بهبود فرایند کاشت

به جسمی که در داخل بدن در بخش خاصی برای جبران یک وظیفه قرار داده می شود، کاشت یا ایمپلنت اطلاق می شود. به قرار دادن این جسم در داخل بدن نیز  کاشت گفته می شود. کاشت ها کارهای متفاوتی انجام می دهند؛ از جایگزین کردن مفصل زانو و فنرهایی که شریان ها را باز نگاه می دارد، تا دستگاه های پویای کارگذاری شده مانند دستگاه تنظیم ضربان قلب و سمعک (برای جبران کم شنوایی) را می توان در این دسته قرار داد. در تمام این موارد پیوندها باید طوری کارگذاری شوند که با بافت های بدن سازگاری و تعامل نزدیکی داشته باشند. یکی از مسائل کلیدی، اطمینان از چسبیدن سلول های بیمار به کاشت در جایی است که نیاز باشد، مثل اتصال استخوان که به بازسازی بافت آسیب دیده کمک می کند.

برعکس، در جایی دیگر مثل فنرهای بازکننده رگ (استنت) نباید چنین اتفاقی رخ دهد. در چند ساله اخیر مشخص شده است که خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مواد، هر دو در قابلیت چسبیدن سلول ها و بیومولکول ها موثرند. برای مثال حفره های بیشتر در سطح ماده می تواند اتصال سلولی را بهتر کند، در حالی که سطوح کاملاً صاف حداقل میزان به سلول ها را ممکن می کنند. آماده سازی و پوشش سطحی با مولکول هایی مشابه مولکولهای بافت، چسبندگی را زیاد می کند.دراین قسمت هم فناوری نانوجایگاه مناسبی دارد. برای مثال در پیوند تیتانیوم استخوان، پوششی از دی اکسیدتیتانیوم نانوساختار وجود دارد که اتصال به استخوان را بهبود می دهد.

نانوحسگرهای قابل کاشت در شبکیه چشم

فناوری نانو جهت ساخت نسل جدیدی از وسایل کوچک‌تر و قوی‌تر برای برگرداندن بینایی و شنوایی به کار گرفته می‌شوند. این وسایل اطلاعات را جمع آوری کرده  به پیام‌های الکتریکی که به سیستم عصبی انسان منتقل می‌شوند تبدیل می‌کنند. در مواردی که عصب دهی چشم به مغز آسیب نرسیده اما گیرنده‌ای نوری چشم فعالیت لازم را ندارند، می‌توان با تحریک مصنوعی سلول‌ها، فقدان گیرنده‌ها را جبران کرد. در این حالت پیام‌های عصبی مصنوعی ایجاد شده به مغز رسیده و حس بینایی ایجاد می‌شود و از این رو مقداری از دید ابتدایی شخص برگشت پیدا می‌کند.

ترمیم استخوان با استفاده از نانو سرامیک

نانو سرامیک های با استحکام بالا را می‌توان به یک خمیر قابل جریان و شکل پذیر که به استخوان‌های محکم جریان و شکل پذیر که به استخوان‌های محکم تبدیل می‌شود، تبدیل کرد. در صورتی که در استخوان از این نوع مواد استفاده شود، سازگاری زیستی تا حد بسیار زیادی بالا می‌رود. در ضمن نسبت به سیمان‌های مصنوعی، نانو سرامیک‌ها این قابلیت را دارند که در هر دو نوع استخوان‌هایی که وزن را تحمل می‌کنند و یا وزن را تحمل نمی‌کنند به کاربرده شوند

پوشش های ضدمیکروبی

پوشش های ضدمیکروبی با کمک به کاهش پایداری و گسترش ویروس ها، باکتری ها و قارچ ها می تواند منافع مهمی را در محدوده مراقبت های بهداشتی در برداشته باشد. این قبیل پوشش ها به عنوان مکمل و نه جایگزین برای فرآیندهای گندزدایی و ضدعفونی تجهیزات جراحی و سطوح عامل جراحی (از قبیل داروهای ضدعفونی) به حساب می آیند. پوشش ها می توانند توانایی میکروب ها در چسبیدن و رشد روی سطوحی که در معرض خون  بدن بیمارند را طی فرآیندهای عادی جراحی به حداقل برسانند. این امر با اعمال پوشش هایی از قبیل نانوذرات نقره و دی اکسید تیتانیوم که می توانند میکروب ها را به طور مستقیم از بین ببرند امکان پذیر است. این پوشش ها می توانند در به حداقل رساندن انتشار بیماری در اثر تماس نیز، به بیمار کمک کنند.

