By: Bizhan Malaekeh-Nikouei, PhD Professor of Pharmaceutics Mashhad University of Medical Sciences
what is nanotechnology? فناری نان عبارت است از هنر دستکاری ماد در مقیاس اتمی ملکلی جهت ساخت قطعات میکرسکپی Dictionary( )Webster نانفناری بر پایه دستکاری تک تک اتم ها ملکل ها استار است که بتان ساختاری پیچیده را با خصصیات اتمی تلید کرد. تسعه استفاده از ادات قطعاتی که اندازه آنها تنها چند نانمتر است. شاخه ای از علم که هدف نهایی آن کنترل بر ری تک تک اتم ها ملکل ها می باشد تا بتان به کمک آن تراشه های کامپیتری سایر اداتی تلید کرد که هزاران بار کچکتر از ادات فعلی است. فناری نان که گاه به آن فناری ساخت ملکلی نیز گفته می شد شاخه ای از مهندسی است که با طراحی ساخت مدارات الکترنیکی ادات مکانیکی بسیار کچک )در ابعاد ملکلی( سر کار دارد.
what is nanotechnology? طبق تعریف National Nanotechnology Initiative فناری نان سه یژگی زیر در نظر گرفته می شد: در در مقیاس 1 تا به خاطر اندازه 1( تحقیقات در سطح اتمی ملکلی یا ماکرملکلی 100 نانمتر 2( خلق استفاده از ساختارها ابزار سیستمهایی که کچک خاص عملکرد نینی دارند. 3( تانایی کنترل یا دستکاری در سطح اتمی
Nanoparticles Nanoparticles are colloidal-sized particles, possessing diameters ranging between 1 and 1000 nm, and drugs may be encapsulated, adsorbed or dispersed in them. A wide variety of nanoparticles composed of a range of materials including lipids, polymers and inorganic materials have been developed, resulting in delivery systems that vary in their physicochemical properties and thus their applications
Nanoscale Nanoscale is generally defined as the range from the size of atoms up to 100 nanometers. In some cases the size limit of a nanomaterial can be extended up to 1000 nm, and the essential point is that a nanomaterial exhibits unique properties that are quite different from those at a larger scale.
Nanoscience and Nanotechnology
تغییر خصصیات نانماد الف( افزایش مساحت سطحی ب ) اثرات کانتمی )رفتار نری الکتریکی مغناطیسی( تغییر این خصصیات بر اکنش پذیری استحکام خاص الکتریکی رفتار ماد در محیط درن تن مثر است. با کاهش سایز می تان در بعضی از خاصیت هدایت الکتریکی یا مغناطیسی ایجاد کرد. با کاهش اندازه ذره ای نقطه ذب کاهش می یابد.
Enhanced Permeability and Retention Effect
تاریخچه برای الین بار در آمریکا در سال 2000 بدجه 475 تحقیقات در زمینه نانتکنلژی تصیب شد تا از Nanotechnology Initiative هزینه شد. میلین طریق دالری جهت National 849 این بدجه در سال 2002 به 500 میلین دالر در سال 2005 به یک میلین دالر در سال 2004 بیلین دالر افزایش پیدا کرد. به در طی سالهای 2003 تا 2006 کمیسین ارپا در حدد 1/3 در راستای تسعه نانتکنلژی هزینه کرده است. دالر بیلین Medical application of nanotechnology=nanomedicine
گردش مالی در سال 2003 است. پیش بینی شده است میلین دالر در سال 2002 است. در که به زمینه نانتکنلژی 3 بیلین دالر بده بازار فرش مرتبط با نانتکنلژی از 406 1/37 بیلین دالر در سال 2007 رسیده در سال 2004 sale nanomedicine در حدد 6/8 بیلین دالر بده است. 200 کمپانی در این زمینه فعالیت داشته اند 38 فرآرده در بازار ارائه شده است. میزان بدجه تحقیقاتی ساالنه در زمینه نانتکنلژی 3/8 بیلین دالر است.
