حمایت کامرون از دستگاه های اطلاعاتی انگلیس و سکوت در برابر جاسوسی آمریکا

دیوید کامرون نخست وزیر انگلیس جمعه از اقدام دستگاه های اطلاعاتی کشورش علیه به اصطلاح تروریسم دفاع کرد اما در عین حال از اظهار نظر در خصوص جاسوسی آمریکایی ها در اروپا خودداری کرد.

به گزارش سرویس بین الملل باشگاه خبرنگاران به نقل از خبرگزاری فرانسه، کامرون جمعه در کنفرانسی خبری پس از نشست سران اتحادیه اروپا اعلام کرد: دستگاه های اطلاعاتی انگلیس عادت دارند درباره مسایل اطلاعاتی اظهار نظر نکنند و من با این مسئله موافق هستم.

در حالی که دستگاه های اطلاعاتی انگلیس در برخی از پرونده های جاسوسی علیه دیگر کشورها متهم هستند، نخست وزیر انگلیس در این خصوص اظهار نظر نکرد.

وی بیانیه ای را که روز گذشته به امضای روسای جمهوری و نخست وزیران کشورهای اروپایی در خصوص ابتکار فرانسه و آلمان رسید تایید کرد.

نخست وزیر انگلیس خاطر نشان کرد: برنامه مبادله اطلاعات بین آمریکا، انگلیس، کانادا و نیوزیلند وجود دارد.

وی با تاکید بر اینکه مسایل اطلاعاتی جزء اختیارات خود کشورها و نه اتحادیه اروپاست از شیوه هدایت و نظارت پارلمانی بر دستگاه های اطلاعاتی انگلیس دفاع کرد.

نخست وزیر انگلیس گفت: هر سال، آنان موجب می شوند که امنیت ملت ما حفظ شود و به تامین امنیت مردم دیگر کشورهای اروپایی کمک می کنند.

وی از ادوارد اسنودن مشاور سابق آژانس امنیت ملی آمریکا، نخستین کسی که درباره سامانه گسترده نظارت سایبری آمریکا افشاگری کرد، انتقاد کرد.

کامرون در برابر خبرنگاران گفت: این افشاگری ها محافظت از شهروندان ما را دشوار می سازد، اسنودن چه کرد؟ به جز اینکه به کسانی که بد ما را می خواهند یاد داد چگونه باید تقلب کرد و گریخت.

طرح ها ی نوین گرافیکی با کیفیت بالا

برای تماشای عکس ها به ادامه مطلب مراجعه کنید

برای تماشای عکس ها در سایز حقیقی خود بر روی آن ها کیلیک کنید

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9 اختراع دیگر از ادیسون

 

توماس ادیسون اختراعات با ارزش بسیاری دارد اما در میان اختراعات او که کمتر از آنها صحبت شده نیز نمونه‌های جالب‌ توجهی به چشم می‌خورند که بعضی ردی از شوخ‌طبعی ذاتی او دارند. از میان این اختراعات عجیب می‌توان به استودیوی سینمایی گردان، آشکارساز روح، اولین خانه‌های بتنی و عروسک آوازه‌خوان اشاره کرد.
 

صندلی الکتریکی  
  
 
 
 

ادیسون میل شدید و رغت انگیزی داشت که از جان دادن جانداران فیلم بگیرد. از حیوانات کوچک گرفته تا انسان ها یا حتی یک فیل عظیم الجثه. از این رو وقتی دید که مجلس نیویورک به دنبال راه جدیدی برای اعدام زندانیان می گردد ( چون دار زدن همراه درد زیادی بود )، اعلام کرد که می توان از نوعی از سیستم برق AC که توسط یکی از دانشمندان به نام وستینگ هوس اختراع شده بود، استفاده کرد.

 خانه بتنی 
 

این خانه بتنی که دقیقا مانند نمونه‌های چوبی متداول طراحی شده، یکی از اولین تجارب در زمینه استفاده از بتن در ساختمان‌ها است. ادیسون در ساخت اولین بزرگراه بتنی نیز همکاری داشته است.

 گرامافون بتنی 

 
کابینت گرامافون بتنی ادیسون که حاصل آزمون بتن اسفنجی بوده است. ادیسون ساخت پیانوی بتنی را نیز تجربه کرده است.

 استودیوی گردان 
 

این استودیوی سینمایی گردان که بلک ماریا نام دارد برای فیلمبرداری از مسابقات بوکس و نمایش‌های عمومی استفاده می‌شده است. این استودیو به شکلی طراحی شده که در تمامی ساعات روز نور با زاویه یکسانی به آن می‌تابیده است.

 آشکارساز روح 
  
 
  
 
 
این دستگاه آشکارساز ارواح است که در سال ۱۹۳۳ توسط ادیسون ساخته شده.

 طرح اولیه یک هواپیما 

پس از موفقیت برادران رایت، ادیسون این طرح را در سال ۱۹۱۰ برای ساخت هواپیمایی تهیه کرد که هرگز به مرحله پرواز نرسید.

 عروسک آوازه‌خوان 
 
این عروسک آوازه‌خوان که در سال ۱۸۸۹ توسط ادیسون اختراع شده همراه یک فونوگراف مینیاتوری کوچک بوده است.

 قلم الکتریکی 
 
این قلم الکتریکی که در سال ۱۸۷۶ توسط ادیسون اختراع شده، الهام‌بخش اولین دستگاه‌های خالکوبی الکتریکی بوده است.

 پنکه الکتریکی 
 این اختراع یک پنکه الکتریکی است که می‌تواند با باتری کار کند.

فیلم / فرود هفتاد هواپیما در 25 ثانیه

فرودگاه بین‌المللی سن دیه‌گو،که یکی از فرودگاه های پرتردد دنیا به حساب می آید  روزانه بیش از ده ها و یا شاید صدها پرواز داخلی و خارجی را انجام میدهد که فرود و یا پرواز این هواپیماها باید بادقت و زمان بندی دقیق و حساسی صورت گیرد. با دیدن ویدئو زیر می توان به گوشه از این نظم و دقت پی بریم.

" title="فیلم / فرود هفتاد هواپیما در 25 ثانیه" style="border: 1px solid rgb(212, 212, 212); max-width: 100%; height: auto; float: left; padding: 2px;" />

فرودگاه بین‌المللی سن دیه‌گو،که یکی از فرودگاه های پرتردد دنیا به حساب می آید  روزانه بیش از ده ها و یا شاید صدها پرواز داخلی و خارجی را انجام میدهد که فرود و یا پرواز این هواپیماها باید بادقت و زمان بندی دقیق و حساسی صورت گیرد. با دیدن ویدئو زیر می توان به گوشه از این نظم و دقت پی بریم.

به گزارش فرهنگ نیوز:فیلم زیر توسط یک فیلمساز به نام نام آقای کاکرنبیکر تولید شده است. این فیلم فقط پرواز های بین ده و نیم صبح تا ۳ بعد از ظهر که در باندهای این فرودگاه به زمین نشسته‌اند را بررسی کرده است وپس از ضبط کلیه تصاویر و کنار هم قرار دادن آن ها فیلم زیر را تولید کرده است.

دانلود فیلم

برای این کار او پرواز هواپیماها را در یک آسمان آبی بی‌ابر ضبط می‌کرد، آسمان آبی برای او نقش پرده سبزی را بازی می‌کرد که در فیلم‌ها استفاده می‌شود. به این ترتیب او می‌توانست در مرحله بعد با زدودن رنگ آبی اطراف هواپیماها، ویدئوی آنها را کنار هم بچیند و با هم ترکیب کند

هواپیماهای فوق مدرن و بدون سرنشین آمریکا در برنامه ۲۰ سال آینده

نیروی هوایی آمریکا مشغول جایگزینی هواپیماهای جنگنده F22 Raptor است و قصد دارد تا سال ۲۰۳۰ این کار را تکمیل کند. برای نخستین بار در تاریخ آنها قصد دارند جنگنده های جدید را به گونه ای طراحی کنند که فاقد خلبان درون هواپیما باشد. در واقع این جنگنده ها همچنان خلبان خواهند داشت اما مکان انها به جای درون هواپیما در بیرون و مکانی امن خواهد بود.

این طرح جدید مزایای متعددی دارد. اول از همه دیگر جان خلبان ها به خطر نخواهد افتاد چرا که از کیلومترها دورتر هواپیما را کنترل می کنند. این خلبان ها تمام تصاویر و اطلاعاتی را می بینند که در حالت فعلی قادر به مشاهده هستند. بنابراین کنترل جنگنده برای آنها تفاوتی نخواهد کرد. مزیت مهم دوم انجام مانورهایی است که در صورت حضور خلبان داخل خود هواپیما امکان پذیر نیست. به دلیل محدودیت های فیزیولوژیک بدن انسان اجرای برخی حرکات در هواپیما امکان پذیر نیست چرا که باعث آسیب یا بیهوشی خلبان می شود. اما در این طرح دیگر چنین محدودیتی وجود ندارد. بنابراین قدرت مانور بسیار بیشتر خواهد شد.
مزیت سوم بالا رفتن قدرت تصمیم گیری خواهد بود. چرا که در استرس جنگ واقعی خلبان ها به خاطر نبود در صحنه، کمتر مضطرب می شوند و امکان تصمیم گیری منطقی بهتری دارند. تمام اینها سبب شده که در نسل ششم جنگنده های آمریکایی شاهد چنین تغییری باشیم. تصویر بالا مدلی از این هواپیماها را نشان میدهد که هنوز نامی برای آنها انتخاب نشده است

هواپیما های جنگنده

هواپیما  که از هر نظر یک وسیله زیبا و ناب است و برای کسا نی که علاقه به این گونه هواپیماها دارند پیشنهاد می کنیم این تصاویر را حتما ببینند .

Grumman F-14A Tomcat

McDonnell Douglas F-4E Phantom II

Northrop F-5E Tiger II

Northrop F-5E Saeghe

Sukhoi Su-24MK

Mikoyan-Gurevich MiG-29A

Sukhoi Su-25UBK

Northrop F-5A Freedom Fighter

Northrop F-5B Simorgh

SAC J-8 Finback

Chengdu J-10

Eurofighter Typhoon

Dassault Mirage F1

Dassault Mirage 2000B/C

Dassault Rafale

IAI Kfir

IAI Lavi

Mikoyan MiG-23 Flogger

Mikoyan MiG-25 Foxbat

Mikoyan MiG-29 Fulcrum

Mikoyan MiG-31 Foxhound

Mikoyan MiG 1.42 (1.44) MFI

Sukhoi Su-27 Flanker

Atlas Cheetah

Saab 37 Viggen

Saab JAS 39 Gripen

AIDC F-CK-1 Ching Kuo

Mikoyan MiG-27 Flogger

Sukhoi Su-34 Fullback

Panavia Tornado IDS

هواپیما های جنگنده

هواپیما  که از هر نظر یک وسیله زیبا و ناب است و برای کسا نی که علاقه به این گونه هواپیماها دارند پیشنهاد می کنیم این تصاویر را حتما ببینند .

Grumman F-14A Tomcat

McDonnell Douglas F-4E Phantom II

Northrop F-5E Tiger II

Northrop F-5E Saeghe

Sukhoi Su-24MK

Mikoyan-Gurevich MiG-29A

Sukhoi Su-25UBK

Northrop F-5A Freedom Fighter

Northrop F-5B Simorgh

SAC J-8 Finback

Chengdu J-10

Eurofighter Typhoon

Dassault Mirage F1

Dassault Mirage 2000B/C

Dassault Rafale

IAI Kfir

IAI Lavi

Mikoyan MiG-23 Flogger

Mikoyan MiG-25 Foxbat

Mikoyan MiG-29 Fulcrum

Mikoyan MiG-31 Foxhound

Mikoyan MiG 1.42 (1.44) MFI

Sukhoi Su-27 Flanker

Atlas Cheetah

Saab 37 Viggen

Saab JAS 39 Gripen

AIDC F-CK-1 Ching Kuo

Mikoyan MiG-27 Flogger

Sukhoi Su-34 Fullback

Panavia Tornado IDS

عکس های شگفت انگیز هوایی از داخل کابین هواپیما

به گزارش تکناز خلبان اماراتی، کریم نفانی عکس های شگفت انگیزی را تنها با استفاده از یک دوربین دیجیتال DSLR از ارتفاع ۱۰۶۷۰ متری از کابین هواپیمای خود بر فراز آسمان دبی گرفته است که بیشتر شبیه به نقاشی های رنگ روغن به نظر می رسند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

چند مدل هواپیمای روسی در تاریکی شب

در صورتی که هرکدام از عکس ها باز نشد . روی خود عکس کلیک راست کرده و گزنیه Show Pictuer را بزنید !!!!

عکس هواپیما

هواپیما های روسی

عکس های زیبا از هواپیما های مسافربری

عکس هواپیما های جنگی روسی

عکس هواپیماهای شیک

طراحی داخلی هواپیما

طراحی داخلی هواپیما از اهمیت خاصی برخوردار است. اگرچه در نگاه اول به نظر می رسد که به خاطر زمان کم پروازهای هوایی دیگر نیازی به پرداختن به جزئیات نیست اما نباید فراموش کرد که بعضی پروازها چندین ساعت طول می کشند و برخی افراد نیز ترس و اضطراب خاصی از هواپیما دارند. پس اگر در طراحی یا انتخاب رنگ به چنین مواردی توجه نشود، ممکن است استرس افراد افزایش یافته و به خاطر وجود رنگ های خسته کننده، سایر افراد نیز احساس خستگی کنند. معمولا برای این حالت باید از رنگ های روشن استفاده کرد تا رنگ های تیره. مثلا استفاده از رنگ آبی روشن یا سفید در اولویت قرار دارد. در زیر با چند نمونه از طرح های داخل هواپیما اشنا خواهید شد:

 

 

 

مشخصات هواپیما های روسی

آنتونوف۱۴0

           

آنتونوف-۱۴۰ هواپیمایی توربین‌دار نزدیک‌بُرد است که نخستین بار در ۹ سپتامبر ۱۹۹۴ به پرواز در آمد. خط اصلی تولید در کارخانه آنتونوف در خارکف اوکراین است. این هواپیما در ایران (تحت نام ایران-۱۴۰) توسط شركت صنايع هواپيماسازی ايران (هسا) و روسیه هم تولید می‌شود.

سانحه‌ها

۱. ۱۵ فوریه ۲۰۰۹، هواپیمای مسافربری ایران ۱۴۰ در حوالی فرودگاه شاهین شهر اصفهان سقوط کرد و تمامی پنج سرنشین هواپیما جان باختند. سانحه سقوط هواپیمای مسافربری ایران ۱۴۰ هنگامی رخ داد که خلبانان یکی از شرکت‏های هواپیمایی شامل یک استاد خلبان و ۴ خلبان در حال آموزش، در حال گذراندن آموزش‌های تایپ (نوع) این هواپیمای دوموتوره جهت ورود به ناوگان این شرکت بوده‌اند.

۲. ۲۴ دسامبر ۲۰۰۵، یک هواپیمای آنتونوف-۱۴۰ خطوط هواپیمایی جمهوری آذربایجان با ۲۳ مسافر در سواحل دریای خزر سرنگون شد و تمامی مسافران آن کشته شدند.

۳. ۲۳ دسامبر ۲۰۰۲، سرنگونی هواپیمای آنتونوف-۱۴۰ در نزدیکی اردستان باعث مرگ شماری از کارشناسان هوافضای اوکراینی و روسی که برای گشایش خط تولید نمونه مشابه به ایران می‌آمدند شد.

کاربرد نظامی

گفته می شود ایران قصد استفاده های نظامی به عنوان هواپیمای شناسایی و پیش اخطار از این هواپیماها را در نیروی دریایی دارد.

 

---

آنتونوف۷2

 

هواپیمای آنتونوف اکراینی

نوع        هواپیمای ترابری

سازنده    آنتونوف

طراح     آنتونوف

بکارگیری            ۱۹۷۷/۱۲/۲۲

وضعیت  فعال

آنتونوف-۷۲ هواپیمایی است که نخستین بار در ۲۲ دسامبر ۱۹۷۷ (میلادی) پرواز کرد. یکی از انواع آن، آنتونوف-۷۴، امکان پرواز در مناطق قطبی را نیز دارد.

گفتنی است همکنون هواپیماهای آنتونوف-۷۲ به صورتی گسترده در نیروی هوایی سپاه پاسداران انقلاب اسلامی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

مدل ها

•           An-72-100 مدل دگرگون شده برای خدمات مسافربری عمومی

•           An-74 چندمنظوره

•           An-74T-100

•           An-74T-200 توانایی حمل بار بیشتر

•           An-74T-200A

•           An-74TK-100

•           An-74TK-200 قابلیت تبدیل از مسافربری به ترابری و بالعکس

•           An-74TK-200 Salon مدل اجرایی برای حمل ده تا شانزده مسافر [۱].

 

مشخصات

دارای دو موتور توربوفن بر روی بالها و نزدیک به بدنه هواپیماست.

•           فاصله نوک دو بال: ۳۱٫۹ متر

•           طول: ۲۸٫۱ متر

•           ارتفاع: ۸٫۷ متر

•           ظرفیت مسافر: ۶۸ نفر

•           بیشینه سرعت: ۷۰۵ کیلومتر بر ساعت

•           محدوده پرواز: ۲۱۵۰ کیلومتر [۲].

---

آنتونوف 225

 

آنتونوف 225 معروف به "مریا (Mriya)" بزرگترین هواپیمای جهان می باشد که میتوان آن را نسخه بزرگ شده هواپیمای آنتونوف 124 دانست. هدف اصلی از ساخت این هواپیما حمل وسایل مربوط به برنامه فضائی اتحاد جماهیر شوروی شوروی بود که تا قبل از آن توسط هواپیمای بمب افکن M-4 صورت میگرفت ولی این هواپیما قابلیت حمل راکتهای شوروی در دهه 1980 میلادی را نداشت. بدین منظور کمپانی آنتونوف مامور ساخت یک هواپیما گردید، که قابلیت حمل شاتل فضائی "بوران (Buran)" و اجزای راکت "انرجیا (Energiya)" و دیگر محموله های مورد نیاز کارخانه سازنده را داشته باشد. برای سادگی آنتونوف از طرح موجود هواپیمای آنتونوف 124 استفاده نمود با این تفاوت که ضمن اضافه نمودن طول و دهانه بال هواپیما دو موتور به چهار موتور موجود آن اضافه نموده و امپناژ (مجموعه دم افقی و عمودی و دم هواپیما) آن را با دو دم عمودی دوباره طراحی نمود. این هواپیما در اولین پرواز خود در 21 دسامبر 1988 در یک پرواز 106 رکورد جهانی از خود بر جای گذاشت و در سال 1989 در نمایشگاه هوائی پاریس که شاتل بوران نیز بر آن نصب بود موجب شگفتی گردید. پس از فروپاشی شوروی و رها سازی طرح بوران این هواپیما سالها در اوکراین زمین گیر بود تا این که آنتونوف با هزینه کردن 20 میلیون دلار جهت بروز سازی سیستم های ناوبری آنرا در سال 2001 به عنوان یک هواپیمای باربری تجاری برای حمل محموله های سنگین و بزرگ وارد سرویس نمود. در صورت موفقیت آمیز بودن این طرح دومین فروند از این هواپیما نیز تولید خواهد گردید.

 

مشخصات هواپیما:

بیشنه وزن هنگام برخاست: ششصد هزار کیلو گرم

بشینه وزن بار: دویست و پنجاه هزار کیلو گرم

طول: 84 متر

دهانه بال: 88.40 متر

ارتفاع: 18.10 متر

خدمه: 2 خلبان و 4 خدمه پرواز

پیشرانه: شش موتور توربوفن Lotarev D-18T

سرعت کروز: 800 کیلومتر بر ساعت

 

---

آنتونوف-۱۴۸

آنتونوف-۱۴۸ An-۱۴۸ یک هواپیمای جدید مسافربری ساخته شرکت آنتونوف کشور اوکراین است. نخستین پرواز آن در دسامبر ۲۰۰۴ انجام شد. این هواپیما هنوز در حال تکمیل و به دست آوردن گواهینامه‌های لازم است و تولید تجاری آن هنوز شروع نشده است [۱].

آنتونوف ۱۴۸ یک جت منطقه‌ای ساخت شرکت اکراینی انتونوف است.در دسامبر ۲۰۰۶نمونه واقعی ان کامل وتست شد.این هواپیما از موتور d-۴۳۶-۱۴۸ ساخت شرکت motorsich واقع در zaporozhye اکراین نیرو می‌گیرد.این هواپیما با (apu) al-۴۵۰-ms auxiliary power unit که یکی از۹گونه apu است که کمیته بین المللی ثبت هوایی (iac ar)طبق استانداردjar-۲۵ ان را تایید کرده است.

طراحی آنتونوف ۱۴۸یک هواپیمای بال بالاو یا تک بال (monoplane)است.که دارای دو موتور جت توربینی نصب شده زیر بال می‌باشد.این ارایش و شکل, موتورها و ساختار بال را در برابر صدمات اشیای بیرونی fod))حفظ می‌کند.دارای سیستم عیب یاب خودکارauxiliary power unit است.پیکربندی بال an۱۴۸با ضریب اطمینان بالا اجازه می‌دهد که این هواپیما در فرودگاه‌هایی با تجهیزات کم هم مورد استفاده قرار گیرند.پروازو سیستم ناوبری پیشرفته,نمایشگر هایی با چندین وظیفه وسیستم های مخابراتی an۱۴۸, را به پرواز در روز وشب تحت شرایط آب و هوایی سخت با وجودجریان های هوا با چگالی بالاقادر می سازد. درون کاکپیت an۱۴۸ دربردارنده پنج LCD با ابعاد ۲۰*۱۵و ۶*۸ که ساخت شرکتAVIAPRIBOR است ودران نیز از فناوری ای که در AN۷۰استفاده شده به کار رفته.اما بال وبدنه ان روزامد تر ازجت AN۷۴ است.

انواع AN-۱۴۸-۱۰۰ یک هواپیمای منطقه‌ای ومدل اصلی AN۱۴۸است.این هواپیما۷۰ نفرو هر کدام را در۳۴اینچ جای می‌دهد.و در نمونه‌ای دیگر ۸۰ نفر را جای می‌دهد.این هواپیما در چند کلاس که مسافرین کمتری دارد ساخته شده به طور نمونه, چهار برابر کلاس های تجاری. برای اپراتورهای سیبری ای هو اپیما های آنتونوف یک نمونه‌ای ان باوزن کل بیشترو سوخت اضافی ذخیره شده در تانک مرکزی ,افزایش برد از,۱٫۱۸۷ به ۱٫۹۴۳مایل دریای است. آنتونوف نوع E برد ۲٫۷۵۲ مایل را ارائه می‌دهد.مدل E۱ بدون هیچ توقفی موسکو تا ولادیوستک که۳٫۷۷۷ مایل است را با۴۴ مسافر پرواز کرده است.همچنین طرح های پیشنهادی ای وجود دارد که نوع ۲۰۰ این هواپیما که ۵٫۳متر طویلتر است .و۹۰-۱۰۰ مسافر ضرفیت دارد ساخته شود. قیمتی که برای an۱۴۸ تعیین شده ۱۸-۲۰ میلیون دلار است شرکت انتونوف به خاطر ارزش عملیاتی ای که ۳۰-۲۵ درصد کمتر از Embraer-۱۷۰ است ادعای خسارت کرده.در آوریل ۲۰۰۵ اولین an۱۴۸ توسط شرکت ایلیوشین تحویل گرفته شد.شرکت لیزینگ و شرکت هوایی krasair قرداد اجارهٔ ۱۰ هواپیماو حق خرید یا فروش ۵ عدد به ارزش ۲۷۰ میلیون دلاررا امضا کردند.

خصوصیات an۱۴۸-۱۰۰

خدمه (خلبان و کمک خلبان )هواپیما: ۲نفر

ضرفیت وانواع :۷۰مسافر در ۳۴اینچ یا cm ۸۶٫۴ و۸۰ مسافر در۳۰اینچ یا cm ۷۶٫۲ نمونه پیشرفته با۴۵-۴۰مسافر با برد۳٫۸۰۰ مایل و نوع VİP با۳۰-۱۰مسافر .

حداکثر قابلیت حمل بار: (پوند kg ۹٫۰۰۰ ( ۲۰٫۰۰۰

موتور:۱۴۸- momop ciu a-۴۳۶-

 

تراست-take off rating   :کمینه نیرو برخاست برای نوع هواپیما۶۲٫۷۸۴ نیوتن و بیشینه نیرو۶۷٫۰۰۲نیوتن

بیشینه قدرت کروز:۱۴٫۷۱۵نیوتن برای انواع s/r and l/r

 

مصرف سوخت مشخص: ( پوند بر ساعت) kg/n/.h ۰٫۳۶ تیک آو و kg/n/h ۰٫۶۲ در ماکزیمم کروز

عملکرد

بیشینه سرعت:                      (kn   ۴۷۰     (۸۷۰ km/h

سرعت کروز:                            (۴۷۰kn       (۸۲۰-۸۷۰ km/h

کمترین مسافت برخاست    :  (m  ۱٫۷۵۰   (۵٫۷۴۰ ft 

برد:                                            ( مایل  nmi  ۱٫۹۰۰             (۳٫۶۰۰    km  ۲٫۲۰۰

سقف پروازی:                           (  ft ۴۱٫۰۰۰      (۱۲٫۵۰۰ m

محدودیت های طراحی هواپیما

روش Penalty انتخابی برای استفاده از کل محدودیت هایی تحمیل شده بر روند طراحی مفهومی هواپیما استفاده می شود. این روش مقدار برازش واقعی را در مقداری بیشتر از ضرب می کند( به شرط اینکه تخلف از محدودیت ها وجود داشته باشد). برخی از محدودیت ها در روند طراحی هواپیما کامل می شوند که در ارتباط با فاصله پرواز هواپیما، ضریب جابجایی با توجه به زوایه برخورد و نیروی چسبندگی لازم برای نشستن خلبان در هواپیما است. بنابراین به عنوان مثال، محدودیت هایی که در ادامه کار هواپیما لازم و کافی است به صورت زیر می باشد.