 بهبود کارایی ادوات وتجهیزات پزشکی

همان طور که در مقدمه ذکر کردیم از دیگر کاربردهای فناوری نانو در حوزه پزشکی می‌توان به بهبود کارایی ابزاری و ادوات پزشکی اشاره کرد. نانوادوات پزشکی قادرند وظایف بسیار پیچیده ای را در داخل بافت های زیستی انجام دهند که از عهده ی ادوات معمول که در مقیاس های بزرگتر ساخته شده اند خارج است.به عنوان مثال ،ادوات پزشکی کوچکتر از ۵۰ نانومتر براحتی می توانند وارد اکثر سلول ها شده وادوات کوچکتر از ۲۰نانومتر می توانند از جداره ی رگ های خونی عبور کنند.در نتیجه نانوادوات براحتی می توانند با مولکول های مستقر برروی سطح یا داخل سلول ها تعامل داشته باشند ،به طوریکه این تعامل منجر به تغییر رفتار وخواص این مولکول ها نگردد.اندازه نانو ادوات عمو ما کوچکتر از اندازه سلول های انسانی واجزای درونی این سلول ها می باشد.به عنوان مثال نانو ادوات ،امکان شناسایی وتصویر برداری از تومورهای سرطانی بسیار کوچک را فراهم می کند ، ادوات فعلی از این قدرت تشخیصی برخوردار نیستند. تاکنون قدم‌های موثری در این زمینه برداشته شده است و پیش بینی می‌شود در سال‌های آینده پیشرفت‌های چشمگیری در این بخش صورت گیرد. نانوادوات پزشکی قادرند وظایف بسیار پیچیده ای را در داخل بافت های زیستی انجام دهند که از عهده ی ادوات معمول که در مقیاس های بزرگتر ساخته شده اند خارج است.

ابزار جراحی هوشمند

وسایل پزشکی مبتنی بر فناوری نانو، جراحان را قادر می‌سازند که کارهایی با دقت و ایمنی بالاتر انجام بدهند و پارامترهای فیزیولوژیکی و بیومکانیکی را با صحت و دقت بیشتری کنترل کند و کارهایی انجام بدهند که قبلاً امکان پذیر نبوده است. وسایل جراحی مانند چاقو، انبر، گیره و مته به نانو حسگرهای می‌توانند مجهز شوند که قابلیت آن‌ها را افزایش داده و اطلاعات لازم را برای جراح فراهم می‌کند. در این حالت جراحان به طور مداوم اطلاعاتی را از دستگاه‌ها، نوع بافتی که باید برش زده شود و ویژگی های خاص بافت مانند جرم مخصوص، دما، فشار و پیام‌های الکتریکی دریافت می‌کنند که به چگونگی ادامه عمل جراحی کمک می‌کند.

 ابزارهای تشخیصی بهبود یافته

فناوری نانو راه حل‌های جدید را جهت افزایش سرعت و صحت شناسایی ژن‌ها و مواد ژنتیکی، جهت کشف داروها و بهبود آن‌ها و تهیه فراورده‌های تشخیصی بیماری‌ها ارائه نموده است. در فناوری‌های رایج از رنگ‌های فلورسنت جهت نشانه گذاری مولکول استفاده می‌شود و به تجهیزات گرانی مانند لیزر جهت نشان داد واکنش‌های زیستی صورت گرفته و یک میکروسکوپ نوری جهت شناسایی محل اتصال، نیاز است. این رنگ‌ها همیشه حساسیت کافی جهت شناسایی ژن‌ها را ندارند و در مورد ژن‌هایی که از هم تفکیک نشده اند باعث ایجاد پاسخ‌های غلط و غیر پایدار می‌شوند. فناوری نانو توانسته است چندین محصول جدید برای افزایش توانایی در نشان دار کردن و شناسایی ژن‌های نامشخص به بازار عرضه کند. افق آینده علم پزشکی دستیابی به فناوری هایی است که در نهایت سلامت بشر را تضمین می کنند. موضع این فناوری ها کاملاً پیشگیرانه است، یعنی تشخیص و توقف عوامل ایجاد بیماری در بدن، قبل از آنکه بیماری شروع به فعالیت کند. استفاده از ترکیبات و ساختارهای طبیعی در تحقیقات فناوری نانو جایگاهی ویژه دارد.

 پیشگیری

بیشتر مراقبت های بهداشتی درمان هستند نه پیشگیری. آنها اغلب مدتی بعد از اولین عفونت یا زخم صورت می گیرند؛ در حالی که آسیب بافت و درد قبلاً اتفاق افتاده است. گاهی این آسیب جبران ناپذیر است، گاهی نیز یک اثر همیشگی بر جای می ماند، برای مثال از دست دادن عملکرد قسمتی از بدن یا جای زخم و سوختگی آثاری هستند که اثر آنها همیشه می ماند. فناوری نانو از طریق نظارت موثرتر بر سلامتی فردی و تشخیص بیماری ها در مراحل ابتدایی آن و ایجاد محیط های بیمارستانی پاک و ضدعفونی شده اجازه فعالیت باکتری ها و ویروس ها و دیگر میکروب هایی را که عامل بیماری زا هستند نخواهد داد.