Nanomedicine در در دسامبر 2002 NIH برنامه 4 ساله ای جهت استفاده از نانتکنلزی در پزشکی اعالم نمد. در این برنامه تشخیص درمان پیش گیری بیماریها جراحتها تسکین درد بهبد سالمت انسان با استفاده از ابزار ملکلی دانش ملکلی مد نظر بد. ااخر سال 2003 الف( تحقیقات در پزشکی شد. این در زمینه زمینه در نانمدیسین 10 سال آینده راه نقشه منجر تعیین شد: به اثرات سدمندی در ب( جهت رسیدن به این اهداف مراکز تحقیقات در زمینه نانمدیسین مشتمل بر محقیقین رشته های مختلف نظیر بیلژیست ها فیزیکدان ها ریاضیدان ها مهندسین مختصصین کامپیتر تشکیل شد.
برای الین بار در سال 2000 دازده دانشجی مقطع PhD نانبیتکنلژی در دانشگاه Cornell مشغل به تحصیل دانشگاههای دیگر هم فعالیت در این زمینه آغاز کردند. در رشته شدند نانتکنلژی در ایران
Nanoparticle Component Polymers: natural (chitosan, sodium alginate, agarose); synthetic (PLGA, PBCA, PVP) Proteins: gelatin, albumin Lipids: triglycerides, fatty acids, sterols Calcium phosphate Silica Iron oxide
Nanoparticle Advantages Increase drug solubilization Protect drug from degradation Decrease of toxic side effects Produce a prolonged release of the drug Improve the bioavailability of the drug Modify the pharmacokinetics and tissue distribution of the drug Provide a targeted delivery of the drug (cellular/tissue)
Administration Routes of Nanoparticles PARENTERAL ORAL OCULAR TOPICAL BUCCAL NASAL PULMONARY
Many pharmaceutical companies have evolved focusing on novel drug delivery technologies. Many of these companies take existing drugs and reformulate them to enhance their performance. In the late 1980s, Lupron Depot injection (leuprolide, for prostate cancer) was approved for once monthly administration instead of once daily.
Nanoparticulate Drug Delivery Systems
مزپیل مزپیل اه یاهلکیز یرک لکشتم زا د هیلا یاه یدیپیلفسف دنتسه هک یاهاضف ییام ار هطاحا یم دنیامن زیاس اهنآ زا 25 رتمنان ات نیدنچ نرکیم ریغتم.تسا مزپیل اه رد ددح لهچ لاس شیپ هب نانع لدم تهج تاعلاطم یژلیب للس ءاشغ هب Alec Bangham هلیس یفرعم دندش هزرما یاهدربراک یددعتم رد یزاسراد یکشزپ یاهشر عیانص یصیخشت یشیارآ یتشادهب ادیپ هدرک.دنا
Types of liposomes
یتشادهب یشیارآ یاه هدرآرف رد اه مزپیل دربراک نیلا هدرآرف یشیارآ یتشادهب رب هیاپ مزپیل اه رد لاس 1986 هب هلیس یناپمک Dior تحت نانع Capture هئارا.دش نیا هدرآرف اب فده شیازفا تیصاخ بطرم یگدننک تسپ هیهت.دش نیا مزپیل اه هب رطاخ تهابش ینامتخاس اب یاهاشغ یللس ییانات لخادت لاصتا هب هیلا یخاش ار.دنراد مزپیل اه یم دنات ثعاب رییغت صاخ تسپ ریظن( فاطعنا یریذپ )elasticity( یتخس ))rigidity(.ددرگ تابثا هدش تسا هک مزپیل اه یم دننات ثعاب دبهب لباق هجت نیساردیه هیلا یخاش شهاک قمع نیچ کرچ شهاک هکل یاه ههق یا لصاح زا یریپ تسپ شیازفا تیقارب تسپ شهاک مرت.دنش مشچ رد
