ما هي تقنية النانو وكيف بدأت؟

غالبًا ما تؤدي الأحلام والخيال البشري الخصب إلى ظهور علوم وتقنيات جديدة تماماً. ومن رحم هذه الأحلام كانت تقنية النانو ملتقى الخيال العلمي مع الحقيقة. فما هو النانو؟ وما هي تقنية النانو؟ كيف بدأت؟ وإلى أين تتجه اليوم في القرن الحادي والعشرين؟

ما هو النانو “NANO”؟

قبل أن نبدأ الحديث عن تقنية النانو لنلقي نظرة عن مفهوم النانو. تُشتق البادئة “nano” من الكلمة اليونانية القديمة “nanos” والتي تعني القزم. أما اليوم فتستخدم على مستوى العالم كبادئة تعني عامل بالشكل (9-)^10. وإذا قرنت كلمة نانو مع كلمة متر ستجلب مصطلح النانو متر والذي يشير إلى وحدة قياس مكاني تساوي جزء واحد من مليار جزء من المتر أو من (وحدة القياس).

اقتُراح مفهوم “النانومتر” لأول مرة من قبل “ريتشارد أدولف زيجموندي – Richard Adolf Zsigmondy”، الحائز على جائزة نوبل عام 1925 في الكيمياء، لوصف حجم الجسيمات.

لمساعدتكم في تخيل النانومتر نستعرض المثال التالي:

لنفرض أننا قطعنا متراً إلى 100 قطعة متساوية، فسيكون حجم كل قطعة سنتيمتراً واحداً هذا يعادل حجم مكعب السكر. إذا قطعنا السنتيمتر إلى مائة قطعة متساوية، فستكون كل قطعة مليمترًا واحدًا. يتراوح حجم حبة الرمل من 0.1 مم إلى 2 مم. ويمكن رؤية الأشياء الصغيرة مثل المليمتر بالعين المجردة ولكن عندما تقل أبعاد الجسم عن المليمتر فقد يكون من الصعب تمييزها.

إذا قمنا بتقطيع المليمتر إلى مائة قطعة متساوية فسيكون طول كل قطعة ميكرومتراً. ويبلغ قطر الشعرة من 40 إلى 50 ميكرومتراً. وعادة لا يمكن رؤية الأشياء على هذا المقياس بأعيننا، بل يمكن تصورها باستخدام عدسة مكبرة أو مجهر ضوئي.

إذا قطعنا ميكرومتراً إلى ألف قطعة متساوية، فسيكون طول كل قطعة نانومتراً! وعندما تكون الأشياء صغيرة إلى هذا الحد لا يمكننا ملاحظتها بأعيننا أو بالمجهر الضوئي. وتتطلب هذه الأشياء الصغيرة أداة خاصة للتصوير. إذ يبلغ الحمض النووي 2 نانومتر، والذرات تكون أصغر من نانومتر. فالذرة الواحدة تبلغ قرابة 0.1-0.3 نانومتر، اعتمادًا على نوع العنصر.

توضيح لمقياس النانومتر مقارنة بحجوم المواد

ما هي تقنية النانو؟

تعرف بأنها أي تقنية تتم على مواد من المقاييس النانوية، فهي العلوم والهندسة والتكنلوجيا التي يتم إجراؤها على نطاق 1 – 100 نانومتر. وتتيح فهم المواد والتحكم بخواصها على المستوي الذري والنووي للتخطيط لعناصر جديدة تنتج ظواهر جديدة لتطبيقات جديدة. حيث تظهر المواد المعدلة على المستوي النانوي خصائص (فيزيائية، وبصرية، وحرارية، وميكانيكية، وكهربائية، وإلكترونية، وغيرها…) فريدة وجديدة تماماً.

تقسم المكونات النانوية إلى هياكل بحسب أبعادها كالتالي:

العناقيد النانوية: هي هياكل تتراوح من 1 إلى 100 نانومتر في كل بُعد مكاني. يتم تصنيف هذه الهياكل على أنها هياكل نانوية صفرية البعد 0D.
الأنابيب النانوية والأسلاك النانوية: لها قطر بين 1 و100 نانومتر وطول يمكن أن يكون أكبر من ذلك بكثير. ويتم تصنيف هذه الهياكل على أنها هياكل نانوية أحادية البعد 1D.
السطوح ذات النسيج النانوي أو الأغشية الرقيقة: يتراوح سمكها بين 1 و100 نانومتر، في حين أن البعدين الآخرين أكبر بكثير. ويتم تصنيف هذه الهياكل على أنها هياكل نانوية ثنائية الأبعاد2D .
أخيرًا، المواد الضخمة: ذات الأبعاد التي تزيد أبعادها الثلاث عن 100 نانومتر من الهياكل السابقة تسمى الهياكل النانوية ثلاثية الأبعاد 3D.