معاینه

معاینه وضعیت سلامت بیمار نه تنها در زمان استراحت بعد از عمل های جراحی و درمان مهم است، بلکه برای معاینه معمول موارد خاص نیز حائز اهمیت است. دستگاه های مراقبت، در اندازه گیری مولفه های فیزیولوژی مختلف بدن مانند فشارخون، شیمی خون (میزان قند، هورمون ها و آنتی بادی های خون) ضربان قلب و درجه حرارت بدن بیمار، در هر محلی که بیمار باشد بدون ارسال نمونه ها به آزمایشگاه، انعطاف زیادی دارد. برای تست های پیچیده تر ابزارهای مراقبت با ابزار آزمایشگاه روی تراشه همراه شده و اجازه می دهد که ده ها بلکه صدها بیومولکول مختلف به سرعت اندازه گیری شوند، که این امر به پزشک اجازه می دهد تا در هر محلی که بیمار باشد، بدون خطر از دست دادن نمونه ها و انتظار چند روزه بیمار برای دریافت نتایج از آزمایشگاه وضعیت او را معاینه کند.

در این صورت احتمال اشتباه در تشخیص به خاطر ماندن یا خطای آماده سازی نمونه ها در آزمایشگاه نخواهد بود. این امر امکان انجام آزمایش در جاهای دور افتاده را نیز می دهد. به کمک این تجهیزات می توان بیمارانی از خارج کشور و حتی کشورهای پیشرفته را توسط پزشکان داخلی درمان کرد (برای مثال کنترل بیماری ایدز در کشورهای دیگر). حتی این هدف را دنبال می کنند که تمام این تجهیزات به صورت مخابراتی از محل استقرار بیمار با دفتر دکتر ارتباط داشته باشند و در صورت نیاز به بررسی، دکتر از وضعیت بیمار مطلع شود. در آینده ممکن است چنین ابزاری به صورت بی سیم به کامپیوتری در مطب پزشک شود و به بیماران این امکان را دهد که وضعیت شان توسط دکتر در خانه خودشان در کمال راحتی کنترل شود و نتایج درمان را به راحتی با دکتر در میان بگذارد.در حال حاضرTelemedicineمهمترین دستاورددر حوزه سلامت است.(دربیانی ساده Telemedicine را می توان به نوعی ارائه ی مجموعه خدمات پزشکی با استفاده از تکنولوژی های اطلاعاتی وارتباطی به تمام متقاضیان این خدمات ،به صورت راه دوروفارغ ازمحدودیت زمانی ومکانی تعریف کرد.)

فناوری نانو می تواند از به وجود آمدن عوارض ناخواسته جلوگیری کند. سه محدوده اصلی وجود دارد که فناوری نانو می تواند این انقلاب را ایجاد کند: تشخیص،درمان و پیشگیری.

تشخیص بیماری

هر چه بیماری یا آسیب به بخشی از بدن زودتر تشخیص داده شود، با احتمال زیاد آن درمان موفقیت آمیز خواهد بود. پیشرفت آزمایشگرهای زیستی امکان شناسایی میکروب های عامل بیماری را قبل از ظهور عامل بیماری ممکن می سازد.

با توجه به پیشرفت فناوری تصویری می توان به درون بدن شخص نگاه کرد و با دقت بسیار زیادی، محل حضور سرطان و آسیب وارده به بافت های بدن و اندام ها را تعیین کرد. با مراقبت های ویژه، مرحله بهبود بیمار با اطمینان مشخص می شود. این پیشرفت ها نه تنها کیفیت بهتری از زندگی ر ا به ارمغان می آورد، بلکه به سرویس های مقرون به صرفه و موثر سلامت نیز کمک می کند. فناوری نانو راه حل‌های جدید را جهت افزایش سرعت و صحت شناسایی ژن‌ها و مواد ژنتیکی، جهت کشف داروها و بهبود آن‌ها و تهیه فراورده‌های تشخیصی بیماری‌ها ارائه نموده است.در فناوری‌های رایج از رنگ‌های فلورسنت جهت نشانه گذاری مولکول استفاده می‌شود و به تجهیزات گرانی مانند لیزر جهت نشان داد واکنش‌های زیستی صورت گرفته و یک میکروسکوپ نوری جهت شناسایی محل اتصال، نیاز است. این رنگ‌ها همیشه حساسیت کافی جهت شناسایی ژن‌ها را ندارند و در مورد ژن‌هایی که از هم تفکیک نشده اند باعث ایجاد پاسخ‌های غلط و غیر پایدار می‌شوند.

فناوری نانو توانسته است چندین محصول جدید برای افزایش توانایی در نشان دار کردن و شناسایی ژن‌های نامشخص به بازار عرضه کند. محققان در تلاشند تا از نانوذرات مغناطیسی برای تشخیص عوامل بیماری زا استفاده کنند.روش این محققان نیز مانند بسیاری از مها رت هایی که امروزه به کار می رود به آنتی بادی های مناسبی نیاز داردکه به این عوامل متصل می شود.نانوذرات مغناطیسی مانند برچسب به مولکول های آنتی بادی متصل می شوند.اگر در یک نمونه عامل بیماری زای خاصی مانند ویروس مولد ایذ مد نظر باشد،آنتی بادی های ویژه این ویروس که خود به نانو ذرات مغناطیسی متصل هستند به آن ها  می چسبند.