نیزم نیزم ها ساختارهای زیکلی متشکل از سرفکتانت های صناعی غیر ینی ترکیبات القاء کنندة تشکیل د الیههای لیپیدی نظیر کلسترل میباشند. در مقایسه با لیپزم ها نیزم ها از مزایای مختلفی برخردارند مانند: 1( خلص شیمیایی باالتر 2( قیمت ارزانتر 3( پایداری شیمیایی بیشتر در مقایسه با فسفلیپیدها که به اکسیداسین حرارت حساس میباشند 4( تنع بیشتر سرفکتانت های قابل استفاده در ساخت نیزم ها
اه لسیم اهلسیم یاهعمجت یدخبدخ زا یاهرمیلپک یفمآ لیاف رد یاهللحم یبآ اب رطق تارذ لامعم 5 ات 50 رتمنان دنتسه هک یارب فادها یناسرراد درم هجت دایز رارق هتفرگ.دنا رد نیا اهراتخاس راد یم دنات رد ییاهتظلغ رتلااب زا نازیم تیللحم یتاذ دخ هب ترص مرف یاه للحم هلمرف دش هب هلاع نیا یاهرمیلپک لیفردیه یم دننات كی هتسپ مکحم رد فارطا هتسه لیسم داجیا دننک رد هجیتن یتحم كیبفردیه هتسه یم دنات ترص هب رثم زا زیلردیه بیرخت یمیزنآ.دش تظفاحم
اهرمیردند اهرمیردند یاهلکلمرکام فیط اب هزادنا هرذ یا هخاش هخاش کیراب رد زیاس نان اب کی یحارط نراقتم یم.دنشاب زا کی هتسه یزکرم یاهدحا بعشنم هدش هب ترص هخاش تخرد یدادعت یاههرگ یلماع لیکشت هدش.دنا اب لاصتا یاههرگ یلماع دنمفده هب حطس اهرمیردند فده ینامرد ققحت یم دبای نیا رد یلاح تسا هک اب لاصتا یاههرگ یلماع یتحم هریجنز یاه یلپ نلیتا یلکیلگ )PEG( حطس هب اهرمیردند یم نات یرادیاپ اهنآ ار شیازفا هداد زا تشادرب اهنآ طست متسیس لایلتدنالکیتر هب نازیم یدایز یریگلج.درک
)لسپکنان رفسنان( تارذنان اهلکیتراپنان لماش( اهرفسنان اهلسپکنان اب هزادنا هرذ یا 10 ات 200 )رتمنان هب مرف دماج هدب فرمآ ای یلاتسیرک.دنتسه نیا اهلماح دنرداق راد ار بذج هلسپکنا دنیامن نیدب هلیس نآ ار هیلع بیرخت كیتامیزنآ ییایمیش تظفاحم.دننک اهلسپکنان یاهمتسیس یلکیز دنتسه هک رد اهنآ راد رد هرفح یا رارق یم دریگ هک فارطا نآ اب كی ءاشغ یرمیلپ هطاحا هدش تسا رد یلاح هک اهرفسنان یاهمتسیس یسکیرتام دنتسه هک رد اهنآ راد ترص هب یکیزیف تخانکی لماح رد هدنکارپ هدش.تسا
اهرفسپیل اهرفسپیل متسیس یاه راد یناسر هرذ یا دنتسه هک زیاس اهنآ زا 50 ات 1000 رتمنان ریغتم.تسا نیا تارذ زا یاهدیپیل اب هقطن بذ لااب لیکشت هدش دنا هک یم نات هب نانع هنمن هب اهیبرچ )fats( سکا اه )waxes( هراشا.درک رد اهرفسپیل یاهلکلم راد هب ترص للحم ای هدنکارپ ( )للحمان رد رتسب یدیپیل رارق یم.دنریگ نیا متسیس راد یناسر رد ههد 90 یدلایم درم هجت رارق تفرگ هعست.تفای
تیزم رگید اهرفسپیل نیا تسا هک ناکما هدافتسا زا اهرفسپیل زا یکارخ هار قیرزت یدلج لخاد لخاد ینلاضع یعضم دج.دراد نیرتمهم هتکن رد درم نیا هدرآرف اه ناکما دیلت رد سایقم دایز هاتک ندب هسرپ time-to-market.تسا نایپسکا یاه درم هدافتسا رد هیهت اهرفسپیل یتابیکرت دنتسه هک رضاح لاح رد ریاس رد هدرآرف یاه یعضم درم هدافتسا رارق یم.دنریگ
