طراحی و ساخت نانو زیست ذرات فاژی نوترکیب به عنوان کاندیدای حامل واکسن ژنی- خوراکی
مقدمه و هدف: حاملین باکتریوفاژی اخیرا به عنوان ابزار حمل ژن و ارائه واکسن مورد توجه قرار گرفته اند، که عمده دلایل این موضوع به پایداری فیزیکی، بی خطری و قیمت پایین چنین حاملینی مربوط می شود. از آن جا که در ارتباط با انتقال ژن به درون میزبانان یوکاریوتیک، اطلاعات اندکی در دست است. بنابراین به منظور تعیین قابلیت انتقال ژن این حاملین، مجموعه ای از مطالعات در شرایط آزمایشگاهی انجام گرفت. مواد و روش ها: بدین منظور با استفاده از سازه Lambda ZAP با قابلیت بیان در سلول های جانوری، اقدام به ساب کلون کردن ژن های مختلف از جمله EGFP به عنوان کنترل مثبت و PBR۳۲۲ به عنوان کنترل منفی به داخل ناقل مزبور شد. با به کارگیری لیزات باکتریوفاژی، سازه نوترکیب فاژی بسته بندی گردید. به منظور ارزیابی کاربردی بودن باکتریوفاژهای تولید شده، ذرات باکتریوفاژی EGFP به کشت سلول های یوکاریوتی افزوده شد و بعد از ۳۶ ساعت قابلیت بیان ژن در زیر میکروسکوپ فلورسانت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج: مشاهده نشانه های فلورسانت ناشی از پروتئین فلورسنت سبز، به معنای عملکرد بیانی حاملین مورد نظر در سیستم های یوکاریوتی است. پایداری فاژهای نوترکیب به عنوان حامل واکسن خوراکی در شرایط مشابه مجرای گوارشی ( pH و آنزیم های مخرب) مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه گیری: نتایج آزمایش پایداری، نشان از قابلیت به کارگیری حامل فاژی به عنوان واکسن خوراکی را دارد.
جهت مطالعه بیشتر و مشاهده سایت منبع کلیک کنید.
برنامه ویژه اروپا برای تجاری‌سازی ادوات تشخیص بر بالین با کمک نانو
پروژه جدید Horizon Europe که به تازگی راه اندازی شده است 2D-BioPAD نام دارد.
این پروژه با بودجه‌ای نزدیک به ۶ میلیون یورو، یک سیستم تشخیصی برای شناسایی زودهنگام بیماری آلزایمر ارائه خواهد کرد.
این اقدام تحقیقاتی و نوآوری Horizon Europe با بودجه اتحادیه اروپا، رسماً در اکتبر ۲۰۲۳ آغاز شده و به مدت ۴۸ ماه ادامه خواهد داشت.
محققان این پروژه در حال توسعه یک سیستم تشخیصی سریع، قابل اعتماد، مقرون به صرفه و دیجیتالی در تشخیص بر بالین (point-of-care) آزمایشگاهی برای تشخیص زودهنگام بیماری آلزایمر است. سیستم 2D-BioPAD از مواد دو بعدی پیشرفته (مانند گرافن)، نانومواد و آپتامرها برای افزایش زیست سازگاری و حساسیت برای تشخیص همزمان حداکثر پنج نشانگر زیستی آلزایمر در خون استفاده خواهد کرد.
این دستگاه با یک برنامه تلفن همراه کاربرپسند همراه خواهد بود که به متخصصان مراقبت‌های بهداشتی امکان دسترسی بلادرنگ به نتایج کمی در تنظیمات مراقبت های بهداشتی اولیه را میدهد. در این مسیر از هوش مصنوعی برای بهینه‌سازی طراحی و پیاده‌سازی سیستم 2D-BioPAD استفاده خواهد شد.
دو مطالعه آزمایشی بالینی در سه مرکز بالینی اروپایی، در آلمان، یونان و فنلاند انجام خواهد شد که شواهد لازم را برای اعتبار سنجی فنی و بالینی ارائه میدهد. ملاحظات قانونی و اخلاقی در طراحی 2D-BioPAD گنجانده خواهد شد تا امکان پذیرش سریع‌تر و گسترده‌تر را فراهم کند.
پروژه 2D-BioPAD به‌عنوان یکی از اعضای اصلی حاکم بر پیشگامی پرچم‌دار گرافن، بخشی از شبکه بزرگی از ذی‌نفعان دانشگاهی و صنعتی است که به پیشرفت استقلال راهبردی اروپا در فناوری‌هایی که بر گرافن و سایر مواد دو بعدی متکی هستند، کمک میکند.
جهت مطالعه بیشتر و مشاهده سایت منبع کلیک کنید. مهار متاستاز سرطان ریه با استفاده از نانو ذرات
دانشمندان، واکسنی آزمایشی ساخته‌اند که میتواند از گسترش سرطان‌های متاستاتیک به ریه‌ها جلوگیری کند. اجزای اصلی این واکسن، نانوذراتی هستند که برای هدف قرار دادن پروتئینی که نقش اصلی در رشد و گسترش سرطان دارد، مهندسی شدهاند.
داده‌ها نشان میدهد که پروتئین S100A9، نقش اصلی در پیشرفت سرطان و متاستاز، به‌ویژه در ریه‌ها را ایفا میکند.
بنابراین، محققان واکسنی علیه S100A9 ایجاد کردند که از ویروسهای گیاهی و ذرات ویروس‌مانند مشتق شده‌است.
این واکسن به طور قابل توجهی گسترش سرطان سینه و پوست متاستاتیک به ریه را در موش کاهش داده‌است.
نسل جدید نانو پارتیکل ها با عبور از سد خونی-مغزی، راهی برای درمان آلزایمر
ژن‌درمانی و کریسپر راهی شناخته شده برای درمان انواع بیماری‌های ژنتیکی است. اما درمان بیماری‌های مربوط به مغز مانند آلزایمر و پارکینسون با این روش، به دلیل وجود سد خونی-مغزی با مشکل مواجه می‌شد.
سد خونی-مغزی، غشایی است که ذرات انتقال‌یافته به مغز را غربالگری میکند و مانع از ورود عوامل ناخواسته به مغز می‌گردد. اما این غشا، علاوه بر نقشی که در عدم ورود عوامل بیماری‌زا دارد، مانع رسیدن درمان‌هایی مانند واکسن‌ها و حتی پکیج‌های ژن‌درمانی به مغز نیز میشود.
محققان دانشگاه ویسکانسین-مدیسن در ایالت ویسکانسین آمریکا، خانواده جدیدی از کپسول‌های نانو را معرفی کردند. این ذرات ساخته شده از سیلیس، میتوانند ابزارهای ویرایش ژنوم را به بسیاری از ارگان‌های بدن برسانند و سپس به علت نیمه‌عمر پایینی که دارند، به سرعت از بین بروند.
با اضافه‌کردن گلوکز و یک قطعه اسیدآمینه مشتق‌شده از ویروس هاری به سطح نانوکپسول‌های سیلیسی، این ذرات میتوانند با بازده قابل قبول از سد خونی-مغزی عبور کنند و سیستم کریسپر را به مغز برسانند.
این نانوپارتیکل‌ها که در مقایسه با سایر حامل‌های مورد استفاده در ژن‌درمانی، بازده عملکرد بالاتری دارند، میتوانند به دفعات و بدون داشتن خطر جدی برای سلامت فرد به عروق خونی تزریق شوند.