درمان

در حال حاضر، مقابله با بیماری ها معمولاً با روش های کاملاً قدیمی پایه ای صورت می گیرد. روش های نوین به طور بارز همیشه کاملاً موفقیت آمیز نیستند و با راه حل ها و روش های کلی معمولاً به حل دسته خاصی از مسائل می پردازند. افزون بر این مراقبت های بهداشتی امروزه می توانند باعث مشکلات متعددی مانند پس زدن یا عکس العمل نامناسب پیوند عضو شوند.

فناوری نانو می تواند به طرق مختلف، به حل برخی از این مسائل کمک کند. امکان استفاده از داروهای شخصی برای بیماران متناسب با بیماری آن ها فراهم خواهد شد. خطر پس زدن عضو پیوندی با استفاده از نانو پوشش های سازگار با بدن می تواند به کمترین مقدار کاهش یابد و در عین حال راه های جدیدی نیز برای هدایت دقیق داروها به سمت اهداف توسعه یابد.علم نانو همچنین می‌تواند تولید محصولات بافتی مهندسی شده و مصنوعی را که کاربرد فراوانی در علم پزشکی دارد گسترش دهد. جالب اینکه این بافت‌های مصنوعی می‌توانند حتی از بافت خود شخص به دست آیند. فناوری نانو همچنین راه‌هایی برای تولید اندام‌هایی نظیر شبکیه، بخش حلزونی گوش و زیر لایه‌هایی که الگوی نانویی دارند و برای سرعت بخشیدن به رشد اندام‌ها مؤثرند ارائه داده و بازسازی بافت را ممکن می‌سازد

نانوحسگرها

عمده فعالیت نانو حسگرها درپزشکی ،حسگرهای تشخیص پزشکی می باشد. نانو حسگرهای بسیار حساس بر روی تراشه قرارمی گیرد تا بتواند کوچک‌ترین علائم نشان‌دهنده سرطان وسایربیماری هارا شناسایی کند.

پیشرفت های اخیر در نانوحسگرها ریشه در حرفه دندان پزشکی دارد. بزاق، دهان را تمیز و ضدعفونی می کند، با پوسیدگی دندان مقابله می کند و نحوه کار آن دریچه ای به سمت شناسایی کار بدون نقص و سلامت بدن است. بزاق حاوی پروتئین ها، هورمون ها، آنتی بادی ها و دیگر مواد است. گرفتن بزاق کار ساده ای است و نیازی به خطرپذیری، تنش و دخالت آزمایش خون ندارد. نانو حسگرهای زیستی را برای اندازه گیری چهار سرطان مربوط به مولکول های RNA (ریبونوکلئیک اسید) در بزاق استفاده کرده اند و افراد سالم و افرادی که سرطان دهانی (سرطان از راه دهان) آن ها تشخیص داده شده با دقت ۹۱%  مشخص شده اند. با چنین روش های دقیقی، ممکن است روزی مراکز دندان پزشکی به آشکارسازهای بدون تأخیر برای تشخیص بیماری ها از نمونه های بزاقی مجهز شوند. با تحقیقات در زمینه نانوحسگرهای زیستی ممکن است در آینده ای نزدیک، بیماری های دیگر از جمله انواع سرطان، آلزایمر، آیدز، دیابت و پوکی استخوان از طریق نمونه های بزاقی تشخیص داده شوند.

توانایی به دست آوردن آنالیزهایی با دقت بالا از غشاهای زنده، ابزار بزرگ دیگری از نانوحسگرهای زیستی را در جعبه ابزار پزشکان به وجود می آورد. تراشه های زیستی کمی بزرگ تر از یک تمبر هستند، هر تراشه می تواند آزمایش را برای هزاران نوع ژن مختلف انجام دهد.

سطح تراشه ردیف هایی از نقاط میکرومتری دارد که هر کدام ژن خاصی را در بردارند. بیشتر تراشه های حیاتی ژن انسان را دارند. همه ژن ها به کمک روبات های فوق سریع روی تراشه قرار گرفته اند.دراین جا نانو حسگرهای زیستی برای تشخیص حضور بیماری استفاده می شوند. این بیماری ها، هم می تواند بیماری های واگیردار (مثل بیماری های ویروسی و باکتریایی) و بیماری های ژنتیکی (مثل سرطان) باشد. انتخاب مولکول های زیستی (یا بیومولکول یعنی مولکولی که منشاء آن ارگان های زنده هستند) به طبیعت بیماری ها بستگی دارد، اما می تواند یک پروتئین،  DNAیا RNA باشد. همه حسگرها با اتصال دلخواه یک مولکول زیستی به بیومولکول دیگر کار می کنند (مشابه قفل و کلید یا دندانه های زیپ). با اتصال مولکول های زیستی به نانوذات، حسگرها تغییر وضعیت خواهند داد و وضعیت شان توسط دستگاه گزارش می شود.

