دانلود مقاله کاربردهای نانوتکنولوژی در سرطان

دانلود مقاله کاربردهای نانوتکنولوژی در سرطان

نانوتکنولوژی و سرطان:
برای کمک به ازبین بردن مرگ و تحمل درد ناشی از سرطان، انجمن ملی سرطان (NCI) در جهت مهارقدرت نانوتکنولوژی در پیشگیری، تشخیص و درمان سرطان تاسیس شده است. در حال حاضر برنامه  های NCI از تحقیقات نانوتکنولوژی حمایت می  کند که پایه  های زیادی در زمینه تشخیص، درمان و پیشگیری سرطان را تغییر خواهد داد . این بحث را می توان در یک تقسیم بندی
ساده به چند زیرمجموعه تقسیم کرد:۱-پیشگیری ۲- تشخیص و ۳-درمان بیماریها. ایده آل ترین حالت عدم ابتلا شخص به بیماری است و به همین منظور میتوان با اتخاذ تدابیر مناسب تا حد زیادی
از ابتلا به انواع بیماریها جلوگیری کرد. از سوی دیگر تشخیص بیماری نیز بسیار مهم است چرا که درصورت عدم تشخیص صحیح بیماری و یا تاخیر بیش از اندازه در این کار عواقب جدی بیمار را تهدید خواهد کرد. این مسئله بخصوص در مورد بیماریهای صعب العلاج مانند سرطان بسیار حائز اهمیت است. آخرین مرحله، درمان بیماری در صورت ابتلا است. در این حالت انسان تمام سعی و تلاش خود را در جهت برطرف ساختن این مشکل بکار می گیرد و با استفاده از انواع روشها از طب سنتی و سوزنی گرفته تا استفاده از پیچیده ترین امکانات و تجهیزات سعی می کند تا آن را برطرف نماید. از جمله علومی که در طی چند سال گذشته بسرعت شروع به رشد کرده است نانوتکنولوژی می باشد.

ابزارهای جدید نانوتکنولوژی قادر است یک یا چندین وظایف مهم درمانگاهی شامل: تشخیص سرطان در مراحل ابتدائی، با دقت اشاره کردن به موقعیت آن در داخل بدن، آزاد کردن داروهای ضد سرطانی به ویژه به سلولهای بدخیم و تعیین اینکه آیا این داروها سلولهای سرطانی را از بین می  برد،را پاسخگو باشد. همانطوریکه این ابزارهای نانو در آزمایشهای کلینیکی بررسی می  شوند محققان معتقدند که نانوتکنولوژی به عنوان ابزارهای چند عملکردی خدمت خواهد کرد نه تنها برای هر تعداد از عوامل درمانی و تشخیصی بلکه پایه  های بسیاری از پیشگیری، تشخیص و درمان سرطان را تغییر خواهد داد. پیدایش نانوتکنولوژی در زمینه سرطان در زمان مناسبی ظهور کرده است.
دانش وسیع از ژنوم (کل محتوای ژنی یک موجود زنده درون سلول) و پرومتیکهای (بررسی تمام پروتئین هایی که در بدن یک موجود زنده تولید می شوند) سرطانی که در نتیجه مقاله ژنوم بشر HGP پدیدار می  شود در حال آماده کردن جزئیات حیاتی مهم درمورد چگونگی گسترش سرطان می باشد که به ترتیب فرصت  های جدیدی را برای حمله به شالوده مولکولی سرطان ایجاد می  کند.

در طی همین چند سالی که نانوتکنولوژی بطور جدی وارد عرصه علم و فناوری شده است تحولات شگرفی در زمینه  های مختلف علوم پزشکی ایجاد شده است. از جمله این تحولات و شاید مهمترین آنها، گامهای مثبتی بوده است که در زمینه تشخیص و درمان سرطان برداشته شده است. امروزه با تکیه بر توانائیهای نانوتکنولوژی امید زیادی برای حل مشکلات اساسی تشخیص و درمان بیماریها بوجود آمده است.