عملکرد یک تخته چرخان با بسته‌بندی‌های تیغه‌ای در سنتز نانو ذرات Fe3O4
طی این تحقیق،نانو ذرات Fe3O4 به صورت پیوسته در تخته چرخان با بسته‌بندی‌های تیغه‌ای سنتز شدند. سرعت چرخش تنظیم شده برابر با 1800 دور در دقیقه بود، نرخ جریان مایع FeCl2/FeCl3 آبی با حجم 0.5 لیتر در دقیقه حفظ شد، و نرخ جریان مایع NaOH آبی با حجم 0.5 لیتر در دقیقه با مسیر هم‌افتادگی شیمیایی که دمای سنتز ثابت در 25 درجه سانتیگراد بود، نگه داشته شد. غلظت FeCl2 ثابت در 0.15 مول بر لیتر، غلظت FeCl3 ثابت در 0.3 مول بر لیتر و غلظت NaOH ثابت در 1.2 مول بر لیتر بود. اندازه متوسط بلور و اندازه میانگین ذره ذرات Fe3O4 نانوسایز پس از سنتز به ترتیب برابر با 12.7 نانومتر و 10.9 نانومتر بود. نرخ سنتز پیوسته ذرات Fe3O4 نانوسایز برابر با 23.6 کیلوگرم در روز بود. ذرات Fe3O4 نانوسایز سنتزشده در 25 درجه سانتیگراد ویژگی سوپرپارامغناطیسی داشتند. علاوه بر این، مغناطیسیت اشباع نانو ذرات Fe3O4 سنتزشده برابر با 66.4 emu/gr بود. نانو ذرات Fe3O4 سنتزشده ایزوترم نوع چهار برای جذب-دفع نیتروژن با مساحت سطح خاص BET برابر با 109.4 متر مربع بر گرم داشتند. ظرفیت جذب حداکثر Orange G ذرات Fe3O4 نانوسایز سنتزشده در 25 درجه سانتیگراد و pH 3 برابر با 55.0 میلی گرم بر گرم بود. این ظرفیت جذب حداکثر به مراتب بیشتر از آن (5.7 میلی گرم بر گرم)نانو ذرات Fe3O4 تجاری بود که از Sigma-Aldrich (SA-Fe3O4) خریداری شده بود، زیرا نانو ذرات Fe3O4 سنتزشده اندازه میانگین ذره کمتری نسبت به SA-Fe3O4 داشتند. بنابراین، نانو ذرات Fe3O4 سنتزشده به عنوان یک جاذب مغناطیسی موثر در حذف Orange G از آب قابل استفاده هستند.
جهت مطالعه بیشتر و مشاهده سایت منبع کلیک کنید. درمان نانجاری های وریدی با استفاده از نانو ذرات طلا و نور
ناهنجاری‌های وریدی، به‌خصوص در نواحی حساس بدن، مشکلات حادی ایجاد میکنند. این ضایعات ممکن است با فشار به بافت‌های اطراف، اختلالات تنفسی یا بینایی ایجاد کرده و گردش خون را مختل کنند. از روشهای معمول درمان، میتوان به جراحی و اسکلروتراپی که یک روش تزریقی است، اشاره کرد که دارای محدودیت‌ها و عوارض جانبی می‌باشند. همچنین داروهای فعلی تنها قادر به متوقف کردن رشد ناهنجاری‌ها هستند و نیاز به مصرف مداوم دارند.
پژوهشگران با بررسی یک بیمار مبتلا به ناهنجاری‌های وریدی، سعی بر حل چالش‌های موجود کردند. آنها در‌یافتند که تمایل نانوذرات به انتشار از رگ‌های غیرعادی به بافت‌های اطراف، میتواند داروها را قادر سازد تا به‌صورت دقیق در ناحیه‌‌ی موردنیاز جمع شوند. این فرآیند منجر به افزایش دقت در تحویل دارو شده و از بروز اثرات جانبی در دیگر نقاط بدن جلوگیری میکند.
در ادامه مطالعات، با مدل‌سازی موش‌های دارای ناهنجاری‌های وریدی، نشان داده شد که تزریق نانوذرات طلا به رگ‌های غیرعادی و با استفاده از فتوتراپی، میتواند منجر به تمرکز ذرات در ناحیه ناهنجاری‌ها شود و باعث کاهش چشمگیر اندازه یا حتی حذف ناهنجاری‌ها گردد. این رویکرد نوین میتواند به‌عنوان یک راه‌حل امیدبخش برای بیماران با ناهنجاری‌های وریدی مطرح شود و به تغییرات مهمی در درمان این مشکلات منجر گردد.
جهت مطالعه بیشتر و مشاهده سایت منبع کلیک کنید.
جنگجو های کوچک به نبرد با سرطان میروند!
جنگجوهای کوچکی که نانو دستگاه نامیده میشوند و میتوانند سلولهای تومور را شناسایی کنند، به میدان نبرد با سرطان رفته‌اند.
تمرکز این نانو دستگاهها روی نوع خاصی از سلول‌ها است که به‌عنوان ماکروفاژهای مرتبط با تومور یا "TAM" شناخته میشوند. این دستگاهها، علاوه‌بر تاثیر بر سلولهای سرطانی، اثر مستقیمی روی میکروب‌ها، بقایای سلولی و سایر مواد خارج سلولی دارند.
یکی از ویژگی‌های اصلی نانو دستگاهها که سبب تمایزشان از سایر دستگاهها جهت درمان سلولهای سرطانی شده، این است که به سلولهای "CD8 + T" اجازه می‌دهند تا تومورها را ببینند و به آنها حمله کنند.
جهت مطالعه بیشتر و مشاهده سایت منبع کلیک کنید. نانوتکنولوژی عصبی:تشخیص و استراتژی های مبتنی بر نانودرمانی در علوم اعصاب
در سال ۱۹۵۹، فیزیکدان برنده جایزه نوبل،ریچارد فاینمن مفهوم نانوتکنولوژی را مطرح کرد ،که او آنرا "ساخت ابزارهای ماشینی با استفاده از ابزارهای ماشینی کوچکتر" توصیف کرد.
فاینمن همچنین کاربردهای پزشکی بالقوه نانوتکنولوژی را پیش بینی کرد،که در آن ربات های کوچک که به آن ها "نانو جراح" گفته می شود برای عبور از رگ های خونی و یافتن مشکلات قلبی استفاده می شوند، که در نتیجه آن ها می توانند از nano-sized lancets خود برای رفع این مشکل استفاده کنند.روش های نانوتکنولوژی بویژه برای استفاده درمواردی که نیاز به درمان های سریع است، مانند درمان سرطان، پیشگیری از عفونت و بازسازی بافت مناسب هستند. یکی از مزایای پیشرفت در فن آوری نانو، توانایی آن در افزایش ویژگی سیستم های بیولوژیکی پیچیده و در عین حال کاهش عوارض ناشی ناخواسته است. این تغییرات تاثیر زیادی بر neuroscience خواهد داشت ،به ویژه با امکان توسعه درمان های موثرتر و هدفمند تر.
کاربرد فناوری نانو این توانایی را دارد که به انتقال داروها و مولکول های کوچک از سد خونی-مغزی کمک کند، به حفظ عملکرد نورونی کمک کند و رویکردهای محافظتی عصبی را تقویت کند، به ویژه آن هایی که از fullerene مولکول ها استفاده میکنند.
نورونانوتکنولوژی یک روش درمانی جدید در علوم اعصاب است که شامل دستکاری مواد در مقیاس نزدیک به اتمی برای توسعه نانوساختارهای جدید با عملکرد مولکولی،سلولی یا اتمی برای کنترل و همچنین ترمیم مدارهای عصبی آسیب دیده است.
پژوهشگران در سال ۱۹۷۴ تعریفی از اصطلاح نانوتکنولوژی ارائه کردند. هنگامی که فن آوری نانو با علوم اعصاب و مهندسی ژنتیک ترکیب می شود، این پتانسیل را دارد که تحقیقات بنیادی را به فن آوری ها و ابزارهای نوآورانه برای تشخیص ،مداخلات درمانی و نظارت بر شرایط پاتوفیزیولوژیکی که با بیماری های عصبی مرتبط هستند،تبدیل کند. در نهایت، ترجمه بالینی نانو نوروساینس نشان می دهد که اختلالات CNS، مانند اختلالات نورودژنراتیو، روان پزشکی و رشد عصبی ،این فرصت را دارند که درمان شوند.
جهت مطالعه بیشتر و مشاهده سایت منبع کلیک کنید. نانو چسب جدید بیولوژیکی
برای قرن ها، پایه اساسی بستن زخم های جراحی، همان نخ و سوزن (بخیه) بوده است.
اما هم اکنون چسب های بافتی در دسترس هستند.اما نیاز به پلیمریزاسیون پیچیده یا واکنش های اتصال عرضی (cross-linking reactions) دارند و در شرایط مرطوب یا در فضاهای تنگ و بسته به خوبی عمل نمی کنند.
خانم Meddahi-Pellé و همکارانش هم اکنون نوع جدیدی از چسب بافتی را گزارش کرده‌اند که از نانو پل (nano-bridging) برای بستن زخم‌ها و چسباندن مواد به بافت‌های بیولوژیکی استفاده میکند؛ محلولی از نانوذرات آبی که روی لبه زخم یا سطح ژله ای اعمال می شود ، سپس لبه های زخم به آرامی در تماس هم قرار می گیرند و یک پیوند پایدار توسط رویدادهایی در مقیاس نانو ایجاد می شود.
این اتفاق به این دلیل می افتد که نانوذرات سیلیس یا اکسید آهن ابتدا به سرعت به ماکرومولکول‌ها (درشت مولکول ها)در سطوح بافت جذب میشوند.