نانو حسگرهای زیستی دارای این خصوصیات می باشد

حساسیت بیشتر: نانوحسگرهای زیستی می توانند حضور میزان خیلی کمی از مولکول های بیماری زا را گزارش دهند. بنابراین بیماری را خیلی زودتر، در مرحله رشد آن آشکار سازند. عملکرد آسان تر: می توانند سریع و بدون نیاز به خالص سازی نمونه های گرفته شده از بیمار، انجام شوند.

محدوده شناسایی وسیع تر: نانوحسگرهای زیستی با اتصال بیومولکول های مختلف به نانوذرات به طور همزمان، قادر به آشکارسازی بیومولکول های هدف بیشتر و در نتیجه بیماری های بیشتری هستند. موادی از جمله نقاط کوانتومی که از مواد نیمه رسانا ساخته شده اند، برای تشخیص قابل استفاده هستند. نقاط کوانتومی بسته به ابعادشان می توانند رنگ های مختلفی را منعکس کنند.

ذرات طلا معمولاً در آزمایش های الکتریکی یا تغییر رنگ استفاده می شوند. نانوذراتی که از لایه های مواد مختلف تشکیل شده اند، یک اثر رمزی مثل بار کد ایجاد می کنند که این اثر با میکروسکوپ به راحتی خوانده می شود. نوع دیگری از نانو حسگر ها قابل کاشت یاقطعه های هوشمند هستند که برای بیماران خاص ودروضعیت های مخاطره آمیز به کار می روند و می توانندشیمی خون،علامت های الکتریکی وفشار را کنترل کنند واز طریق ارتباط با وسایل بیرون از بدن،می توان وضعیت درونی بیمار را گزارش نموده ونشان داد که تومور،حمله قلبی،یاعفونت موضعی در شرف تکوین است.

 نانو روبات‌ها

نانوروبات ها، روبات‌هایی در اندازه‌های مولکولی‌اند که می‌توانند برایِ کار کردن با ماده‌هایی در ابعادِ کوچک (مثلاً مولکول‌ها، سلول‌ها و اتم‌ها) به کار آیند. نانوروبات‌ها وقتی که به مرحله کاربردی برسند دنیای علم پزشکی را دگرگون خواهند کرد. با کاربردی شدن این اجزا، نانوداروها با استفاده از آنها می‌توانند وارد بدن شوند، بخش‌های آسیب دیده را شناسایی یا درمان کنند.

در این بخش به تازگی محققان در دانشگاه کارنگی ملون توانسته‌اند نانوموتوری تولید کنند که به راحتی درون رگ‌های انسان حرکت می‌کند. این اتفاق را می‌توان نقطه عطفی در بخش پیشرفت نانوموتورها دانست.نانوروبات‌ها هنگام کار در بدن می‌توانند توسط تصویربرداری ام‌آرآی دیده شوند. این نانوربات‌ها ابتدا به بدن یک فرد تزریق می‌شوند و پس از آن به بافتی که برای آن تعریف شده است، می‌روند. تلاش محققان بر ساخت نانوروبات هایی است که در داخل بدن بتوانند وارد شوند. خود را به موضع مناسبی برسانند و سلول زبانبار را نابود کنند. آن ها باید کاری کنند که این روبات ها با سامانه ایمنی بدن، امواج گرمایی اداره کننده گردش خون و تعادل بدن هماهنگ و سازگار باشند.

نانوروبا ت ها در جراحی های فوق ریز نیز استفاده می شوند. نانوروبات‌ها می‌توانند از طریق رگ‌ها وارد بدن شوند، به جستجوی محل آسیب‌دیده بپردازند و به کمک رایانه و جراح ناظر، بیماری را تشخیص دهند. پس از تشخیص دقیق محل بروز مشکل، با هدایت جراح و با استفاده از بازوهای مجهز نانوربا‌ت‌ عمل جراحی انجام می‌شود. این ربات‌های کوچک نانومتری می‌توانند جراحی‌های دقیقی را نیز در درون سلول (مثل تعویض کروموزوم‌های داخل هسته سلول با کروموزوم‌های جدید) انجام دهند؛ جراحی‌هایی که تا به‌حال هیچ جراح انسانی موفق به انجام آنها نشده‌است.

 تصویربرداری

آشکارسازی پزشکی به پزشکان کمک می کند که آثار تأثیر بیماری و آسیب به بدن را مشاهده کنند. در گذشته این تصویربرداری برای بافت های خاص مثل استخوان ها مطرح بود، اما برای بافت های نرم انجام این فرایند آن چنان آسان نیست. توسعه فناوری نانو کمک می کند که عوامل آشکارسازی جدیدی ایجاد شوند که به طور موثری، بافت های دلخواه را نشان دهند. این عوامل تصویربرداری شامل مولکول هدفی هستند که می تواند به روش خاصی به بافت آسیب دیده یا بیمار متصل شود و یک مولکول آشکار کننده، که می تواند با روش MRI یا XRD ،ماورای صوتی یا روش های دیگر آشکار سازی در بیمارستان ها، شناسایی شود، مشکل آن ها را حل کند.