هر چند دانشمندان نبود ابداعات تکنولوژیکی برای تبدیل کشفیات مولکولی نوید بخش به ابزارهای مفید برای بیماران سرطانی را عامل مهمی می دانند اما نانوتکنولوژی می تواند یک نقش موثری را در سرطان داشته باشد. با آماده کردن ابزارها و قدرت تکنیکی قادر خواهیم بود مهارکننده  ها و درمانگرها و تشخیصهای جدیدی را برای نگه  داری مکانی با هیاهوی دانش امروز داشته باشیم. برای مهار قدرت نانوتکنولوژی در سرطان، NCI در حال جستجوی ورود به دنیای وسیع برای آماده سازی در جهت کاربردهای مهندسی و پژوهشی است. بنابراین NCI برنامه نانوتکنولوژی سرطان را توسعه خواهد داد. طرح ابتدائی از متخصصین تحقیق در هر دو زمینه سرطان و نانو تکنولوژی (صفحات چهار و پنج) شما را راهنمایی خواهد کرد.
NCI در پشتیبانی از تلاش های رشته  های مختلف علمی مورد نیاز برای تحقق وعده  های نانوتکنولوژی و تحول زیستی در دانش به یافته  های جالب در توانائی  مان به تشخیص، درمان و مهارکننده  های سرطان کوششهای بسیاری نموده است، هر چند این کوشش هنوز در ابتدای مسیر می باشد ولی نکات برجسته صفحات بعد بعضی از پیشرفت های قابل توجهی را که در حال حاضر در پل ارتباط بین بیولوژی مولکولی مدرن و نانوتکنولوژی رخ داده است نشان میدهد.

توسعه برنامه نانوتکنولوژی سرطان:
برنامه نانوتکنولوژی سرطان NCI حمایتهای لازم برای برنامه  های خارج و داخل از رشته  های نانوتکنولوژی و آزمایشگاه های استاندارد را انجام خواهد داد. الگوهای مهمی برای وسایل و ابزارهای نانوتکنولوژی را گسترش خواهد داد که محققان قادر خواهند بود برنامه  های مربوطه را گسترش دهند تا اهداف چندگانه آزمایشگاه را به خدمت بگیرند، یک آزمایشگاه خصوصی متمرکز شده از نظر تولید داده فنی که به محققان در انتخاب اینکه کدامیک از ابزارهای مقیاس نانو برای استفاده کاربرد تحقیقاتی یا کلینیکی سودمند است کمک خواهد نمود. علاوه بر این، این آزمایشگاه جدید انتقال داده و ترجمه آن را از کاربردهای نانوتکنولوژی به کلینیکی آسان خواهد کرد.

۶ نواحی چالش برانگیز مهم شامل:
۱) مهارکننده و کنترل کننده سرطان: گسترش ابزارهای مقیاس نانو که می تواند عوامل بازدارنده سرطان را آزاد کند، طراحی واکسن های ضد سرطان چند مولفه  ای با استفاده از ناقلین آزاد کننده در مقیاس نانو.
۲) کشف سریع پروتئین های سرطانی: ایجاد سنسورهای مولکولی قابل کاشت که می تواند منجر به کشف نشانگرهای زیستی مربوط به سرطان شده و این اطلاعات را برای آنالیز آزمایشات خارج از بدن موجود زنده یا آزمایشات انجام گرفته درون آزمایشگاه جمع آوری کند و نیز انتقال نتایج بدست آمده از نانوتکنولوژی به کلینیکی، گسترش مجموعه برنامه  های هوشمند برای همزمانی آنالیزهای اسپکتروسکوپی جرمی و نشانگرهای مربوط به سرطان.
۳) تشخیص  های تصویری: طراحی عوامل هدفدار شده و هوشمند که سرطان را به سلول مورد نظر بطور هوشمندانه اصلاح کند. ابزارهای مقیاس نانو مهندسی از نظر ردیابی بیولوژیکی و تنوع در سلولهای سرطانی که درون تومور با هم ترکیب می شوند را توانمند کرده است.
۴) درمانهای چند عملکردی: ابزارهای مقیاس نانو توسعه یافته که کارهای مربوط به درمان و تشخیص را ترکیب می کنند. ایجاد ابزارهای درمانی هوشمند که می تواند آزاد کننده  های فضایی و موقتی درمانی را کنترل کند.
۵) کیفیت افزایش زندگی با کنترل سرطان: طراحی ابزارهای مقیاس نانو که می تواند بطور بهینه داروها را آزاد کند برای شرایط درمانی ناشی از درمانهای ضد سرطان مزمن،شامل درد، حالت تهوع، بی اشتهایی، افسردگی و تنگی نفس.
۶) آموزش رشته  های مختلف علمی: تلاش های هماهنگ برای آماده کردن زنجیره  های سلسله  وار در بیولوژی سیستمی و مولکولی به مهندسی نانوتکنولوژی و در نانوتکنولوژی به محققان سرطان. ایجاد برنامه  های پایه، دوره آموزش رشته  های مختلف علمی جدید برای تعلیم دادن یک نسل جدید از محققان مهارت دیده در هر دو رشته بیولوژی سرطان و نانوتکنولوژی.