مشخصات مأموریت

مشخصات مأموریت بر اساس نوع هواپیمای به کار رفته در تحقیق و تناسب آن تعیین می شود که در اینجا از بوئینگ 717 استفاده شده است. بوئینگ 717 یک هواپیمای حمل و نقل با اندازه متوسط (19) است و مقطع مأموریتی آن در شکل 2 نشان داده شده است. در این تحقیق تعداد مسافران و خدمه ثابت بوده و به ترتیب 110 و 6 نفر است. به علاوه میانگین وزن خدمه و مسافر هم در برنامه در نظر گرفته شده است. 

شکل 2: نموداری ازمأموریت هواپیمایی مسافری

نتایجدر شکل 3، تاریخ همگرایی GA برای راهکارهای انتخابی مختلف و کراس آور نشان داده شده است. جدول 2 هم نشانگر پارامترهای طراحی بدست آمده برای هر کدام است.
راهکارهای ضعیف تری چون کراس آور در یک نقطه ایی زمان زیادی می طلبد تا در فضای تحقیق قرار گیرد. به هر حال، پس از 120 نسل، بیشتر آنها به حالت ثابت رسیده و تغییر در طراحی رخ نمی دهد. هر چند این روند نشان نمی دهد که طراحی مطلوب حاصل شده است بلکه ثابت می کند GA یک حالت پوشش دهنده دارد.

شکل 3: تاریخ (سابقه) همگرایی طرحهای مفهومی هواپیما برای حرکت 1 تا 5
نتایج موجود در جدول 2 بر اساس احتمال کراس آور و تغییر دینامیکی موتاسیون در هر نسل ارائه می شوند. اندازه جمعیتی ثابت 80 تایی با 200 نسل به عنوان معیار توقف استفاده می شود. بین اندازه جمعیت و تعداد نسل لازم برای همگرایی، ارتباط وجود دارد. چیزی که واقعاً لازم است؛ توازن میان اندازه جمعیت است به طوریکه GA بتواند آن را کشف کند. همچنین تعداد نسل ها هم باید مشخص شود. به طوریکه GA زمان کافی برای همگرایی سطوح مورد نظر در فضای تحقیق را ارائه کند. اندازه جمعیتی کوچک باعث می شود GA به سرعت در یک حالت حداقل همگرا شود زیرا فضای پارامتری کافی نمی باشد.
ازطرف دیگر، اندازه جمعیتی بزرگ هم مدتها دقت می گیرد تا مشخص شود و بلوکهای ساختمانی برای راه حل مطلوب فراهم شود(5). به هر حال، راهکار برجسته برای جلوگیری از عدم ارائه طرح مناسب لازم است تا مطمئن شویم در هر نسل این طرح ادامه دارد تا بهترین نمونه طرح حاصل شود.

جدول 2: نتایج بهینه سازی GA و مقایسه انها

این طرح می تواند باعث صرفه جویی زمانی لازم برای تکامل طراحی مفهومی هواپیما شود.

تکامل طراحی هواپیما

شکلهای 4 تا 7 نشان می دهند چگونه ترکیب هواپیما در روند تحقیقی GA قرار می گیرد. چون GA جمعیتی بر اساس تحقیق است، بهترین طرح بر اساس مقدار برازش انتخاب شده و به تصویر کشیده شده است. طرح در نسل 5، 20، 60و 120 برای شرح روند طراحی تکاملی GA ارائه شده است. توجه کنید که پس از نسل 120، کل جریان به حالت ثابتی می رسد و تغییر جزئی در طراحی هواپیما ایجاد می شود زیرا GA در طرح نزدیک به حالت بهینه همگرایی دارد و این روند به آرامی طی می شود.

شکل 4: بهترین طرح برای نسل 5

شکل 5: بهترین طرح برای نسل 20

شکل 6: بهترین طرح برای نسل 60

شکل 7: بهترین طرح برای نسل 120

شکل های 4 تا 7 نشان می دهد که GA از طرح غیرعملی به طرح مفهمومی درآمده است. به بیان دیگر، قابلیت GA برای یادگیری بستگی به زمان دارد. این حقیقت می تواند فراتر از زندگی روزمره ما باشد که بر اساس آن، توانایی های یادگیری تحت تأثیر فاکتور زمان است. به علاوه، طراحی همراه با کاهش نقص محدودیت یا باعث تقویت این حقیقت می شود که همگرایی به سوی راه حل های مطلوب تا نسبتاً مطلوب ایجاد شده است.
توجه کنید که حتی اگر اپراتورهای ژنتیکی به کار رفته چندان کارآمد نباشند، GA می تواند طرح مفهومی را برای هواپیما در کمترین زمان فراهم کند. طرح اجرایی بر اساس انتخاب عمل می کند. انتخاب رولت دارای مشخصه های نامطلوبی است و دلیل آن این است که کروموزوم های برتر بر انتخاب تسلط دارند. در نسل های بعد وقتی جمعیت همگرایی زیادی دارد، رقابت میان کروموزوم ها چندان موتی نبوده و رفتار جستجوی انتخابی شکل می گیرد.
می توان گفت که طراحی در مرحله حرکتی 3 بهترین طراحی از بین 5 مرحله است زیرا متغیرهای طراحی به خوبی با وزن کن و تخلف جزئی از محدودیت ها همراه هستند. کراس آور یکنواخت و انتخاب مسابقه ای بهترین طرح در کشف فضای جستجو و قرار دادن سطوح مناسب در فضای طراحی است که می تواند هدف اصلی طرح مفهومی باشد. یکنواخت بودن کراس آور باعث می شود تبادل اطلاعات در مقایسه با کراس آور یک یا دونقطه ای بیشتر شود در حالیکه انتخاب مسابقه ای می تواند نقش اساسی در رقابت جفت گیری داشته باشد.
بهترین طرح برای طراحی هواپیما در پایان مرحله 4 ( در نسل 200) نشان داده شده و با طراحی موجود مقایسه شده که در شکل 8 نشان داده شده است. به تغییرات ابعاد و طرح GA به کار رفته در هواپیما بر اساس طرح موجود توجه کنید.

بحث و نتیجه گیری

واضح است که GA می تواند طرح مناسبی برای هواپیما فراهم کند که زمان آن نسبت به روشهای طراحی قدیمی بسیار کم است. به هر حال GA این قابلیت را دارد که همزمان کل اصول طراحی را به کار گرفته و پارامترهای طراحی را بر همین اساس یکپارچه کند تا طرحهای مناسبی برای هواپیما فراهم شود. به علاوه GA می تواند از چند متغیر طراحی، فرمول بندی و محدودیت های طراحی استفاده کند.

شکل 8: مقایسه هواپیمایی بهینه شده توسط GA و طرح موجود از بالا و کنار

از این رو در بسیاری از روشها، GA می تواند به تیم طراحی کمک کند و گاهی اوقات روش طراحی (قدیمی) سنتی را تحت تأثیر قرار دهد. از طرف دیگر، سابقه همگرایی GA آرام است. در نتیجه راه حل های بدست آمده می تواند نشانگر نوع ساده ای از بهینه سازی باشد. این سؤالات مطرح می شود که جمعیت باید چه اندازه باشد و از چه نسبت کراس آور یا موتاسیون باید استفاده شود؟ در روند انتخاب GA چه کاری بهتر است؟ این سوالات برای تعیین کیفیت GA ضروری بوده و می تواند نقش مهمی را در تصمیم گیری برای GA ایفا کند.
به هر حال، در مورد مطلوب بودن طرحهای تولیدی توسط GA مدرکی در دست نیست زیرا اطلاعات گرادیانی وجود ندارد. از این رو یکی از محدودیت های اصلی GA فقدان وجود معیارهای همگرایی ساده معتبر است. همانطور که در سابقه (تاریخ) همگرایی GA می بنیم، به نظر می رسد که GA به حد بهینه نزدیک است ولی قرار گرفتن آن در فضای تحقیق زمان زیادی را می طلبد. بنابراین بهتر است از طرح نزدیک به طرح بهینه استفاده کنیم و جنبه های مختلف این طرحها را برای رسیدن به طراحی مفهومی مطلوب ترکیب کنیم. 
درنهایت، تحقیق نشان داده که GA ها ابزارهای انعطاف پذیر و مؤثری برای ارائه طرحهای مفهومی هواپیما هستند که می تواند باعث افزایش دامنه مسافت قابل پیمایش) و کاهش زمان و هزینه موجود در روشهای طراحی قدیمی شود.
منابع :
[1] Michealwicz, Z., Genetic algorithms + data structures = Evolution, Second Edition, Springer-Verlag, Berlin, 1994. 
[2] Ruben Perez and et. al., Aircraft Design Using Genetic Algorithm, American Institute of Aeronautics and Astronautic, Paper No. A00-40172, Sept 2000. 
[3] Coley A.D., An introduction to genetic algorithms for Scientist and Engineers, River Edge, New Jersey, World Scientific, 1999. 
[4] Goldberg, D.E., Genetic Algorithm in Search, Optimization and Machine Learning, Addison –Wesley Reading, MA, 1989. 
[5] Haupt L. R. and Haupt E. S., Practical genetic algorithms, New York, Wiley, 1998. 
[6] Camp C. and et. al., Optimization Design of two-dimensional structures using genetic algorithm, Journal of structural Engineering Vol. 124 No. 5, May 1998. 
[7] Crispin, Y., “Aircraft Conceptual optimization using simulated evolution,” AIAA, Paper 94-0092, January 1994. 
[8] Crossley, A.W., Laananen, H.,D., “ Conceptual Design of Helicopters via Genetic Algorithm,” Journal of Aircraft, Vol. 3, No. 6, Nov.-Dec. 1996.
[9] Gen M. and Cheng R., Genetic Algorithms & Engineering Design, Whiley & Sons, New York, 1997. 
[10] Coit D.W. and Smith A.E., Penalty Guided Genetic search for Reliability Design Optimization, Computers In Engineering Journal, Vol. 30, No. 4, 1996, pp. 895-904. 
[11] Holland J. H., Adaptation in Natural and Artificial Systems, MIT Press, Cambridge, MA, 1992 
[12] Raymer D. P., Aircraft Design: A conceptual Approach, American Institute of Aeronautics and Astronautics, Washington DC, third ed., 1999. 
[13] Torenbeek E., Synthesis of Subsonic Airplane Design, Delft University Press and Kluwer Academic Publishers, 1990. 
[14] Roshkam J., Airplane Design, Volumes 1-8, DARC Corporation, Ottawa, Kansas, 1998. 
[15]McCormick B. W., Aerodynamics Aeronautics and Flight Mechanics, John Wiley and Sons Inc., Second Edition, 1995. 
[16] Pamadi B. N., Performance, Stability, Dynamics, and Control of Airplanes, American Institute of Aeronautics and Astronautics Inc., Reston, Virginia 1998, 
[17] Stinton D., The Design of the Aeroplane, Blackwell Science Ltd., Great Britain, 1991. 
[18] Perez R. and et. al., Aircraft Conceptual Design using Genetic Algorithms, Thesis report, 2000. 
[19] J.Taylor, Jane’s All the World Aircraft, London, UK, Jane’s Yearbook, 1997 and 2000. 
[20] MATLAB’s User Guide, The Mathworks Inc., 3 Apple Hill Drive, Natick, MA, 1999. 
[21] Harik G. and et. al., The Gambler’s Ruin Problem, Genetic Algorithms and the Sizing of Populations, IEEE International Conference, April 1997. 
[22] Koza R. J. and et. al., Genetic Programming III, Morgan Kaufmann Publishers, 1999. 
www.icas.org 
/ع

Aerospace Companies

• Adam Aircraft
• AERO Vodochody (Czech Republic)
• Aerocomp, Inc. (various kit planes)
• AeroMockups (interior mockups & aviation film sets)
• Aeros (airship manufacturer)
• Aerosonde (UAV's)
• AeroVironment
• Airbus Industrie
• Andrews Space
• Armadillo Aerospace (spacecraft development)
• ATK (Honeywell avionics + Hercules Aerospace + Thiokol Propulsion)
• Aurora Flight Sciences (UAVs)
• Beech Aircraft (part of Hawker-Beechcraft)
• Bell Helicopter
• Bell/Agusta Aerospace (Civil Tiltrotor)
• Blue Origin (spacecraft development)
• Boeing
• Bombardier Aircraft
• BAE Systems (British Aerospace)
• Bolly Products - Propellers
• Center for Naval Analyses (CNA)
• Cessna Aircraft
• Composite Engineering Inc.
• Composite Technoology Development (materials & tanks)
• Dara Aviation (joined wing UAV's)
• Dassault Aviation
• Douglas Aircraft Company (part of Boeing)
• EADS -European Aeronautic Defense & Space Co.
• Embraer Aircraft
• Epic Aircraft
• Evergreen Aviation (aircraft modifications)
• Farnborough Aircraft (Kestrel business turboprop)
• General Atomics Aeronautical Systems (Predator)
• General Electric
• Gevers Aircraft
• Glasair
• Gulfstream (Grumman)
• Hawker-Beechcraft (Beech Aircraft)
• Hindustan Aeronautics Limited (India)
• Honeywell (includes former Allied Signal Aerospace)
• Institute for Defense Analyses
• Israel Aircraft Industries
• Institute of Aviation (Warsaw, Poland)
• Kawasaki Aircraft Group
• Korean Aerospace Industries
• Lancair Aircraft
• La Roche Consulting (WingGrid)
• Lockheed Martin
• McDonnell Douglas (part of Boeing)
• Mojave Airport - the Civilian Flight Test Center
• Mooney Aircraft
• National Test Pilot School (NTPS)
• North American Aircraft (part of Boeing)
• Northrop Grumman
• Orbital Sciences Corp.
• Pioneer Rocketplane
• Pazmany Aircraft Corp. (homebuilts)
• Piper Aircraft
• Pratt & Whitney (part of United Technologies)
• RAND Corporation Project Air Force
• Rand Robinson Eng. (KR-1/2)
• Rocketplane-Kistler
• Rolls-Royce Aircraft Engines
• Rotorway International (kit-built helicopters)
• Rotax (small engines)
• Ryan Aeronautical (part of Northrop Grumman)
• Saab Aircraft (Sweden)
• Samsung Aerospace (Korea)
• Scaled Composites (E. Rutan)
• Schweizer Aircraft (more than gliders now)
• Schleicher Sailplanes
• Skunkworks (Lockheed-Martin)
• Skymax Aircraft Corporation
• SkyStar Aircraft (Kitfox)
• Slingsby Aviation (Firefly)
• Space Age Controls (transducers & air data sensors)
• Space Vector Corp
• SpaceX - Space Exploration Technologies (Falcon rocket)
• Teledyne Brown Engineering
• Turkish Aerospace Industries
• United Technologies
• Universal Hovercraft
• Universal Space Lines (spacecraft flight mechanics & avionics)
• UAV Engines
• American Utilicraft
• Van's Aircraft (RV-'s)
• Velocity Aircraft (4-place canard pusher)
• Volvo Aircraft Engines
• XCor Aerospace - Rocket Engines & Vehicles
• Zenith Aircraft

Engineering, Computing, & Consulting Companies

• AD Airframe Consulting (M.Niu)
• Advanced Projects Research Inc (T. Sobota)
• AeroLogic (P. Garrison)
• Aircraft Designs Inc. (M. Hollmann)
• Analytic Methods Inc. (CFD Software including VSAERO)
• Autodesk AUTOCAD CAD system
• Air Vehicle Integrated Design (AVID LLC)
• R. L. Bielawa Associates (Helicopter Dynamics)
• CATIA CAD system (IBM)
• CAE Northwest (CAD system retailer)
• Conceptual Research Corporation (D. Raymer)
• DARcorporation (J. Roskam)
• DaVinci Tech (Airplane PDQ design software)
• University of Dayton Research Institute
• Desktop Aeronautics (I. Kroo)
• EMAGENIT - Engineering Excel training & consulting
• Global Engineering Documents (DATCOM, standards,etc.)
• HanleyInnovations (PC aero codes)
• Hyde Group (engineering design services)
• J2 Aircraft Design & Control Ltd. (6DOF simulation software)
• MacNeal-Schwendler (NASTRAN,PATRAN)
• MathTools.net - links for technical & computing
• Price Systems (costing software)
• Public Domain Aeronautical Software (Classic aero codes for PC's)
• Parametric Technology (ProEngineer)
• SEER (cost estimation and project management software)
• Siemens Unigraphics NX CAD
• Science Applications International Corporation (SAIC)
• SolidWorks CAD System
• Structural Research & Analysis Corp. (COSMOS FEM software)
• Vanderplaats Research & Development Inc. (Optimization software)
• Vehicle Aerodynamics Consultants, Inc. (Paul Glessner)

Government Organizations

• DARPA - the source of much `black’ stuff!
• NASA Main Homepage
• Federal Aviation Administration
• Federal Aviation Regulations (FAR's)
• European Aviation Safety Agency (EASA - like FAA)
• EASA Certification Specs (like FAR's)
• U.S. Air Force
• Dept. of Defense Small Business Innovative Research Office
• Assist. Sec. of Air Force for Acquisitions (SAF-Aq)
• Federal Acquisition Regulations (also called FAR's !)
• A.F. Research Lab (WPAFB) Air Vehicles Directorate (old Flight Dynamics Lab)
• Los Angeles Air Force Base (Spacecraft Operation & Development)
• USAF Air Combat Command
• U. S. Navy
• JANNAF -Joint Army Navy NASA AirForce Interagency Propulsion Committee
• DoD Information Analysis Centers (SURVIAC)
• Library of Congress

Universities with Aircraft Design

• US Air Force Academy
• Arizona State Univ.
• Technical University of Berlin
• University of Colorado Boulder
• Columbia University
• Cranfield University
• University of California - Davis
• Cal Poly San Luis Obispo
• Cal Poly Pomona
• University of Dayton (Ohio)
• Delft University of Technology
• Embry-Riddle Aeronautical University
• ESTACA (Ecole...Techniques Aeronautiques...)
• Georgia Institute of Technology
• University of Glasgow
• University of Illinois
• Imperial College, London
• India Institute of Technology
• Iowa State University
• University of Kansas
• Korean Adv. Inst. of Sci & Tech
• KTH - Swedish Royal Institute of Technology
• Linkِping Institute of Technology (Sweden)
• Aircraft Design Group at Linkِping I.T.
• University of Maryland
• Massachusetts Institute of Technology
• Middle East Technical University
• University of Michigan
• US Naval Academy
• University of Missouri at Rolla
• Technical University of Munich (Germany)
• Ohio State University
• Penn State
• Princeton University
• Purdue University
• Rensselaer Polytechnic Institute
• Stanford
• University of Southern California
• University of Sydney
• Technion -Jet Engine Lab
• Texas A&M
• University of Texas, Arlington
• University of Texas, Austin
• University of Toronto
• Tuskegee University-Aerospace
• University of Virginia
• Virginia Polytechnic Institute
• von Karman Institute for Fluid Dynamics
• University of Washington
• European Workshop on Aircraft Design Education
• Huge List of Links to Universities

Aircraft Images, Museums, & Links

• NASA Dryden Research Aircraft Photo Archive - love those old test aircraft!
• Official Air Force photo site
• Canadian Museum of Flight
• Utrecht University Aircraft Image File - very nice, less-common pictures
• Russian Aviation Page
• Fighter Planes - Pictures and information on over 100 military aircraft
• Ken's Aviation: Good private site with photos and technical information
• PlanePage.com - nice aircraft photo gallery
• Planes & Choppers (helicopters) - another nice photo gallery
• Luft '46 - Exotic German aircraft concepts from WWII
• Zijde Aviation Photo's Aircraft Pictures - Holland
• Unusual Aircraft Pictures - Wow! Did these really happen?
• Secret Projects (UK history site - lots of fun!)

• Aviation History On-Line
• Aviation Museum Locator (US, UK, Canada)
• World Aviation Museum Locator
• U.S. Air Force Museum
• Canadian Flying Museum
• Chino "Planes of Fame" Aviation Museum
• Deutsches (German) Museum - Rare aircraft and great educational exhibits
• Imperial War Museum (UK)
• Pima (Tuscon) Air & Space Museum
• Seattle (Boeing) Museum of Flight
• Old Rhinebeck Aerodrome Museum
• Smithsonian Air & Space Museum
• Flights of Inspiration (UK museum educational site)
• Air and Space Museum, Paris Le Bourget -another great museum
• National Aviation Museum - Canada
• National Museum of Naval Aviation
• San Diego Aerospace Museum
• Western Museum of Flight

• Landings: Aviation links and databases
• Totavia: Aviation Search Engine
• Kewljets ("cool jets") - good data on lots of airplanes
• Comprehensive technical information on airplanes of the world
• Wing-in-Ground-Effect Aircraft Site
• Airships
• Internet Aerospace Links - Great listing of links

Technical & Professional Societies

• American Institute of Aeronautics and Astronautics (National website)
• Aerospace Industries Association
• Society of Automotive Engineers (big aerospace group, despite the name!)
• Society of Allied Weights Engineers
• American Society of Mechanical Engineers
• Society of Manufacturing Engineers
• EAA-Experimental Aircraft Association
• CAFE Foundation (Comparative Aircraft Flight Efficiency)
• American Helicopter Society
• Helicopter Association International
• Popular Rotorcraft Association
• Royal Aeronautical Society (Great Britain)
• The Society of Experimental Test Pilots
• Society of Flight Test Engineers
• Association for Unmanned Vehicle Systems
• American Society for Engineering Education
• IEEE - Electronics society (includes avionics)

Resources for Designers

• AerospaceWeb - education resources, calculators, links
• Encyclopedia Astronautica
• Astronautics Now (Mike Gruntman's Astronautics & Spacecraft site)
• NASA Scientific & Technical Information Page - for pros!
• NASA Technical Reports
• FAS Military Analysis Network - Site with good technical data on many aircraft
• Standard Atmosphere Computations
• Aerodynamics for Students
• Advanced Topics in Aerodynamics
• Album of Flow Visualization
• FoilSim -NASA airfoil simulation
• Airfoil Data Site - U. of Illinois
• The Incomplete Guide to Airfoil Usage (Dave Lednicer)
• The Wind Tunnel Connection (listing of wind tunnels & data)
• ABD Matrix: Composite Materials Information Website
• Aircraft Spruce & Specialty (parts & materials - get their free catalog)
• Wicks Aircraft Supply (parts & materials)
• Aerospace Online (business directory)
• Federal Aviation Regulations (FAR's)
• EASA Certification Specs (like FAR's)
• Commerce Business Daily
• Free Patent Search Site
• IrfanView - a free and wonderful image viewer & editor

• Aviation Week
• Boeing's online Aero Magazine
• Sport Flyer Magazine
• Jane's All the World's Aircraft
• Lockheed-Martin Aeronautical's CodeOne Magazine
• Mechanical Engineering Online (ASME)

Misc. & Other Stuff

• X-Prize Foundation
• Aerialpostcards.com: Free e-cards & photographs of aircraft & space exploration
• CabAir (largest flying training organisation in Europe)
• Aviation Job Listings & Search
• AvFirm (aviation employment website)
• Trade-a-Plane

ساخت هواپیمای فوق سبک VP2

هواپیمای evans vp2  توسعه یافته مدل vp1  می باشد. هر دوی آنها در لاجولای کالیفرنیا توسط ویلیام ساموئل ایوانز ، متخصص طراحی و با شرکت convair طراحی شده است. کار بر روی طراحی vp1 ، بین سال های 1966 تا 1968 انجام شد. هدف از طراحی آن ساخت یک homebuilt یا هواپیمایی که بتوان به راحتی ساخته شود بود که موفق نیز شد. اولین پرواز آن در سپتامبر 1968 انجام شد. موتور بکار رفته در آن از نوع هوا خنک ، فولکس واگن است. مصالح اصلی بکار رفته در آن از چوب صنوبر ، چوب کاج و تخته چند لایه تشکیل شده و برای پوشش ، از پارچه استفاده می شود.

پس از موفقیت vp1 ، مدل دونفره آن به نام vp2 در سال 1971 ساخته شد و پرواز کرد.

vp2 نسبت به vp1 در عرض کابین 30 سانتیمتر ، در طول 30 سانتیمتر و به طول بال ها 90 سانتیمتر اضافه شده و نیز دو سرنشین کنار هم می نشینن.

موتور مورد استفاده در vp2 از مدل 1600 تا 2100 سی سی ، هوا خنک فولکس واگن می باشد.