در این راه فولرین ها یا باکی بال ها که قفس هایی از اتم های کربن هستند و می توانند مولکول های آشکار کننده مثل نقاط کوانتومی را در بر بگیرند و به مولکول های هدف نزدیک شوند، پیشگام هستند. در همه موارد عامل آشکارسازی پس از تزریق به بدن بیمار می تواند با دقت بالا جذب بافت آسیب دیده شده و به راحتی موقعیت و وخامت بیماری یا آسیب را به پزشک نشان دهند.

تغییر در خصوصیات دارویی

کاربرد فناوری نانو در پزشکی تاثیرات مهمی دارد. شرکت Elan یکی از شرکت هایی است که از فناوری نانو در تغییر ذرات دارویی استفاده می کند. این شرکت فرایند آسیاب کردن کریستال های نانو را در اختیار دارد که اجازه می دهد بعد از این فرایند، ذراتی مانند داروی Sirolimns متعلق به شرکت Wyeth که اجبارا می بایست در فرمولاسیون محلول خوراکی به کار برند، بهبود یافته و آن را بتوانند به فرم قرص ارایه نمایند. یعنی با تهیه ذرات نانو فرم محلول این ماده به فرم جامد تبدیل می شوند. داروی Sirolimns به عنوان یک تضعیف کننده سیستم ایمنی همراه سایر فرآورده های دارویی در موارد پیوند اعضا مانند پیوند کلیه به کار می رود. این شرکت مدعی است که با کاهش سایز ذره سرعت انحلال Sirolimns به مقداری که بتواند به فرم قرص ارایه شود افزایش می یابد. از نظر تجاری این نوع فناوری آسیاب نمودن فقط مختص داروهای با حلالیت بسیار ضعیف است، اما به عقیده این شرکت ۴۰ الی ۵۰ درصد فرآورده های جدید (NCE) تقریبا در این رده قرار می گیرد. فناوری نانو همچنین در زمینه داروهای پپتیدی که عمدتا برای محفوظ ماندن از متابولیسم می بایست به فرم تزریقی تجویز شوند به کمک آمده است و شرایطی را می تواند فراهم نماید تا آنها را بتوان از طریق سایر روش های داروسازی ونیز مورد پذیرش بیمار تجویز کرد.

شرکت Xstal Bio که با دانشگاه های Glasgow Strathelyde همکاری می کند، توانسته است کریستال های نوینی بسازد که با ذرات پروتئینی پوشش داده شده اند. مدیر اجرایی شرکت Xstal Bio معتقد است که اغلب شرکت ها، برای تهیه ذرات نانو از مسیر خرد کردن ذرات بزرگ تر به ذرات کوچک تر استفاده می کنند، اما آنها فرایندی را در اختیار دارند که مستقیما ذرات کوچک از آن تهیه می شود، بدون آنکه احتیاج به فرایند زیادتری داشته باشند. این فرمولاسیون انسولین استنشاقی را انجام می دهد. بیماران می توانند به سادگی با اسپری کردن و تنفس آن، پودر خشک انسولین و یا یک پروتئین دیگری را دریافت کنند.

برای اینکه این راه تجویز به طور موثر در اختیار باشد، ذرات محتوی آن باید آنقدر ریز باشند تا بتوانند در بخش های عمقی مجاری تنفسی نفوذ کنند والبته آنقدر ریز هم نباشد تامبادا پس از مصرف از دهان و بینی خارج شوند. بنابر این شرکت Xstal Bio مسیر اثباتی خاصی را پشت سر گذرانده است و هم اکنون این فرآورده در بیماران تحت آزمایش است. فناوری نانو در زمینه تشخیص ساده بیماری ها، تصویربرداری ها و برآوردسریع از کارایی مصرف دارو در افراد نیز کاربردهایی دارد. به طور کلی این فناوری در تولید اعضای مصنوعی، کاشت داروها، استفاده از تشخیص های فردی در کنترل آزمایش های درون تنی و تشخیصی و داروسازی نوین کاربرد دارد. درخصوص آخرین مواردی که اشاره شد، یعنی مونیتورینگ تشخیصی و داروسازی، این فناوری قادر است ریز وسیله داروهایی بسازد تا پس از کاشتن آن در بدن و کمک آن، سطح خونی مواد بیولوژیک درون بدن دائما تحت کنترل باشد و در صورت نیاز مقداری دارو آزاد و ارایه شود.

 ژن درمانی

یکی دیگر از کاربردهای فناوری نانو در زمینه دارو رسانی ژن هاست. Vector  های موجود، ویروس های اصلاح شده روی سیستم ایمنی بدن دارای اثراتی هستند، بنابراین تحقیقات روی ساخت، ذرات نانو که قابلیت حمل ژن ها را داشته باشند از موارد مورد نیاز می باشد. سایر روش های آزادسازی و دارو رسانی به منظور افزایش تاثیر دارو و کاهش اثرات جانبی آنها نیز وجود دارند که مورد تحقیق می باشند. به طور مثال کاربرد پوشش هایی که تحت تابش نور فعال می شوند برای کاربرد داروهای خاص در استخوان ها به کار گرفته می شود از این موارد هستند. این نوع داروها عمدتا به علت نوع پوشش دادن آنها، غیرمحلول باقی می مانند و در استخوان ها جذب می شوند. این پوشش ها پس از قرار گرفتن در معرض نور و تابش به فرم محلول درآمده و اجازه می دهند تا دارو به محل اثر خود رسیده و تاثیر نماید.