ما مقدار أهمية تقنية النانو اليوم؟

تعلمنا تقنية النانو فهم العالم الذي نعيش فيه وتمكننا من فعل أشياء مثيرة للاهتمام عندما ننتقل للمقاييس النانوية.

فعلم النانو وتقنياته يمكن أن يساعدا في إعادة تشكيل العالم من حولنا. إذ نعلم أن كل شيء من حولنا يتكون من ذرات _ الطعام، الملابس، الأبنية، وأجسادنا _ مرتبة بطريقة محددة لتقوم بوظائف محددة، يمكننا أيضًا باستخدام علوم وتقنيات النانو التلاعب وإعادة ترتيب الأجزاء في المواد المختلفة لإنتاج نماذج محددة تقوم بوظائف محددة.

وهناك قضية مهمة لنأخذها في الحسبان وهي أن خصائص الأشياء تتغير عندما تصبح أصغر. بالتالي، عندما يتم التلاعب بالمادة وإعادة تنظيمها على مقياس النانو، سيتمكن العلماء من ضبط خصائص المادة بدقة.

تاريخ تقنيات النانو

منذ حوالي النصف قرن لم تكن تقنية النانو أكثر من مجرد خيال علمي، ثم في عام 1959 قدم الفيزيائي ريتشارد فاينمان الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء خلال اجتماع للجمعية الفيزيائية الأميركية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (CalTech) محاضرة عن مفهوم التلاعب بالمادة والتحكم بها على المستوي الذري. خلق فاينمان بذلك نهجًا جديدًا للتفكير، وبدأت رحلة إثبات صحة فرضياته منذ ذلك الحين. ولهذا السبب يعتبر المؤسس الأول لتقنية النانو.

بعد أكثر من عقد من الزمان، صاغ البروفيسور ” Norio Taniguchi ” مصطلح تقنية النانو (nano-technology).

ومع ذلك، فإن العصر الذهبي لتقنية النانو بدأ فقط في عام 1981، عندما تم تطوير واستخدام مجهر المسح النفقي الذي مكننا من رؤية الذرات الفردية. وشهدت بداية القرن الحادي والعشرين اهتمامًا متزايدًا بالمجالات الناشئة في علم وتقنيات النانو. ففي الولايات المتحدة دعا الرئيس السابق بيل كلينتون إلى تمويل الأبحاث في هذه التقنية الناشئة خلال خطاب ألقاه في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في 21 يناير 2000.

وبعد ثلاث سنوات وقع الرئيس جورج بوش على قانون البحث والتطوير في مجال تكنولوجيا النانو للقرن الحادي والعشرين. وقد جعل هذا التشريع لأبحاث تقنيات النانو أولوية وطنية وخلق مبادرة تقنية النانو الوطنية (National Nanotechnology Initiative) (NNI) والتي لا زالت قائمة حتى اليوم.

حاضر ومستقبل تقنيات النانو

في إطار زمني يقارب النصف قرن، أصبحت تقنية النانو الأساس لتطبيقات صناعية رائعة.

اليوم:

تؤثر تقنية النانو على حياة كل إنسان، والفوائد المحتملة منها كثيرة ومتنوعة. ونرى أنها تدخل في العديد من القطاعات مثل:

إدارة وسلامة الغذاء والصناعات الغذائية ومستحضرات التجميل لتحسين الإنتاج ومدة الصلاحية والتوافر البيولوجي وغيرها…
إدارة البيئة وتنظيفها وهي واحدة من أكبر مشاكل العالم الحقيقي وأكثرها إلحاحا. ستساعد تقنية النانو في حماية البيئة والمناخ من خلال توفير الطاقة والمياه وتقليل الغازات الدفيئة والنفايات الخطرة مع زيادة متانة المواد التي تدوم لفترة أطول وتقلل إنتاج النفايات، وإنتاج الطاقة المتجددة والمستدامة.
قطاع التقنيات الرقمية وتعتبر المدخل الرئيسي لعالم رقمي أصغر وأكثر كفاءة.
القطاعات الصحية فهي اليوم تستخدم للوقاية التشخيص والعلاج. وتزيد تقنية النانو من فعالية التصوير الطبي التشخيصي مما يجعل العلاجات أكثر فعالية.
ونرى اليوم الكثير من المحاولات لتطوير أنظمة توصيل الدواء للعديد من الأمراض وخاصة دون المستوي الذري. حيث يساعد تغليف الجسيمات النانوية على توصيل الدواء مباشرة للخلايا السرطانية. كما يقلل مخاطر تلف النسج السليمة، مما يغير بشكل جذري الطريقة الحالية المتبعة لعلاجات السرطان. ويقلل بشكل كبير من الآثار السامة للعلاج الكيميائي.