با بسته شدن زخم، نانوذرات در محلول با سازماندهی مجدد و اتلاف انرژی برای ایجاد چسبندگی تحت محدودیت، به عنوان اتصال دهنده عمل می کنند.
این روش سریع و آسان و بدون نیاز به واکنش شیمیایی استفاده می شود.
نانو تکنولوژی در بهبود عملکرد و کارایی مخازن انرژی
1.افزایش ظرفیت ذخیره سازی: با استفاده از نانومواد در ساختار داخلی مخازن انرژی، ظرفیت ذخیره سازی افزایش می‌یابد. این نانومواد میتوانند از جمله فناوری‌هایی مانند نانوسیالات، نانوساختارها و نانوذرات باشند.
2.بهبود سرعت شارژ و تخلیه: با استفاده از نانومواد در الکترودهای مخازن انرژی، سرعت شارژ و تخلیه بهبود می‌یابد. این امر میتواند منجر به افزایش سرعت و کارایی سیستم‌های انرژی شود.
3.افزایش عمر مفید: با استفاده از نانومواد در ساختار مخازن انرژی، عمر مفید آنها افزایش می‌یابد. نانومواد میتوانند به عنوان پوشش‌های محافظ استفاده شوند که از آسیب دیدگی سطح مخازن جلوگیری کرده و عمر آنها را بهبود بخشند.
4.بهینه‌سازی عملکرد حرارتی: با استفاده از نانومواد در ساختار مخازن انرژی، عملکرد حرارتی آنها بهبود می‌یابد. نانومواد میتوانند به عنوان مواد حاجب حرارتی و همچنین به عنوان مواد همراه باعث افزایش متانولی (Methanol) میتواند به عنوان یک سوخت جایگزین برای جرقه‌زنی در موتورهای احتراق داخلی استفاده شود.
متانول دارای خواص فیزیکی و شیمیایی مناسبی برای استفاده در سیستم‌های سوختی است. از مزایای استفاده از متانول میتوان به سوخت قابل بازیافت، کاهش آلاینده‌ها، کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و افزایش کارایی سوخت اشاره کرد. با این حال، استفاده از متانول به همراه چالش‌هایی نیز همراه است. یکی از چالش‌های مهم استفاده از متانول در موتورهای احتراق داخلی، سیستم تزریق سوخت است. زیرا متانول به دلیل خواص شیمیایی خاص خود میتواند به عنوان حلالی قوی عمل کند و با برخی از جزئیات سیستم تزریق سوخت تداخل داشته باشد. برای حل این مشکل، نیاز به بهینه‌سازی سیستم تزریق سوخت و استفاده از مواد خاص مانند پوشش‌های نانومتری در قطعات سیستم تزریق است.
جهت مطالعه بیشتر و مشاهده سایت منبع کلیک کنید.
کاربرد نانو تکنولوژی در صنعت داروسازی
نانوتکنولوژی به عنوان یک رویکرد جدید در حل مسائل مطرح میشود و میتوان آن را مجموعهای از ابزارها و ایدهها دانست که در صنعت داروسازی قابل استفاده است. استفاده از ابزارهای نانوتکنولوژی در تحقیق و توسعه داروها میتواند منجر به تغییر مدل"داروی پرفروش" به "داروی شخصیسازی شده" در این صنعت شود. در صنعت داروسازی، موارد کاربرد قابل توجهی وجود دارد که ابزارهای نانوتکنولوژی ارزان قیمت میتوانند بهرهبرداری شوند. این مرور، امکان دستهبندی رویکردهای مختلف نانوتکنولوژی را برای برآوردهسازی نیازها در تحقیق و توسعه داروسازی بررسی میکند.
مقاله توسط Challa S.S.R. Kumar از دانشگاه Louisiana State و Magnano Technologies نوشته شده است. در این مقاله،وضعیت صنعت داروسازی جهانی مورد بررسی قرار میگیرد.
نانوتکنولوژی روشها و ابزارهایی را شامل میشود که در صنعت داروسازی مورد استفاده قرار میگیرند. این فناوری به کمک ابزارهای نانومتری، امکان انجام تحقیقات و توسعه دارویی را بهبود بخشیده و صنعت داروسازی را در مسیری نوین قرار میدهد.
از کاربردهای جذاب نانوتکنولوژی در صنعت داروسازی میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
تحریک داروها: با استفاده از نانوذرات، داروها میتوانند به طور مستقیم در نقاط مورد نیاز در بدن تحریک شوند. این امر منجر به افزایش کارآمدی و کاهش اثرات جانبی ممکن است.
ارائه داروهای هدفمند: نانوذرات قادر به حمل داروها به نقاط خاص در بدن هستند، مانند سلولهای سرطانی. این امکان را فراهم میکند که دارو به طور دقیق به نقاط مورد نیاز هدایت شود و به سلولهای سالم ضربه نزند.
ارتقای روشهای تشخیصی: نانوتکنولوژی میتواند در تشخیص بیماریها و ارزیابی وضعیت بیماریها به کار گرفته شود. با استفاده از نانوساختارها و نانوسنسورها، تشخیص زودهنگام و دقیقتر بیماریها ممکن است.
افزایش پایداری و جذابیت داروها: با استفاده از نانوتکنولوژی، داروها میتوانند به طور ماندگارتری در بدن باقی بمانند و فرآیند تخریب آنها کنترل شود. همچنین، امکان تهیه داروهایی با خواص فیزیکی و شیمیایی متفاوت نیز وجود دارد.
کاهش هزینهها و بهبود کارآیی داروسازی: استفاده از نانوتکنولوژی میتواند منجر به کاهش هزینههای تحقیق و توسعه داروها شود.
همچنین، با بهبود روشهای تولید و افزایش کارآیی فرآیندهای داروسازی، این فناوری میتواند صنعت داروسازی را بهبود بخشد.
به طور کلی، نانوتکنولوژی در صنعت داروسازی امکانات جدیدی را فراهم میکند و میتواند رویکنوی در تحقیق و توسعه داروها باشد. با استفاده از این فناوری، میتوان به ساخت داروهای هدفمندتر، کاهش اثرات جانبی، افزایش کارآمدی و دقت تشخیص بیماری ها پیشرفت کرد.
استفاده از نانو ذرات برای افزایش طول عمر باتری
نانوتکنولوژی به عنوان یک روش برای افزایش پایداری ساختاری و دینامیک حمل و نقل یون لیتیوم در باتری‌های جامد مورد استفاده قرار گرفته است.
یکی از راه‌های استفاده از نانومواد در باتری‌ها، استفاده از نانوذرات در مواد کاتد و آند است. نانوذرات کاتد میتوانند سطح واکنش بیشتری را فراهم کنند و فعالیت الکتروشیمیایی را افزایش دهند. همچنین، نانوذرات آند میتوانند بهبودی در سرعت واکنش و ظرفیت ذخیره لیتیوم داشته باشند.
در طول عمر باتری، یکی از مشکلات رایج، تغییر ساختار و تخریب الکترولیت است. با استفاده از نانومواد در الکترولیت جامد، میتوان ساختاری پایدارتر و مقاومت بیشتری در برابر تخریب الکترولیت ایجاد کرد. نانومواد میتوانند بهبودی در حمل و نقل یون لیتیوم و کاهش مقاومت الکتریکی الکترولیت داشته باشند.
علاوه بر این، نانوتکنولوژی میتواند در بهبود رابطه بین لایه‌های مختلف باتری نیز مؤثر باشد. با استفاده از نانومواد در رابطه بین کاتد، الکترولیت و آند، میتوان پایداری و تعامل بهتری بین این لایه‌ها را به ارمغان آورد. این کار میتواند عدم موفقیت رابطه‌ای را در باتری‌ها کاهش داده و عمر طولانی‌تری را به آنها بخشید.
به طور خلاصه، استفاده از نانومواد در باتری‌های جامد میتواند بهبودی در عمر طولانی باتری و پایداری ساختاری آنها را به همراه داشته باشد. نانوذرات در مواد کاتد و آند میتوانند بهبودی در فعالیت الکتروشیمیایی و ظرفیت ذخیره لیتیوم داشته باشند. همچنین، نانومواد در الکترولیت جامد میتوانند بهبودی در حمل و نقل یون لیتیوم و مقاومت بیشتر در برابر تخریب الکترولیت ایجاد کنند. همچنین، استفاده از نانومواد میتواند بهبودی در رابطه بین لایه‌های مختلف باتری ایجاد کرده و تعامل بهتری را بین این لایه‌ها فراهم کند.