مشخصات فنی:

data from jane's all the world's aircraft 1982–83^[2]

general characteristics

• crew: one
• capacity: one passenger
• length: 19 ft 3 in (5.87 m)
• wingspan: 27 ft 0 in (8.23 m)
• wing area: 130 sq ft (12 m²)
• airfoil: naca 4415
• empty weight: 640 lb (290 kg)
• gross weight: 1,040 lb (472 kg)
• powerplant: 1 × volkswagen air-cooled engine 1,834 cc flat-four, 60 hp (45 kw)

performance

• maximum speed: 100 mph (161 km/h; 87 kn)
• cruise speed: 75 mph (65 kn; 121 km/h)
• stall speed: 40 mph (35 kn; 64 km/h)
• rate of climb: 700 ft/min (3.6 m/s) (pilot only)

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

نانوذرات در تشخیص‌های بالینی مولکول‌های زیستی (DNA) و پروتئین در بیماری‌ها

استفاده از نانوذرات به عنوان نشانگر در تشخیص‌های مولکولی به جای نشانگرهای فعلی از جمله نشانگرهای فلورسنت، باعث افزایش حساسیت، قابلیت انتخاب و ظرفیت چندبعدی گردیده است. روش‌‌های بر پایه این نانوذرات، نسبت به روش‌های رایج تشخیص مولکولی مزایای زیادی دارند. این مقاله مروری، بر آخرین پیشرفت‌ها در زمینه استفاده از نانوذرات به عنوان نشانگر، به ویژه در بیوحسگرها، برای تشخیص اسیدهای نوکلئیک و پروتئین‌هاست. 
● مقدمه
روش‌های رایج تشخیصی DNA، بر پایه PCR و استفاده از مولکول‌های فلوروفور معدنی به عنوان نشانگر استوار است. این روش‌ها بنا به دلایلی از جمله طیف‌های جذبی و نشری وسیع و تجزیه ناهمگون مولکول‌های فلوروفور معدنی، دقت تشخیص بالایی ندارند. همچنین نیازمند تجهیزات پرهزینه و پیچیده هستند [۱و۲].امروزه روش‌های رایج تشخیص پروتئین‌ها عمدتابر اساس استفاده از ELISA طراحی شده است. در این جا با وجود مشکلاتی مشابه حالت قبل علاوه بر نیاز به تجهیزات زیاد برای تکثیر پروتئین‌هایی که در مقادیر کم هستند، یافتن روشی که با روش‌های معمولی مثل ELISA امکان پذیر نیست، ضروری است [۱و۲]. 
در طول دهه گذشته پیشرفت‌های زیادی در استفاده از روش‌های نانو جهت تشخیص مولکولی حاصل شده است و تلاش‌ها بیشتر در جهت طراحی بیوحسگرها (Biosensors) برای تشخیص دقیق، حساس، انتخابی و کاربردی مولکول‌های زیستی می‌باشد [۳]. امروزه در بیوحسگرها برای تشخیص اسیدهای نوکلئیک و پروتئین‌ها، به طور وسیعی از نانوذرات استفاده می‌شود. این ذرات به‌دلیل دارا بودن اندازه نانو و خصوصیات فیزیک وشیمیایی قابل تغییر و تنظیم (از جمله خواص الکتریکی، الکتروشیمیایی، نوری و مغناطیسی)، کاندیدای خوبی برای جایگزینی با دیگر مولکول‌های رنگی رایج به عنوان نشانگر در تشخیص مولکولی هستند [۱و۳و۴ ]. نانوذرات در نقش نشانگر ،حساسیت، سرعت و انعطاف‌پذیری تست‌های بیولوژیکی را جهت اندازه‌گیری حضور یا فعالیت مواد افزایش می‌دهند. از طرفی، چون در استفاده از این ذرات حجم کوچکی از نمونه نیاز است، برخی از روش‌های طراحی شده بر پایه نانوذرات، نیاز اولیه نمونه به تکثیر ماده مورد اندازه‌گیری را از جمله PCR برطرف می‌کند. امتیاز دیگر نانوذرات داشتن کارآیی تشخیص میکروارگانیسم‌ها، بافت‌های سرطانی و غیره را هم در شرایط داخل بدن (in vivo) و هم در شرایط آزمایشگاهی (in vitro) دارا می‌باشند [۱و۲و۳ ].در اینجا از میان انواع نانودراتی که تاکنون طراحی و مطالعه شده است، چهار نوع نانوذره مهم که به عنوان نشانگر در تشخیص مولکولی (DNA و پروتئین) کاربرد دارند، بررسی خواهد شد. اساس تقسیم‌بندی این ذرات بر اساس سازوکار بازخوانی (Readaut)آنهاست. 
● نانوذرات طلا
اندازهاین ذرات سه تا صد نانومتر بوده و به دلیل اینکه روش‌‌های اندازه‌گیری متعددی همچون جذب نوری، فلورسانس، پخش رامان، نیروی مغناطیسی و جریان الکتریکی می‌توانند برای تشخیص آنها به کار روند، نشانگرهای خوبی در طراحی بیوحسگرها می‌باشند. از این ذرات در تشخیص DNA ، پروتئین، میکروارگانیسم‌ها و غیره استفاده می‌شود. تشخیص DNA با استفاده از نانوذرات طلا نسبت به سیستم‌های تشخیص ژنومی رایج ده برابر حساسیت و صدهزار برابر ویژگی بیشتری دارد [۱و۳و۵]. 
▪ روش‌هایی که در آنها بازخوانی، به روش نورسنجی (Optical) صورت می‌گیرد
از خصوصیات نوری و دمایی پروب‌‌های نانوذرات طلای جدا از هم و مجتمع، (aggregated) به عنوان یک روش تشخیص استفاده می‌گردد. میان‌کنشِ ویژه موجود در بین اولیگونوکلئوتیدهای تثبیت شده (DNA Probe) روی نانوذرات طلا و DNA هدف (DNA target) باعث تجمع (assembly) نانوذرات طلا به شکل شبکه‌ای متصل به هم و در نتیجه تغییر رنگ می‌شود. این تغییر رنگ به‌واسطه خصوصیات پخش، میان‌کنشِ بین پلاسمون‌های سطح ذره و تغییر فاصله بین نانوذرات طلا ایجاد می‌گردد. این تغییر رنگ نشان‌دهنده وجود مولکول هدف در نمونه بوده و به روش چشمی هم قابل مشاهده است. این شبکه متشکل از تجمع نانوذرات به‌وسیله هیبریدشدن پروب‌های نانوذرات طلا با مولکول هدف، در درجه حرارت‌های مختلف، باعث ایجاد تغییر رنگ ناگهانی (sharp) می‌شود [۱و۵]. 
با انتقال مخلوطی از مجتمعات ایجاد شده بین DNA تثبیت شده، زنجیره مکمل آن و رشته‌هایی با درجات متفاوتی از تغییر توالی (نسبت به زنجیره مکمل) بر روی TLC در دماهای مختلف، می‌توان الگوی استانداردی برای ارزیابی میزان هیبرید شدن در دماهای مختلف به دست آورد. با استفاده از این خصوصیات رنگ و دما می‌توان به روشی برای تشخیص وجود جهش در DNA هدف موجود در نمونه مورد بررسی، پی ‌برد. به عبارت دیگر از این روش می‌توان برای تشخیص SNPs و دیگر mismatchs استفاده کرد [۱و۵]. 
حساسیت تشخیص روش‌های رنگ‌سنجی با احیای نقره (Ag) به وسیله نانوذرات طلا افزایش می‌یابد. روش روبش‌گری (Scannometry)، یک روش سنجش ساندویچی و شامل رشته DNA متصل به یک بستر 
(یا DNA Chip)، یک توالی هدف و یک پروب نانوطلاست. اتصال مولکول‌های هدف و پروب نانوطلا به توالی متصل به بستر، یک‌سری لکه‌های خاکستری (gray spot) را ایجاد می‌کند که ویژه مولکول هدف بوده و غلظت نمونه را نیز نشان می‌دهد. شدت رنگ این لکه‌ها با یک روبش‌گر (scanner) و یا حتی چشم غیر مسلح، قابل تشخیص است. در صورت استفاده از نقره، با احیای آن روی نانوذرات طلا، می‌توان حساسیت تشخیص را بالا برد [۵ و۶]. با استفاده از نانوذرات مختلف طلا (و در نتیجه رنگ‌های مختلف) تشخیص همزمان چندین مولکول هدف میسر می‌گردد. این روش تشخیص مولکولی چهار برابر ویژگی بالاتر و صد برابرحساسیت بیشتر از روش‌های فلوریمتری رایج دارد[۶]. 
یک مثال برای این روش، بارکد زیستی (Bio-barcode) است. بارکد زیستی، یک توالی DNA ساختگی و انتخابی برای یک توالی DNA هدف است که از آن برای تشخیص DNA یا پروتئین در نمونه‌های بیولوژیک استفاده می‌شود. 
الف) تشخیص DNA 
در این روش ابتدا یک زنجیره DNA با توالی دلخواه (Bar- Code DNA) طراحی و رشته مکمل آن نیز ساخته و پس از فعال شدن، بر روی نانوذرات طلا نشانده می‌شود. همچنین رشته DNA دیگری که مکمل بخشی از DNA هدف (آنچه قرار است در نمونه شناسایی شود) است، پس از فعال شدن بر روی نانوذره طلا تثبیت می‌شود. سپس اجازه هیبرید شدن رشته بار -کد با DNA مکمل داده می‌شود. از طرفی رشته سوم DNA که مکمل بخش دیگری از DNA هدف است، پس از فعال شدن بر روی ذرات مغناطیسی تثبیت می‌شود. با قرار گرفتن این دو ذره در محلول، اگر DNA هدف وجود داشته باشد، حتی در مقادیر بسیار اندک، موجب اتصال این دو ذره به یکدیگر می‌شود. در مرحله بعد با توجه به خاصیت مغناطیسی ذره دوم، می‌توان آنها را از محلول جدا کرد و بعد با استفاده از عواملی (مثل ترکیبات دناتوره‌کننده) که دو رشته DNA را جدا می‌کنند، DNA بار-کد را از مکمل آن جدا و شناسایی کرد. حتی می‌توان از ترکیباتی مثل نقره که حساسیت تشخیص را بالا می‌برند نیز استفاده کرد. به این ترتیب مقادیر بسیار اندک از یک توالی DNA بدون نیاز به PCR قابل شناسایی و حتی اندازه‌گیری است [ ۷]. 
ب) تشخیص یا اندازه‌گیری پروتئین با استفاده از Bar- Code DNA
در این روش نیز همانند روش قبل، از یک توالی انتخابی و مکمل آن که بر روی نانوذرات طلا نشانده شده، استفاده می‌شود. همچنین آنتی بادی پلی کلونال علیه پروتئین مورد اندازه‌گیری بر روی این ذرات طلا تثبیت می‌شود. این آنتی‌بادی‌ها بر روی ذرات مغناطیسی نیز نشانده می‌شود. حال با وارد کردن این دو ذره در محلول حاوی پروتئین مورد نظر، پروتئین به آنتی‌بادی موجود در سطح هر دو ذره متصل شده و آنها را به یکدیگر متصل می‌کند. پس از شستشو و حذف سایر مواد، با توجه به خاصیت مغناطیسی ذره دوم، می‌توان آن را از محلول جدا و همانند روش قبلی، پس از جدا کردن رشته DNA بار-کد از مکمل آن با استفاده از مواد دناتوره‌کننده DNA بار- کد را، که نمادی از حضور پروتئین مورد نظر در نمونه است شناسایی و انداره‌گیری کرد [ ۸]. به این ترتیب مقادیر بسیار اندک پروتئین در نمونه قابل شناسایی است. 
آخرین بحث مربوط به بازخوانی نوری نانوذرات طلا، ترکیب نانوذرات طلا با رنگ‌های رامان است که پخش رامان به وسیله نانوذرات طلا (SERS) را افزایش می‌دهد و به افزایش سیگنال برای مولکول‌های جذب شده در سطوح زبر فلز، به ویژه نقره و طلا مربوط می‌شود. این افزایش سیگنال از طریق دو ساز و کار تقویت موضعی میدان الکترومغناطیسی در الکترون آزاد فلز و اثر شیمیایی روی مولکول جذب شده در سطح فلز به‌وسیله نانوذرات طلا صورت می‌گیرد. محدوده تشخیص، در محدوده طیف رامان بوده و به‌صورت اثر انگشت‌های طیف رامان ظاهر می‌گردند. رنگ‌های رامان به‌دلیل باندهای جذبی باریک، تهییج از سوی لیزر و محدوده طیف رامان، قادر به افزایش سیگنال تشخیص در محدوده طیف‌های رامان می‌گردند. با این روش محدودیت لکه‌های خاکستری حاصل از روش روبشی(Scanometric) بر طرف شده، استفاده همزمان از چندین رنگ رامان در تشخیص چند مولکول امکان‌پذیر می‌گردد [۵ و۶]. نانوذرات طلا همچنین به عنوان داربست (Scafold) و فرونشاننده‌های quenchers نشر فلورسانس در تشخیص همگن اسیدهای نوکلئیک عمل می‌کنند [۱]. قطعات الیگونوکلئوتید به یک ترکیب دارای نشر فلورسانس (فلوروفور) متصل می‌شوند. سپس این رشته‌ها به نانوذرات طلا متصل می‌گردند، به طوری که به‌صورت تک‌زنجیره به ذره طلا نزدیک شده و نشر نداشته‌باشند. پس از اینکه این ذره در محلول حاوی DNA هدف قرار گرفت، در صورت تشکیل هیبرید، دو ماده فلوروفور از یکدیگر فاصله گرفته، نشر فلورسانس قابل مشاهده و آنالیز می‌شود. 
▪ تشخیص الکتریکی مولکول‌های زیستی با استفاده از نانوذرات طلا
یکی از روش‌های ساده شناسایی DNA هدف، تشخیص الکتریکی است. در این روش پروب‌های DNA روی صفحاتی با اندازه میکرون (chip) در بین دو الکترود، تثبیت می‌گردد. این پروب‌ها طوری طراحی می‌شود که مکمل نیمی از DNA هدف باشد. همچنین طراحی پروب‌های نانوطلا به گونه‌ای است که الیگونوکلئوتید آن مکمل نیمی دیگر از DNA هدف باشد. هیبرید شدن DNA هدف با پروب‌های نانوطلا و پروب تثبیت‌شده بر روی سطح، باعث می‌شود که نانوذرات طلا در حدفاصل بین دو الکترود قرار گیرند. با افزودن نقره، کمپلکس تشکیل شده بین دو الکترود، فلز نقره را به داخل کشیده و پلی بین دو الکترود ایجاد می‌شود. از تغییر جریان حاصل می‌توان برای تشخیص حضور DNA هدف، استفاده کرد. دقت این روش در حد ۵۰۰ فمتو است و از آن در سنجش‌های ایمنی نیز استفاده می‌گردد [ ۵ و۹]. 
▪ تشخیص مولکول‌های زیستی با استفاده از خواص الکتروشیمیایی نانوذرات طلا
خاصیت احیاکنندگی نانوذرات طلا باعث شده است که از آنها به عنوان نشان‌های الکتروشیمیایی در تشخیص اسید نوکلئیک استفاده گردد. هیبرید شدن DNA هدف روی الکترود تثبیت شده با پروب‌های نانوطلا یک موج اکسایش طلا در حدود ۲۷/۱ ولت ایجاد می‌کند. تشخیص حضور یک جهش منفرد یا پلی‌مورفیسم تک بازی (SNP)، همچنین شناسایی بازهای درگیر، با استفاده از نوکلئوتیدهای نشاندار با نانوذرات طلا امکان‌پذیر می‌گردد [۱ و ۵]. ابتدا الیگونوکلئوتید مکمل با DNA هدف بر سطح الکترود تثبیت می‌شود. آن‌گاه محلول بیولوژیک حاوی DNA هدف به آن اضافه و هیبرید تشکیل می‌شود. اگر نمونه حاوی DNA دارای حتی یک جهش نیز باشد، چون تشکیل پیوند هیدروژنی در آن ناحیه صورت نمی‌گیرد، در ناحیه جهش، باز (ها) آزاد است. حال ، نانوذرات طلای متصل به تک تک نوکلئوتیدها، مرحله به مرحله به این نمونه ، افزوده می‌شود. در صورت اتصال نوکلئوتید متصل به نانوذره طلا به باز مکمل (که نشانگر وجود جهش در DNA هدف است) ، موج اکسایش طلا به طریق الکتروشیمیایی قابل مشاهده و اندازه‌گیری است. 
● برهنه‌سازی الکتروشیمیایی (Stripping voltametry)
یک پروتکل اندازه‌گیری الکتروشیمیایی حساس است که در اندازه گیری آثار عناصر فلزی در مایعات زیستی (خون، ادرار، بزاق)، بافت‌ها (دندان و مو)، فراورده‌های غذایی (نوشابه‌ها وآب) و نمونه‌های زیستی (آب دریا و رودها) کاربرد دارد. آنالیزهای بر پایه برهنه‌سازی الکتروشیمیایی از دو مرحله پیش‌تغلیظ، سپس برهنه‌سازی تشکیل شده است. در مرحله پیش‌تغلیظ، نمونه محلول در حجم کوچکی از الکترود قرار می گیرد که در حقیقت برای بررسی محلول‌های tracer به کار می‌رود. در محلول پیش‌تغلیظ Electrodeposition انجام می‌شود که آنالیت با انجام واکنش از محلول به داخل الکترود تغلیظ می‌شود و پس از این مرحله، مرحله برهنه‌سازی با استفاده از روش ولتامتری انجام می‌شود که طی آن آنالیت تغلیظ شده با انجام واکنش عکس مجدداً حل و اندازه‌گیری می‌شود. به‌دلیل تغلیظ نمونه با فاکتور صد تا هزار برابر در الکترود، جریان اندازه‌گیری شده کمتر تحت تأثیر جریان خازنی یا جریان باقی‌مانده ناخالصی قرار می‌گیرد. تقویت سیگنال، با استفاده از سوارکردن چندین نانوذره طلا، سپس نانوذرات نقره بر روی یک بستر پلیمری به دست می‌آید. نانوذرات بعداً می‌توانند به طور آنزیمی حل و به‌وسیله برهنه‌سازی الکتروشیمیایی اندازه‌گیری شوند. از این روش در تشخیص پروتئین و DNA استفاده می‌گردد[۱ و ۵]. ابتدا یک آنتی‌بادی پیگردی روی یک ذره مغناطیسی قرار می‌گیرد که به آنتی‌ژن هدف می‌چسبد. آنتی بادی تشخیصی که روی نانوذره طلا سوار شده است اضافه می‌شود، سپس نانوذره نقره افزوده می‌شود. نانوذره طلا باعث احیای نانوذره نقره می‌گردد. کمپلکس نانوذرات و Ag-Ab روی یک مگنت قرار گرفته و نانوذرات روی الکترودها تغلیظ می‌شوند. با اعمال پتانسیل، نانوذرات رسوب‌کرده جدا شده و به روش برهنه‌سازی الکتروشیمیایی تشخیص و اندازه‌گیری می‌شوند که تغییر جریان با غلظت نمونه برابر است. 
● نقاط یا ذرات کوانتومی
نانوکریستال‌های مواد نیمه‌رسانا از قبیل سلنید و کادمیم، نانوابزار دیگری برای تشخیص آزمایشگاهی محسوب می‌شود. این کریستال‌های نیمه‌رسانا به عنوان منابع نور مولکولی عمل می‌کنند و خصوصیات آنها به اندازه و شکل شان وابسته است. به محض اتصال یک آنتی‌بادی یا دیگر مواد تثبیت‌شده روی ذرات کوانتومی به مولکول هدف مورد نظر، نقاط کوانتومی شبیه beacon در اثر عمل اتصال، نور ساطع می‌کنند. امروزه ذرات کوانتومی به دلایلی از قبیل نشر وابسته به اندازه ذره، درخشان‌تر بودن، تجزیه نشدن در برابر نور، تهییج همزمان چندین رنگ، تهییج ساده و حساسیت بالا مورد توجه قرار گرفته‌اند [۱۰ و ۱۱]. 
▪ تولید پروب‌های نقاط کوانتومی
سنتز: این نقاط یا ذرات عمدتاً از صدها تا هزاران اتم عناصر گروه دو و شش جدول تناوبی (مثل CdTe وCdSe) و یا عناصر گروه سه و پنج (مثل InP و InAs) به‌صورت دوفازی یا سه‌فازی تهیه می‌گردند که این سیستم دوعنصری موجب ایجاد حالت نیمه‌رسانایی این ترکیبات می‌شود. ذرات کوانتومی از یک هسته (core) نیمه‌رسانای فلورسانس (مثل CdSe، CdTe، InP و یا InAs) و یک پوسته ظریف از یک ماده با باند انرژی بیشتر (مثل CdS، ZnS و یا ZnSe) تشکیل شده‌اند. این پوسته باعث پایداری هسته در برابر نور شده، از خاموشی سطحی تهییجات جلوگیری می‌کند و در نتیجه بازدهی کوانتوم را افزایش می‌دهد [۱۰ و ۱۱]. حلال‌های آلی از قبیل تری- ان- اکتیل فسفین (TOPO ) و هیدروکسیل آمین جهت حفظ خصوصیات نوری ذرات کوانتومی و محافظت هسته از محیط اطراف به عنوان پوشش (cap) به کار می‌روند. ترکیباتی مثل پلی‌اتیلن گلیکول (PEG) یا گروه‌های کربوکسیلات باعث حل‌شوندگی این ترکیبات می‌گردند. مرحله آخر تولید این ذرات، مزدوج کردن (کنژوگاسیون) آنها به لیگاندهای بیولوژیک از قبیل پپتیدها و اولیگونوکلئوتیدها برای اتصال به ترکیبات هدف است که این کنژوگاسیون می‌تواند به اشکال مختلف از جمله اتصال کوالانی، اتصال قطعه آنتی‌بادی به ذرات کوانتومی از طریق آمین سولفیدریل، کنژوگاسیون آنتی‌بادی‌ها به ذرات کوانتومی از طریق پروتئین آداپتور و اتصال پپتیدهای منتهی به هیستیدین و پروتئین‌ها به ذرات کوانتومی حاوی Ni-NTA باشد[۱۰ ]. 
لازم به توضیح است که ذرات کوانتومی زمانی نور را جذب می‌کنند که انرژی برانگیختن بیشتر ازانرژی Bandgap باشد. در طول این فرایند الکترون‌ها از لایه ظرفیت به لایه هدایت منتقل می‌شوند. نشر وابسته به ذرات کوانتومی به شیوه on-off عمل می‌کند که وابسته به قدرت برانگیختگی است و این پدیده احتمالاً از فوتویونیزاسیون و خنثی شدن بار نانوکریستال‌ها ناشی می‌شود[۱۱]. 
نانوذرات کوانتومی به دلایل مذکور کاربردهای وسیعی پیدا کرده‌اند که از جمله این کاربردها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد[۳]: Immunohistochemistry، تشخیص و تعیین ژنومی، تشخیص مارکرهای زیستی، تشخیص اولیه سرطان، تشخیص میکروارگانیسم‌های عفونی مثل مالاریا و HIV، سنجش‌های خون کامل، تشخیص حساس RNA ویروسی در حد صد کپی، سنجش‌های ایمنی و تصویرسازی از بافت زنده و... . 
▪ تشخیص نوری مولکول‌ها به سیله ذرات کوانتومی
ذرات کوانتومی به‌دلیل داشتن ضریب جذب مولی بالا بسیار درخشان‌تر از سایر مولکول‌های فلوروفور هستند، ‏همچنین به‌دلیل داشتن پایداری بیشتر در مقابل نور، طیف جذبی وسیع و نشری باریک، کاندیدای خوبی جهت تشخیص ‏مولکول‌ها در شرایط ‏in‏ ‏vivo‏ محسوب می‌شوند. از این خصوصیات نوری ذرات کوانتومی در شرایط ‏in‏ ‏vivo‏ برای ‏تشخیص گیرنده‌های سطح سلولی، اجزای اسکلت سلولی و آنتی‌ژن‌های هسته‌ای در نمونه‌های مختلف شامل سلول‌های ‏زنده، سلول‌های تثبیت‌شده و برش‌های بافتی استفاده می‌شود[۱و۳ و۱۰و۱۱و۱۲].[ ۱]. ‏
▪ تشخیص مولکولی بر پایه خصوصیات الکتروشیمیایی ذرات کوانتومی
ذرات کوانتومی دارای خصوصیات احیاکنندگی هستند. از ذرات کوانتومی با پتانسیل‌های اکسیداسیون مختلف جهت تشخیص همزمان چندین مولکول هدف استفاده می‌گردد[۱,۱۱]. 
● نانوذرات مغناطیسی
پروب‌های نانوذرات مغناطیسی یک کلاس جدید از عوامل کنتراست و پیگردی (tracking) جهت تصویرسازی پزشکی هستند [ ۱۳و۱۴]. ساختمان این ذرات شامل یک هسته (حاوی ترکیباتی مثل اکسید آهن اَبَرپارامغناطیس (SPIO)، نیکل و یا کبالت) بوده که امروزه بیشتر از SPIOs به‌دلیل نداشتن خاصیت سمی استفاده می‌شود. در ساختمان این نانوذرات پوششی (coating) از دکستران یا پلی اتیلن گلیکول نیز وجود دارد که از تجمع (aggregation) این نانوذرات جلوگیری و باعث حل شوندگی آنها در آب و آماده شدنشان برای کونژوگه شدن می‌شود. نانوذرات با SPIOs، بنا به دلایلی از جمله غیر سمی بودن، نداشتن خاصیت ایمنی، اندازه کوچک، خاصیت مغناطیسی بالا، قابلیت تنظیم برای ارگان‌های هدف ویژه با تغییر در اندازه، ضخامت پوسته، شیمی سطحی و لیگاند هدف بیشتر استفاده می‌شوند. در کاربردهای in vivo نانوذرات آهن اکسید مگمیت و مگنیت به عنوان عوامل کنتراست در تصویرسازی‌های MRI و NMR استفاده می‌شود[۱۳] این ترکیبات تصویر حاصل از MRI و NMR بافت هدف را در نتیجه به هم زدنRelaxation Time آب اطراف تیره‌تر از سایر قسمت‌ها می‌کنند و در شرایط in vivo بافت‌هایی مثل کبد، طحال، مغز استخوان و گره‌های لنفاوی که حاوی ماکروفاژ بیشتری هستند عوامل کنتراست مغناطیسی را بیشتر به دام می‌اندازند و از این خاصیت در داخل بدن برای پیگیری بیماری‌های این اعضا، به‌خصوص موارد التهابی به‌صورت فرایندهای فیزیولوژیک استفاده می‌کنند. چون در بافت‌های سرطانی، این فرایندهای فیزیولوژیک ماکروفاژها را جذب نمی‌کنند پس در NMR رنگ درخشانتری را نشان می‌دهند
[۱۴]. به منظور افزایش ویژگی پروب‌های نانوذرات مغناطیسی به بافت هدف، لیگاندهای خاص مولکول یا بافت هدف همراه با یکسری عوامل در سطحشان که به آنها اجازه عبور از سلولها را می‌دهند طراحی می‌گردند[ ۱و۱۴]. از نانوذرات مغناطیسی در ایمنواسی‌ها نیز استفاده می‌شود[ ۱۳و۱۴]. 
Magnetorelaxometry، روشی است برای سنجش که ویسکوزیسته مغناطیسی یا Relaxation حرکت مغناطیسی یک سیستم نانوذره مغناطیسی را پس از خاموش کردن میدان مغناطیسی اندازه‌گیری می‌کند. در این سنجش‌ها آنتی‌ژن‌های هدف در سوسپانسیونی از آنتی‌بادی نشاندار با مگنت مخلوط می‌گردند و با اعمال یک میدان مغناطیسی، ذرات نانو خاصیت مغناطیسی خالص پیدا کرده که با خاموش کردن میدان مغناطیسی،Relaxation پیدا می‌کنند. تشخیص اتصال پروب به مولکول هدف با استفاده از تمایز فرایندهایRelaxation به دست می‌آید؛ نانوذرات غیر متصل سریعاً چرخش براونی ( Brawnian) پیدا می‌کنند، در حالی که نانوذرات متصل به مولکول هدف به آهستگی دچار Relaxation Neel شده و یک حرکت مغناطیسی ایجاد می‌نمایند که آشکارساز (Dtector) آن را ثبت می‌گردد. این روش علاوه بر امکان‌پذیر ساختن توانایی تشخیص و تمایز نشانگرهای متصل و غیر متصل به مولکول هدف نیاز به جداسازی نمونه را نیز بر طرف ساخته و در نتیجه اجازه تشخیص همگن ماده را می‌دهد [۱۳و۱۵].
● نانوذرات سیلیکا
نانو ذرات سیلیکا؛ ذرات رنگی در اندازه‌های دو تا ۲۰۰ نانومتر هستند و ساختمانشان از تشکیل تعداد زیادی مولکول‌های رنگی در داخل یک ماتریکس سیلیکا است. سیگنال فلورسانس این ذرات ده هزار بار قوی‌تر از فلوروفورهای معدنی است و به خاطر نشر و درخشندگی زیادی که دارند کاندیدای خوبی برای آنالیزهای حساس به شمار می‌روند؛ به طوری‌که نیاز به آمپلی فیکاسیون قبلی نمونه را بر طرف می کنند. نانوذرات سیلیکا علاوه برآنالیزهای حساس، در تصویرسازی مولکولی و تشخیص همزمان چندین مولکول هدف با استفاده از مولکول‌های رنگی با اندازه‌های مختلف (و در نتیجه رنگ‌های مختلف) کاربرد دارند. پایداری و چگالی بالای سیلیکا ، جداسازی سانتریفوژی، تغییرات سطحی و دیگر فرایندهای آنالیز را راحت‌تر کرده است. از مزایای دیگر این ذرات، هیدروفوبیک بودن ساختمان آنهاست که باعث محافظت از حمله‌های میکروبی، تورم و یا تغییر منافذ آنها در اثر تغییر pH می شود[۱۶]. از خاصیت فلورسنتی بالای نانوسیلیکا برای تشخیص میکروارگانیسم‌ها و همچنین DNA و پروتئین در زمان سریع با حساسیت بالا استفاده می‌گردد[۱۶و۱۷]. این ذرات به‌دلیل داشتن مولکول‌های رنگی بیشتر در داخل ماتریکس سیلیکا، سیگنال هیبرید خیلی قوی نسبت به نانوذرات قبلی مورد اشاره شده ایجاد می‌کنند[۱۶]. 
با استفاده از انواع مختلف رنگ‌های داخل ماتریکس که دارای غلظت‌های مختلف هستند، می‌توان نانوذرات بارکدینگ Substrate) -Barcoding) ایجاد کرد که مشخصات نوری ویژه‌ای دارند، این نانوذرات قادر به شناسایی همزمان چندین مولکول زیستی را روی سطح سلول هدف هستند. [۱۶].
نانوذرات و آنتی‌بادی که با نسبت‌های مختلفی که دارند، به طور ویژه میکروسفرهای پوشیده با آنتی بادی ثانویه مربوطه را تشخیص می‌دهند، در نتیجه به طور همزمان فرایندهای تشخیص بین نانوذرات گنژوگه و مولکول‌های هدف مربوطه روی سطح سلول انجام می‌شود. وقتی که مخلوط نانوذرات- سلول از یک فلوسایتومتر عبور داده می‌شود هر کمپلکس نانوذرات- سلول فلورسانس ویژه‌ای را ایجاد می‌کند که مشخصه نانوذرات متصل شده و در نتیجه نمونه به خصوصی در ایجاد یک موجی ویژه محسوب می‌شود. از نانوذرات سیلیکا به‌دلیل داشتن خاصیت احیاکنندگی زیادشان به عنوان نشان‌های الکتروشیمیایی نیز استفاده می‌شود. 
● نتیجه‌گیری
۱) ذرات نانو به عنوان Labels یا Tags، حساسیت، سرعت و انعطاف‌پذیری تست‌های بیولوژیکی که حضور یا فعالیت مواد مورد نظر را اندازه می‌گیرند افزایش می‌دهد. 
۲) نانوذرات قادر به آزمایش نمونه‌های در حجم کم هستند.
۳) از بسیاری از روش‌های توصیف شده می‌توان برای DNA و پروتئین‌ها استفاده کرد.
۴) نانوذرات امکان تشخیص میکروارگانیسم‌ها یا مولکول‌هایی که به وسیله روش‌های رایج امکان‌پذیر نیست فراهم می‌سازند. 
۵) تشخیص اولیه بیماری‌هایی از قبیل سرطان، بهبود و موفقیت درمان را بیشتر می‌کند.
۶) برخی از روش‌‌های اشاره شده نیاز نمونه به PCR را برطرف می‌کنند.
۷) نانوذرات با کاهش زمان مورد نیاز برای تست نمونه یک اثر مثبت روی تصمیم‌گیری‌های بالینی و هزینه‌های درمان دارند.
۸) پروب‌های نانوذرات امکان کاربری در تشخیص‌های in vivo را به‌خوبی دارا هستند.
۹) اکثر این ترکیبات غیر سمی یا سمیتشان خیلی پایین است.