في المستقبل:

فيعتبر العصر الناشئ في الطب هو ” طب النانو” وحصرًا عصر ” الروبوتات النانوية ” التي يمكنها إكمال المهام بطريقة آلية. وتتمتع الروبوتات النانوية بالقدرة على الاستشعار وتمييز الصديق من العدو والاستجابة بتقديم حمولاتها الدوائية وذلك كله على مستوى النانو.

وتسخر تقنية النانو اليوم التقدم الحالي في الكيمياء والفيزياء وعلوم المواد والتقنيات الحيوية لإنشاء مواد جديدة لها خصائص فريدة بفعل هياكلها المحددة على مقياس النانومتر.

كما أدت البحوث العلمية في هذه الأفكار وغيرها على مستوى النانو إلى ابتكارات مثيرة للاهتمام. ورغم ذلك لا تزال تقنية النانو في مرحلة الاستكشاف المبكرة جداً، ولكنها تتطور بشكل سريع. فرغم أن آليات مكافحة الأمراض دون الذرية كانت خيالًا علميًا لعقود من الزمن، فقد اقتربنا اليوم من جعل هذه الفكرة حقيقة. وعلى الرغم من الطبيعة المعقدة للمواد النانوية إلا أن مستقبل تقنية النانو يبدو مشرقاً جداً.

المصادر:

.Haick, P. H. (2013). Nanotechnology and Nanosensors
JE Hulla, S. S. (2015). Nanotechnology: History and future. Human and Experimental Toxicology, p. 42
.kohler, J. M. (2021). Challenges for Nanotechnology. Encyclopedia
.Sakhare, D. (2022). Nanotechnology Applications in Science and Technology

ادارة الاغذية والعقاقير توافق على دواء جديد لعلاج الصداع النصفي

“الصداع النصفي غالبا ما يكون حالة عجز، وهو يصيب ما يقدر بنحو 37 مليون شخص في الولايات المتحدة، لذلك يمثل الدواء الجديد خيارًا مهمًا لعلاج الصداع النصفي عند البالغين، لأنه أول دواء في فئته معتمد لهذه الغرض.”

هذا ما صرح به الدكتور بيلي دان، وهو القائم بأعمال مدير مكتب علم الأعصاب في مركز تقييم الأدوية والأبحاث في إدارة الأغذية والعقاقير.

«الصداع النصفي-Migraine»

من خلال الدراسات تبين أن الصداع النصفي أكثر شيوعًا بين النساء مقارنة بالرجال حيث أنه يصيب أكثر من 10٪ من الأشخاص حول العالم.
غالبًا ما يوصف ألم الصداع النصفي بأنه ألم شديد قد يكون مصحوب بنبض، وتشمل الأعراض الإضافية الغثيان والقيء والحساسية للضوء والضوضاء.
ما يقرب من ثلث الأفراد الذين يعانون من الصداع النصفي يعانون أيضًا من الهالة قبل فترة قصيرة من النوبة يمكن أن تظهر الهالة كأضواء ساطعة أو خطوط متعرجة أو فقدان مؤقت للرؤية، وقد تحدث النوبة في كثير من الأحيان نتيجة عدة عوامل منها: الإجهاد وتغييرات الهرمونات والأضواء الساطعة أو الوامضة ونقص الطعام أو النوم والنظام الغذائي.

دواء جديد لعلاج الصداع النصفي:

وافقت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية على دواء «Ubrelvy» ذو المادة الفعالة «ubrogepant» لعلاج الصداع النصفي الحاد مع أو بدون اضطراب بصري لدى البالغين، وهو من فئة مضادات مستقبلات الببتيد المرتبطة بالجينات.

Ubrogepant ينتمي إلى فئة الأدوية التي تسمى مثبطات الببتيد المرتبط بجين الكالسيتونين (CGRP)، وهو بروتين ينطلق من العصب ‎«ثلاثي التوائم-trigeminal»‎ في الدماغ، الذي يشارك في نقل الألم.

أشارت FDA أن الدواء لا يستخدم للوقاية من نوبة الصداع ولكنه يؤخذ لعلاج النوبة.

الدراسة والنتائج:

جاءت الموافقة بعد نتائج دراستين شملت أكثر من 1400 شخص بالغ لديهم تاريخ من الصداع النصفي، بعض المرضى تناولوا Ubrelvy، أما المرضى الآخرون تم إعطاءهم دواء «وهمي_placebo».