نانوذرات در مواد کاتد و آند: استفاده از نانوذرات در مواد کاتد و آند میتواند بهبودی در عملکرد باتری‌ها ایجاد کند. به عنوان مثال، استفاده از نانوذرات اکسیدهای فلزی مانند نانوذرات اکسید نیکل، اکسید کبالت و اکسید آهن در مواد کاتد میتواند ظرفیت ذخیره لیتیوم را افزایش دهد و سرعت واکنش را بهبود بخشد. همچنین، استفاده از نانوذرات فلزی مانند نانوذرات سیلیسیم در آند باتری لیتیومی میتواند باعث افزایش ظرفیت باتری و کاهش تغییر حجم آند در طول شارژ و دشارژ شود.
نانومواد در الکترولیت: استفاده از نانومواد در الکترولیت باتری میتواند بهبودی در حمل و نقل یون لیتیوم و کاهش مقاومت الکتریکی الکترولیت ایجاد کند. به عنوان مثال، استفاده از نانوذرات اکسیدهای لیتیومی مانند اکسید لیتیوم آلومینیوم هیدرید در الکترولیت باتری لیتیومی میتواند بهبودی در حمل یون لیتیوم و کاهش مقاومت الکتریکی الکترولیت داشته باشد.
رابطه بین لایه‌های باتری: استفاده از نانومواد میتواند رابطه بین لایه‌های مختلف باتری را بهبود بخشد. به طور معمول، باتری‌ها شامل لایه کاتد، الکترولیت و آند هستند. استفاده از نانومواد در این لایه‌ها میتواند منجر به تعامل بهتر بین آنها شود و پایداری ساختاری باتری را افزایش دهد. به عنوان مثال، استفاده از نانوذرات پیونددهنده و نانوپوشش‌ها در رابطه بین لایه کاتد و الکترولیت میتواند پایداری بیشتری در برابر تخریب الکترولیت ایجاد کند.
استفاده از نانومواد در باتری‌ها مزایایی از جمله افزاین استفاده از نانومواد در باتری‌ها مزایایی از جمله افزایش ظرفیت و عمر مفید باتری، کاهش تغییر حجم و خستگی ماده، بهبود راندمان الکتروشیمیایی و افزایش سرعت شارژ و دشارژ را به همراه دارد. برای دستیابی به این مزایا، نانومواد باید به طور دقیق در ساختار باتری گنجانده شوند و ویژگی‌های مناسبی مانند اندازه و شکل ذرات، سطح واکنش و استحکام مکانیکی را داشته باشند.
جهت مطالعه بیشتر و مشاهده سایت منبع کلیک کنید.
تولید نوربات های سه بعدی از جنس DNA
محققان دانشگاه های نیویورک و نینگبو چین می گویند ربات های کوچکی ساخته اند که از DNA ساخته شده اند و می توانند خود را تکثیر و بازتولید کنند.
چنین نانوربات هایی می توانند روزی ماموریت های جستجو و نابودی را علیه سلول های سرطانی درون جریان خون انسان بدون نیاز به جراحی انجام دهند.
این مکانیزم به قدری کوچک است که ۱۰۰۰ عدد از آن ها می توانند در عرض یک ورقه کاغذ جای بگیرند.
فنگ ژو، محقق اصلی این پروژه و عضو هیات علمی دانشکده فیزیک دانشگاه نیویورک و آکادمی علوم چین می گوید: " ربات های صنعتی در مقیاس نانو پتانسیل این را دارند که به عنوان پلتفرم های تولید عمل کنند و قادر به انجام خودکار وظایف تکراری برای کنترل و تولید نانومواد با دقت هستند."
مکانیزم های ۱۰۰ نانومتری بخش های مختلف رشته های DNA را دستکاری می کنند و به درستی هم تراز می کنند تا بتوان آن ها را به هم جوش داد و سپس به مرحله بعدی رفت. آن ها روش جدیدی برای تا کردن DNA در سه بعد ابداع کردند که امکان خود همانندسازی نامحدود را فراهم می کند.
تحقیقات قبلی در زمینه رباتیک DNA به ساخت دو بعدی محدود بود.
" این روشی برای افزودن یک آنزیم یا پروتئین به یک سلول بدون نیاز به DNA در سلول برای ساخت آن خواهد بود. مثلا افرادی که نقص ژنتیکی دارند و قادر به ساخت آنزیم نیستند، این ممکن است درمانی باشد که آنزیم موجود در بافت را برای آن ها بسازد. اگر تعداد زیادی از افراد مبتلا به دیابت نوع ۲ و مشکلات ترشح انسولین دارید، شاید بتوانید یکی از این داربست های DNA را برای ساخت انسولین تهیه کنید."
تاشدگی و موقعیت یابی دقیق چند محوره به عنوان یک ابزار / فن آوری برای تولید نانو، در را به روی ابزارهای پیچیده تر و مفیدتر نانو و میکرو باز خواهد کرد.
درمان نابینایی به کمک نانو داروی قابل کشت نوری
بیماری دژنراسیون ماکولای وابسته به سن یکی از شایع‌ترین علل کاهش بینایی و کوری در افراد مسن است. در این بیماری بافت حساس برای روشنایی و توانایی بینایی مرکزی، تخریب میشوند . میتواند منجر به محدودیت شدید در توانایی فرد برای خواندن، رانندگی و تشخیص چهره‌ها و اجسام شود. بنابراین، شناخت و آگاهی از این بیماری اهمیت بالایی دارد.
از طریق تزریق وریدی نانوپزشکی و استفاده از تابش نور به چشم های بیمار ، درمان ترکیبی ضد رگ زایی و فتو دینامیکی می تواند فعال شود و یک جایگزین حداقل تهاجمی برای درمان AMD و سایر اختلالات چشمی با مشخصه رشد غیر طبیعی عروق خونی ارائه دهد . این تحقیق در Advanced Science منتشر شده است.
این تیم تحقیقاتی یک نانو سیستم پروجکشن جدید با قابلیت غیر فعال سازی نور طراحی کردند. پس از یک تزریق داخل وریدی ، نانوذرات به یک مدل موش عروقی کوروئیدی تزریق شد و تابش نور قرمز چشم موش نانوذرات را برای تولید ROS فعال کرد که نه تنها باعث رگ زایی غیر طبیعی می شود بلکه باعث آزاد شدن داروهای ضد رگ زایی از نانوذرات برای جلوگیری از رشد رگ های خونی جدید می شود. این درمان ترکیبی اثر بخش برای درمان را بدون هیچ گونه عوارض جانبی قابل توجهی با چشم نشان داد.
این مطالعه نشان دهنده اولین تلاش برای ادغام یک عامل ضد رگ زایی غیر فعال کننده نوری با یک حساس کننده نوری در یک نانو فرمولاسیون واحد برای درمان AMD است. روش درمان ساده و بی خطر است. زیرا اثر درمانی عامل ضد رگ زایی و حساسیت را در مایعات چشمی را میتوان از طریق تزریق وریدی نانوذرات و تابش نور به چشم به دست آورد.
این پژوهش پیشگام ممکن است راه های جدیدی را برای توسعه درمان های برای AMD و سایر اختلالات چشمی عروقی امیدوار کننده می کند.
نانو موادی که نگهبان پرتقال ها میشوند
بیماری «زغالک مرکبات»، باغ‌های پرتقال را تهدید میکند اما نانواسفنج‌های مملو از یک آنتی‌باکتری گیاهی ممکن است راه‌حلی را برای محافظت از پرتقال‌ها در برابر این بیماری ارائه دهند.
باغ‌های مرکبات به طور فزاینده‌ای به بیماری «زغالک مرکبات»(Citrus canker) آلوده میشوند. زغالک مرکبات یک بیماری بسیار مسری است که ضایعات قهوه‌ای توده‌ای را روی برگ‌ها و میوه‌های درخت‌های پرتقال ایجاد میکند. یک آنتی باکتریال گیاهی که به همراه یک فناوری کوچک استفاده میشود، ممکن است راه جدیدی را برای کنترل کردن این بیماری دشوار ارائه دهد.
«آلبرتو گوچز»(Alberto Gochez) پژوهشگر آسیب‌شناسی مرکبات در آزمایشگاه آسیب‌شناسی مرکبات «اینتا بلا ویستا»(INTA Bella Vista) در آرژانتین توضیح داد: ریشه‌کن کردن بیماری زغالک مرکبات دشوار است و زمانی که در مرکبات ایجاد شود، کنترل کردن آن به سالها مدیریت نیاز دارد. به همین دلیل، نظارت و مدیریت زودهنگام بیماری مهم است.