نانوتکنولوژی چیست؟
نانوتکنولوژی برمی گردد به اثر متقابل اجزاء مولکولی و سلولی و مواد ساخته شده خصوصا” خوشه  هایی از اتمها و مولکول ها و قطعات مولکولی در بیشترین سطح بنیادی از بیولوژی، چنین ابزار مقیاس نانو به ویژه که بصورت منحصر به فرد در ابعاد کوچکتر از ۱۰۰ نانومتر می تواند به وسیله خودشان یا مانند بخشی از ابزارهای بزرگتر شامل اجسام مقیاس نانو چند تایی استفاده شود. در مقیاس نانو، ویژگی های بیولوژیکی و شیمیایی و فیزیکی مواد بصورت اساسی اختلاف دارند و اغلب بصورت غیر منتظره ای رابطه دارند، مواد حجیم چون ویژگیهای مکانیک کوانتوم از اثرات متقابل اتمی بوسیله تغییرات مواد بر روی ابعاد نانومتری تحت تاثیر قرار گرفته است.

حمله به داخل یک سلول زنده فرصت هایی جدید روی مرزهای تحقیقی برای هر دو پایه و درمانگاهی ایجاد می کند.
در حقیقت به وسیله ایجاد ساختارهای در ابعاد نانومتری این ممکن است که خصوصیات بنیادی مواد را کنترل کنیم، شامل نقطه ذوبشان، خصوصیات مغناطیسی و حتی رنگشان، بدون تغییر دادن ترکیب شیمیایی مواد. فناوری نانو ، چنانکه از نام آن برمی‌آید با اجسامی به ابعاد نانومتر سروکار دارد. فناوری نانو در سه سطح قابل بررسی است: مواد، ابزارها و سیستمها. در حال حاضر در سطح مواد، پیشرفتهای بیشتری نسبت به دو سطح دیگر حاصل شده است. موادی را که در فناوری نانو بکار می‌روند، نانو ذره نیز می‌نامند. برای آنکه تصوری از ریزی نانو ذره‌ها داشته باشیم بهتر است آن را با ابعاد سلول مقایسه کنیم. اندازه متوسط سلول ۱۰ میکرومتر است. اندازه متوسط یک پروتئین ۵ نانومتر است که با ابعاد ریزترین جسم ساخت بشر قابل مقایسه است
ابزارهای مقیاس نانو و ابزارهای بزرگتر از اجزاء مقیاس نانو از نظر سایز همانند اشیاء بیولوژیکی یکسان هستند. آنها کوچکتر از سلول های انسان هستند (در ضخامت ۱۰۰۰۰ تا ۲۰۰۰۰ نا نومتر) و از نظر ارگان ها مانند اندامکهای داخل سلولی (میتوکندری و هسته) و شباهت در اندازه تا ماکرومولکولهای بیولوژیکی بزرگ از قبیل آنزیمها و گیرنده ها- هموگلوبین برای مثال تقریبا” ۵ نانومتر است در حالیکه سلولهای اطراف دو لایه لیپید ضخامتی در حدود ۶ نانومتر دارد. ابزارهای مقیاس نانو کوچکتر از ۵۰ نانومتر می توانند به آسانی وارد اغلب سلولها شوند در حالیکه آنهایی که کوچکتر از ۲۰ نانومتر می باشند می توانند خارج از رگهای خون عبور کنند. در نتیجه ابزارهای مقیاس نانو می