منابع 
۱-Natalia, C. T. and Zhiqiang, G. (۲۰۰۶) “Nanoparticles in biomolecular detection” Nanotoday ; ۱ (۱) : ۲۸-۳۷
۲-Salata, O. V. (۲۰۰۴) “Application of nanoparticles in biology and medicine” J. Nanobiotechnology; ۲ (۳) : ۱-۸
۳-Kewal, K. and Jain, T. (۲۰۰۵) ” Nanotechnology in clinical laboratory diagnostics” Clinica Chimica Acta; ۳۵۸: ۳۷–۵۴
۴-Paolo, F. , Larry, J. and Saul, S. (۲۰۰۵) “Nanobiotechnology: the promise and reality of new approaches to molecular recognition” Trends in biotechnology ; ۲۳ (۴) : ۱۶۹-۱۷۳
۵- Shad, C. and Mirkin, C. A. (۲۰۰۵) “DNA-Gold-Nanoparticles Conjugates” In: Nanobiotechnology: Concepts,Application and perspectives. (Niemeyer, C. M. and Mirkin, C. A.) ,WILEY-VCH. pp. ۲۸۹-۳۰۷
۶- Shad, T. C. , Dimitra, G. and Mirkin, C. A. (۲۰۰۵) “Gold nanoparticle probes for the detection of nucleic acid targets” Clinica Chimica Acta. xx (۲۰۰۵) xxx – xxx 
۷-Jwa, M. N. , Shad, C. and Chad, C. M. (۲۰۰۳) “Nanoparticle-Based Bio-barcodes for the Ultrasensitive Detecetion of proteins” Science ; ۳۰۱: ۱۸۸۴-۱۸۸۶
۸- Jwa, M. N. , Savka. I. S. and Chad A. M (۲۰۰۴) “Bio-Bar-Code-Based DNA Detection with PCR-like Sensitivity” J. Am. Chem. Soc ; ۱۲۶ (۱۹) : ۵۹۳۲ -۳
۹-Park,S. J. and Chad, C. M. (۲۰۰۲) “Array-Based Electrical Detection of DNA with Nanoparticle probes” Science ; ۲۹۵: ۱۵۰۳۱۵۰۶
۱۰- Xiaohu, G. , Yang, L. , John A P. and Marshall, F. (۲۰۰۵) “In vivo molecular and cellular imaging with quantum dots” Current |Opinion in Biotechnology ;۱۶: ۶۳-۷۲
۱۱- Xiaoho,G. and Shuming,N. (۲۰۰۵) “Luminescent Quantum Dots for biological Labeling” In: Nanobiotechnology: Concepts,Application and perspectives. (Niemeyer, C. M. and Mirkin, C. A.) , WILEY-VCH. pp. ۳۴۳-۳۴۱
۱۲-Wu X, L. H. , and Liu, J. (۲۰۰۳) “Immunofluorescent labeling of
cancer marker Her۲ and other cellular targets with semiconductor
quantum dots” Nat. Biotechnol. ;۲۱: ۴۱– ۶. 
۱۳-Pedro,T. , Maria, D. and Morale, P. (۲۰۰۳) “The preparation of magnetic nanoparticles for application in biomedicine” J. Phys. Appl. Phys;۳۶: R۱۸۲-R۱۹۷ 
۱۴- Conte,L. , Nitin ,N. and Gang, B. (۲۰۰۵) “ Magnetic nanoparticle probes” Nanotoday ;may ۲۰۰۵: ۳۲-۳۸
۱۵-E. Romanus, M. , Hückel, C. and Weitschies, R. (۲۰۰۳) “Magnetic nanoparticle relaxation measurement as a binding specific technique for in vivo diagnostics” file: //F: \nnn\Nanoparticle Symposium May ۲۰۰۳- Abstracts. 
۱۶- Wang,L. , Kemin, W. , Swadeshmukul, S. ,Xiaojun, Z. Yanrong, W. (۲۰۰۶) “Watching Silica Nanoparticles” Anal. Chem ;February ۱: ۶۴۶-۶۵۴ 
۱۷- Zhao, X. , Lisa R. Hilliard*, Mechery,S. J. , Wang ,Y. ,Rahul, P. and Jin, Sh. (۲۰۰۴) “ A rapid bioassay for single bacterial cell quantitation
using bioconjugated nanoparticles” PNAS;۱۰۱ (۴۲) : ۱۵۰۲۷-۱۵۰۳۲etic 

●BioMEM ‎‏ و تشخیص الكتریكی

تكنیك‌های تشخیص الكتریكی و الكتروشیمیایی تقریبا به صورت معمول و مرسوم در بیوچیپ‌ها و سنسورهای ‏BioMEM ‎‏ هم مورد استفاده قرار گرفته است. این روش‌ها وقتی با روش‌های تشخیص نوری مقایسه می‌شود، می‌تواند قابلیت‌هائی نظیر انتقال‌پذیر بودن و مینیاتورسازی را از خود ارائه كند. اگر چه، در پیشرفتهای اخیر در مجتمع سازی مولفه‌های نوری روی یك چیپ نیز می‌تواند 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 می‌شود.
▪ بیوسنسورهای پتانسیومتری كه تغییر پتانسیل در الكترودها به خاطر یونها یا واكنش‌های شیمیائی در یك الكترود را اندازه می‌گیرد.
▪ بیوسنسورهای هدایت‌سنج۱۷ كه تغییرات هدایت وابسته با تغییر در كل محیط یونی بین دو الكترود را اندازه می‌گیرد. گزارش‌های 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 شده‌اند. مرسومترین نمونه‌های بیوسنسورها ی آمپرومتریك از یك واكنش اكسایش ( كاهش) كه آنزیم كاتالیزور آن است،۱۸ استفاده می‌كنند. ‏
سنسورهای پتانسیومتریك از اندازه گیری پتانسیل در یك الكترود مرجع نسبت به الكترود دیگر استفاده می‌كند. 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 نمونه‌های زیادی از آنها ذكر شده است.
سنسورهای پتانسیومتریك با یونو فورز انتخاب كننده یون در ‏PVC‏ ۱۹اصلاح شده، برای تشخیص آنالیت‌های سرم انسان استفاده شده است. تنفس سلولی و اسید سازی ناشی از فعالیت سلولها به وسیله ‏ISFET‏‌های ‏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 سیم‌های سیلیكونی نانو و نانو تیوب‌های 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 چیپ‌ها مشكلتر است. اما پیشرفتهای اخیر در روش‌های تولید از بالا به پایین ۲۰ برای ارائه اینگونه ساختارهای با ابعاد نانو استفاده شده‌اند. 
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 می‌توان 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 می‌گیرد كه این تغییرات می‌تواند در یك واسطه یا در فضای حجیم۲۱ باشد و می‌تواند برای تشخیص واكنش و فعل و انفعال بیومولكولی بین ‏DNA، پروتئین‌ها و فعل و انفعال آنتی‌ژن،آنتی‌بادی یا دفع محصولات متابولیك سلولی استفاده شود. وسایل با ساختار میكرو۲۲ برای اندازه‌گیری فعالیت نورونی خارج سلولی برای یك مدت طولانی استفاده شده‌ است. روش‌های هدایت به خاطر سادگی و سهولت استفاده‌شان 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 نوكلئیك‌ها استفاده شده‌اند. سنسورهای هدایت‌سنج اطلاعات را روی قدرت ۲۳ یونی در الكترولیتها تامین می‌كند، اگر با غشای آنزیمها كوپل شود، می‌توانند خاصیت انتخابی داشته باشد. این سنسورها برای تشخیص آنالیت‌های متفاوت مورد استفاده قرار گرفته‌اند، 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 آنزیم‌ها، كانالها و گیرنده‌های 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 می‌تواند در شرایطی كه از نظر فیزیولوژیك مناسب است، با آنالیت‌ها واكنش دهد. تبدیل سیگنالهای سلول سنسور، می‌تواند با اندازه‌گیری پتانسیل‌های 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 اندازه‌گیری شده است.
● آزمایشگاه روی یك چیپ و وسایل میكروفلوئیدیك ‏
آزمایشگاه روی یك چیپ اصطلاحی برای بیان ‏‎µTAS‎‏ است و برای تشریح سنسورها و وسایلی با درجه‌ای از مجتمع‌سازی و گردآوری توابع و كارائی‌های ۲۴مختلف، استفاده می‌شود. مزیت این وسایل یكجا كردن جابجایی، دستكاری و آماده‌سازی، تركیب كردن، جداسازی، تجزیه سلولی به روش لیزین۲۵ و تشخیص نمونه‌ها است. بسیاری از این وسایل بیش از مرحله تحلیل را شامل می‌شود، برای مثال تشخیص و آماده سازی نمونه، تجزیه سلولی به روش لیزین و ‏PCR، رشد سلول و تشخیص متابولیت‌ها و غیره. 
نمونه‌های زیادی از این وسایل مجتمع و آزمایشگاه روی یك چیپ‌ها، 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 این‌ها برای رسیدن به یك هدف خاص جمع شود. الكتروفورز میكرو موئین روی چیپ می‌توان جهت جداسازی موادشیمیائی و آنالیت‌های مختلف به كار برد. تعداد زیادی از سنسورهائی كه شرح داده شد مولفه‌های اصلی آزمایشگاه روی یك چیپ را تشكیل می‌دهند. ‏
این نكته نیز بایستی مورد توجه قرار گیرد كه تعداد زیادی از مولفه‌های مهم یك آزمایشگاه روی یك چیپ مجتمع، تحت توسعه است، شامل دریچه‌ها، المانهای اندازه‌گیری، المانهای تجزیه كردن، مخلوط كننده‌ها، میكرو پمپ‌ها و غیره می‌شود. 
● نتایج و مسیرهای آینده
پیشرفت قابل توجهی در زمینه ‏BioMEM‏‌ها رخ داده است كه تا حدودی در بالا توضیح داده شد. در حال حاضر حوزه‌های تحقیقاتی ادغام شده و درقالب نانوبیوتكنولوژی بیان می‌شود. نمونه‌های تجاری ‏BioMEM‏ و بیوچیپ‌ها شامل میكرو سیالها همچنان به صورت مداوم در حال افزایش است. درست مانند ‏MEMs‏ كه به عنوان فناوری واسط دنیای ماكرو و نانو عمل می‌كند، ‏BioMEM‏ هم قابلیت پروب، اندازه‌گیری و اكتشاف و یابش نانوماشینها در دنیای بیولوژیكال همانند تك سلولها را فراهم می‌كند. بسیاری از كشف‌های بزرگ در این حوزه‌های تحقیقاتی و برخی از مسیرها و زمینه‌های 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 مشخصه‌های آنها در شبكه‌ای از باكتری‌ها. این ابزار و سكوها می‌تواند به وسیله ‏BioMEM‏ و سنسورهای با ابعاد نانو تكنولوژی دستگاهها و پردازش مربوط به آن پشتیبانی و فراهم شود.

نویسنده: مهندس فاطمه یاوری‏
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 

سنسورهایی از نوع ذرات بیولوژیک/سیستم‌های میكروی الكتریكی مكانیكی پزشكی

در سالهای اخیر كاربردهای زیست‌ فناوری و پزشكی فناوری میكرو ونانو (كه معمولا از آن به عنوان سیستم‌های میكروی الكتریكی مكانیكی پزشكی یا زیست‌ فناوری‎(BioMEM) ۱‏ نام برده می‌شود) به‌صورت فزاینده‌ای 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 می‌شود. در این مقاله پیشرفت‌های اخیر در این زمینه را مرور كرده و خلاصه‌ای از جدیدترین مطالب در حوزه ‏BioMEM ‎‏ را با تمركز روی تشخیص و حسگرها ارائه می‌شود.‏
● بیوسنسور‌ها
در كاربردهای بسیاری در پزشكی، تحلیل محیطی و صنایع شیمیائی نیاز به روشهایی جهت حس كردن مولكولهای زیستی كوچك وجود دارد. حس‌های بویایی و چشایی ما دقیقا همین كار را انجام می‌دهد و سیستم ایمنی بدن میلیونها نوع مولكول مختلف را شناسائی می‌كند. شناسائی مولكولهای كوچك تخصص بیومولكولها است، لذا اینها شیوه جدید و جذابی برای ساخت سنسورهای خاص را پیش رو قرار می‌دهد. دو مولفه اساسی در این راستا وجود دارد. المان شناساگر و روش‌هایی برای فراخوانی زمانی كه المان شناساگر هدف خودش را پیدا می‌كند. 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 بادی‌ها به صورت گسترده به عنوان بیوسنسور استفاده می‌شود. آنتی بادی‌ها بیوسنسورهای پیشتاز در طبیعت است، به همین دلیل توسعه تستهای تشخیصی با استفاده از آنتی بادیها، یكی از زمینه‌های بسیار موفق در بیوفناوری است. شاید آشناترین مثال تست ساده‌ای است كه برای تعیین گروه خونی استفاده می‌شود. 
بوسنسورهای گلوكز از موفق ترین بیوسنسورهای موجود در بازار است. بیماران مبتلا به دیابت نیاز به شیوه‌های مرسوم جهت پایش سطح گلوكز خود دارد. سنسورهای قابل كاشت و غیر تهاجمی در حال توسعه است، اما در حال حاضر در دسترس‌ترین شیوه بیوسنسور دستی است كه یك قطره از خون را تحلیل می‌كند. 
● تعریف ‏BioMEM
از زمان آغاز سیستم‌های ‏MEM‏ در اوایل دهه ۱۹۷۰، اهمیت كاربردهای پزشكی این سیستم‌های مینیاتوری درك شد. ‏BioMEM‏‌ها 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 می‌توان ‏BioMEM‏‌ها را به عنوان "دستگاه‌ها ( وسایل) یا سیستم‌هایی ساخته شده با روش‌‌های الهام گرفته شده از ساخت در ابعاد میكرو /نانو، كه برای پردازش، تحویل ۲، دستكاری۳، تحلیل یا ساخت ذرات ۴ شیمیائی و بیولوژیك استفاده می‌شود"، تعریف كرد. این وسایل و سیستم‌ها همه واسطه‌های علوم زندگی و ضوابط پزشكی با سیستم‌های با ابعاد میكرو و نانو را شامل می‌شود. حوزه‌های تحقیقات و كاربردها در ‏BioMEM‏ از تشخیص بیماری‌ها مانند میكرو آرایه‌های پروتئینی و‏DNA، تا مواد جدیدی برای ‏BioMEM، مهندسی بافت، تغییر و اصلاح۵ سطح، ‏BioMEM‏‌های قابل كاشت، سیستم‌هائی برای رهایش دارو و.... را شامل می‌شوند. وسایل و سیستم‌های فشرده‌ایی كه از ‏BioMEM‏‌ها استفاده می‌كنند، به عنوان "آزمایشگاه روی یك چیپ"۶ و سیستم‌های تحلیل تمام میكرو‏TAS ) ‎‏ ‏‎µ‎‏ یا ‏‎(micro-TAS ‎‏ ۷ نیز شناخته می‌شود. 
● اصول مورد استفاده
BioMEM ‏ و وسایل مربوط می‌تواند با سه دسته از مواد ساخته شود كه می‌توان آنها را به‌صورت زیر طبقه‌بندی كرد:
▪ میكرو الكترونیك و MEM‏‌ها، ‏
▪ مواد پلاستیكی و پلیمری مانند Poly dimethylsiloxane (PDMS)‎‏ و ... و ‏
▪ مواد و ذرات بیولوژیك مانند پروتئین‌ها، 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 ‏MEM‏‌ها استفاده قرار گرفته است. پردازش سیگنالهای ‏BioMEM‏ با استفاده از روش‌های 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 می‌كند 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 سیستم‌ها، استفاده از روش‌‌های ساخت میكرو و نانو برای سنتز و ساخت مستقیم ساختار‌های زیست‌ فناوری مانند اندام مصنوعی و وسایل هیبرید۱۱، طیف وسیعی از امكانات و فرصت‌ها را ارائه می‌كند. كاربردهایی مانند توسعه آرایه‌های بر پایه سلول ۱۲، مهندسی بافت و توسعه اندام‌های مصنوعی با استفاده از روش‌های ساخت در ابعاد میكرو ونانو، تنها شماری از امكانات بسیار وسیع و مهیج آن است.‏
▪ BioMEM‏ و كاربردهای تشخیصی
تشخیص بزرگترین و كار شده‌ترین حوزه در ‏BioMEM‏ را تشكیل می‌دهد. 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. روش‌‌های طراحی و ساخت این دستگاهها و نیز حوزه‌های كاربردی آنها به صورت قابل ملاحظه ای متفاوت است. به ‏BioMEM‏ برای كاربردهای تشخیصی گاهی ‏Biochip‏ هم گفته می‌شود. این دستگاهها برای تشخیص سلولها، میكرو ارگانیزمها، ویروس‌ها، پروتئین‌ها،DNA‏ و اسید نوكلئیك‌های مربوطه و مولكول‌های كوچك كه از نظر بیوشیمیائی مهم است، استفاده می‌شود.‏
▪‏ ‏BioMEM‏ و سنسورهای بیوچیپ‏
بیوسنسورها وسایل تحلیلی۱۳ است كه یك المان حساس از نظر بیولوژیك را با یك ترانسدیوسر فیزیكی یا شیمیائی تركیب می‌كند 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 وبیوچیپ‌های حاصل امكان اندازه‌گیری‌های سریع، حساس و زمان حقیقی را فراهم می‌كند. این سنسورهای ‏BioMEM‏ می‌تواند جهت تشخیص سلولها، پروتئینها،‏DNA‏ یا مولكولهای كوچك مورد استفاده قرار گیرد. بسیاری از داده‌های ارائه شده تا امروز مربوط به یك سنسور است و این سنسورها را می‌توان به فرمت آرایه ای مجتمع نمود. تعداد زیادی روش تشخیصی در بیوچیپ‌ها و سنسورهای ‏BioMEM‏ استفاده می‌شوند، شامل :
▪ مكانیكی
▪ الكتریكی
▪ نوری
●‏BioMEM ‎‏ و تشخیص مكانیكی‏
اخیرا از سنسورهای كانتیلور۱۴ با ابعاد نانو و میكرو روی یك چیپ برای تشخیص مكانیكی واكنش‌ها و ذرات بیوشیمیائی استفاده شده است.این سنسورها ( كه ساختار شبیه تخته پرش شنا دارند) را می‌توان در دو مود به نامهای مود سنس فشار و حالت اندازه‌گیری جرم، استفاده كرد. در مود اندازه‌گیری فشار، فعل و انفعال بیوشیمیائی به صورت انتخابی روی یك طرف سنسور انجام می‌شود. تغییر در انرژی آزاد سطح۱۵ باعث تغییر درفشار سطح می‌شود، كه یك خمش قابل اندازه گیری در سنسور ایجاد می‌كند. بنابراین تشخیص بدون برچسب۱۶ تركیب بیومولكولی، ممكن می‌شود. سپس خمش سنسور را می‌توان 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 می‌شود) 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 پروتئین‌ها به وسیله كانتیلور سیلیكونی انجام شده است.هیبریدیزاسیون ‏DNA‏ و تشخیص ‏single based mismatch‏ روی لایه‌های به‌هم بافته ‏DNA‏ به‌وسیله كانتیلورهائی با یك لایه نازك طلا روی یك سمت آنها، انجام شده است. لایه‌های به‌هم بافته ‏DNA، به لایه طلا متصل می‌شود و زمانی كه لایه‌های بهم بافته هدف با لایه‌های بهم بافته گیرنده تركیب می‌شوند، خمش كانتیلورها قابل تشخیص است. این سنسورها را همچنین می‌توان جهت تشخیص پروتئین‌ها و ماركرهای سرطان مانند آنتی ژن‌های خاص پروستات ( ماده ای كه در سلولهای مخاطی پروستات پنهان شده است و اغلب برای تشخیص سرطان پروستات تست می‌شود) استفاده نمود كه در شرایط مناسب بالینی، در پس زمینه آلبومین سرم انسان در حد ‏ng/ml‏۲/۰ تشخیص داده شده است.