این بیماری که توسط باکتری «زانتوموناس سیتری»(Xanthomonas citri) ایجاد میشود، به همراه باد و باران گسترش می‌یابد و اگرچه میوه‌های آلوده به آن برای انسان مضر نیستند اما حمل‌ونقل آنها برای فروش ممکن است بیماری را به مناطق دیگر انتقال دهد. پیش‌بینی میشود که زغالک مرکبات تا سال ۲۰۲۴، نیمی از باغ‌های مرکبات جهان را آلوده کند.
درمان‌های کنونی از مس استفاده میکنند که باکتری‌ها را از بین می‌برد و قرن‌هاست که برای محافظت از گیاهان در برابر عوامل بیماری‌زا استفاده میشود اما با استفاده بلندمدت از این روش، مس در محیط انباشته میشود و میتواند تنوع زیستی خاک را کاهش دهد و به کیفیت آب آسیب برساند. همچنین، این روش ممکن است با بیماری آلزایمر مرتبط باشد. به همین دلیل، نیاز فوری به روشهای جایگزین برای درمان و جلوگیری از گسترش بیشتر آلودگی احساس میشود.
یک گروه پژوهشی، راه حل قابل توجهی را ارائه کرده‌اند. راه حل آنها شامل اسفنج‌های میکروژل در اندازه نانو است که از یک آنتی‌باکتری گیاهی پر شدهاند و با قلاب‌های بی‌نهایت کوچک به برگ‌های درخت پرتقال می‌چسبند.
«اولریش شوانبرگ»(Ulrich Schwaneberg) و «آندری پیچ»(Andrij Pich) استادان «مؤسسه مواد تعاملی لایبنیتس»(Leibniz Institute for Interactive Materials) در آلمان و «هنریک فریرا»(Henrique Ferreira) دانشیار ژنتیک باکتریایی «دانشگاه ایالتی سائوپائولو»(Unesp) در برزیل، برای این پروژه همکاری کردند.
توانایی میکروژل‌ها برای چسبیدن به برگ‌های گیاه به آنها امکان میدهد تا آنتی‌باکتری را مستقیما در جایی که مورد نیاز است، به آرامی انتشار دهند و محافظت هدفمند و بلندمدت را برای درختان فراهم کنند. شوانبرگ گفت: این فناوری، سموم کمتری را برای محیط زیست به همراه دارد و یک بستر عالی برای آزادسازی کنترل‌شده مواد دفاعی و مواد مغذی گیاه است.
ترکیب آنتی‌باکتری «هگزیل گالات»(hexyl gallate)، از اسید گالیک به دست آمده است که در گیاهانی مانند برگ چای و انگور یافت میشود. پژوهشگران پیشتر دریافته بودند که این ترکیب با دو روش به طور موثر از رشد باکتری زانتوموناس سیتری جلوگیری میکند. یکی از روشها، ایجاد سوراخ در غشای آن و دیگری، جلوگیری کردن از تقسیم سلولی آن است.
با وجود این، رساندن چنین درمانی به گیاهان دشوار است زیرا خوب به برگ نمی‌چسبد. فریرا گفت: ما به بستری نیاز داشتیم تا ترکیبات را به صورت ایمن تحویل دهیم و مطمئن شویم که آنها روی قسمت‌های گوناگون گیاه تثبیت شدهاند.
میکروژل‌های سه‌بعدی به حل این مشکل کمک میکنند زیرا در واکنش به نشانه‌های محیطی مانند پی‌اچ و دما منقبض و متورم میشوند و میتوانند مقدار زیادی عامل آنتی‌باکتری را حمل کنند. پژوهشگران میکروژل‌های سه‌بعدی را به پپتیدهای لنگرمانند مجهز کردند که به آنها کمک میکند تا به پوشش مومی برگ‌های درخت پرتقال بچسبند و در باران شسته نشوند.
جهت مطالعه بیشتر و مشاهده سایت منبع کلیک کنید.
نانو ذرات مبتنی بر کیتوزان به عنوان سیستم بالقوه دارو رسانی در درمان عفونت باکتریایی
نانومواد کیتوزان به دلیل اعمال اثرات ضد میکروبی با سطوح بالای تجزیه پذیری زیستی و زیست سازگاری بدون ایجاد سمیت، به موضوعی داغ در زیست پزشکی تبدیل شده است. کیتوزان که به عنوان یک وسیله بالقوه برای پانسمان زخم با فعالیت ضد میکروبی در نظر گرفته می شود، زمانی که از نظر عملکردی با سایر ترکیبات طبیعی، ذرات ضد میکروبی فلزی و آنتی بیوتیک ها اصلاح شود، کارایی بالاتری از خود نشان می دهد. از نظر مکانیکی، اثر ضد باکتریایی کیتوزان عمدتاً با نشت متعاقب مرگ محتوای درون سلولی، ناشی از عملکرد نادرست و تغییر نفوذپذیری غشای سلولی با بار منفی، که کیتوزان روی آن جذب میشود، مرتبط است. علاوه بر این، نانوذرات کیتوزان (NPs) دارای ویژگی‌های مطلوب نانوذرات (به عنوان مثال، نسبت سطح به حجم زیاد، قابلیت‌های عملکردی بالا و ظرفیت بیشتر برای بارگذاری دارو)، و همچنین پایه کیتوزان خود هستند، در نتیجه دارای آنتی‌باکتری قوی هستند. پتانسیل. علاوه بر این، پلی کاتیون ها غشاهای باکتریایی با بار منفی را هدف قرار می دهند، بنابراین سلول های باکتری به شدت تحت تاثیر نانوذرات کیتوزان پلی کاتیونی
میکروربات های بیوهیبرید می توانند میکرو و نانو پلاستیک ها را از محیط های آبی حذف کنند.
دریاها، اقیانوس‌ها، رودخانه‌ها و دیگر آب‌های روی زمین در دهه‌های گذشته به طور فزاینده‌ای آلوده شدهاند و این امر بقای بسیاری از گونه‌های آبزی را تهدید میکند و اکوسیستم آن ها را به خطر می اندازد. این آلودگی طیف گسترده ای از ذرات به ویژه میکرو و نانو پلاستیک ها که از تجزیه زباله های پلاستیکی آزاد شده در آب بدست می آید را شامل میشود.
محققان دانشگاه فناوری برنو و دانشگاه مندر در جمهوری چک اخیراً میکروربات‌های بیوهیبریدی تولید کرده‌اند که میتوانند میکرو و نانو پلاستیک‌ها را از آب‌های آلوده پاک کنند، بدون اینکه باعث آلودگی بیشتر شوند.
این ربات ها ،ربات های جلبک مغناطیسی (MARs) نام دارند، از ترکیبی از جلبک‌ها و نانوذرات مغناطیسی سازگار با محیط‌زیست تشکیل شدهاند.
این ربات ها تحت تاثیر یک میدان مغناطیسی خارجی کار می کنند و امکان کنترل دقیق حرکت خود را فراهم می کنند. بار سطحی منفی MAR ها به حضور گروه های -COOH در سطح سلول های جلبک نسبت داده می شود. در مقابل، پلاستیک های میکرو/نانو انتخاب شده دارای بار سطحی مثبت هستند. این برهمکنش مثبت-منفی جذب الکترواستاتیکی را تسهیل میکند و در نتیجه جذب و حذف هدفمند پلاستیک‌های میکرو/نانو توسط MARها انجام میشود.
ترکیب منحصربه‌فرد ربات‌هایی که توسط محققان ایجاد شدهاند باعث میشود آنها هم آلاینده نباشند و هم به میدان‌های مغناطیسی اعمال‌شده خارجی پاسخ دهند . .و در نهایت این امکان را می‌دهند تا ذرات پلاستیکی در ابعاد نانو و میکرو را از محیط های آبی به طور پایدار بازیابی کنند.
و طبق تحقیقات انجام شده این ربات ها برای حذف پلاستیک های نانو ،راندمان بالای ۹۲ درصد و برای پلاستیک های میکرو راندمان ۷۰ درصد را دارا می باشند که مقدار قابل توجهی می‌باشد.
نانوذرات بیومیتیک نوید بخش تشخیص بهتر سلول های تومور در گردش هستند
تشخیص سرطان در مراحل اولیه برای درمان موثر و بهبود نتایج بیمار بسیار مهم است. یک چالش کلیدی،یافتن راه هایی برای تشخیص تعداد دقیق سلول های توموری درحال گردش (CTSs) در نمونه های خون است .CTS ها از محل اصلی تومور جدا شده و وارد جریان خون شده اند و به عنوان یک نشانه هشدار دهنده اولیه عمل می کنند که سرطان ممکن است درحال گسترش یا متاستاز به دیگر مناطق بدن باشد.