این تحقیقات همچنین بر روی ذرات مغناطیسی که به کمک آن بتوان داروها را به محل اصلی هدایت نمود نیز انجام می شوند. پوشش ذرات غیر نانو با پلیمرهایی نظیر پلی اتیلن گلیکول نیز از مواردی است که به کمک آن داروها را می توان به محل اصلی هدایت نمود. این روش سبب می شود تا اختصاصات دارو تغییر ننماید و دارو از متابولیسم در کبد درامان باقی بماند. این راه دارورسانی نیز به زودی در درمان در دسترس قرار خواهد گرفت. علی رغم آنکه امروزه ممکن است فناوری نانو در مقایسه با علوم رایج و کاربردی بیشتر از یک عبارت باب روز جلب توجه نکند، اما اصلا نباید از توانمندی های آتی آن غفلت کرد.

تحلیل

مهندسی ذرات و دارو رسانی نوین از مهم ترین فصل های مشترک دارو رسانی با فناوری نانو است، به علت پیشرفت در روندهای ساخت ذرات و فرمولاسیون های دارویی امکان دارو رسانی فرآورده های جدید که عمدتا از نوع پپتیدها و پروتئین ها می باشند امکان پذیر شده است. هم راستای این پیشرفت ها صنعت ساخت پلیمرهای دارویی امکان تهیه حامل های مناسب برای دارو رسانی به محل های اثر مورد نظر را فراهم کرده است. امید است با یک بازنگری کلی پیرامون توانمندی های موجود در مراکز تحقیقاتی داخلی و امکان سنجی برای انجام پروژه های نانو در عرصه دارو رسانی بتوان از ظرفیت های بالقوه در راستای کاربردی نمودن فناوری نانو در دارو رسانی بهره برداری نمود.

متقابلا پژوهشگران نیز می بایستی با درک مناسب از موقعیت فراهم شده و توجه صنایع دارویی از این فناوری، خود را به طور علمی و عملی برای ورود در این عرصه مهیا نمایند و با ارایه دستاوردهای قابل کاربرد، حفظ اعتمام متقابل سرمایه گذاران و گسترش روز افزون این رویکرد در بین صنایع دارویی اقدام نمایند.

دندانپزشکی

یکی از مشکلات موجود در زمینه دندانپزشکی مواد مورد مصرف است. مواد مورد استفاده در دندانپزشکی بایستی از سفتی و مقاومت بالایی برخورداربوده و ظاهری زیبا داشته باشند. فرمولاسیون ضعیف مواد دندانپزشکی باعث ایجاد ناراحتی، عوارض جانبی و افزایش هزینه مراقبتهای سلامتی می گردند. به همین دلیل شرکتها و موسسات مرتبط بامراقبتهای دندانپزشکی سعی دارند تا محصولاتی با کیفیت و کارایی بالا تولید نمایند.شبیه همین ویژگی ها بایستی در مورد مواد مورد استفاده در روکشها نیز وجود داشته باشد.

پیشرفت های اخیر در زمینه فناوری نانو بطور قابل توجهی جهت حل این نیازها مورد توجه قرار گرفته اند. یکی از مهمترین نکات در مورد استفاده ازفناوری نانو در جهت رفع این نیازها، امکان تولید نانوذرات مجزا و بدون به هم چسبیدگی است که امکان توزیع آ نها در رزینها یا روکشها جهت تولید نانوکامپوزیت ها بطور یکنواخت وجود داشته باشد. مواد کامپوزیت پلیمری از زمان آغاز علوم پلیمری تاکنون وجود داشته اند.

از دیرباز این مسئله آشکار شده است که افزودن پرکننده های (فیلرها) با خواص فیزیکی مشابه با ساختار پلیمری می تواند منجر به تولید موادی با خواص جالب و از جمله موادی با خواص مکانیکی تقویت شده، شود. این گونه کامپوزیت های پلیمری دهه ها از جمله مواد اساسی در بازار مواد تجاری دندانپزشکی بوده اند. درحال حاضر از طریق فناوری نانو امکان تهیه نانوفیلرها و نانوکامپوزیت ها فراهم گردیده است. این مواد دارای خواص نوری، مکانیکی و شیمیایی متفاوتی نسبت به میکروکامپوزیت های قدیمی می باشند.فناوری نانو در ترمیمهای دندانی باعث افزایش سختی در عین زیبایی ناحیه ترمیم شده نسبت به مواد قدیمی می شود.امید می رود با استفاده از این فناوری مشکلاتی که از قبل در زمینه های مختلف دندانپزشکی ازجمله تولید مواد ترمیمی محکم و زیبا وجود داشته است برطرف شود.