دستاوردهای مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی

● گوشه هایی از کاربردها و دستاوردهای مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی در عصر حاضر 
امروزه دانش و فن مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی در عرصه‌های بسیار متنوع مانند کشاورزی، تغذیه و مواد غذایی، دامپروری، شاخه‌های مختلف علوم پزشکی و صنایع دارویی، صنایع تخمیری، صنایع نظامی، انرژی، محیط‌زیست و بهداشت بشر، استفاده‌های بسیار ارزشمندی پیدا کرده است. 
دکتر محمدرضا نوری دلویی، استاد گروه ژنتیک پزشکی دانشگاه علوم پزشکی تهران، در این مقاله ضمن اشاره مختصر به برخی از کاربردها و توانایی‌های اقتصادی مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی در زمینه‌های گوناگون پزشکی، کشاورزی و صنعت، چند دستاورد مهم آن پیرامون ژن‌درمانی، طرح بین‌المللی ژنوم انسان، سرطان، تولید جانوران و گیاهان ترانس‌ژنیک (مهندسی ژنتیک ‌شده) و شبیه‌سازی یا همسانه‌سازی موجودات را نیز بیان می‌نماید: 
اینکه بیوتکنولوژی جدید برای بشر راه‌حل‌های بی‌شماری ارائه می‌کند، مطلبی کاملا درست است. در تاریخ علوم تجربی، پژوهش‌های بیوتکنولوژی را می‌توان از معدود مواردی دانست که در آن تحقیقات بنیادی به سرعت به سطح کاربردی می‌رسند. در چنین بستری، موفقیت نهایی در بیوتکنولوژی و حصول دستاوردهای بی‌شمار اقتصادی آن، به پیشرفت واقعی در مبانی علوم تجربی و رشته‌های علوم پایه بستگی تام دارد. از این‌رو سرمایه‌گذاری شایسته در علوم مذکور، اساس پیشرفت و توسعه تمام علوم و فنون روز از جمله بیوتکنولوژی خواهد بود. بیوتکنولوژی گذشته از پتانسیل‌های قابل توجه نوع سنتی آن که عمری معادل تمدن بشری دارد، توانسته است با تکیه بر اصول جدید مهندسی ژنتیک و علوم وابسته، در طی حداکثر سه دهه اخیر، توانایی‌ها و قابلیت‌های بسیار متنوع و ارزشمندی را در عرصه‌های مختلف به نمایش گذارد. این تأثیرگذاری‌ها گاه تا حدی بوده است که به جرأت می‌توان ادعا کرد پیشرفت‌های بزرگ بشر در دست‌یابی به بسیاری از موفقیت‌های علوم زیستی، مرهون اصول مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی است. 
● بیوتکنولوژی و علوم پزشکی 
کاربرد بیوتکنولوژی در زمینة علوم پزشکی و دارویی، موضوعات بسیار گسترده‌ای مانند ابداع روش‌های کاملاً جدید برای "تشخیص مولکولی مکانیسم‌های بیماری‌زایی و گشایش سرفصل جدیدی به نام پزشکی مولکولی"، "امکان تشخیص پیش از تولد بیماری‌ها و پس از آن"، "ژن‌‌درمانی و کنار گذاشتن (نسبی) برخورد معلولی با بیمار و بیماری"، "تولید داروها و واکسن‌های نوترکیب و جدید"، "ساخت کیت‌های تشخیصی"، "ایجاد میکروارگانیسم‌های دست‌کاری شده برای کاربردهای خاص"، "تولید پادتن‌های تک‌دودمانی (منوکلونال)" و غیره را در بر می‌گیرد. 
امروزه برای تشخیص‌های دقیق، پیشگیری، درمان اساسی بیماری‌ها و در واقع سلامت و بهداشت جوامع ظاهراً راه دیگری جز پزشکی مولکولی به‌نظر نمی‌رسد. 
در ادامه، به چند نمونه از دستاوردهای مهم مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی در علوم پزشکی، که تحولات بسیار بزرگی را در عرصه‌های مختلف زندگی بشر بوجود آورده یا خواهد آورد، اشاره می‌شود: 
▪ ژن درمانی (Gene Therapy) 
بسیاری از صاحب‌نظران از سدة حاضر به‌عنوان سدة مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی یاد می‌کنند. به اعتقاد بسیاری از دانشمندان، تولد ژن‌‌درمانی در اوایل دهه ۱۹۹۰، یک رخداد بزرگ و انقلابی بود که چشم‌انداز جدیدی را در عرصه پزشکی مولکولی ایجاد کرد؛ زیرا برای نخستین بار در تاریخ علوم زیستی، کاربرد روش‌ها و فنون بسیار حساس و جدید جهت انتقال ژن‌های سالم به درون سلول‌های بدن و تصحیح و درمان ژن‌های جهش‌یافته و معیوب، پنجره‌ای نو به سوی مبارزه جدی، اساسی و علّی (نه معلولی و در سطح فرآورده‌های ژنی) با بسیاری از بیماری‌ها گشوده است. ژن‌درمانی، در واقع انتقال مواد ژنتیکی به درون سلول‌های یک موجود برای مقاصد درمانی می‌باشد که به روش‌های متفاوت و متنوع (فیزیکی، شیمیایی و زیستی) صورت می‌گیرد. 
کشف بسیاری از ژن‌های بیماری‌زای مهم در آینده‌ نزدیک، کاربرد روش‌های متنوع و بی‌سابقه غربال‌سازی ژنتیکی و پیشگویی‌های بسیار دقیق پیرامون تعیین سرنوشت جنین از نظر بیماری‌های ژنتیک پیش و پس از تولد، از دیگر قابلیت‌های مهندسی ژنتیک و ژن‌درمانی است. پژوهشگران با انجام تحقیقات گسترده بر بسیاری از محدودیت‌های موجود در زمینه ژن‌درمانی فائق آمده‌اند. همچنین در زمینه هدف‌گیری بسیار اختصاصی سلول و انتقال ژن یا DNAی برهنه به درون آن- به عنوان دارو- پیشرفت‌های چشمگیری حاصل شده است. 
علیرغم اینکه در حال حاضر ژن‌درمانی، روشی پرهزینه بوده و به فنون پیشرفته و تخصصی نیاز دارد، اما به‌زودی از این روش در مورد طیف بسیار وسیعی از بیماری‌ها استفاده خواهد شد. همچنین شواهد فزآینده‌ و امیدبخشی وجود دارد که استفاده از روش‌های پزشکی مولکولی، در آینده‌ای نه چندان دور و در مقایسه با وضع کنونی، صدها بار هزینه‌های درمانی را نیز کاهش خواهد داد. 
▪ طرح بین‌المللی ژنوم انسان (IHGP) 
پروژه بین‌المللی ژنوم انسان، یکی از مهم‌ترین و عظیم‌ترین طرح‌های تحقیقاتی زیست‌شناسی عصر حاضر است که با رمزگشایی از ژنوم انسان، گره‌های بی‌شماری را گشوده و قله‌های متعددی را فتح کرده است. این طرح که انجام آن، مولود پیشرفت‌ها و اطلاعات جدید محققان در عرصه مهندسی ژنتیک است، در آینده‌ای نزدیک، تحولات عمیق و غیره‌منتظره‌ای را در علوم پزشکی به‌وجود خواهد آورد. طرح بین‌المللی ژنوم انسان را می‌توان نقطه عطفی در تاریخ علوم زیستی به‌ویژه مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی به حساب آورد . 
▪ شناسایی مکانیسم‌های مولکولی پیدایش سرطان 
امروزه از رهگذر به‌کارگیری مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی، این پرسش که سرطان چگونه ایجاد می‌شود؟، دیگر جزء اسرار ناشناخته علمی به حساب نمی‌آید. در خلال دو دهة اخیر، پژوهشگران با استفاده از روش‌های مولکولی و نتایج حاصل از مطالعاتی مانند طرح رمزگشایی از ژنوم انسان، به پیشرفت‌های خیره‌کننده‌ای در شناسایی علل و مراحل مولکولی پیدایش سرطان دست یافته‌اند که در آینده نزدیک، به روش‌های انقلابی در مسیر درمان آن منجر خواهد شد. با آنکه هنوز هیچ‌کس قادر نیست زمان دقیق غلبه کامل بر سرطان را پیش‌گویی کند، اما چشم‌انداز آن بسیار نویدبخش است. 
در این راستا، تلاش‌های گسترده‌ای برای درمان سرطان با استفاده از روش‌های ژن‌‌درمانی (مانند انتقال ژن‌های بازدارندة سرطان به درون سلول‌ها) به طور فزاینده‌ای در حال افزایش است. مهار ژن‌هایی که بیشتر از اندازه طبیعی تکثیر یا بیان شده‌اند (مانند آنکوژنهای فعال‌شده) و جایگزینی یک ژن ناقص یا حذف‌شده از جمله راهبردهای این روش درمانی به حساب می‌آیند. 
اخیراً پژوهشگران امریکایی نوعی ویروس "هوشمند" را طراحی کرده‌اند که بتواند در درون سلول‌های سرطانی، تکثیر شده و تمام سلول‌های بدخیم را در بدن از بین ببرد، اما به سلول‌های سالم آسیبی نرساند. نتایج به دست آمده از این شیوة جدید، روی موش‌های الگو موفقیت‌آمیز بوده و توانسته است حدود ۶۰ درصد از سلول‌های سرطانی را نابود سازد. 
شماری از شرکت‌های دارویی جهان نیز با تکیه بر فرآیندها و قابلیت‌های بیوتکنولوژی مولکولی، بر روی طراحی داروها و عوامل درمانی مناسب جهت توقف ماشین تکثیر بی‌رویه سلولی (سرطان) فعالیت می‌کنند. 
بی‌شک انجام این پژوهش‌ها، که در آینده‌ای نزدیک به نتایج مفیدی برای درمان شماری از سرطان‌های انسانی منجر خواهد شد، بدون بکارگیری اصول و فنون مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی میسر نمی‌بود. 
▪ شبیه‌سازی (Cloning)
از دیگر موضوعات بسیار مهم روز در زمینه مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی، که ارتباط تنگاتنگی با علوم پزشکی داشته و احتمالاً در آینده منشأ تحولات بزرگی در این زمینه خواهد بود، بحث کلون‌سازی (همانندسازی یا شبیه‌سازی) یا تکثیر غیرجنسی سلول‌ها است؛ که طی آن با همانندسازی از روی سلول بالغ یک موجود زنده، نسخه‌ای مشابه موجود اولیه ساخته می‌شود. 
شایان ذکر است که نخستین موفقیت انسان در کلون‌سازی یک پستاندار بالغ (گوسفند دالی) در سال ۱۹۹۶ توسط یان ‌ویلموت‌ انگلیسی و همکاران وی در مؤسسه راسلین (ادینبر، اسکاتلند) با انتقال هستة یک سلول سوماتیک (غیرجنسی) به‌درون سیتوپلاسم یک اووسیت (سلول جنسی ماده) که هسته‌اش خارج شده بود، به دست آمد. 
به طور کلی، محققان علم ژنتیک و بیوتکنولوژیست‌های مولکولی اعتقاد دارند که تلاش‌های آنها در این زمینه‌، می‌تواند به کاربردهای بسیار ارزشمندی در زمینه‌های پزشکی، کشاورزی و مانند آن‌ها منجر شود. 
البته علیرغم بحث‌های بسیار جدی که در مورد سوء استفاده‌های احتمالی از مقوله شبیه‌سازی و عواقب زیستی و اخلاقی آن در دنیا وجود دارد، خوشبختانه اعتقاد اکثریت قابل توجهی از صاحب‌نظران امر که با درک مسئولیت خطیر انسانی خود، به پژوهش‌های متنوع و گسترده مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی در عرصه پزشکی مولکولی مشغولند، این است که تحقیقات مذکور باید تنها برای مقاصد پیشگیری، تشخیص و درمان اساسی بیماری‌ها به کار رفته شود. 
● بیوتکنولوژی مولکولی و صنعت 
در سال‌های اخیر، بیوتکنولوژی مولکولی در صنایع گوناگون جایگاه منحصر به فردی پیدا کرده است. امروزه در برخی از معادن دنیا، استخراج و بازیافت کانی‌های پرارزشی مانند طلا، نقره، مس و اورانیوم به کمک میکروارگانیسم‌ها و با روش‌های زیستی (Bioleaching) صورت می‌گیرد. تولید صنعتی بسیاری از اسیدهای آلی مانند اسید سیتریک، اسید استیک و اسید لاکتیک و همچنین تولید روغن‌هایی با ترکیبات اسیدهای چرب ویژه که دارای ارزش بالایی در صنایع غذایی و مواد پاک‌کننده هستند، از دیگر زمینه‌های حضور فعال بیوتکنولوژی در صنعت است. 
علاوه بر این، به اعتقاد بسیاری از صاحب‌نظران، یکی از عرصه‌های بسیار حیاتی بیوتکنولوژی، در "صنایع آنزیمی" است؛ چراکه به جرأت می‌توان ادعا کرد بدون استفاده از فرآیندهای بیوتکنولوژیک و طراحی سویه‌های میکروبی مهندسی ژنتیک شده، پیشرفت‌های بزرگ بشر در زمینه تولید انبوه آنزیم‌ها و بیوکاتالیست‌های بسیار با ارزش و متنوع که به‌عنوان مواد مادر در صنایع گوناگون غذایی، شیمیایی، سلولزی، نفت، تولید شوینده‌ها و غیره به کار می‌روند، تقریباً غیرممکن و دور از دسترس بود. 
تولید پلاستیک‌های قابل تجزیه (Green Plastics)، تولید انرژی‌های تجدید‌پذیر با استفاده از بیومس (Biomass)، طراحی و تولید ساختارهای نانومتری (Nanostructures) جدید مثل بیوترانزیستورها، بیوچیپ‌ها و پلیمرهای پروتئینی با استفاده از روش‌های مهندسی پروتئین، بکارگیری روش‌های بیوتکنولوژی در افزایش بازیافت و سولفورزدایی نفت خام و پاکسازی آلودگی‌های زیست‌محیطی به کمک فرآیندهای زیستی، از دیگر عرصه‌های نوین و با ارزش بیوتکنولوژی در صنعت و محیط زیست به شمار می‌روند. 
● بیوتکنولوژی و کشاورزی
رشد فزآینده جمعیت جهان و افزایش تقاضا برای مواد غذایی در دهه‌های اخیر موجب شد تا در زمینة علوم کشاورزی و مواد غذایی شاهد یک گذر جدی و اجتناب‌ناپذیر از کشاورزی سنتی به کشاورزی پیشرفته و بکارگیری روش‌های نوین بیوتکنولوژی در تولید محصولات زراعی و دامی باشیم. همانگونه که می‌دانیم، گیاهان، اصلی‌ترین و مهمترین منابع تجدیدشونده جهان هستند که علاوه بر تأمین غذای آدمی و حیوانات، نیازهای غیرتغذیه‌ای، شیمیایی و صنعتی هم توسط آنها مرتفع می‌گردد. به همین دلیل، کاربرد روش‌های مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی برای افزایش کمی و کیفی محصولات از یک سو و کاهش هزینه‌ها و زمان تولید از سوی دیگر، استفاده از این روش‌ها در شاخه‌های گوناگون کشاورزی را بسیار ارزشمند کرده است. 
▪ تولید گیاهان تراریخته 
به‌کارگیری روش‌ها و فنون مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی به طور جدی از سال ۱۹۸۳ آغاز و روندی به شدت رو به رشد را به ویژه در قلمرو اصلاح گیاهان زراعی استراتژیک، طی کرد. پیشرفت در این حوزه، فوق‌العاده چشمگیر است. به‌طوریکه در مدتی کمتر از هشت سال، سطح زیر کشت گیاهان دست‌ورزی شده ژنتیکی (Transgenic)، وسعتی بالغ بر ۶۰ میلیون هکتار از اراضی کشاورزی جهان را به خود اختصاص داد. به این ترتیب، مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی به منظور تأمین امنیت غذایی جمعیت رو به رشد جهان وارد عمل شده و مواد غذایی دستکاری شده ژنتیک (GMOs) به تدریج وارد بازار شد. 
در سال ۱۹۸۶ نخستین آزمایش‌های مزرعه‌ای، با تنباکوی تراریخته، در امریکا و فرانسه صورت گرفت. چین نخستین کشوری بود که در سال ۱۹۹۰، تولیدگیاهان تراریخته (تنباکو) را به شکل تجاری آغاز کرد. امریکا، دومین کشوری بود که در سال ۱۹۹۴، گیاه تراریخته گوجه‌فرنگی را به شکل تجارتی تولید نمود. پس از آن، در فاصله سال‌های ۱۹۹۵ تا ۱۹۹۶، ۳۵ گیاه تراریخته تولید شد که حدود ۸۰ درصد آن‌ها مربوط به دو کشور امریکا و کانادا بودند. تا سال ۱۹۹۹، بین ۲۵ تا ۴۵ درصد تولید برخی از محصولات اصلی زراعی (ذرت، سویا و غیره) در امریکا، با استفاده از گیاهان تراریخته صورت می‌گرفت. درحال حاضر، حداقل ۲۵ درصد از سطح زیر کشت ذرت تراریخته و ۴۰ درصد از سطح زیرکشت سویای تراریختة جهان در امریکاست. 
وارد کردن ژن‌های فراوان (مربوط به صفات مختلف) به ده‌ها گونه گیاهی مانند گندم، جو، گوجه‌فرنگی، ذرت، سیب زمینی، سویا، پنبه، مارچوبه، تنباکو و چغندرقند جهت اصلاح یا بهبود فرآورده‌های کشاورزی، امکان تغییر ژنتیکی در راه‌های بیوسنتزی گیاهان برای تولید انبوه موادی مانند روغن‌های خوراکی، موم‌ها، چربی‌ها و نشاسته‌ها که در شرایط عادی به میزان بسیار جزیی تولید می‌شوند و کنترل آفات زیستی، تنها نمونه‌های کوچکی از کاربردهای گسترده گیاهان ترانس‌ژنی (تراریخته) را شامل می‌شوند
احیای مراتع و جنگل‌ها و حفظ تنوع گونه‌های گیاهی و جانوری در مناطق کویری و بیابانی از دیگر عرصه‌های کشاورزی است که با کمک بیوتکنولوژی روند سریع‌تری یافته است. برای مثال، بیوتکنولوژیست‌ها با شناسایی، تکثیر و پرورش گونه‌های واجد ژن‌های مقاومت به نمک، گیاهان مقاومی مانند کاکتوس‌ها، کاج و سرو اصلاح شده‌ای را تولید کرده‌اند که قابلیت رشد و تکثیر در مناطق سخت بیابانی را پیدا کرده‌اند. همچنین به کمک روش‌های بیوتکنولوژی، از جلبک‌ها و گل‌ولای موجود در دریاها، ترکیبات و کودهای زیستی سودمندی را برای حاصلخیزی زمین‌های کشاورزی تولید می‌کنند. 
▪ تولید جانوران ترانس‌ژنیک 
تولید جانوران دست‌ورزی شده (ترانس‌ژنیک) نیز از دیگر دستاوردهای بسیار مهم بیوتکنولوژی و ژنتیک جدید در عرصه علوم زیستی است که اهداف‌ ارزشمندی را دنبال می‌کند. 
جانور ترانس‌ژن علاوه بر ما‌دة ژنتیکی خود، واجد مقداری مادة ژنتیکی اضافی با منشا خارجی می‌گردد. این جانور باید قادر باشد که ژن بیگانه را به نسل‌های بعدی انتقال دهد. امروزه روش‌های متعددی برای ایجاد جانوران ترانس‌ژنیک ابداع شده است. 
● برخی از جنبه‌های اقتصادی مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی
بیوتکنولوژی از جمله تکنولوژی‌های نوین است که به‌عنوان یک ابزار مناسب و قدرتمند برای دستیابی به توسعة پایدار به‌شمار می‌آید. بنابراین در جهان امروز، توجه به توانمندی‌ها و قابلیت‌های بی‌شمار این صنعت، به‌ویژه در کشورهای کمتر توسعه‌یافته و فقیر، می‌تواند از جمله عوامل مهم در پیشرفت اقتصادی و رسیدن به رفاه اجتماعی بالاتر، محسوب گردد.