توانای تشخیص دقیق CTCها از یک خون گیری استاندارد می تواند به انکولوژیست ها اجازه دهد تا سرطان ها را زودتر تشخیص دهند و درمان های هدفمند را انتخاب کنند و همچنین بر اثربخشی درمان نظارت کنند.
با این حال ،CTC ها در فرکانس های بسیار پایین در میان میلیاردها سلول خونی طبیعی رخ می دهند .این مشکل سوزن در انبار کاه شناسایی مثبت و جداسازی CTC ها را برای تجزیه و تحلیل بیشتر دشوار می سازد.
پلتفرم های تشخیص CTCفعلی برای تمایز CTC ها از تعداد زیادی از گلبول های سفید خون نیز تلاش می کنند. درنتیجه، نمونه های ایزوله شده هنوز حاوی سطوح بالایی از گلبول های سفید خون هستند که پروفایل سازی ژنومی یا پروتئومیک CTC های کمیاب پایین دستی خود را مختل می کنند.
دانشمندان دانشگاه Nankai چین که به دنبال بهبود خلوص جداسازی CTC هستند اکنون نانوذرات مغناطیسی پوشیده شده با غشای سلولی (MNs) را توسعه داده اند که که از توانایی های ویژه دو نوع سلول بهره می برند. همانطور که در مجله مواد عملکردی پیشرفته (نانوذرات مغناطیسی غشای سلولی مهندسی شده ژنتیکی برای جداسازی با عملکرد بالا سلول های توموری چرخشی ) گزارش شده است. نانوذرات بیومیمتیک این تیم هم می توانند به طور خاص CTC ها را هدف قرار دهند و هم از اتصال غیر اختصاصی به سلول های سفید خون اجتناب کنند.
محققان هسته های نانوذرات مغناطیسی را با غشاهای سلولی استخراج شده از سلول های ایمنی Jurkatپوشاندند .این استتار غشایی لوکوسیت به ذرات اجازه می دهد تا از تشخیص توسط گلبول های سفید فرار کنند، مشابه نحوه استفاده ویروس ها از پوشش غشایی برای حمله به سلول های میزبان بدون دیده شدن است.
آزمایش ها نشان داد که نانوذرات تغییر شکل یافته در مقایسه با نانوذرات برهنه در نمونه های خون ،برهمکنش های بسیار کمتری با سلول های سفید خون دارند .
محققان برای آزمایش عملکرد نانوذرات مهندسی شده، مقادیر شناخته شده سلول های سرطانی را به نمونه های خون اهداکنندگان سالم اضافه کردند. این کار باعث ایجاد نمونه های خون مصنوعی حاوی تعداد کنترل شده ای از سلول های سرطانی برای تقلید از خون واقعی بالینی شد.
سپس نانو ذرات مهندسی شده به این نمونه های خون مخلوط شده اضافه شدند. نانوذرات جدید نسبت به نانوذرات تجاری هدفمند CTC که بر روی همان نمونه های مختلط آزمایش شده اند، تعداد قابل توجه بیشتری از سلول های سرطانی را به دست آورده اند. ۸۰درصد در مقابل ۵۰درصد برای نانوذرات تجاری.
دکتر Xinglu Huang یکی از نویسندگان این مطالعه توضیح داد: پلتفرم ما ویژگی عالی و تشخیص حساس را در نمونه های بالینی خون نشان داد و تشخیص عملی سرطان بیماران با نرخ تشخیص ۱۰۰درصدی را ممکن کرد.
توانایی تشخیص غیر تهاجمی CTC ها با عملکرد و خلوص بالا می تواند یک مزیت برای غربالگری اولیه سرطان و نظارت بر درمان باشد. این پلتفرم نانوذره زیستی نوآورانه نشان دهنده یک تاکتیک جدید و امیدوارکننده در مبارزه با سرطان متاستیک است.
جهت مطالعه بیشتر و مشاهده سایت منبع کلیک کنید. بهبود بخشیدن به سلامت کبد و روده ماهی کپور بعد گذراندن زمستان با استفاده از نانو سلنیم غذایی
هدف از این تحقیقات سنجیدن تاثیر نانو سلنیم (nano-Se) بر سلامتی روده و کبد ماهی کپور (Ctenopharyngodon idella) بعد گذراندن زمستان است. ماهی های کپور به مدت ۶۰ روز قبل از گذراندن زمستان با ۳ وعده ی غذایی حاوی صفر میلی گرم بر کیلو گرم (گروه کنترل ، ۰ Se) ،۰.۳ میلی گرم بر کیلو گرم ( سلنیم ۰.۳) و ۰.۶ میلی گرم بر کیلو گرم ( سلنیم ۰.۶) نانو سلنیم تغذیه شده اند. بعد گذراندن زمستان، ارزیابی روی رسوب سلنیوم، پارامترهای بیوشیمیایی، هیستوپاتولوژی و بیان ژن‌های مرتبط با التهاب، استرس اکسایشی و اتصالات محکم انجام شد. نتایج نشان داد که میزان سلنیم درون کبد و روده به‌طور قابل توجهی با افزایش سطح نانو سلنیم در جیره ی غذایی افزایش یافته است. افزودن ۰.۳ و ۰.۶ میلی گرم بر کیلو گرم نانوسلنیم به طور قابل توجهی سطح آنزیم گلوتامیک اکسالواسترانس‌آز (GOT) ، آنزیم گلوتامیک پیرووک ترانس‌آز(GPT) و مالوندیالدهید(MDA) در سرم را کاهش داد(مقدار 0.05>P). فعالیت های کاتالاز (CAT) و گلوتاتیون پراکسید(GSH-Px) به طور قابل توجهی افزایش یافته و محتوای MDA به طور قابل توجهی در کبد توسط ۰.۳ و ۰.۶ میلی گرم بر کیلو گرم نانو سلنیم غذایی کاهش یافت (0.05>P) . در روده فعالیت GSH-Px به طور قابل توجهی کاهش یافت و محتوای MDA به طور قابل توجهی توسط ۰.۶میلی گرم بر کیلو گرم نانو سلنیم کاهش یافته است (0.05>P). نتایج بافت شناسی نشان داد که مصرف نانو سلنیم غذایی نفوذ سلول های التهابی گرانولوم باریکه ها را کاهش می دهد. افزودن ۰.۶ میلی گرم بر کیلو گرم نانو سلنیم به طور قابل توجهی بیان ژن‌های های tlr4, tlr2 وnf-κb p65 را کاهش می دهد و بیان ژن il-10 را در کبد ماهیان علف خوار پس از زمستان (P < 0.05) افزایش می دهد. افزودن ۰.۳ و ۰.۶ میلی گرم بر کیلو گرم انو سلنیم به طور قابل توجهی بیان ژن‌های های ifn-γ ،tgf-β1 و il-10 را در کبد به کاهش می کشاند (P < 0.05). افزودن نانو سلنیم به طور قابل توجهی ناهنجاری های ساختاری و پدیده های پاتولوژیک مانند آتروفی و چسبندگی در روده را کاهش داد. در عین حال ، نانو سلنیم به طور قابل توجهی ارتفاع ویلوس ها ا در روده افزایش می دهد (P < 0.05) . همچنین نانو سلنیم ها با افزایش بیان ژن zo-1 ، عملکرد حاجی روده را افزایش می دهد (P < 0.05). علاوه بر این ، افزودن ۰.۶ میلی گرم بر کیلو گرم نانو سلنیم (P < 0.05) به طور قابل توجهی بیان ژن های tlr2, nf-κb p65, ifn-γ و tnf-α را در روده کاهش می دهد . بیان ژن های gpx4a و gpx4b با افزودن ۰.۳ میلی گرم بر کیلو گرم در روده به طور قابل توجهی کاهش یافته (P < 0.05). به طور خلاصه، نانو سلنیم به طور سلامت کبد و روده ی ماهی کپور را بعد از گذراندن زمستان با کاهش استرس اکسیداتیو و التهاب و اتصال تنگ روده بهبود می بخشد ، و در نتیجه کاهش وزن ماهی کپور پس از گذشت زمستان ، کاهش می دهد .