في كلتا الدراستين وبعد ساعتين من تلقي العلاج تم انخفاض شدة الصداع من الألم المعتدل أو الشديد إلى عدم وجود ألم، بالإضافة إلى أن Ubrelvy عمل على الحد من معظم الأعراض المزعجة المرتبطة بالصداع (الغثيان أو حساسية الضوء أو الضوضاء) مقارنةً بالمرضى الذين تلقوا العلاج الوهمي.

الآثار الجانبية الأكثر شيوعًا التي أبلغ عنها المرضى في التجارب السريرية هي:

الغثيان والتعب وجفاف الفم.

أشارت FDA أنها ستواصل العمل مع أصحاب المصلحة من أجل تعزيز تطوير علاجات جديدة آمنة وفعالة للصداع النصفي.

المصدر: fda

pharmacist

webmd

لأول مرة تتم الموافقة على علاج لمرض الثلاسيميا

«ثلاسيميا-Thalassemia»:

هو اضطراب دم وراثي يقلل من إنتاج الهيموغلوبين، وهو بروتين يحتوي على الحديد في خلايا الدم الحمراء التي تحمل الأكسجين إلى الخلايا في جميع أنحاء الجسم.
في الأشخاص الذين يعانون من ثلاسيميا بيتا، تؤدي المستويات المنخفضة من الهيموغلوبين إلى نقص الأكسجين في العديد من أجزاء الجسم وفقر الدم، مما قد يؤدي إلى شحوب الجلد ووهن وإرهاق ومضاعفات أكثر خطورة، كما أنهم معرضون لخطر متزايد للإصابة بجلطات دموية غير طبيعية.

تعتمد أنواع مرض الثلاسيميا على التالي: الجزء المصاب من الهيموجلوبين (ألفا أو بيتا).

غالبًا ما يتكون العلاج الداعم للأشخاص نقل خلايا الدم الحمراء بطريقة متكررة مدى الحياة، بالإضافة لعلاج النسبة الزائدة من الحديد بسبب عمليات نقل الدم.

للمرة الأولى FDA توافق على دواء لعلاج مرض الثلاسيميا:

منحت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية الموافقة على «ريبلوزيل-Reblozyl» لعلاج فقر الدم -نقص خلايا الدم الحمراء- في المرضى البالغين الذين يعانون من الثلاسيميا بيتا والذين يحتاجون إلى عمليات نقل كريات الدم الحمراء بصورة منتظمة.

ريتشارد بازدور، مدير مكتب أمراض الأورام في مركز إدارة الأغذية والأدوية (FDA)، يقول:

“عندما يتلقى المرضى عمليات نقل دم متعددة، يكون هناك خطر زيادة نسبة الحديد في الجسم، والذي يمكن أن يؤثر على العديد من الأعضاء، يساعد العلاج الذي تمت الموافقة عليه في تقليل عدد عمليات نقل الدم، كما أن هذه الموافقة هي مثال على تقدمنا المستمر في الأمراض النادرة وتوفير أدوية جديدة مهمة للمرضى في وقت مبكر”.

استندت موافقة Reblozyl على نتائج تجربة سريرية شملت 336 مريضاً مصابين بالثلاسيمية بيتا، تناول 224 منهم الدواء الجديد، فيما حصل 112 الباقون على دواء وهمي.
حقق واحد وعشرون بالمائة من المرضى الذين تلقوا الريبلوزيل انخفاضًا بنسبة 33 ٪ على الأقل في عمليات نقل الدم مقارنةً بنسبة 4.5 ٪ من المرضى الذين تلقوا علاجًا وهميًا، أي أن المريض يحتاج إلى عمليات نقل أقل خلال 12 أسبوعًا متتاليًا أثناء تناول العلاج الجديد.

تمثلت الآثار الجانبية الأكثر شيوعا للعقار في الصداع، وألم العظام، وآلام المفاصل، والتعب، والسعال، وآلام في البطن، والإسهال، والدوار، قد يعاني المرضى من ارتفاع ضغط الدم لذلك يُنصح اختصاصيو الرعاية الصحية بمراقبة ضغط دم المريض أثناء العلاج والبدء في علاج مضاد لارتفاع ضغط الدم إذا لزم الأمر.
تنصح (FDA) أخصائيي الرعاية الصحية بإخبار الإناث في سن الإنجاب استخدام وسائل منع الحمل الفعالة أثناء تناول العلاج، كما يمنع استخدامه للنساء الحوامل أو المرضعات لأنه قد يتسبب في ضرر للجنين أو المولود الجديد.

المصدر: FDA