کاربرد نانوتکنولوژی در پزشکی

یک باکتری مغناطیسی می تواند در امتداد میدان مغناطیسی زمین قرار گیرد و مطابق با آن بالا یا پایین برود تا مقصد مورد نظرش را پیدا کند. 
در سال ۱۹۶۶ فیلمی تخیلی با عنوان «سفر دریایی شگفت انگیز» اهالی سینما را به دیدن نمایشی جسورانه از کاربرد نانوتکنولوژی در پزشکی میهمان کرد. گروهی از پزشکان جسور و زیردریایی پیشرفته شان با شیوه ای اسرارآمیز به قدری کوچک شدند که می توانستند در جریان خون بیمار سیر کنند و لخته خونی را در مغزش از بین ببرند که زندگی او را تهدید می کرد. با گذشت ۳۶ سال از آن زمان، برای ساختن وسایل پیچیده حتی در مقیاس های کوچک تر گام های بلندی برداشته شده است. این امر باعث شده برخی افراد باور کنند که چنین دخالت هایی در پزشکی امکان پذیر است و روبات های بسیار ریز قادر خواهند بود در رگ های هر کسی سفر کنند. 
همه جانداران از سلول های ریزی تشکیل شده اند که خود آنها نیز از واحدهای ساختمانی کوچک تر در حد نانومتر (یک میلیاردم متر) نظیر پروتئین ها، لیپیدها و اسیدهای نوکلئیک تشکیل شده اند. از این رو، شاید بتوان گفت که نانوتکنولوژی به نحوی در عرصه های مختلف زیست شناسی حضور دارد. اما اصطلاح قراردادی «نانوتکنولوژی» به طور معمول برای ترکیبات مصنوعی استفاده می شود که از نیمه رساناها، فلزات، پلاستیک ها یا شیشه ساخته شده اند. نانوتکنولوژی از ساختارهایی غیرآلی بهره می گیرد که از بلورهای بسیار ریزی در حد نانومتر تشکیل شده اند و کاربردهای وسیعی در زمینه تحقیقات پزشکی، رساندن داروها به سلول ها، تشخیص بیماری ها و شاید هم درمان آنها پیدا کرده اند. 
در برخی محافل نگرانی های شدیدی در مورد جنبه منفی این فناوری به وجود آمده است؛ آیا این نانوماشین ها نمی توانند از کنترل خارج شده و کل جهان زنده را نابود کنند؟ 
با وجود این به نظر می رسد فواید این فناوری بیش از آن چیزی باشد که تصور می رود. برای مثال، می توان با بهره گیری از نانوتکنولوژی وسایل آزمایشگاهی جدیدی ساخت و از آنها در کشف داروهای جدید و تشخیص ژن های فعال تحت شرایط گوناگون در سلول ها، استفاده کرد. به علاوه، نانوابزارها می توانند در تشخیص سریع بیماری ها و نقص های ژنتیکی نقش ایفا کنند. 
طبیعت نمونه زیبایی از سودمندی بلورهای غیرآلی را در دنیای جانداران ارائه می کند. باکتری های مغناطیسی، جاندارانی هستند که تحت تاثیر میدان مغناطیسی زمین قرار می گیرند. این باکتری ها فقط در عمق خاصی از آب یا گل ولای کف آن رشد می کنند. اکسیژن در بالای این عمق بیش از حد مورد نیاز و در پایین آن بیش از حد کم است. باکتری ای که از این سطح خارج می شود باید توانایی شنا کردن و برگشت به این سطح را داشته باشد. از این رو، این باکتری ها مانند بسیاری از خویشاوندان خود برای جابه جا شدن از یک دم شلاق مانند استفاده می کنند. درون این باکتری ها زنجیره ای با حدود ۲۰ بلور مغناطیسی وجود دارد که هر کدام بین ۳۵ تا ۱۲۰ نانومتر قطر دارند. این بلورها در مجموع یک قطب نمای کوچک را تشکیل می دهند. یک باکتری مغناطیسی می تواند در امتداد میدان مغناطیسی زمین قرار گیرد و مطابق با آن بالا یا پایین برود تا مقصد مورد نظرش را پیدا کند. 
این قطب نما اعجاز مهندسی طبیعت در مقیاس نانو است. اندازه بلورها نیز مهم است. هر چه ذره مغناطیسی بزرگ تر باشد، خاصیت مغناطیسی اش مدت بیشتری حفظ می شود. اما اگر این ذره بیش از حد بزرگ شود خود به خود به دو بخش مغناطیسی مجزا تقسیم می شود که خاصیت مغناطیسی آنها در جهت عکس یکدیگرند. چنین بلوری خاصیت مغناطیسی کمی دارد و نمی تواند عقربه کارآمدی برای قطب نما باشد. باکتری های مغناطیسی قطب نماهای خود را فقط از بلورهایی با اندازه مناسب می سازند تا از آنها برای بقای خود استفاده کنند. جالب است که وقتی انسان برای ذخیره اطلاعات روی دیسک سخت محیط هایی را طراحی می کند دقیقاً از این راهکار باکتری ها پیروی می کند و از بلورهای مغناطیسی در حد نانو و با اندازه ای مناسب استفاده می کند تا هم پایدار باشند و هم کارآمد. 
محققان در تلاش هستند تا از ذرات مغناطیسی در مقیاس نانو برای تشخیص عوامل بیماری زا استفاده کنند. روش این محققان نیز مانند بسیاری از مهارت هایی که امروزه به کار می رود به آنتی بادی های مناسبی نیاز دارد که به این عوامل متصل می شوند. ذرات مغناطیسی مانند برچسب به مولکول های آنتی بادی متصل می شوند. اگر در یک نمونه، عامل بیماری زای خاصی مانند ویروس مولد ایدز مد نظر باشد، آنتی بادی های ویژه این ویروس که خود به ذرات مغناطیسی متصل هستند به آنها می چسبند. برای جدا کردن آنتی بادی های متصل نشده، نمونه را شست وشو می دهند. اگر ویروس ایدز در نمونه وجود داشته باشد، ذرات مغناطیسی آنتی بادی های متصل شده به ویروس، میدان های مغناطیسی تولید می کنند که توسط دستگاه حساسی تشخیص داده می شود. حساسیت این مهارت آزمایشگاهی از روش های استاندارد موجود بهتر است و به زودی اصلاحات پیش بینی شده، حساسیت را تا چند صد برابر تقویت خواهد کرد. 
دنیای پیشرفته الکترونیک پر از مواد پخش کننده نور است. برای نمونه هر CDخوان، CD را با استفاده از نوری می خواند که از یک دیود لیزری می آید. این دیود از یک نیمه رسانای غیرآلی ساخته شده است. هر تصویر، قسمت کوچکی از یک CD به اندازه یک مولکول پروتئین (در حد نانومتر) را می کند. در نتیجه این عمل یک نانو بلور نیمه رسانا یا به اصطلاح تجاری یک «نقطه کوانتومی» ایجاد می شود. 
فیزیکدانانی که برای اولین بار در دهه ۱۹۶۰ نقاط کوانتومی را مطالعه می کردند معتقد بودند که این نقاط در ساخت وسایل الکترونیکی جدید و وسایل دید استفاده خواهند شد. تعداد انگشت شماری از این محققان ابراز می کردند که از این یافته ها می توان برای تشخیص بیماری یا کشف داروهای جدید کمک گرفت و هیچ کدام از آنان حتی در خواب هم نمی دیدند که اولین کاربردهای نقاط کوانتومی در زیست شناسی و پزشکی باشد. 
نقاط کوانتومی قابلیت های زیادی دارند و در موارد مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از کاربردهای این نقاط نیمه رسانا در تشخیص ترکیبات ژنتیکی نمونه های زیستی است. اخیراً برخی محققان روش مبتکرانه ای را به کار بردند تا وجود یک توالی ژنتیکی خاص را در یک نمونه تشخیص دهند. آنان در طرح خود از ذرات طلای ۱۳ نانومتری استفاده کردند که با DNA (ماده ژنتیکی) تزئین شده بود. این محققان در روش ابتکاری خود از دو دسته ذره طلا استفاده کردند. یک دسته، حامل DNA بود که به نصف توالی هدف متصل می شد و DNA متصل به دسته دیگر به نصف دیگر آن متصل می شد. DNA هدفی که توالی آن کامل باشد به راحتی به هر دو نوع ذره متصل می شود و به این ترتیب دو ذره به یکدیگر مربوط می شوند. از آنجا که به هر ذره چندین DNA متصل است، ذرات حامل DNA هدف می توانند چندین ذره را به یکدیگر بچسبانند. وقتی این ذرات طلا تجمع می یابند خصوصیاتی که باعث تشخیص آنها می شود به مقدار چشم گیری تغییر می کند و رنگ نمونه از قرمز به آبی تبدیل می شود. چون که نتیجه این آزمایش بدون هیچ وسیله ای قابل مشاهده است می توان آن را برای آزمایش DNA در خانه نیز به کار برد. 
هیچ بحثی از نانوتکنولوژی بدون توجه به یکی از ظریف ترین وسایل در علوم امروزی یعنی میکروسکوپ اتمی کامل نمی شود. روش این وسیله برای جست وجوی مواد مانند گرامافون است. گرامافون، سوزن نوک تیزی دارد که با کشیده شدن آن روی یک صفحه، شیارهای روی آن خوانده می شود. سوزن میکروسکوپ اتمی بسیار ظریف تر از سوزن گرامافون است به نحوی که می تواند ساختارهای بسیار کوچک تر را حس کند. متاسفانه، ساختن سوزن هایی که هم ظریف باشند و هم محکم، بسیار مشکل است. محققان با استفاده از نانو لوله های باریک از جنس کربن که به نوک میکروسکوپ متصل می شود این مشکل را حل کردند. با این کار امکان ردیابی نمونه هایی با اندازه فقط چند نانومتر فراهم شد. به این ترتیب، برای کشف مولکول های زنده پیچیده و برهم کنش هایشان وسیله ای با قدرت تفکیک بسیار بالا در اختیار محققان قرار گرفت. 
این مثال و مثال های قبل نشان می دهند که ارتباط بین نانوتکنولوژی و پزشکی اغلب غیرمستقیم است به نحوی که بسیاری از کارهای انجام شده، در زمینه ساخت یا بهبود ابزارهای تحقیقاتی یا کمک به کارهای تشخیصی است. اما در برخی موارد، نانوتکنولوژی می تواند در درمان بیماری ها نیز مفید باشد. برای مثال می توان داروها را درون بسته هایی در حد نانومتر قرار داد و آزاد شدن آنها را با روش های پیچیده تحت کنترل در آورد. یکی از نانوساختارهایی که برای ارسال دارو یا مولکول هایی مانند DNA به بافت های هدف ساخته شده، «دندریمر»ها هستند. این مولکول های آلی مصنوعی با ساختارهای پیچیده برای اولین بار توسط «دونالد تومالیا» ساخته شدند. اگر شاخه های درختی را در یک توپ اسفنجی فرو ببرید به نحوی که در جهت های مختلف قرار گیرند می توان شکلی شبیه یک مولکول دندریمر را ایجاد کرد. دندریمرها مولکول هایی کروی و شاخه شاخه هستند که اندازه ای در حدود یک مولکول پروتئین دارند. دندریمرها مانند درختان پرشاخه و برگ دارای فضاهای خالی هستند، یعنی تعداد زیادی حفرات سطحی دارند. 
دندریمرها را می توان طوری ساخت که فضاهایی با اندازه های مختلف داشته باشند. این فضاها فقط برای نگه داشتن عوامل درمانی هستند. دندریمرها بسیار انعطاف پذیر و قابل تنظیم اند. همچنین آنها را می توان طوری ساخت که فقط در حضور مولکول های محرک مناسب، خود به خود باد کنند و محتویات خود را بیرون بریزند. این قابلیت اجازه می دهد تا دندریمرهای اختصاصی بسازیم تا بار دارویی خود را فقط در بافت ها یا اندام هایی آزاد کنند که نیاز به درمان دارند. دندریمرها می توانند برای انتقال DNA به سلول ها جهت ژن درمانی نیز ساخته شوند. این شیوه نسبت به روش اصلی ژن درمانی یعنی استفاده از ویروس های تغییر ژنتیکی یافته بسیار ایمن تر هستند. 
همچنین محققان ذراتی به نام نانوپوسته ساخته اند که از جنس شیشه پوشیده شده با طلا هستند. این نانوپوسته ها می توانند به صورتی ساخته شوند تا طول موج خاصی را جذب کنند. اما از آنجا که طول موج های مادون قرمز به راحتی تا چند سانتی متر از بافت نفوذ می کنند، نانوپوسته هایی که انرژی نورانی را در نزدیکی این طول موج جذب می کنند بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. بنابراین، نانوپوسته هایی که به بدن تزریق می شوند می توانند از بیرون با استفاده از منبع مادون قرمز قوی گرما داده شوند. چنین نانوپوسته هایی را می توان به کپسول هایی از جنس پلیمر حساس به گرما متصل کرد. این کپسول ها محتویات خود را فقط زمانی آزاد می کنند که گرمای نانوپوسته متصل به آن باعث تغییر شکلش شود. 
یکی از کاربردهای شگرف این نانوپوسته ها در درمان سرطان است. می توان نانوپوسته های پوشیده شده با طلا را به آنتی بادی هایی متصل کرد که به طور اختصاصی به سلول های سرطانی متصل می شوند. از لحاظ نظری اگر نانوپوسته ها به مقدار کافی گرم شوند می توانند فقط سلول های سرطانی را از بین ببرند و به بافت های سالم آسیب نرسانند. البته مشکل است بدانیم آیا نانوپوسته ها در نهایت به تعهد خود عمل می کنند یا نه. این موضوع برای هزاران وسیله ریز دیگری نیز مطرح است که برای کاربرد در پزشکی ساخته شده اند. 
محققان از نانوتکنولوژی در ساخت پایه های مصنوعی برای ایجاد بافت ها و اندام های مختلف نیز استفاده کرده اند. محققی به نام «ساموئل استوپ» روش نوینی ابداع کرده است که در آن سلول های استخوانی را روی یک پایه مصنوعی رشد می دهد. این محقق از مولکول های مصنوعی استفاده کرده است که با رشته هایی ترکیب می شوند که این رشته ها برای چسباندن به سلول های استخوانی تمایل بالایی دارند. این پایه های مصنوعی می توانند فعالیت سلول ها را هدایت کنند و حتی می توانند رشد آنها را کنترل کنند. محققان امیدوارند سرانجام بتوانند روش هایی بیابند تا نه فقط استخوان، غضروف و پوست بلکه اندام های پیچیده تر را با استفاده از پایه های مصنوعی بازسازی کنند. 
به نظر می رسد برخی از اهدافی که امروزه در حال تحقق هستند در آینده ای نزدیک توسط پزشکان به کار گرفته شوند. جایگزینی قلب، کلیه یا کبد با استفاده از پایه های مصنوعی شاید با فناوری که در فیلم سفر دریایی شگفت انگیز نشان داده شد، متناسب نباشد اما این تصور که چنین درمان هایی در آینده ای نه چندان دور به واقعیت بپیوندند بسیار هیجان انگیز است. حتی هیجان انگیزتر اینکه امید است محققان بتوانند با تقلید از فرآیندهای طبیعی زیست شناختی، واحدهایی در مقیاس نانو تولید کنند و از آنها در ساخت ساختارهای بزرگ تر بهره گیرند. چنین ساختارهایی در نهایت می توانند برای ترمیم بافت های آسیب دیده و درمان بسیاری از بیماری ها به کار روند.

فناوری نانو در خدمت پزشکی

● بازگرداندن بینایی
یک گروه از محققان هنگ کنگی و آمریکایی با قطع اعصاب بینایی یک همستر (نوعی موش صحرایی) ابتدا جانور را کور کردند و سپس با تزریق محلولی حاوی ذرات نانو به رشته های قطع شده اعصاب بینایی امکان رشد کردن دوباره دادند و جانور بینایی خود را به دست آورد. 
گروه محققان بیمارستان هنگ کنگ با همکاری پژوهشگران موسسه تکنولوژی ماساچوست (ام آی تی) در مقاله ای که در ارگان آکادمی ملی علوم آمریکا به چاپ رسانده اند ضمن تشریح اقدام خود ابراز امیدواری کردند که بتوانند در آینده از این روش در ترمیم جراحات وارده به مغز افراد استفاده کنند. 
در آزمایش اخیر محققان ابتدا با ایجاد شرایطی مشابه شرایط وارد شدن ضربه و آسیب مغزی به همستر، رشته های اعصاب بینایی آن را قطع کردند. 
ترمیم رشته های عصبی یکی از بزرگترین چالش هایی است که پیش روی پزشکان و محققان قرار دارد و موفقیت هایی که تاکنون در این زمینه به دست آمده محدود و مجموعه ای از علل مانع از دستیابی به موفقیت در این حوزه بوده اند. 
از جمله این علل آنکه زخم هایی که بر روی بافت های مجروح شده به وجود می آید و نیز فاصله ای که بر اثر بریدگی و قطع شدگی در میان رشته های عصبی ایجاد می شود مانع آن است که پزشکان بتوانند روش های متداول ترمیم و درمان را در مورد این بافت ها اعمال کنند. 
محققان هنگ کنگی و آمریکایی برای برون رفت از این بن بست به فکر افتادند از امکاناتی که فناوری نانو برای دستکاری در ترازهای اتمی ارائه می دهد، استفاده کنند. 
این گروه به بخش های جراحت دیده در رشته اعصاب بینایی همستر محلولی حاوی پپتیدهای مصنوعی تزریق کردند. 
اندازه هر یک از این مولکول های پپتید به گونه ای تنظیم شده بود که بیش از پنج نانو طول نداشته باشند. 
پپتیدها به محض اینکه به بخش های جراحت دیده رسیدند به صورت خودجوش یک ساختار داربست مانند و ضربدری از رشته های نانو به وجود آوردند که بین بخش های قطع شده پلی به وجود می آورد. 
دانشمندان سپس مشاهده کردند که رشته های قطع شده اعصاب بینایی با استفاده از این داربست نانو شروع به بازسازی و اتصال دوباره کردند. این داربست در عین حال از بروز حالت دلمه بر روی زخم نیز جلوگیری به عمل آورد. 
دلمه روی زخم یکی از عواملی است که مانع از متصل شدن دو بخش قطع شده رشته های عصبی می شود. نکته حائز اهمیت آنکه رشته های تازه روییده در مغز همستر عملاً بینایی حیوان را به آن بازگرداندند. 
به گفته دکتر راتلج الیس-بنکه رئیس گروه پژوهشی که تحقیق اخیر را به انجام رسانده اند کاری که گروه وی انجام داده آن است که رشته های عصبی جانور را قطع کرده و سپس مواد ترمیم کننده را بر روی زخم قرار داده و به نظاره نحوه واکنش مغز در مقاطع زمانی مختلف پرداخته است. 
اما آنچه که گروه شاهد آن بوده به کلی دور از انتظار بوده و تا این زمان به وسیله هیچ محققی مشاهده نشده است. این دانشمندان شاهد بودند که رشته های عصبی هم در مغز همسترهای جوان که به صورت عادی در حال رشد و تولید رشته های جدید است و هم در مغز همسترهای بزرگسال که کار رشد آن متوقف شده، پس از تزریق دارو به نحو فعال شروع به تولید رشته های جدید کرده اند. 
به این ترتیب این گروه از پژوهشگران شاهد بازگشت توانایی بینایی و اعاده رفتار طبیعی جانور بوده اند. این نکته از آن رو برای محققان حیرت آور است که تصور اولیه آنان آن بود که برای کمک به رشد دوباره سلول های عصبی باید عوامل رشد (growth factors) را فعال سازند. 
اما در این آزمایش نشان داده شد که مواد نانو می توانند مستقیماً خود رشته های عصبی را به فعالیت وادارند و آنها را رشد دهند. 
در این آزمایش محققان مشاهده کردند پپتیدها در درون بدن به وسیله اجزای بدن خود همستر به مواد بی خطری تجزیه می شوند و سه تا چهار هفته پس از تزریق از طریق ادرار جانور از بدن آن خارج می شود. 
به اعتقاد دانشمندانی که پژوهش اخیر را به انجام رسانده اند اقدام اخیر توانسته بر برخی از مهمترین موانع بازسازی رشته های عصبی غلبه کند و زمینه را برای پیشبرد تحقیقات در این حوزه مهیاتر سازند. 
محققان امیدوارند در مراحل بعدی این شیوه را بر روی انسان و در جریان جراحی هایی زیست-عصبی به منزله روشی برای کاستن از میزان جراحت های این نوع جراحی ها به اجرا درآورند. 
هدف نهایی این روش که در گام های مختلف به اجرا درخواهد آمد آن است که بتوان آن را به شیوه موثری برای متصل کردن رشته های عصبی قطع شده بر اثر سکته مغزی یا جراحت های وارده به سر تبدیل کرد.

نانوپزشکی چیست؟

به جز پیشرفت‌هایی که در علم پزشکی مدرن، در قرن اخیر صورت گرفت، پزشکی جدیدتری ظهور کرده است که بیش از اینکه یک علم باشد، یک هنر وابسته به ابزار است. در پنجاه سال اخیر، دانش پزشکی بررسی بیماری‌ها را در ابعاد مولکولی به پیش برده است. از دیدگاه مولکولی، پزشکی مدرن هنوز در ابتدای راه خود قرار دارد. مثلاً امروزه از داروهایی استفاده می‌کنیم که شامل ساختار محدودی از مولکول‌ها هستند. این ملکولها برای درمان یک بیماری خاص به کار می‌روند. به کمک نانوپزشکی، محصولات دارویی می‌توانند مثل ماشین‌های هوشمند برنامه‌ریزی شوند. آنها به حسگرهایی مجهزند که می‌توانند قدرت تصمیم‌گیری و تأثیرپذیری از محیط را برای ماشین فراهم کنند. این ماشین‌ها می‌توانند جلو عوارض جانبی و واکنش‌های حساسیت‌زا را بگیرند. داروهای جدید خود را با بدن سازگار می‌کنند و تنها با رسیدن به مقصد نهایی عمل اختصاصی خود را (که در واقع همان درمان است) انجام می‌دهند. آنها می‌توانند قبل از فعال ‌شدن دارو از آزاد شدن مقدار بیشتر از حد آن جلوگیری کنند و مانع بروز مسمومیت‌ شوند. 
● نانوپزشکی چیست؟
درمان و پیشگیری بیماری‌ها از قابلیت‌های خوب فناوری نانو به شمار می‌رود. این فناوری با استفاده از نانوابزارها و نانوساختارهای مهندسی‌شده، اعمالِ ساخت، کنترل، دیدن و ترمیم سیستم زیستی انسان در مقیاس مولکولی را انجام می‌دهد. ابزارهای بسیار ابتدایی نانوپزشکی می‌توانند برای شناسایی بیماری‌ و توزیع دارو، و همچنین توزیع هورمون در بیماری‌های مزمن و نقص‌های سیستم بدن به کار روند. ابزارهای بسیار پیشرفته‌تر، از قبیل نانوروبات‌ها هستند که به عنوان جراحان کوچک داخل بدن عمل می‌کنند. (نانوروبات‌ها، روبات‌هایی هستند که اندازه‌ی آنها در حد نانومتر باشد.)
چنین ماشین‌هایی می‌توانند با ورود به داخل سلول‌ها ساختار آسیب‌دیدهٔ آنها را تغییر دهند و درصدد تعمیر آنها برآیند. آنها قادرند خود را تکثیر کنند یا نواقص ژنتیکی را با جابه‌جا کردن یا دستکاری مولکول‌های DNA برطرف سازند. (DNA ماده‌ی اصلی سازندهٔ موجودات زنده و وارث ژنتیکی موجود زنده شناخته می‌شود.)
● توانمندی های نانوپزشکی
دانشمندان معتقدند با پیشرفت‌هایی که در مهندسی ژنتیک، فناوری نانو و پزشکی ایجاد شده و درک عمیقی که از اعمال سلولی حاصل گردیده است، می‌توان ماشین‌های میکروسکوپی نیرومند و متخصص را برای مبارزه با بیماری‌ها طراحی کرد و توسط آنها در ابعاد سلولی به تعمیرات فیزیولوژیکی پرداخت.
در تشخیص بیماری‌ها نمی‌توان به نتایج آزمون‌های آزمایشگاهی و تاریخچه‌ی بیماری متکی بود. اما با جا دادن نقشه‌ی ژنتیکی انواع عوامل بیماریزا در بانک اطلاعاتی نانوروبات، می‌توان حملات باکتریایی را نابود کرد. بدین ترتیب، با انجام عملیات ترمیمیِ قابل برنامه‌ریزی برای اصلاح بیماری‌های سلولی ناشی از افزایش سن، جلوگیری از پیری و درمان آن به یک واقعیت علمی تبدیل می‌شود. 
محققان قادرند با حرکت دادن مولکول‌ها، موتورهایی در ابعاد نانو بسازند. 
اولین شرکت تخصصی نانوتکنولوژی، شرکت Zyvex (http://www.zyvex.com/nano) است که در سال ۱۹۹۷ با هدف ساخت ابزارهای کلیدیِ ایجاد فناوری نانومولکولی آغاز به کارکرد. محصولات این شرکت، با تلاش‌ گسترده‌ی گروه‌های مختلف تا ده سال آینده قابل استفاده خواهد شد؛ اگرچه ممکن است این پیشرفت، بعد از تجاری شدن نانوروبات‌های پزشکی صورت بگیرد.
▪ مثال‌هایی از کاربرد نانوفناوری در پزشکی 
۱) هدف‌گیری و ارسال دارو به نقاط غیر قابل دسترس بدن با تجهیزات نانومتری
۲) تولید بافت‌های مصنوعی سازگار با بدن
۳) تولید سیستم‌های هوشمند برای شناسایی بیماری‌های در حال ایجاد در بدن
۴) درمان برخی از بیماری‌های صعب‌العلاج مانند سرطان، ایدز و هپاتیت.
۵) مراقبت بهداشتی بهتر با استفاده از تجهیزات نانومتری در داخل بدن
● آینده‌اندیشی در مورد نانوپزشکی
مطمئناً رشته‌ی نانوپزشکی برای توسعه به چندین دهه زمان نیاز دارد. شاید پیش از اینکه ما به تخیلمان اجازه دهیم تا آزادانه در مورد قول‌های داده‌شده توسط نانوپزشکی خیالپردازی کند، بهتر است توانایی‌هایی را در نظر بگیریم که حقیقتاً قابل اجرا هستند. وقتی به نحوهٔ حل مسائل مختلف توجه کنیم، متوجه می‌شویم بسیاری از مسائلی که امروزه دشوار به نظر می‌آیند راحت خواهند شد. چه بسا مسائلی که ساده‌تر جلوه می‌کنند، اما سخت‌تر از حد انتظار ظهور می‌یابند. زمانی فلج، واگیردار و علاج‌ناپذیر بود و امروزه به‌سادگی قابل پیشگیری است. سیفلیس زمانی انسان را تا حدّ دیوانگی و مرگ پیش می‌برد و اکنون با یک تزریق، خوب می‌شود و به نظر می‌رسد در آینده، قصهٔ نانوفناوری در پزشکی، به قصهٔ توسعهٔ کنترل جراحی در ابعاد مولکولی تبدیل شود.

گلوله سحرآمیز؛ از تحقیق تا کاربرد

روش‌های معمول برای تشخیص و درمان سرطان شامل جراحی، بافت برداری، شیمی درمانی و پرتودرمانی می‌شود. جدیدترین داروهای ضدسرطان بر سلول‌های سالم و سلول‌های سرطانی تأثیرات تقریباً مشابهی دارند. این امر منجر به بروز آثار مضر و مسمومیت در تمام بدن می‌شود. در نتیجه، استفاده از این داروها اغلب باعث به وجود آمدن عوارض جانبی شدید در سایر بافت‌های بدن (مانند فروداشت مغز استخوان۱، بیماری‌های عضلات قلب۲ و مسمومیت‌های عصبی) می‌شود، به طوری که حداکثر میزان داروی قابل مصرف را شدیداً کاهش می‌دهد. به علاوه به دلیل توزیع گسترده دارو در سراسر بدن و حذف سریع آن از گردش خون، استفاده از مقادیر زیاد دارو اجتناب ناپذیر بوده، نتیجتاً غیراقتصادی و اغلب باعث پیچیده شدن درمان می‌شود [۱]. 
دارورسانی هدفدار موضوع جدیدی نیست و به اوایل قرن بیستم، همزمان با طرح گلوله سحرآمیز از سوی‌ ارلیخ بر می‌گردد، قدمت این موضوع گواه محکمی بر جذابیت آن است، اما هنوز تهیه و به کارگیری آن برای آزمایش‌های بالینی یک چالش بزرگ است. این چالش شامل پیدا کردن هدف مناسب برای یک بیماری خاص؛ یافتن دارویی مناسب برای درمان بیماری مورد نظر؛ و پیدا کردن حاملی مناسب برای رسانش دارو به صورت فعال به آن می‌باشد، به شکلی که این حامل از سیستم ایمنی بدن -که مواد خارجی را به سرعت از گردش خون حذف می‌کند- در امان باشد. نانوذرات با پوشش محافظ برای دوری از سیستم ایمنی بدن و لیگاندها برای هدف قرار دادن سلول یا بافت خاص، بسیاری از ویژگی‌های لازم یک گلوله سحرآمیز را برآورده می‌سازند [۲].
نانوذرات شامل انواع مختلفی از سامانه‌های کلوئیدی با مقیاس زیرمیکرون ( کوچکتر از ۱ میکرومتر) هستند، و ممکن است غیرآلی، لیپوزومی یا پلیمری باشند. چندین دهه از اولین مطالعات روی سامانه‌های دارورسانی نانوذره‌ای می‌گذرد، و بسیاری از ویژگی‌های آنها به عنوان حامل‌های دارویی مناسب به خوبی شناخته شده است. 
یکی از مزیت‌های اصلی نانوذرات، کوچکی اندازه آنها می‌باشد، به طوری که آنها را قادر به عبور از موانع زیستی خاص می‌کند. برتری دیگر چگالی بالای عامل دارویی در آنها است، که می‌توان از آن برای رسیدن به خصوصیات رهایش دارویی متفاوت استفاده نمود. به دلیل وجود انواع مختلف روش‌های تولید نانوذرات، خصوصیات سطحی متفاوتی می‌توان برای نانوذرات ایجاد کرد. از این طریق ویژگی‌های دیگری نیز مثل اتصال لیگاندهای محافظ برای افزایش مقاومت نانوذرات در برابر سیستم ایمنی بدن و نتیجتاً افزایش حضور آنها در گردش خون، و یا اتصال لیگاندهایی برای متصل شدن نانوذرات به سلول یا بافت هدف، به نانوذرات اضافه می‌شود (شکل ۱) [۲]. 
تومورهای سرطانی مجموعه ای از سلولهای غیرطبیعی‌اند که به سرعت در حال رشد و تکثیر می‌باشند؛ به این دلیل آنها نسبت به سلولهای سالم نیاز بیشتری به مواد غذایی دارند. به عبارت دیگر تبادل مواد در عروق تومورهای سرطانی بیشتر و شدیدتر از عروق بافت‌های سالم است، و این مسئله باعث می‌شود تا در عروق این بافت‌های سرطانی، فواصل بین سلولی بزرگ‌تری به وجود آید، به طوری که حتی نانوذرات هم قادر به عبور از این عروق می‌شوند. همین امر، یعنی عبور نانوذرات از عروق سرطانی و عبور نکردن از عروق سالم، باعث تجمع بیشتر نانوذرات در بافتهای سرطانی می‌شود (شکل ۲). 
برای به حداکثر رساندن تجمع نانوذرات در بافت‌های سرطانی باید آنها را از سیستم ایمنی بدن دور نگه داشت تا توسط آن به سرعت از بدن دفع نشوند، و همچنین اندازه این ناذرات بایستی در حدود ۱۰۰ نانو متر باشد تا به طور خاص قادر به نفوذ در عروق تومور باشند، ضمن اینکه امکان نفوذ آنها در عروق سالم وجود نداشته باشد [۳]. 
در هشتم فوریه سال ۲۰۰۵، اولین محصول دارورسانی نانوذره‌ای به نام آبراكسان۳ -که برپایه نانوذرات آلبومینی و حاوی داروی پاکلیتاکسل۴ می‌باشد- را شركت آبراكسیس اونكولوژی۵، كه زیرمجموعه شركای داروساز آمریكا۶ می‌باشد، برای درمان سرطان سینه به بازار عرضه كرد. در اواخر سال ۲۰۰۴ خبر احتمال ورود این دارو به بازار، قیمت سهام این شركت را۵۰ درصد افزایش داد و به شکلی اداره دولتی دارو و غذای آمریکا (FDA)را ناگزیر کرد که سرفصل جدیدی از داروهای درمانی را به وجود آورد. ورود آبراكسان نشان دهنده این امر است كه ایده گلوله سحرآمیز در حال تبدیل شدن به واقعیت می‌باشد [۴]. 
از سال ۱۳۸۲، بعد از شروع مطالعه و تحقیق در زمینه نانوذرات زیستی در گروه بیوتکنولوژی دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه تربیت مدرس و تولید موفقیت آمیز نانوذرات پروتئینی [۵، ۶]، طرح‌هایی برای رسیدن به یک سامانه دارورسانی در درمان سرطان برپایه نانوذرات پروتئینی طراحی شده، با کمک استادان و دانشجویان کارشناسی ارشد و دکتری گروه در حال انجام می‌باشد.