توانند به راحتی در بیومولکولها روی هر دو سطح سلولها و داخل سلولها اثر کنند. اغلب در روشهایی که رفتار و ویژگی های بیوشیمیایی از آن مولکول ها تغییر نمی کند. از نظر علمی ساختمان و ویژگی واقعی ابزارهای مقیاس نانو ممکن است برای فهم تولید سرطان حمله به داخل یک سلول زنده شرکت کنند تا فرصتهای برای منفعتهای جدید روی هر دو مرزهای تحقیقی پایه و درمانگاهی ایجاد کنند. توانایی برای تاثیر متقابل همزمان در پروتئین های بحرانی متعدد و اسیدهای نوکلئیک در مقیاس مولکولی باید آماده کند فهم بهتری از تنظیم کننده کمپلکس و شبکه های سیگنال که رفتار سلولها در حالت ایده آلشان را کنترل کنند، همانطور که متحمل تغییر شکل بدخیم می شوند.
همچنین نانوتکنولوژی یک برنامه آماده می کند برای کامل کردن تلاشها در پروتئین های بدن موجود زنده در سایر تحقیقات علمی به طبیعت مولکولی سرطان بوسیله تحقیقات ارائه شده، فرصتی برای اندازه گیری همزمان عبارت ژن و پروتئین، تشخیص دادن ساختارهای پروتئین ویژه و قلمروهای ساختاری، و درک انتقال پروتئین در میان تقسیمات سلولی متفاوت. بطور مشابه ابزارهای مقیاس نانو از پیش در حال تهیه کردن اینکه آنهایی که می توانند آزاد کنند عوامل درمانی که می توانند جائی که آنها احتمالا” بیشتر موثر هستند عمل کنند، یعنی درون سلول یا حتی درون ارگانهای ویژه. با این حال برخلاف ابعاد کوچکشان، ابزارهای مقیاس نانو نیز میتوانند ۱۰ از ۱۰۰۰ از مولکولهای کوچک را نگه دارند از قبیل یک عامل مقایسه ای مانند MRI یا یک سیستم تشخیص چند جزئی توانا از نظر سنجش حالت متابولیک سلول، ایجاد فرصت برای حساسیت بی نظیر در تشخیص سرطان در مراحل آغازین.
به عنوان مثال روشهای رایج می توانند یک آنتی بادی monoclonal (در هنگام ورود آنتی ژن از خارج، سیستم ایمنی بدن سعی می کند آنتی بادی تولید کند اگر یک نوع آنتی بادی تولید کند به آن monoclonal گفته میشود) را به یک مولکول منفرد به هم متصل کنند، از یک عامل مقایسه  MRI مورد نیاز که چندین ۱۰۰ یا ۱۰۰۰ از این ساختار بدست آید و به یک سلول سرطانی نشاندار شده متصل شود. به منظور اینکه یک سیگنال به اندازه کافی قوی ایجاد کنیم تا بتواند از طریق MRI شناسایی شود. اکنون تصور کنید این آنتی بادی سرطانی به یک ذره نانو که شامل ۱۰ از ۱۰۰۰ از عامل مقایسه یکسان است متصل شود اگر حتی چنین ساختاری بدست آید و به یک سلول سرطانی پیوند شود آن قابل تشخیص خواهد بود.