نانو ذرات اکسید گرافن مغناطیسی برای تداخل RNA مداخله دوگانه و جهش ژنی در سرطان های پروستات و کبد
توسعه حامل های مصنوعی برای RNA مداخله گر کوچک (SIMRNA) و پلاسمیدها برای ژن درمانی موثر بسیار مهم است. در این مطالعه ما نانو دانه های اکسید گرافن مغناطیسی را به عنوان حامل برای تحویل SiRNA ،باهدف حذف ژن های خاص مانند پروتئین فلورسانس سبز(GFP)سنتز کردیم. رویکرد ما اکسید گرافن احیاشده مغناطیسی را با پلی اتیلن آمین (PEI) که با استفاده از کربونیل دی ایمیدازول به سطح آن متصل شده بود، ترکیب کرد. برای ارزیابی ظرفیت جذب نانوکامپوزیت اصلاح شده با PEI، توانایی آن را برای اتصال دو نوع اسید نوکلئیک مورد بررسی قرار دادیم: پلاسمید های RNA کوتاه مویین(sh) و SIRNA که GFPرا هدف قرار می دهند.
نانوکامپوزیت جذب قابل توجهی را با حداکثر ظرفیت 426 نانو گرم بر میکروگرم برای shRNA و 71 نانوگرم بر میکروگرم برای siRNA نشان داد.تحویل همزمان SIMRNA و shRNA با استفاده از نانوکامپوزیت طراحی شده ما با موفقیت در سلول های هپاتوم انسانی و سرطان پروستات به دست آمد.
تحت هدایت مغناطیسی ،راندمان شکست به 73.5% در سلول های کبدی برای تحویل دوگانه siRNA وshRNA رسید. یافته های ما نشان داد که نانوکمپلکس ها توسط سلول ها از طریق مکانیسم اندوسیتوز وابسته به caveolae درونی سازی شدند. توانایی نشان داده شده نانوذرات در انتقال موثر SIMRNA وshRNA با ظرفیت بارگذاری بالا،آزادسازی کنترل شده و هدف گیری مغناطیسی،منجر به کاهش موثر GFPدر شرایط آزمایشگاهی شد. این یافته ها پتانسیل نانودانه های گرافن مغناطیسی را به عنوان حامل های امیدوارکننده برای تحویل siRNA و حذف ژن در کاربردهای درمانی برجسته می کنند.
جهت مطالعه بیشتر و مشاهده سایت منبع کلیک کنید. نانو تکنولوژی برای پیشبرد مهندسی ژنتیک CRISPR-Cas گیاهان
کریسپر، تکنولوژی برش و چسباندن ژن‌ها در DNA است.
ویرایش ژن به روش کریسپر یک نوع مهندسی ژن‌ها است که با ایده گرفتن از مدل ساده‌شدهٔ CRISPR-Cas9 انجام میشود. CRISPR-Cas9 رشته‌های دی‌ان‌ای را بصورت فیزیکی برش می‌زد تا توالی‌های جهش یافته را درون ژنوم اصلی جای دهد.[۱] در واقع کریسپر یکی از قوی‌ترین ابزارها برای ویرایش ژن در آیندهٔ نزدیک خواهد بود. این روش به تازگی جوامع علمی را به وجد آورده و دلیل آن سرعت و دقت بیشتر و هزینهٔ کمتر آن نسبت به روشهای دیگر ویرایش ژن است.
مهندسی ژنتیک CRISPR–Cas دارای پتانسیل فوق‌العاده‌ای برای تامین امنیت غذایی، مبارزه با تنش‌های زیستی و غیرزیست محصولات کشاورزی ناشی از تغییرات آب و هوایی، و برای اصلاح و پایداری محیط‌زیست است. از زمان کشف فناوری CRISPR-Cas، سودمندی آن به طور گسترده نشان داده شده است، از جمله برای ویرایش ژنوم در گیاهان. با وجود ماهیت انقلابی ابزارهای ویرایش ژنوم و پیشرفت قابل توجهی که این ابزارها در مهندسی ژنتیک گیاهان ایجاد کرده‌اند، چالش‌های زیادی برای کاربردهای CRISPR در بیوتکنولوژی گیاهی وجود دارد. نانومواد می توانند برخی از بحرانی ترین چالش های ویرایش ژنوم CRISPR در گیاهان را از طریق بهبود در تحویل محموله، استقلال گونه ها، تبدیل مولفه و کارایی ویرایش ژن برطرف کنند. این چشم انداز موانع عمده ای را شناسایی می کند که مانع از دستیابی به پتانسیل کامل مهندسی ژنتیک گیاهی با واسطه CRISPR می شود و راه هایی را مورد بحث قرار می دهد که فناوری های نانوذرات می توانند این موانع را کاهش یا حذف کنند. و همچنین با فناوری نانو میتوان این تکنولوژی ویرایش ژنوم گیاهان را تسهیل و تسریع بخشید . پیشرفت به‌موقع کاربرد فناوری‌های CRISPR در مهندسی گیاهان برای توانایی ما در تغذیه و حفظ جمعیت رو به رشد انسانی تحت تغییرات آب و هوای جهانی بسیار مهم است.
روش جدید تولید نانوکاتالیزورهای فلزی
پژوهشگران در روش جدید تولید نانوکاتالیست‌های فلزی نیکل، به‌جای استفاده متداول از روش Exsolution در دمای بالا و محیط احیاکننده (هیدروژن)، از امواج مایکروویو بهره بردند.
این روش موجب میشود تا فرایند در دمای معتدل و بدون‌نیاز به محیط کاهنده و در زمان کوتاه‌تر انجام شود. علاوه بر این، بهبود پایداری و کاهش هزینهها از مزایای چنین روشی است.
نانوکاتالیزورهای تولیدشده با این روش، در صنعت کاربرد بسیاری دارند. این نانوذرات علاوه‌بر تولید محصول هدف واکنش صنعتی، به کربن‌زدایی نیز کمک میکنند. روش ابداعی محققان، در ذخیره و تبدیل انرژی تجدیدپذیر، تبدیل بیوگاز به پیش‌ساز سوخت مایع و در سیستم‌های Power-to-x و سلولهای سوختی نیز کاربرد دارد.
جهت مطالعه بیشتر و مشاهده سایت منبع کلیک کنید. توسعه نانوذرات لیپیدی زیست تخریب پذیر اصلاح شده با اسید آمینه برای تحویل siRNA
استفاده از داروهای siRNA برای درمان سرطان یک رویکرد بسیار امیدوارکننده است. با این حال، تحویل اختصاصی siRNA ها به تومورها همچنان یک چالش بزرگ است. موفقیت اخیر تحویل siRNA به کبد باعث ایجاد بیومواد برای تحویل siRNA به تومورها شده است. در اینجا، ما یک کلاس جدید از لیپیدهای اصلاح‌شده با اسید آمینه را برای تحویل siRNA به سلولهای سرطانی گزارش می‌کنیم. هشت لیپید با اصلاح گروه سر با هیستیدین و لیزین ایجاد شد. لیپیدها در سلولهای PC3-luciferase پایدار برای خاموش کردن ژن و مطالعه سمیت سلولی سلولی غربالگری شدند. بهترین لیپید LHHK pKa 6.08 را نشان می دهد که در محدوده pKa بهینه نانوذرات لیپیدی (LNPs) برای تحویل siRNA است. LHHK LNP از siRNA در برابر تخریب سرم تا 24 ساعت محافظت می کند و در مقایسه با سایر لیپیدهای اصلاح شده با لیزین در سلول های PC3، آزادسازی اندوزومی بالاتر و جذب سلولی بهتری را نشان می دهد. LHHK LNP فعالیت خاموش کنندگی قابل توجهی از IKKα و IKBKE را به ترتیب در سرطان پروستات و سرطان پانکراس نشان می دهد. علاوه بر این، LHHK LNP محصور کننده IKBKE siRNA از تکثیر سلولی سلول های سرطانی پانکراس جلوگیری می کند و پیشرفت تومور را در مدل موش سرطانی پانکراس سرکوب می کند. بیانیه اهمیت: نانوذرات لیپیدی (LNP) یک پلت فرم امیدوارکننده برای تحویل siRNA است. با این حال، LNP به طور کلی با سمیت سیستمیک بالا همراه است. در نتیجه، لیپیدهای کارآمد و زیست تخریب پذیر برای درمان سرطان مبتنی بر siRNA بسیار مورد نیاز هستند. در اینجا، ما لیپیدهای زیست تخریب پذیر اصلاح شده با اسید آمینه را توسعه می دهیم. این لیپیدها سمیت سلولی بسیار کم و راندمان انتقال بالایی را نشان می دهند. بهترین لیپید LHHK pKa 6.08 را نشان می دهد که در محدوده pKa بهینه LNP ها برای تحویل siRNA است. LHHK LNP به ترتیب IKKα و IKBKE را در سرطان پروستات و پانکراس خاموش می کند. علاوه بر این، LHHK LNP محصور کننده IKBKE siRNA از تکثیر سلولی جلوگیری می کند و رشد تومور سرطان پانکراس را در داخل بدن سرکوب می کند. این نتایج نشان میدهد که لیپیدهای اصلاح‌شده با اسید آمینه پتانسیل زیادی برای تحویل siRNA در درمان سرطان دارند.