منابع : 
[۱]G.J. Kim, S. Nie; “Targeted cancer nanotherapy”; nanotoday, August (۲۰۰۵) ۲۸-۳۳ 
[۲]T.M. Fahmy, P.M. Fong, A. Goyal, W.M. Saltzman; “Targeted for drug delivery”; nanotoday, August (۲۰۰۵) ۱۸-۲۶ 
[۳]I. Brigger, C. Dubernet, P. Couvreur; “Nanoparticles in cancer therapy and diagnosis”; Advanced Drug Delivery Reviews, ۵۴ (۲۰۰۲) ۶۳۱–۶۵۱
[۴] M. Jahanshahi, S. Williams, A. Lyddiatt, S.A. Shojaosadati; “Preparation and purification of synthetic protein nanoparticulates”; IEE Proc. – Nanobiotechnology, ۱۵۱ (۲۰۰۴) ۱۷۶-۱۸۲
۵[ آقاجانی حمیده، ساخت نانوذرات پروتئین سرم آلبومین گاوی (BSA) با روش توده‌ای شدن، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، به راهنمایی دکتر سید عباس 
http://pharmalicensing.com 
پانویس‌ها
bone marrow suppression 
cardiomyopathy 
Abraxane™ 
paclitaxel 
Abraxis Oncology 
American Pharmaceutical Partners 

برش لیزری

1- عدم ایجاد تغییرات گرمایی: در برش لیزری، باتوجه به استفاده از اشعه لیزر با کانونی کمتر از یک میلیمتر، تغییر دمای قطعه قبل و بعد از برش بسیار ناچیز می باشد، این امر باعث حفظ خواص مکانیکی و فیزیکی قطعه برش کاری شده توسط لیزری میگردد .

2 – سرعت بالای برش لیزر : با توجه به توان بالای منبع لیزر دستگاه های ما، سرعت برش لیزری قطعات بسیار مناسب می باشد .

3 – سازگاری با AutoCad و CorelDraw: از آنجاکه سیستم کنترل برش لیزر، برداری می باشد به راحتی می توان فایلهای برش لیزر طراحی شده توسط نرم افزار AutoCad و یا CorelDraw را به عنوان نقشه برش لیزری قطعات مختلف استفاده نمود.

4 – برش نقوش پیچیده : در تکنولوژی برش لیزری قطعات، امکان برش نقوش پیچیده بر روی قطعات و سطوح به سادگی فراهم میباشد . به عبارت دیگر هر نقشه دو بعدی قابل اجرا می باشد.

5 – عدم تماس فیزیکی : در برش لیزری قطعات فشار فیزیکی بر روی قطعه در حال برش و جود ندارد و در لبه های قطعه برش خورده توسط لیزر هیچگونه له شدگی و جود ندارد.این امر تکنولوژی برش لیزری قطعات را در ساخت قطعات حساس بسیار با اهمیت می گرداند.

6 – دقت برش لیزر : دقت برش لیزری فلزات بسیار بالاتر از روشهای مشابه می باشد. و بسته به ضخامت قطعه بین 0.02 تا 0.1 دقت قابل انتظار است.

7 – نمونه سازی سریع : از تکنولوژی برش لیزری فلزات می توان به عنوان نمونه سازی قبل از تولید بر اساس  طرح گسترده قطعات با فرمت AutoCad و CorelDraw استفاده کرد .

8 – عدم نیاز به قالب برش : با استفاده از تکنولوژی برش لیزری قطعات دیگر نیازی به هزینه های سنگین ساخت قالبهای برش نیست. تکنولوژی برش لیزری در ساخت قطعات با تیراژهای نه چندان زیاد انتخابی هوشمندانه و البته اقتصادی است .

نمایش جسورانه کاربردهای نانو تکنولوژی در پزشکی

در سال ۱۹۶۶ فیلمی تخیلی با عنوان «سفر دریایی شگفت انگیز» اهالی سینما را به دیدن نمایشی جسورانه از کاربرد نانوتکنولوژی در پزشکی میهمان کرد. گروهی از پزشکان جسور و زیردریایی پیشرفته شان با شیوه ای اسرارآمیز به قدری کوچک شدند که می توانستند در جریان خون بیمار سیر کنند و لخته خونی را در مغزش از بین ببرند که زندگی او را تهدید می کرد. با گذشت ۳۶ سال از آن زمان، برای ساختن وسایل پیچیده حتی در مقیاس های کوچک تر گام های بلندی برداشته شده است. این امر باعث شده برخی افراد باور کنند که چنین دخالت هایی در پزشکی امکان پذیر است و روبات های بسیار ریز قادر خواهند بود در رگ های هر کسی سفر کنند. 
همه جانداران از سلول های ریزی تشکیل شده اند که خود آنها نیز از واحدهای ساختمانی کوچک تر در حد نانومتر (یک میلیاردم متر) نظیر پروتئین ها، لیپیدها و اسیدهای نوکلئیک تشکیل شده اند. از این رو، شاید بتوان گفت که نانوتکنولوژی به نحوی در عرصه های مختلف زیست شناسی حضور دارد. اما اصطلاح قراردادی «نانوتکنولوژی» به طور معمول برای ترکیبات مصنوعی استفاده می شود که از نیمه رساناها، فلزات، پلاستیک ها یا شیشه ساخته شده اند. نانوتکنولوژی از ساختارهایی غیرآلی بهره می گیرد که از بلورهای بسیار ریزی در حد نانومتر تشکیل شده اند و کاربردهای وسیعی در زمینه تحقیقات پزشکی، رساندن داروها به سلول ها، تشخیص بیماری ها و شاید هم درمان آنها پیدا کرده اند. 
در برخی محافل نگرانی های شدیدی در مورد جنبه منفی این فناوری به وجود آمده است؛ آیا این نانوماشین ها نمی توانند از کنترل خارج شده و کل جهان زنده را نابود کنند؟
با وجود این به نظر می رسد فواید این فناوری بیش از آن چیزی باشد که تصور می رود. برای مثال، می توان با بهره گیری از نانوتکنولوژی وسایل آزمایشگاهی جدیدی ساخت و از آنها در کشف داروهای جدید و تشخیص ژن های فعال تحت شرایط گوناگون در سلول ها، استفاده کرد. به علاوه، نانوابزارها می توانند در تشخیص سریع بیماری ها و نقص های ژنتیکی نقش ایفا کنند. 
طبیعت نمونه زیبایی از سودمندی بلورهای غیرآلی را در دنیای جانداران ارائه می کند. باکتری های مغناطیسی، جاندارانی هستند که تحت تاثیر میدان مغناطیسی زمین قرار می گیرند. این باکتری ها فقط در عمق خاصی از آب یا گل ولای کف آن رشد می کنند. اکسیژن در بالای این عمق بیش از حد مورد نیاز و در پایین آن بیش از حد کم است. باکتری ای که از این سطح خارج می شود باید توانایی شنا کردن و برگشت به این سطح را داشته باشد. از این رو، این باکتری ها مانند بسیاری از خویشاوندان خود برای جابه جا شدن از یک دم شلاق مانند استفاده می کنند. درون این باکتری ها زنجیره ای با حدود ۲۰ بلور مغناطیسی وجود دارد که هر کدام بین ۳۵ تا ۱۲۰ نانومتر قطر دارند. این بلورها در مجموع یک قطب نمای کوچک را تشکیل می دهند. یک باکتری مغناطیسی می تواند در امتداد میدان مغناطیسی زمین قرار گیرد و مطابق با آن بالا یا پایین برود تا مقصد مورد نظرش را پیدا کند. 
این قطب نما اعجاز مهندسی طبیعت در مقیاس نانو است. اندازه بلورها نیز مهم است. هر چه ذره مغناطیسی بزرگ تر باشد، خاصیت مغناطیسی اش مدت بیشتری حفظ می شود. اما اگر این ذره بیش از حد بزرگ شود خود به خود به دو بخش مغناطیسی مجزا تقسیم می شود که خاصیت مغناطیسی آنها در جهت عکس یکدیگرند. چنین بلوری خاصیت مغناطیسی کمی دارد و نمی تواند عقربه کارآمدی برای قطب نما باشد. باکتری های مغناطیسی قطب نماهای خود را فقط از بلورهایی با اندازه مناسب می سازند تا از آنها برای بقای خود استفاده کنند. جالب است که وقتی انسان برای ذخیره اطلاعات روی دیسک سخت محیط هایی را طراحی می کند دقیقا از این راهکار باکتری ها پیروی می کند و از بلورهای مغناطیسی در حد نانو و با اندازه ای مناسب استفاده می کند تا هم پایدار باشند و هم کارآمد. 
محققان در تلاش هستند تا از ذرات مغناطیسی در مقیاس نانو برای تشخیص عوامل بیماری زا استفاده کنند. روش این محققان نیز مانند بسیاری از مهارت هایی که امروزه به کار می رود به آنتی بادی های مناسبی نیاز دارد که به این عوامل متصل می شوند. ذرات مغناطیسی مانند برچسب به مولکول های آنتی بادی متصل می شوند. اگر در یک نمونه، عامل بیماری زای خاصی مانند ویروس مولد ایدز مد نظر باشد، آنتی بادی های ویژه این ویروس که خود به ذرات مغناطیسی متصل هستند به آنها می چسبند. برای جدا کردن آنتی بادی های متصل نشده، نمونه را شست وشو می دهند. اگر ویروس ایدز در نمونه وجود داشته باشد، ذرات مغناطیسی آنتی بادی های متصل شده به ویروس، میدان های مغناطیسی تولید می کنند که توسط دستگاه حساسی تشخیص داده می شود. حساسیت این مهارت آزمایشگاهی از روش های استاندارد موجود بهتر است و به زودی اصلاحات پیش بینی شده، حساسیت را تا چند صد برابر تقویت خواهد کرد. 
دنیای پیشرفته الکترونیک پر از مواد پخش کننده نور است. برای نمونه هر CDخوان، CD را با استفاده از نوری می خواند که از یک دیود لیزری می آید. این دیود از یک نیمه رسانای غیرآلی ساخته شده است. هر تصویر، قسمت کوچکی از یک CD به اندازه یک مولکول پروتئین (در حد نانومتر) را می کند. در نتیجه این عمل یک نانو بلور نیمه رسانا یا به اصطلاح تجاری یک «نقطه کوانتومی» ایجاد می شود. 
فیزیکدانانی که برای اولین بار در دهه ۱۹۷۰ نقاط کوانتومی را مطالعه می کردند معتقد بودند که این نقاط در ساخت وسایل الکترونیکی جدید و وسایل دید استفاده خواهند شد. تعداد انگشت شماری از این محققان ابراز می کردند که از این یافته ها می توان برای تشخیص بیماری یا کشف داروهای جدید کمک گرفت و هیچ کدام از آنان حتی در خواب هم نمی دیدند که اولین کاربردهای نقاط کوانتومی در زیست شناسی و پزشکی باشد. 
نقاط کوانتومی قابلیت های زیادی دارند و در موارد مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از کاربردهای این نقاط نیمه رسانا در تشخیص ترکیبات ژنتیکی نمونه های زیستی است. اخیرا برخی محققان روش مبتکرانه ای را به کار بردند تا وجود یک توالی ژنتیکی خاص را در یک نمونه تشخیص دهند. آنان در طرح خود از ذرات طلای ۱۳ نانومتری استفاده کردند که با DNA (ماده ژنتیکی) تزئین شده بود. این محققان در روش ابتکاری خود از دو دسته ذره طلا استفاده کردند. یک دسته، حامل DNA بود که به نصف توالی هدف متصل می شد و DNA متصل به دسته دیگر به نصف دیگر آن متصل می شد. DNA هدفی که توالی آن کامل باشد به راحتی به هر دو نوع ذره متصل می شود و به این ترتیب دو ذره به یکدیگر مربوط می شوند. از آنجا که به هر ذره چندین DNA متصل است، ذرات حامل DNA هدف می توانند چندین ذره را به یکدیگر بچسبانند. وقتی این ذرات طلا تجمع می یابند خصوصیاتی که باعث تشخیص آنها می شود به مقدار چشم گیری تغییر می کند و رنگ نمونه از قرمز به آبی تبدیل می شود. چون که نتیجه این آزمایش بدون هیچ وسیله ای قابل مشاهده است می توان آن را برای آزمایش DNA در خانه نیز به کار برد. 
هیچ بحثی از نانوتکنولوژی بدون توجه به یکی از ظریف ترین وسایل در علوم امروزی یعنی میکروسکوپ اتمی کامل نمی شود. روش این وسیله برای جست وجوی مواد مانند گرامافون است. گرامافون، سوزن نوک تیزی دارد که با کشیده شدن آن روی یک صفحه، شیارهای روی آن خوانده می شود. سوزن میکروسکوپ اتمی بسیار ظریف تر از سوزن گرامافون است به نحوی که می تواند ساختارهای بسیار کوچک تر را حس کند. متاسفانه، ساختن سوزن هایی که هم ظریف باشند و هم محکم، بسیار مشکل است. محققان با استفاده از نانو لوله های باریک از جنس کربن که به نوک میکروسکوپ متصل می شود این مشکل را حل کردند. با این کار امکان ردیابی نمونه هایی با اندازه فقط چند نانومتر فراهم شد. به این ترتیب، برای کشف مولکول های زنده پیچیده و برهم کنش هایشان وسیله ای با قدرت تفکیک بسیار بالا در اختیار محققان قرار گرفت. 
این مثال و مثال های قبل نشان می دهند که ارتباط بین نانوتکنولوژی و پزشکی اغلب غیرمستقیم است به نحوی که بسیاری از کارهای انجام شده، در زمینه ساخت یا بهبود ابزارهای تحقیقاتی یا کمک به کارهای تشخیصی است. اما در برخی موارد، نانوتکنولوژی می تواند در درمان بیماری ها نیز مفید باشد. برای مثال می توان داروها را درون بسته هایی در حد نانومتر قرار داد و آزاد شدن آنها را با روش های پیچیده تحت کنترل در آورد. یکی از نانوساختارهایی که برای ارسال دارو یا مولکول هایی مانند DNA به بافت های هدف ساخته شده، «دندریمر»ها هستند. این مولکول های آلی مصنوعی با ساختارهای پیچیده برای اولین بار توسط «دونالد تومالیا» ساخته شدند. اگر شاخه های درختی را در یک توپ اسفنجی فرو ببرید به نحوی که در جهت های مختلف قرار گیرند می توان شکلی شبیه یک مولکول دندریمر را ایجاد کرد. دندریمرها مولکول هایی کروی و شاخه شاخه هستند که اندازه ای در حدود یک مولکول پروتئین دارند. دندریمرها مانند درختان پرشاخه و برگ دارای فضاهای خالی هستند، یعنی تعداد زیادی حفرات سطحی دارند. 
دندریمرها را می توان طوری ساخت که فضاهایی با اندازه های مختلف داشته باشند. این فضاها فقط برای نگه داشتن عوامل درمانی هستند. دندریمرها بسیار انعطاف پذیر و قابل تنظیم اند. همچنین آنها را می توان طوری ساخت که فقط در حضور مولکول های محرک مناسب، خود به خود باد کنند و محتویات خود را بیرون بریزند. این قابلیت اجازه می دهد تا دندریمرهای اختصاصی بسازیم تا بار دارویی خود را فقط در بافت ها یا اندام هایی آزاد کنند که نیاز به درمان دارند. دندریمرها می توانند برای انتقال DNA به سلول ها جهت ژن درمانی نیز ساخته شوند. این شیوه نسبت به روش اصلی ژن درمانی یعنی استفاده از ویروس های تغییر ژنتیکی یافته بسیار ایمن تر هستند. 
همچنین محققان ذراتی به نام نانوپوسته ساخته اند که از جنس شیشه پوشیده شده با طلا هستند. این نانوپوسته ها می توانند به صورتی ساخته شوند تا طول موج خاصی را جذب کنند. اما از آنجا که طول موج های مادون قرمز به راحتی تا چند سانتی متر از بافت نفوذ می کنند، نانوپوسته هایی که انرژی نورانی را در نزدیکی این طول موج جذب می کنند بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. بنابراین، نانوپوسته هایی که به بدن تزریق می شوند می توانند از بیرون با استفاده از منبع مادون قرمز قوی گرما داده شوند. چنین نانوپوسته هایی را می توان به کپسول هایی از جنس پلیمر حساس به گرما متصل کرد. این کپسول ها محتویات خود را فقط زمانی آزاد می کنند که گرمای نانوپوسته متصل به آن باعث تغییر شکلش شود. 
یکی از کاربردهای شگرف این نانوپوسته ها در درمان سرطان است. می توان نانوپوسته های پوشیده شده با طلا را به آنتی بادی هایی متصل کرد که به طور اختصاصی به سلول های سرطانی متصل می شوند. از لحاظ نظری اگر نانوپوسته ها به مقدار کافی گرم شوند می توانند فقط سلول های سرطانی را از بین ببرند و به بافت های سالم آسیب نرسانند. البته مشکل است بدانیم آیا نانوپوسته ها در نهایت به تعهد خود عمل می کنند یا نه. این موضوع برای هزاران وسیله ریز دیگری نیز مطرح است که برای کاربرد در پزشکی ساخته شده اند. محققان از نانوتکنولوژی در ساخت پایه های مصنوعی برای ایجاد بافت ها و اندام های مختلف نیز استفاده کرده اند. محققی به نام «ساموئل استوپ» روش نوینی ابداع کرده است که در آن سلول های استخوانی را روی یک پایه مصنوعی رشد می دهد. این محقق از مولکول های مصنوعی استفاده کرده است که با رشته هایی ترکیب می شوند که این رشته ها برای چسباندن به سلول های استخوانی تمایل بالایی دارند. این پایه های مصنوعی می توانند فعالیت سلول ها را هدایت کنند و حتی می توانند رشد آنها را کنترل کنند. محققان امیدوارند سرانجام بتوانند روش هایی بیابند تا نه فقط استخوان، غضروف و پوست بلکه اندام های پیچیده تر را با استفاده از پایه های مصنوعی بازسازی کنند. 
به نظر می رسد برخی از اهدافی که امروزه در حال تحقق هستند در آینده ای نزدیک توسط پزشکان به کار گرفته شوند. جایگزینی قلب، کلیه یا کبد با استفاده از پایه های مصنوعی شاید با فناوری که در فیلم سفر دریایی شگفت انگیز نشان داده شد، متناسب نباشد اما این تصور که چنین درمان هایی در آینده ای نه چندان دور به واقعیت بپیوندند بسیار هیجان انگیز است. حتی هیجان انگیزتر اینکه امید است محققان بتوانند با تقلید از فرآیندهای طبیعی زیست شناختی، واحدهایی در مقیاس نانو تولید کنند و از آنها در ساخت ساختارهای بزرگ تر بهره گیرند. چنین ساختارهایی در نهایت می توانند برای ترمیم بافت های آسیب دیده و درمان بسیاری از بیماری ها به کار روند.

مدیریت بحران هاي طبیعی با استفاده از علوم ژئواینفورمیشن تکنولوژی و GIS

درشش ماهه اول سال 1391 بحران‌هایی در كشورمان به وقوع پیوست که وقوع یکی از آنها همچون زلزله در مناطقي از آذربايجان شرقي از ديدگاه نحوه مديريت بحران سنتي يا مبتني بر تكنولوژي مي تواند مورد تحليل متخصصين و كارشناسان امر قرار گيرد .

بحران‌های طبیعی از ابتدا، به عنوان یکی از عوامل خطرزا و تهدیدکننده جوامع انسانی وجود داشته اند و انسان نیز براساس دوران تمدن و پیشرفت و دست‌یافته‌های علمی خود، راه‌هایی جهت مقابله با این حوادث اندیشیده و تلاش نموده تا محیطی امن برای حفظ بقای خود ایجاد نماید. محیطی که در حالت عادی، فضایی آرامش بخش برای زندگی روزمره و در حالت بحران، مکانی امن جهت حفظ جان، مال و اندوخته‌هایش او باشد. پس از طی دوران هاي مختلف و پیشرفت تکنولوژی، علوم مقابله با بحران‌های طبیعی نیز که منجر به پیش‌بینی بحران‌ها و کاهش عوارض و خسارات ناشي از آنها باشند، روز به روز پیشرفته‌تر شدند. اصولاً بحران‌هارا مي توان براساس مراحل وقوع به سه مرحله ي اصلی: قبل، حین و پس از بحران تقسیم كرد و از نظر مراحل مقابله با بحران نيز به چهار مرحله اصلی: پیشگیری، آمادگی، مقابله و بازسازی قابل تقسیم مي باشند که جهت تحقق بهینه هر کدام از این مراحل به صورتی که کمترین خسارات مالی و جانی متوجه جامعه شود، نیازمند تکنولوژی‌های نوین و فن آوري هاي متناسب با نوع بحران می‌باشیم. 

یکی از این علوم پیشرفته که جایگاه و کارآیی خود را در مراحل چهارگانه بحران نشان داده و هر روز جایگاه و اهمیت آن بارزتر می‌شود، تکنولوژی ژئواینفورمیشن و GIS می‌باشد. این تکنولوژی به عنوان یک بانک داده‌ای اطلاعاتی از ساختگاه، اقلیم، وضعیت جغرافیایی، اجتماعی و فرهنگی و ... می‌تواند امکان تحلیل صحیح را برای کاربران و مدیران بحران فراهم نماید، زیرا کلید صحيح مدیریت بحران ، در اختیار داشتن اطلاعات و سامانه پویاي تحلیل داده‌ها می‌باشد ژئواینفورمیشن و GIS با توجه به دارا بودن این امکان (بانک و تحلیل داده) در هر چهار مرحله براساس اولویت‌های نیاز درهر كدام از مراحل، دارای کارآیی و کاربرد می‌باشند. در مرحله پیش‌گیری، براساس ماهیت مطالعات اولیه و داشتن شناخت از وضعیت موجود و همچنين در دسترس بودن اطلاعات در پایگاه داده این علوم از اولویت‌های اصلی بوده و ژئواینفورمیشن و GIS در این زمینه تحولی بنیادین خواهد بود. در مرحله آمادگی، برنامه‌ریزی و امکانات نرم‌افزاری و سخت‌افزاری براساس داده‌ها و تحلیل نتایج و در دست داشتن برنامه‌ای مدون به همراه ساختار سازمانی مشخص، می‌تواند در دو مرحله دیگر بسیاری از ناهماهنگی‌ ها و موازی کاری‌ها را کاهش داده و خدمات‌رسانی به موقع و برآورد خسارات را تسریع ببخشد. در مرحله مقابله که شاید یکی از پیچیده‌ترین مراحل بحران می‌باشد بايستي براساس اطلاعات، نتایج و تحلیل‌های دو مرحله قبل، موارد را با آنچه که به وقوع پیوسته مقایسه نمود و اگر نرم‌افزار و تکنولوژی‌های مورد اشاره در اختیار نباشد، زمان که مهمترین عامل کاهش خسارت در ساعت‌های اولیه بحران است از بین‌ می‌رود در صورتی که می‌توان با یک تحلیل مناسب از طریق بانک‌ داده‌های ایجاد شده و مقایسه نقشه‌های قبل و بعد از وقوع بحران به کمک‌رسانی سریع سرعت بخشد اما امداد و نجات به کلیه مناطق بحران زده به صورت یکسان و همزمان، شاید امری غیرممکن و حتی خارج از تفکر مدیریت بحران صحیح باشد. لذا اولویت‌بندی براساس وضعیت قبل از وقوع بحران و هنگام وقوع بحران و تشخیص اولویت‌های مکانی، انسانی، امدادی و ... جز با در اختیار داشتن تکنولوژی GIS و ژئو اینفورمیشن امری سخت، پیچیده و زمان‌گیر خواهد بود. پس از گذشت زمان‌های اولیه بحرانی و ایجاد ثبات نسبی بعد از وقوع بحران، مدیریت صحیح و توانمند جهت اسکان سه مرحله‌ای اضطراری، موقت و دائم به منظور کاهش بحران‌های ثانویه اجتماعی نقش بسيار مهمي دارد. زیرا اگر در مکانیابی هر سه مرحله ي اسکان که جزو مرحله بازسازی می‌باشند اشتباهی صورت گيرد و خسارات جبران‌ناپذیری ناشی از سوء مدیریت پس از بحران ایجاد می‌شود که مطمئناً چنين مواردي از طرف جامعه بحران زده قابل بخشش نخواهد بود، زیرا بحران مشیت الهی است اما اشتباهات ناشي سوء مدیریت به عنوان خطاهای غیرقابل بخشش انسانی به حساب مي آيد. 