Nanotubes نان للههای کربن د دسته اصلی دارند: (1 (2 نانللههای کربنی تک الیه (SWCNT) که همانند صفحات گرافیت دارای شبکه شش جهی از اتمهای کربن با قطر 7-16 آنگسترم میباشد. 2( نانللههای کربن چند الیه ( MWCNT )که صفحه گرافنی مشابه با فاصله تقریبی 4/3 انگسترم از است. آرایش متمرکز چند هم را به خد گرفته
خصصیات نانلله های کربنی نانللههای کربن که در دیاره هم در پشش نانللههایی میباشند که این امر اشکال مختلفی از دمای پایین تلید میشند هم در سطح انتهایی دارای نقایص بیشتری نسبت به در دمای باالتر تلید میشند. در نتیجهی نانلله ها ساخته شدهاند. به طرکلی نانللههای کربن فیبرهای کربنی هدایت گرمایی بسیارخب هستند که میتانند فلز یا یك نیمه رسانا داشته باشند. با استحکام باال رفتاری مشابه یك
اصالح نانلله ها
کاربردهای زیستی نانلله ها الف( داررسانی اکسن: قبل از استفاده از نانللهها در کاربردهای زیستی الین قدم محلل سازی آنها در محیط بیلژیك میباشد. حتی میتان پرتئینهای یرسی را نیز ری نانلله سار کرد بدن این که خصصیات ایمنی زایی آن از بین برد. بنابراین میتان از نانلله به عنان حامل در تهیه اکسن نیز استفاده نمد.
ب ) انتقال ژن: نحه مکانیسم تداخل نانللههای کربنی با DNA به نحه اصالح سطح نانلله همچنین خصصیات DNAابسته است. مطالعات شبیه سازی دینامیك ملکلی نشان داده است که DNA تك رشتهای از طریق تداخالت اندرالس هیدرفبیك به طر خد به خد ارد نانلله کربنی میشد لی DNA درشتهای از طریق تداخالت π π- به در نانلله کربنی میپیچد. در مرد نانللههای دارای بار مثبت DNA د رشته ای با تداخل الکتراستاتیك به سطح آن متصل میشد. البته DNA تك رشتهای هم قادر به پیچیدن به در نانللههای کربنی میباشد.
نان فیبرها درمهندسی بافت داررسانی نانفیبرها به عنان داربستها حاملهایی زیست سازگار زیست تجزیه پذیر مطرح میباشند. نانفیبرها در بازسازی بافتها قادر خاهند بد بافتی متراکم کارآمد تلید کرده سرعت فرآیند بازسازی را افزایش دهند. این یژگی به علت مساحت سطحی سیع نانفیبرهای با پایه پلیمری پرتئینی میباشد.
تهیه نانفیبرها فرآیند تنیدن تلید فیبرهای یافت. الکتریکی ظریف با در دهههای 1930 استفاده از نیری 1940 میالدی برای الکتراستاتیك تسعه
Nanoparticles Preparation A) Bottom-Up : chemical synthesis, self-assembly, positional assembly B) Top-down: etching, milling, machining
Bacteria in nanoparticle synthesis Bacteria Nanoparticle Size (nm) Morphology Aeromonas sp.sh10 silver 6.4 - Bacillus cereus silver 20-40 spherical Bacillus megatherium D01 Bacillus subtilis 168 gold 1.9±0.8 spherical gold 5-25 octahedral Bacillus subtilis silver 5-50 spherical, triangular Clostridium thermoaceticum cadmium sulfide - amorphous Corynebacterium sp. SH09 silver 10-15 - Desulfobacteriaceae zinc sulfide 2-5 spherical Desulfovibrio desulfuricans palladium & selenium - -
Thank You for Your Attention