 خمیردندان هاى سفیدکننده نانویى

شرکت هاى سازنده خمیردندان در رقابت شدید با هم هستند تا خمیردندا ن هایى را ارائه دهند که مشتریان بیشترى را به خاطر خواصِّ سفید کنندگى بیشتر آن، جذب کند. خمیردندا نهاى تازه توسعه یافته مبتنى بر نانو هیدروکسى آپاتیت (یکى از انواع کلسیم فسفات که کاربرد زیادى در ساخت و پوشش دهى کاشتنی ها دارد، هیدروکسى آپاتیت است. هیدروکسى آپاتیت،  کاربردهاى فراوانى در پزشکى و دندانپزشکى از جمله جایگزین سازى بافت استخوانی وپوشش دهی کاشتنی های بدن دارد.

نانو هیدروکسی آپاتیت خواص مکانیکی بالاتر وزیست سازگاری مطلوب تری نسبت به نمونه های میکرومتری از خود نشان می دهند.)، اثربخشى بسیار عمد ه اى را در زدایش جر مها  از سطح دندان نشان داده اند. این اثرات ممکن است به دلیل خواص ، فیزیکى نانو هیدروکسى آپاتیت باشد که سطح ویژه بالاترى نسبت به هیدروکسى  آپاتیت با ابعاد میکرو و در نتیجه پتانسیل بالاترى براى جرم زدایى دارد. این سطح ویژه بالاتر در زدایش جر مهاى دندان و  مواد آلى، بسیار مؤثر است. فرضیه دوم برای مکانیزم نانو هیدروکسى آپاتیت ها، تسریع جرم زدایى معدنى است که در  پرکردن تخلخل هاى سطح دندان، درگیر مى شود. بنابراین امکان کاهش تیرگى دندا نها به وجود مى آید. است که براى دندا نهاى حساس Dent Swiss یکى از خمیردندا نهاى تجارى شده نانویى، خمیردندان ساخت شرکت نیز مناسب است. فناورى نانو می تواند سبب افزایش پیوستگى بین ساختار دندان و ذرات پرکن با اندازه نانویى گردد و یک حدِّ واسط طبیعی تر و پایدارتر بین بافتهاى سخت معدنى کارى شده دندان و بیو مواد ترمیمى پیشرفته را به وجود آورد

از مواد تشکیل دهنده این خمیردندان، کلسیم پراکساید است که در اندازه نانویى به کو چکترین فاصله هاى دندانى نفوذ می کند.رنگدانه هاى دندانى (حاصل از قهوه، چاى یا تنباکو) به رنگ روشن تردر مى آیند. ) به آرامى پلاک دندان را پاکسازى می کنند و به  Papain, Bromelain آنزیم ها (کلسیم پراکساید در انداز ه هاى نانویى) اجازه مى دهند تا بسیار مؤثرتر و کاراتر عمل نماید. کلسیم پراکساید از لحاظ زیستى در دسترس است و این بدان معناست که به طرز بهترى به دندان متصل شده و اثر شدیدترى خواهد گذاشت. فلوراید از کرم خوردگى دندان جلوگیرى مى نماید.

کاربرد رزین هاى کامپوزیتى و نانوکامپوزیت ها در دندان پزشکى

در فناورى رزین کامپوزیتى، اندازه ذره و میزان حضور ذرات، بیانگر اطلاعاتى مهم براى بهترین استفاده از مواد کامپوزیتى است. تغییر ترکیبات پرکننده ، عمده ترین پیشرفت در تکامل رزینهاى کامپوزیتى بوده است. این تغییر در میزان و اندازه پرکن است که عملکرد آن را در جلاپذیرى  وهمچنین پوشش و مقاومت در برابر ترک خوردن  کنترل مى نماید. فناورى نانو می تواند رزینهاى کامپوزیتى با ذرات پرکن کوچکتررا براى ما تولید کند که می تواننددر غلظتهاى بالاتر حل شده و در سیستم رزینى، پلیمریزه شوند. مولکو لهاى این مواد، می توانند طورى طراحى گردند که هنگام جفت شدن با یک پلیمر، سازگار باشند و خواص منحصر به فردى رامانند خواص فیزیکى، مکانیکى و نورى به وجود آورند.در حال حاضر، اندازه ذرات کامپوزیتى معمول، که اولاً از انداز ه هاى ساختارى کریستا لهاى هیدروکسى آپاتیت، لوله هاى کوچک دندانى  و میله هاى میناى دندان  بسیا متفاوت است و ثانیاً به عنوان حد واسط بین مواد ترمیمی ماکروسکوپی (۰,۷ تا ۴۰ نانومتر) وساختار نانوسکوپی دندان (دراندازه های ۱تا ۱۰ نانومتر) عمل مى کنند، داراى پتانسیل بالقو ه ای برای  تحقیق در زمینه فناورى نانو هستند.

فناورى نانو می تواند سبب افزایش پیوستگى بین ساختار دندان و ذرات پرکن با اندازه نانویى گردد و یک حدِّ واسط طبیعی تر و پایدارتر بین بافتهاى سخت معدنى کارى شده دندان و بیو مواد ترمیمى پیشرفته را به وجود آورد.