درخصوص سیل نيز مي توان با بررسی نقشه‌های پیش‌یابی و پیش‌بینی مقایسه آنها با مکان‌یابی انجام گرفته و با توسعه صحیح و ایجاد مکان‌های اسکان امن، از طریق علم ژئواینفورمیشن و GIS تا حدود زیادی از خسارات مالی و جانی کاست و یا در بحران زلزله با اولويت بندي ساختمان‌ها، تشخیص و لکه‌گذاری مکان‌های غیرمقاوم و شناسایی گسل‌ها و توسعه شهرها بر روی این مناطق با استفاده از تمهیدات تکنولوژی ژئواینفورمیشن و GIS مي توان تفاوت نحوه امداد و نجات را دردو روش استفاده و عدم استفاده از تكنولوژي به صورت واضح مشاهده نمود.

در هر حال با توجه به موضوعات مذكور، اهمیت این تکنولوژی بیش از پیش احساس شده و می‌توان با قاطعیت اعلام کرد كه مدیریت بحران در دهه دوم قرن بیست و یکم، بدون تسلط بر علوم مدیریتی و استفاده از آن، غیراصولی و ناکارآمد است زیرا با پیچیده تر شدن نحوه زندگی، ارتباطات، تکنولوژی‌های ساخت و اهمیت برخی مراکز حساس در صورتی که نتوانیم برنامه‌ای مدون با ساختاری منسجم براساس اطلاعات و داده‌های زمین‌شناسی و ماهواره‌ای تولید کنیم، خسارات مالی و جانی یک بحران طبیعی آنچنان یک جامعه را از جنبه‌های اقتصادی، سیاسی، اجتماعی، فرهنگی متزلزل خواهد كرد که شاید تا چندین دهه بعد نيز نتوان تاوان این عدم توجه به علوم مزبور و سایر علوم وابسته را پرداخت

ساختار و مفاهیم کلی نانو تکنولوژی

یکی از پیشوندهای مقیاس اندازه گیری در سیستم SI نانو به معنی یک میلیاردم واحد آن مقیاس است.برای مثال یک نانومتر معادل یک میلیاردم متر است. با توجه به اینکه یک سلول بدن بیش از صدها نانومتر است می توان به کوچکی این مقیاس پی برد. از آنجایی که علوم نانو بخش وسیعی برگرفته از مباحث شیمی، فیزیک، بیولوژی، پزشکی، مهندسی و الکترونیک را در بر می گیرد،‌گروه بندی آن بسیار پیچیده است.

یکی از پیشوندهای مقیاس اندازه گیری در سیستم SI نانو به معنی یک میلیاردم واحد آن مقیاس است.برای مثال یک نانومتر معادل یک میلیاردم متر است. با توجه به اینکه یک سلول بدن بیش از صدها نانومتر است می توان به کوچکی این مقیاس پی برد. از آنجایی که علوم نانو بخش وسیعی برگرفته از مباحث شیمی، فیزیک، بیولوژی، پزشکی، مهندسی و الکترونیک را در بر می گیرد،‌گروه بندی آن بسیار پیچیده است. دانشمندان، علوم نانو را به چهار گروه شامل مواد (گروه اول)، مقیاسها (گروه دوم)، تکنولوژی الکترونیک، اپتوالکترونیک، اطلاعات و ارتباطات (گروه سوم) و بیولوژی و پزشکی (گروه چهارم) طبقه بندی کرده اند. این طبقه بندی باعث سهولت در بررسی این علوم شده است البته تداخل برخی از بخش ها در یکدیگر طبیعی است. برنامه های توسعه این تکنولوژی به سه بخش کوتاه مدت (کمتر از پنج سال)، میان مدت( بین۱۵-۵ سال) و بلند مدت (بیش از۲۰ سال) تقسیم بندی شده است. مواد نانو (nanomaterials) قابلیت کنترل ساختار تشکیل دهنده مواد پیشرفته (از فولادهای ساخته شده در اوایل قرن۱۹ تا انواع بسیار پیشرفته امروزی) در ابعاد کوچک و کوچکتر،‌ در اندازه های میکرو و نانو بوده است. هر قدر بتوانیم این مواد را در ابعاد ریزتر و کنترل شده ای تولید کنیم خواهیم توانست مواد جدیدی را با قابلیت و عملکردهای بسیار عالی به دست آوریم. تاکنون تعاریف متعددی از مواد نانو ارائه شده است اما در یک تعریف جامع می توان گفت موادی در این گروه قرار می گیرند که یکی از ابعاد اضلاع آنها از۱۰۰ نانومتر کوچکتر باشد. یکی از این گروهها »لایه ها« است. لایه ها یک بعدی هستند که در دو بُعد دیگر توسعه می یابند مانند فیلم های نازک و پوششها. برخی از قطعات کامپیوتر جزو این گروه هستند. گروه بعدی شامل موادی است که دارای دو بعد هستند و در یک بعد دیگر گسترش می یابند و شامل لوله ها و سیمها می شوند. گروه مواد سه بعدی در نانو شامل ذرات، نقطه های کوانتمی (ذرات کوچک مواد نیمه هادیها) و نظایر آنها می شوند. دو ویژگی مهم، مواد نانو را از دیگر گروهها متمایز می سازد که عبارتند از افزایش سطح مواد و تاثیرات کوانتمی. این عوامل می توانند باعث ایجاد تغییرات و یا به وجود آمدن خواص ویژه ای مانند تاثیر در واکنشها، مقاومت مکانیکی و مشخصه های ویژه الکتریکی در مواد نانو شوند. همانگونه که اندازه این مواد کاهش می یابد، تعداد بیشتری از اتمها در سطح قرار خواهند گرفت. برای مثال، اتم های موادی به اندازه۳۰ نانومتر به میزان۵ درصد،۱۰ نانومتر به میزان۲۰ درصد و۳ نانومتر به میزان۵۰ درصد در سطح قرار دارند. در نتیجه مواد نانو با ذرات کوچکتر در مقایسه با مواد نانو با ذرات بزرگتر دارای سطح بیشتری در واحد جرم هستند. با توجه به ازدیاد سطح در این مواد، تماس ماده با سایر عناصر بیشتر شده و موجب افزایش واکنش با آنها می شود. این عمل منجر به تغییرات عمده در شرایط مکانیکی و الکترونیکی این مواد خواهد شد. برای مثال سطوح بین ذرات کریستالها در بیشتر فلزات باعث تحمل فشارهای مکانیکی بر آن می شود. اگر این فلزات در مقیاس نانو ساخته شوند، با توجه به ازدیاد سطح بین کریستالها، مقاومت مکانیکی آن به شدت افزایش می یابد. برای مثال فلز نیکل در مقیاس نانو مقاومتی بیشتر از فولاد سخت شده دارد. به موازات تاثیرات ازدیاد سطح، اثرات کوانتمی با کاهش اندازه مواد (به مقیاس نانو) موجب تغییر در خواص این مواد می شود (تغییر در خواص بصری، الکتریکی و جاذبه). موادی که تحت تاثیر این تغییرات قرار می گیرند ذرات کوانتمی، لیزرهای کوانتمی برای الکترونیک بصری هستند. همانگونه که بیش از این گفته شد مواد نانو، به سه گروه یک، دو و سه بُعدی طبقه بندی شده اند. مواد نانوی یک بعدی: این مواد شامل فیلم های بسیار نازک و سطوح مهندسی است و در ساخت ابزار الکتریکی و شیمیایی و مدارهای الکترونیکی ساده و مرکب کاربرد وسیعی دارند. امروزه کنترل ضخامت لایه ها تا اندازه یک اتم صورت می پذیرد و ساختار این لایه ها حتی در مواد پیچیده ای مانند روانکارها شناخته شده است. لایه های مونو که قطر آنها به اندازه یک ملکول و یا یک اتم است، در علوم شیمی کاربرد وسیعی دارند. یکی از کاربردهای این لایه ها ساخت سطوحی است که خود را بازسازی کنند. مواد نانوی دوبعدی: به تازگی کاربرد مواد نانوی دو بعدی در تولید سیم و لوله ها افزایش یافته و توجه دانشمندان را به دلیل وجود خواص ویژه مکانیکی و الکترونیکی به خود جلب کرده است. در زیر به چند نمونه ساخته شده در این گروه اشاره می شود. نانو لوله های کربنی، CNTs : از رول کردن ورقهای گرافیتی یک یا چند لایه ساخته شده و قطر آنها چند نانو و طولشان چند میکرومتر است.ساختار مکانیکی این مواد مانند الماس بسیار سخت است اما در محورهای خود نرم و تاشو هستند.همچنین این مواد هادی الکتریکی بسیار عالی هستند. نوع غیر عالی نانو لوله های کربنی مانند مولیبید یوم دی سولفاید پس از CNTs ساخته شده است. این مواد دارای ویژگی های منحصر به فردی همچون روانکاری، مقاومت در برابر ضربات امواج شوکها، واکنشهای کاتالیزی و ظرفیت بالا در ذخیره هیدروژن و لیتیم هستند. لوله های مواد پایه اکسیدی مانند اکسید تیتانیم، برای کاربردهای کاتالیزی، کاتالیزرهای نوری و ذخیره انرژی به صورت تجاری به بازار عرضه شده اند. نانو سیمها: این سیمها از قرار گرفتن ذرات بسیار ریز از مواد مختلف به صورت خطی ساخته می شوند. نانوسیمهای نیمه هادی از سیلیکون، نیترات گالیم و فسفات ایندیوم ساخته شده و دارای قابلیتهای بسیار خوب نوری، الکتریکی و مغناطیسی است و نوع سیلیکونی این سیمها می تواند بخوبی در یک شعاع بسیار کوچک بدون آسیب رسانی به ساختار سیم خم شود. این سیمها برای ثبت مغناطیسی اطلاعات در حافظه کامپیوترها، وسایل نانوالکترونیکی و نوری و اتصال مکانیکی ذرات کوانتمی به کار می روند. بیوپلیمرها: انواع گوناگون بیوپلیمرها، مانند ملکولهای DNA ، در خودسازی نانوسیمها در تولید مواد بسیار پیچیده به کار می روند. همچنین این مواد دارای قابلیت اتصال نانو و بیوتکنولوژی برای ساخت سنسور و موتورهای کوچک هستند. مواد نانوی سه بعدی: این مواد به آن گروه تعلق دارد که قطری کمتر از۱۰۰ نانومتر داشته باشند. مواد نانوی سه بعدی در اندازه های بزرگتر ساختار متفاوتی داشته و طیف وسیعی از مواد را در جهان تشکیل می دهند و صدها سال است که به صورت طبیعی در زمین یافت می شوند. مواد تولید شده از عوامل فتوشیمیایی، فعالیت های آتش فشانها، مواد محترق از پختن غذا، مواد متصاعد از احتراق سوخت ماشین ها و مواد آلاینده تولید شده در صنایع جزو این گروه از مواد هستند. این مواد به علت رفتار متفاوت در واکنش های شیمیایی و بصری بسیار مورد توجه قرار دارند. برای مثال اکسید تیتانیوم و روی که بصورت شفاف و فرانما، جاذب و منعکس کننده نور ماورای بنفش در صفحات خورشیدی به کار می روند در ابعاد نانو هستند. این مواد کاربردهای بسیار ویژه ای در ساخت رنگها و داروها (به ویژه داروهایی که تجویز آنها فقط برای یک عضو مشخص بدن و بدون تاثیر بر سایر اعضاست) دارند. مواد نانوی سه بُعدی شامل مواد بسیاری می شود که به چند نمونه از آنها اشاره می کنیم. کربن۶۰ (فوله رنس Fullerenes) : در اوایل سال۱۹۸۰ گروه جدیدی از ترکیبات کربنی بنام کربن۶۰، ساخته شد. کربن۶۰ ، کروی شکل، به قطر۱ نانومتر و شامل۶۰ اتم کربن است که به علت شباهت ساختار مولکولی آن با گنبدهای کروی ساخته شده توسط مهندس معماری بنام بوخ مینستر فولر بنام »فوله رنس« نامگذاری شد. در سال۱۹۹۰ ، روش های ساخت کوانتم های کربن۶۰ با مقاومت حرارتی میله های گرافیتی در محیط هلیم بدست آمد. این ماده در ساخت بلبرینگ های مینیاتوری و مدارهای الکترونیکی کاربرد وسیعی دارند. دِن دریمرز (Dendrimers) : دن دریمرز از یک ملکول پلیمر کروی تشکیل شده و با یک روش سلسله مراتبی خود سازی تولید می شوند. انواع گوناگونی از این مواد به اندازه های چند نانومتر وجود دارند. دن دریمرز در ساخت پوششها، جوهر و حمل دارو به بدن کاربرد فراوانی دارند. همچنین در تصفیه خانه ها به منظور بدام انداختن یونهای فلزات که می توان به وسیله فیلترهای مخصوص از آب جدا شوند از این مواد استفاده می شود. ذرات کوانتمی: مطالعات در مورد ذرات کوانتمی در سال۱۹۷۰ شروع شد و در سال۱۹۸۰ این گروه از مواد نانوی نیمه هادی ساخته شدند. اگر ذرات این نیمه هادی ها به اندازه کافی کوچک شوند، تاثیرات کوانتمی ظاهر شده و می توانند میزان انرژی الکترونها و حفره ها را کاهش دهند. از آنجایی که انرژی با طول موج ارتباط مستقیم دارد در نتیجه خواص نوری مواد بصورت بسیار حساس قابل تنظیم خواهد شد و می توان با کنترل ذرات، جذب یا دفع طول موج خاص در یک ماده را امکان پذیر ساخت. به تازگی با ردگیری مولکولهای بیولوژی با کنترل سطح انرژی این ماده، کاربردهای جدیدی از آن کشف شده است. در حال حاضر استفاده از مواد نانو رو به افزایش است و به علت خواص بسیار ویژه آنها، تحقیقات در یافتن مواد جدید همچون گذشته ادامه دارد.

تکنولوژی اطلاعات چیست؟

تکنولوژی اطلاعات یکی از فاکتورهای مهم پیشرفت در قرن بیست و یکم می باشد .IT موجب ایجاد دگرگونی و تحول در روش های زندگی ، آموزش ، کار و بازی خواهد شد . 

پیشرفت های مربوط به محاسبات کامپیوتر و تکنولوژی ارتباطات ، زیر ساخت های جدیدی برای تجارت ، پژوهش های علمی و فعالیت های اجتماعی ایجاد می کند. 

این زیر ساخت گسترش داده شده ابزارهای جدیدی را برای ارتباط داشتن با سراسر دنیا و کسب علم ودریافت اطلاعات به ما ارائه می دهد . 

تکنولوژی اطلاعات به ما کمک خواهد که بدانیم چه طور محیط اطراف مان را تحت تاثیر قرار دهیم و چطور از آن بهتر مراقبت کنیم .IT وسیله ای برای رشد اقتصاد است .

IT محل کار را جذابتر ، کیفیت مراقبتهای پزشکی را بهبود و دولت را مسئولیت پذیرتر و در دسترس تر برای برآوردن نیازهای شهروندان می کند. 

تعریف تکنولوژی اطلاعات 

تکنولوژی مربوط به سخت افزار و نرم افزار کامپیوتر برای پردازش ، ذخیره سازی و انتقال اطلاعات است. 

تکنولوژی اطلاعاتIT علم و مهارت های همه جنبه های محاسبات ، ذخیره سازی اطلاعات و ارتباطات است . IT مبحث جدیدی است که به سرعت رشد کرده و تغییرات بنیادی در دنیای کنونی ایجاد می کند ، این تغییرات ناشی از انجام روش های تجاری جدید ، ایجاد تنوعات و سرگرمی های جدید و به وجود آوردن هنرهای جدید می باشد.

تکنولوژی اطلاعات شامل موضوعاتی است که به علم و تکنولوژی کامپیوتر ، طراحی ، توسعه ، نصب و پیاده سازی سیستم ها و نرم افزارهای اطلاعاتی مربوط می شود.

تکنولوژی اطلاعات به طراحی و استفاده از کامپیوتر و ارتباطات برای حل انواع مختلف مسایل مربوط می شود. بسیار جالب توجه است که کامپیوترهایی که در 5 سال پیش تولید شدند ، اکنون در تعداد زیادی از سازمان های بزرگ استفاده می شوند.

ما پذیرفته ایم که تقریبا تمام صورت حساب ها و پرداخت های ما از ادارات دولتی و سازمان های بزرگ توسط کامپیوتر چاپ می شوند و خدماتی مانند Bankcard و Medicare فقط به دلیل وجود آنکه کاربردهای کامپیوتر بسیار متنوع است ، از چاپ صورت حساب ها گرفته تا کنترل کوره های بسیار حساس ، همه آنها نیاز دارند که اطلاعاتشان در کامپیوتر ذخیره شده و برنامه ها توسط کامپیوتر با مهارت اداره شوند.

بعضی از مفاهیم اصلی در استفاده از کامپیوتر عبارتند از : 

روش های سازماندهی شده برای برنامه ریزی کامپیوترهاجهت اداره اطلاعاتشان سازماندهی اطلاعات ذخیره شده در سازمان ( ساختمان داده ها) مفاهیم اصولی در طراحی کامپیوتر ( معماری کامپیوتر ) و شبکه های کامپیوتری ( ارتباطات داده ها و شبکه های کامپیوتری ) علاوه بر مفاهیم اساسی بالا ، تکنیک های خاصی وجود دارد که در انواع کاربردهای خاص مورد نیاز می باشد . در وهله اول ، برای مثال ، در کار بردهای تجاری ، نیاز به ذخیره اطلاعات زیادی می باشد . یک شرکت بیمه ، برای مثال نیاز دارد که جزییات همه سیاست های مربوط به دریافت کنندگان بیمه را نگه داشته و به سوالات مربوطه پاسخ دهد. 

ثانیا در کاربردهای علمی ، مقدار اطلاعاتی که باید ذخیره شود معمولا بسیار کم است ، اما محاسباتی که روی اطلاعات باید انجام گیرد بسیار پیچیده است . بالاخره طراحی کامپیوترها برای استفاده در خانه و یا اداره و یا لوازمی مانند ماشین ها ، اجاق ها ، چرخ خیاطی و ماشین تحریر به مهارت های خاصی نیاز دارد.

تکنولوژی اطلاعات به ایجاد ، جمع آوری ، پردازش ، ذخیره و تحویل اطلاعات و فرآیند ها وتدابیری که همه این ها را امکان پذیر می سازد اشاره می کند. ایده اصلی تکنولوژی اطلاعات ایجاد زندگی مفیدتر و مؤثرتر می باشد.

IT اصطلاحاتی است که همه فرم های مختلفی را که برای ایجاد ، ذخیره ، تبادل و استفاده از اطلاعات در فرمهای مختلف ( اطلاعات تجاری ، مکالمه ، تصاویر ساکن ، سینما ، نمایش های چند رسانه ای و فرم های دیگری شاید هنوز به فکر خطور نمی کند.) این تکنولوژی اغلب انقلاب اطلاعات نامیده می شود. 

ایجاد ساختار سه بعدی رگ های خونی در چند ثانیه

مهندسین نانو در دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو تکنولوژی جدیدی را توسعه داده اند که می تواند ظرف چند ثانیه ، ساختارهای سه بعدی (3D) در ابعاد میکرو را با استفاده از هیدروژل های نرم و سازگاراز نظرزیستی ایجاد کنند.

به گزارش بنیان به نقل از medical xpress، این فن آوری درکوتاه مدت، می تواند به سیستم های بهتر برای مطالعه و رشد سلولها، از جمله سلولهای بنیادی  در آزمایشگاه منجر شود. هدف دراز مدت آن نیز ایجاد بافت های بیولوژیکی برای طب ترمیمی است. به عنوان مثال، در آینده، پزشکان ممکن است آسیب ناشی از حمله قلبی را با جایگزینی آن با بافت هایی که توسط  این تکنولوژی تولید می شود ترمیم کنند.
این تکنولوژی که استرئولیتوگرافی تصویرنوری (DOPsL) نام دارد، در آزمایشگاه مهندسی نانو  پروفسور Shaochen Chen توسعه یافته است.
تکنیک های ساخت کنونی، مانند فوتولیتوگرافی وچاپ میکرو به تولید الگوهای هندسی ساده  یا  دوبعدی محدود می شود.
استرئولیتوگرافی بیشتر به دلیل قابلیتش برای تولید اشیاء بزرگ مانند ابزار و قطعات خودرو مشهور است . Chen گفت: این تفاوت، دروضوح مقیاس نانو و میکرو برای تولید بافت هایی که جزئیات بافت طبیعی را تقلید می کنند از جمله عروق خونی که برای توزیع مواد مغذی و اکسیژن در سراسر بدن ضروری هستند مورد نیازاست.
بدون توانایی تولید عروق خونی،  کلیه یا کبد مهندسی شده  در طب ترمیمی بی فایده است. تیم Chen با تکنولوژی DOPsL، قادر به دستیابی به هندسه های پیچیده رایج در طبیعت مانند گل ها، مارپیچ ها و نیمکره ها شده است.
این روش ساخت از یک سیستم تصویر کامپیوتری و از میکرو آیینه ها دقیقا کنترل شده برای تابش نوربه یک قسمت انتخاب شده از یک محلول حاوی بیوپلیمرها و سلول های حساس به نور استفاده می کند.
این فرایند انجماد تحت القای نورتشکیل لایه ای از ساختار جامد را درلحظه اما بطورپیوسته می دهد. این فن آوری بخشی از یک تکنولوژی جدید ساخت زیستی است که Chen طی چهار سال با  کمک مالی 1.5 میلیون دلار از موسسه ملی بهداشت، توسعه داده است.
گروه پژوهشی Chen بر روی ساخت موادزیستی نانوساختار و نانوفوتونیک برای برنامه های کاربردی مهندسی پزشکی و به تازگی نیز بر مهندسی ساخت مواد و ساختارهای زیستی در ابعاد نانو برای ایجاد دستگاه های پزشکی متمرکز شده است.
پایان مطلب/

ساخت میکروفون های جدید و حساس با الهام از گوش مگس!

دانش پژوهان با الهام از گوش های بسیار حساس نوعی مگس، میکروفون جدیدی خلق کرده اند که عملکرد اکوستیک بهتری نسبت به دستگاه های کمک شنیداری کنونی دارد. 

رونالد میلز استاد مهندسی مکانیک در دانشگاه بینگهمتون، شنوایی نوعی مگس موسوم به Ormia ochracea را که بومی جنوب شرق آمریکا و آمریکای مرکزی است، مورد بررسی قرار داد. بر خلاف بیشتر مگس ها، Ormia ochracea گوش هایی دارد که مانند انسان، لذت صدا را حس می کند و می تواند به خوبی بشنود.مگس های ماده از شنوایی هدایتی شگفت انگیز خود برای شنیدن صدای مگس نر استفاده می کنند.

این پژوهشگران قبلا این سازوکار را که در آن این مگس ها با وجود اندازه بسیار کوچکشان به این شنوایی هدایتی دست می یابند، توصیف کرده بودند.

اکنون میلز و همکارانش میکروفون جدید را با الهام از گوش های همین مگس طراحی کرده اند. این طرح جدید از یک میکروفون میکرو الکترو مکانیکی استفاده می کند که به یک دیافراگم یک میلی متر در سه میلی متری مجهز است؛ این دیافراگم برای چرخاندن محور مرکزی در واکنش به شیب فشار صوت طراحی شده است.

حرکت این دیافراگم با استفاده از حسگرهای اوپتیکی تشخیص داده می شود. این طراحی جدید را می توان در گستره وسیعی از دستگاه های کمک شنوایی، تلفن های همراه، سیستم های کنترل نویز اکوستیک و سیستم های نظارتی به کار گرفت.

پژوهشگران می گویند این سیستم را می توان به کوچکی گوش مگس ساخت.

نتایج این تحقیقات در بیست و یکمین کنگره بین المللی اکوستیک در مونترال عرضه خواهد شد. 

فایل‌های ضمیمه

.jpg  1370246107.jpg (اندازه: 12.05 KB / دانلودها: 14)

مغناطیس سنجی که هزار بار حساس تر از مغناطیس سنج های ساخته شده در تراشه هاست.

دانشمندان مینی مغناطیس سنجی طراحی و ساخته اند که هزار بار حساس تر از مغناطیس سنج های ساخته شده در تراشه هاست.

دانشمندان مینی مغناطیس سنجی طراحی و ساخته اند که هزار بار حساس تر از مغناطیس سنج های ساخته شده در تراشه هاست. شده و از ضریب دقت بالایی نیز برخوردار است.

این طیف سنج مغناطیسی در کنار ابعاد فوق العاده کوچکی که دارد، چندان گران قیمت هم نبوده و از ضریب دقت حیرت آور یک یک میلیونیم یک میلیارد تسلا برخوردار است. این رقم پیچیده در سیستم های ابررسانای گران قیمت و با چگالی بالا که به آنها SQUID می گویند، مورد استفاده قرار می گیرد.

بر اساس گزارش eetimes ، محققان این انستیتو توانستند با عبور دادن پرتوی لیزری از بخارات عنصر روبدیوم که تنها به اندازه دانه برنج هستند، به ضریب دقت یاد شده دست یابند.

تیم تحقیقاتی این پروژه همچنین از این فناوری نوین برای ثبت ضربان قلب موش استفاده کرده اند. اکنون این امیدواری در نزد آنها شکل گرفته تا از این فناوری جدید برای ثبت امواج مغزی در انسان استفاده کند.