذرات مانند عوامل ‏biothreat‏ ، مواد بیوشیمیائی، سموم و اسید نوكلئیك*ها استفاده شده*اند. سنسورهای هدایت*سنج اطلاعات را روی قدرت ۲۳ یونی در الكترولیتها تامین می*كند، اگر با غشای آنزیمها كوپل شود، می*توانند خاصیت انتخابی داشته باشد. این سنسورها برای تشخیص آنالیت*های متفاوت مورد استفاده قرار گرفته*اند، برای مثال اوره، گلوكزو غیره.‏
سنسورهای بر پایه سلول هم دسته مهمی از سنسورها است كه در سالهای اخیر بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. استفاده از سلولها به عنوان سنسورها روش بسیار جذاب و جالبی برای ساختن دتكتورهای بیوشیمیائی حساس است.سلولهای سالم با آنزیم*ها، كانالها و گیرنده*های بسیار حساس و انتخابی آنها، كاندیداهای بسیار جذابی جهت توسعه بیوسنسورها است. مزیت اصلی سلولها به عنوان بیوسنسورها این است كه سلولها خاصیت انتخابی و ذاتی طبیعی نسبت به مواد شیمیائی فعال از نظر بیولوژیكی دارد و می*تواند در شرایطی كه از نظر فیزیولوژیك مناسب است، با آنالیت*ها واكنش دهد. تبدیل سیگنالهای سلول سنسور، می*تواند با اندازه*گیری پتانسیل*های سلولی و غشائی، تغییرات امپدانس، فعالیت متابولیك یا به صورت نوری با استفاده از فلورسانس یا لومینسانس به دست آید. نورونها روی سطوح با ساختار میكرو پرورش یافته و تغییرات در سیگنالهای الكتریكی آنها ناشی از در معرض مواد شیمیائی مضر و سموم قرار گرفتن، روی یك چیپ اندازه*گیری شده است.



آزمایشگاه روی یك چیپ اصطلاحی برای بیان ‏‎µTAS‎‏ است و برای تشریح سنسورها و وسایلی با درجه*ای از مجتمع*سازی و گردآوری توابع و كارائی*های ۲۴مختلف، استفاده می*شود. مزیت این وسایل یكجا كردن جابجایی، دستكاری و آماده*سازی، تركیب كردن، جداسازی، تجزیه سلولی به روش لیزین۲۵ و تشخیص نمونه*ها است. بسیاری از این وسایل بیش از مرحله تحلیل را شامل می*شود، برای مثال تشخیص و آماده سازی نمونه، تجزیه سلولی به روش لیزین و ‏PCR، رشد سلول و تشخیص متابولیت*ها و غیره.
نمونه*های زیادی از این وسایل مجتمع و آزمایشگاه روی یك چیپ*ها، جهت پردازش و تشخیص سلولها و پروتئینها، ‏DNA‏ و مولكولهای كوچك گزارش داده شده است. همه توابعی كه در این شماتیك نشان داده شده است ، همیشه استفاده نمی شود، بلكه ممكن است فقط بعضی از این*ها برای رسیدن به یك هدف خاص جمع شود. الكتروفورز میكرو موئین روی چیپ می*توان جهت جداسازی موادشیمیائی و آنالیت*های مختلف به كار برد. تعداد زیادی از سنسورهائی كه شرح داده شد مولفه*های اصلی آزمایشگاه روی یك چیپ را تشكیل می*دهند. ‏
این نكته نیز بایستی مورد توجه قرار گیرد كه تعداد زیادی از مولفه*های مهم یك آزمایشگاه روی یك چیپ مجتمع، تحت توسعه است، شامل دریچه*ها، المانهای اندازه*گیری، المانهای تجزیه كردن، مخلوط كننده*ها، میكرو پمپ*ها و غیره می*شود.


پیشرفت قابل توجهی در زمینه ‏BioMEM‏*ها رخ داده است كه تا حدودی در بالا توضیح داده شد. در حال حاضر حوزه*های تحقیقاتی ادغام شده و درقالب نانوبیوتكنولوژی بیان می*شود. نمونه*های تجاری ‏BioMEM‏ و بیوچیپ*ها شامل میكرو سیالها همچنان به صورت مداوم در حال افزایش است. درست مانند ‏MEMs‏ كه به عنوان فناوری واسط دنیای ماكرو و نانو عمل می*كند، ‏BioMEM‏ هم قابلیت پروب، اندازه*گیری و اكتشاف و یابش نانوماشینها در دنیای بیولوژیكال همانند تك سلولها را فراهم می*كند. بسیاری از كشف*های بزرگ در این حوزه*های تحقیقاتی و برخی از مسیرها و زمینه*های تحقیقاتی ممكن برای آینده و امكانات به صورت مختصر در زیر لیست شده* است:‏
- جمع كردن وسایل تشخیص با درمانی و پزشكی اختصاصی شده
- BioMEM‏ برای وسایل هیبرید و اعضای مصنوعی سه بعدی
- BM‏ و ابزار جدید در نانو بیولوژی

با پیشرفت این رشته نیاز به فناوری و ابزارهایی خواهد بود برای داخل كردن ژن به یك یا تعداد بسیار كمی باكتریو دستكاری خاص مشخصه*های آنها در شبكه*ای از باكتری*ها. این ابزار و سكوها می*تواند به وسیله ‏BioMEM‏ و سنسورهای با ابعاد نانو تكنولوژی دستگاهها و پردازش مربوط به آن پشتیبانی و فراهم شود.

‏ ‏۱ Biomedical or Biological Micro-Electro-Mechanical Systems
۲‏ ‏delivery
۳‏ ‏manipulation
۴‏ ‏entity
۵‏ ‏modification
۶‏ ‏lab-on-a-chip
۷ ‏soft lithography
۸ ‏rapid prototyping
۹‏frontier
۱۰ ‏hybrid devices
۱۱‏ ‏cell-based
۱۲‏ ‏analytical
۱۳‏ ‏cantilever
۱۴‏surface free energy
۱۵‏ ‏lable free
۱۶‏ ‏condactometric
۱۷‏ ‏enzyme-catalyzed redox reaction
۱۸‏ ‏Poly Vinyl Chloride
۱۹ ‏top-down fabrication
۲۰ ‏bulk region
۲۱‏ ‏micro-fabricated
۲۲‏ ‏strength
۲۳‏ ‏fanctionality
۲۴ ‏lysing

[Pooya]

شیشه هایی از جنس نانو که هرگز کثیف نمی شوند محصولی از نانو تکنولوژی

در این بخش مایعی را به شما معرفی می کنیم که مانع از ماندن آب و یا هر نوع آلودگی دیگر بر سطوحی همچون شیشه و کروم می شود.
پوشش محافظ شیشه، ماده ای است که باعث می شود هر نوع آلودگی بر روی شیشه خود به خود در کمتر از یک ثانیه پاک شود. این ماده که بصورت مایع می باشد و با آغشته نمودن سطح شیشه به یک لایه نازک و نارمئی از آن، می توان از نشستن هر چیز بر روی شیشه جلوگیری کرد. این مایع به مولکولهای سطح شیشه میچسبد و باعث منحرف شدن آب و هرنوع آلودگی دیگر بر روی شیشه می شود.

موارد استفاده از این محصول:

حفاظت از شیشه های پنجره ها و ویترین مغازه ها
حمام و سرویس های بهداشتی
سقفهای شیشه ای، نمای ساختمانها و کاشی ها
کاشی های دیواری
آینه ها
سلولهای خورشیدی
دوش حمام، دستشویی ، وان حمام
گلخانه ها
صفحات نمایشگر، لنز دوربین، عینک


مزایای استفاده از این ماده:

پس زدن آب از روی سطوح
عدم چسبیدن آلودگی و کثافات بر روی سطوح
عدم رسوب گرفتن سطوح
عدم رؤیت توسط چشم
پایدار نمودن سطوح در برابر فرسایش
ممانعت از خوردگی سطح توسط هوا
جلوگیری از رشد قارچ ها
سهولت پاکیزگی
صرفه جویی در آب و مواد پاک کننده
مقاومت بالا تا حدود 400 درجه سانتی گراد
برای بدن مضر نمی باشد و مسموم کننده نیست

دیدگاه علمی:

باید توجه کنید که این ماده یک لایه نیست که بر روی سطوح کشیده شود، بلکه تغییر شیمیایی در سطح مولکولی می باشد، که از آلوده شدن سطوح جلوگیری می نماید. این ترکیب آب گریز، نمی گذارد تا آب و یا هر ذره دیگری بر روی سطح شیشه و یا کروم بنشیند.
این ماده بسیار نازک و شفاف است و اصلا قابل مشاهده به وسیله چشم نیست و در نتیجه سطوح شفاف مانند شیشه ها و لنزهای دوربین نیز به وسیله آن به راحتی محافظت می شوند. این ذرات نانو بر روی مولکولهای سطوح می چسبند و مانع از نفوذ هر نوع ماده دیگر بر روی سطح می شوند. آب هرگز بر روی سطوح آغشته شده بوسیله این ماده نمی ایستد، بنابراین اگر جسمی بر روی این سطوح بنشیند تنها با ریختن آب بر روی سطح و یا باریدن باران پاک خواهد شد.

اگر بوسیله میکروسکوپ به سطح شیشه نگاه کنیم می بینیم که سطوح شیشه ای کاملا صاف نمی باشند، بنابراین وقتی که آب و یا هر آلودگی دیگری بر روی آنها بریزد به راحتی می چسبد. شیشه هایی که با استفاده از فن آوری نانو ساخته می شوند اجازه می دهند که آلودگی ها با آب ترکیب شوند و به این وسیله بدون دخالت هیچ ماده دیگری از روی شیشه سر بخورند. این مواد همچنین مانع از رسوب نمکها بر روی سطوح شیشه می شوند. همچنین این مواد به وسیله آب، مواد پاک کننده و یا فشار فیزیکی از سطح شیشه جدا نمی شوند. این محصول نانو نانو تضمین شده است که از وضوح شیشه ها و همچنین شفافیت آنها کاسته نشود. نگهداری این شیشه ها نیز بسیار ساده و کم هزینه است.

طریقه مصرف:

توجه داشته باشید که قبل از استفاده از این مواد، سطح شیشه یا کروم باید با فشار آب و یا بخار کاملا پاک شده و سپس خشک شود، به صورتی که هیچگونه رطوبتی بر روی شیشه نباشد. همچنین سطح شیشه باید از نظر شیمیایی خنثی (*نه خاصیت بازی داشته باشد و نه اسیدی) باشد، این بدان معناست که نباید هیچ ماده اضافی (از جمله مواد پاک کننده) بر روی شیشه قرار داشته باشد. حال با یک پارچه کتانی و یا دستمال کاغذی خشک و تمیز سطح را تمیز می کنیم. سپس مواد مورد نظر را با استفاده از یک اسپری بر روی سطح می پاشیم و به سرعت توسط پارچه کتانی تمیز آنرا کاملا روی شیشه می گستریم. توجه کنید که نباید این مواد را چند بار بر روی یک سطح بریزیم، مطمن باشید که با همان یکبار، مواد کار خود را انجام می دهند. به هیچ وجه بر روی سطوحی که تازه مواد بر روی آنها قرار گرفته راه نروید. محصول نباید در هوای سرد و یا گرم قرار گیرد.


توجه: بعد از پایان کار مواد نانو بر روی شیشه دیده نخواهند شد. بهتر است تا 24 ساعت به سطوح دست نزنید. همچنین در روی سقف های شیشه ای نیز می توانید 1 روز بعد از پایان کار راه بروید. بهتر است برای پاشیدن مواد بر روی سطوح از اسپری های مخصوص استفاده کنید.

مقدار مصرف:


هنگام مصرف مایع شیشه های نانو تکنولوژی بصورت دستی برای هر متر مربع 5 تا 20 میلی لیتر (بنا به جنس سطح) مواد لازم می باشد.( 1 لیتر در حدود 50 تا 200 متر مربع را پوشش می دهد). اگر از اسپری های مخصوص استفاده کنید (بنا بر جنس سطح مورد استفاده) بین 5 تا 15 گرم برای هر متر مکعب مواد مصرف خواهد شد.


توجه:

ماده باید در جای خشک و خنک نگهداری شود..
مایع می تواند تا 6 ماه در بسته بندی ارژینال خود سالم بماند.
بعد از باز کردن درب ظرف به سرعت آنرا مصرف نمایید.