جهت مطالعه بیشتر و مشاهده سایت منبع کلیک کنید. شبکه‌سازی نانو حسگرهای زیستی برای ارتباطات بی‌سیم در خون
ماشین های محاسباتی بیولوژیکی ، مانند میکرو و نانو ایمپلنت ها که می توانند اطلاعات مهمی در داخل بدن انسان جمع آوری کنند ، در حال تحول پزشکی هستند . با این حال، شبکه سازی آن ها برای برقراری ارتباط چالش برانگیز شده است .در حال حاضر، یک تیم جهانی ، از جمله محققان EPFL ، پروتکلی را توسعه داده اند که یک شبکه مولکولی با فرستنده های متعدد را ممکن می سازد.
ابتدا اینترنت اشیا (IoT) وجود داشت و اکنون، در رابطه با علوم کامپیوتر و زیست شناسی، اینترنت اشیاء نانو زیستی (IoBNT) انقلابی در پزشکی و مراقبت های بهداشتی را نوید می بخشد. کاربرد IoBNT شامل موارد زیر میشود:
حسگرهای زیستی که داده‌ها را جمع‌آوری و پردازش میکنند
آزمایشگاه‌های روی تراشه در مقیاس نانو که آزمایش‌های پزشکی را در داخل بدن انجام می‌دهند
استفاده از باکتری‌ها برای طراحی نانو ماشین‌های بیولوژیکی که میتوانند عوامل بیماری‌زا را شناسایی کنند
و نانو ربات‌هایی که در جریان خون شنا میکنند تا دارو رسانی و درمان هدفمند را انجام دهند
رئیس آزمایشگاه سیستم های سنجش و شبکه در دانشکده علوم کامپیوتر و ارتباطات (IC) EPFL توضیح می دهد: به طور کلی، این یک زمینه تحقیقاتی بسیار بسیار هیجان انگیز است.با پیشرفت‌هایی که در مهندسی زیستی، زیست‌شناسی مصنوعی و نانوتکنولوژی صورت گرفته است ، نانوحسگرهای زیستی انقلابی در پزشکی ایجاد میکنند، زیرا میتوانند به مکان‌هایی برسند و کارهایی را انجام دهند که دستگاه‌های فعلی یا ایمپلنت‌های بزرگتر نمی‌توانند.
با اینکه این زمینه تحقیقاتی پیشرفته بسیار هیجان‌انگیز است،همچنان یک چالش اساسی و بزرگ باقی می‌ماند – وقتی یک نانو ربات در بدن شخصی داشته باشید ، چگونه با آن ارتباط برقرار می‌کنید؟ تکنیک‌های سنتی، مانند رادیوهای بی‌سیم، برای ایمپلنت‌های بزرگ مانند ضربان‌ساز یا دفیبریلاتور به خوبی کار میکنند، اما نمی‌توان آنها را در ابعاد میکرو و نانو مقیاس‌بندی کرد و سیگنال‌های بی‌سیم از طریق مایعات بدن نفوذ نمی‌کنند.
می توانیم از ارتباط بیومولکولی که از خود بدن الهام گرفته شده است کمک بگیریم . آن ها از امواج الکترومغناطیسی استفاده نمی کنند، بلکه از مولکول های بیولوژیکی هم به عنوان حامل و هم به عنوان اطلاعات استفاده می کنند و مکانیسم های ارتباطی موجود در زیست شناسی را تقلید می کند. در ساده‌ترین شکل خود، با آزاد کردن یا عدم رهاسازی ذرات مولکولی در جریان خون "۱" و "۰" بایت را رمزگذاری میکند - شبیه به کلید ON-OFF-Keying در شبکه‌های بی‌سیم.
به گفته ی الحسینیه"ارتباطات زیست مولکولی به عنوان مناسب‌ترین الگو برای شبکه‌سازی نانوایمپلنت‌ها مطرح شده است. این یک ایده باورنکردنی است که می‌توانیم داده‌ها را با رمزگذاری آنها در مولکول‌هایی ارسال کنیم که سپس میتوانند از جریان خون عبور کنند و می‌توانیم با آنها ارتباط برقرار کنیم و آنها را راهنمایی کنیم که به کجا بروند و چه زمانی درمان های خود را آزاد کنند، درست مانند هورمون ها."
اخیراً، الحسنیه و تیمش با همکاری محققان در ایالات متحده مقاله خود را با عنوان «به سوی شبکه‌های مولکولی کاربردی و مقیاس‌پذیر» در ACM SIGCOMM 2023، یک کنفرانس سالانه در زمینه ارتباطات داده ، ارائه دادند و در آن MoMA (Molecular Multiple Access) پروتکلی که یک شبکه مولکولی با چندین فرستنده فعالیت می کند را ارائه دادند.
آنها این پروتکل را بر روی یک بستر آزمایشی مصنوعی - شبیه‌سازی عروق خونی با لوله‌ها و پمپ‌ها - ارزیابی کردند که نشان میدهد میتواند تا چهار فرستنده مقیاس داشته باشد در حالی که به طور قابل‌توجهی از فناوری پیشرفته برتری دارد.
بستر آزمایش مصنوعی فعلی آنها ممکن است تمام چالش‌های مرتبط با طراحی پروتکل‌های شبکه‌های مولکولی را پوشش ندهد و برای دستیابی به شبکه‌های مولکولی عملی و قابل استقرار، به آزمایش in-vivo میکرو ایمپلنت‌ها و میکرو سیال‌ها در آزمایشگاه‌های مرطوب نیاز باشد. با این حال، آنها معتقدند که اولین گام‌ها را به سوی این چشم‌انداز برداشته‌اند و بینش‌هایشان برای طراحی شبکه‌های مولکولی پابرجا خواهد بود، زیرا مدل‌های انتشار زیربنایی و دینامیک سیالات در بستر آزمایش آنها برای ارتباطات مولکولی اساسی است.
جهت مشاهده سایت منبع و مطالعه بیشتر کلیک کنید. درخشش طلایی نانوحسگرها
پروتئازها نقش مهمی در بسیاری از فرایندهای فیزیولوژیکی دارند. این آنزیم‌ها معمولا تحت شرایط خاصی فعال میشوند. بنابراین طراحی روش‌هایی که بتوانند به‌شکل انتخابی پروتئازهای فعال را شناسایی کنند اهمیت دارد. محققان از نانوکاوشگرهای جدیدی رونمایی کرده‌اند که میتوانند چندین پروتئاز فعال را به صورت موازی شناسایی کنند.
هسته این نانوکاوشگرهای طلا، مجهز به یک قطعه پپتیدی و یک قطعه DNA است. قطعه پپتیدی توسط پروتئاز شناسایی میشود و قطعه DNA بارکدی برای شناسایی پپتید است. اگر پروتئاز مورد نظر فعال باشد قطعه پپتیدی شکسته میشود و به‌دنبال آن، قطعه بارکد در محلول آزاد میشود.
تشخیص غلظت پروتئاز نانومولاری بر اساس تغییر رنگ در محلول آزمایش امکان‌پذیر است. رنگ این به اصطلاح "نانو ساختارهای پلاسمونیک" به میزان تجمع آنها بستگی دارد. شکسته‌شدن قطعه پپتیدی بار سطحی نانوذرات طلا را تغییر میدهد و باعث تجمع آنها در محلول میشود.
این نانوکاوشگرها سیگنال‌های فلورسانس ۱۰۰ برابر بالاتری به نسبت حسگرهای پروتئاز مبتنی بر فلورسانس تجاری دارند. همچنین هر پروتئازی را که پپتید تجزیه‌شده آن شناخته شده‌باشد، میتوانند شناسایی کنند. تشخیص زودهنگام بیماریها و بهبود دقت تست‌های تشخیصی از دیگر مزایای این نانوحسگرها است.
نانوکپسول هایی برای به دام انداختن ویروسها
یک تیم تحقیقاتی بین رشتهای در دانشگاه فنی مونیخ(آلمان) نانوکپسولهایی تولید کرده که ویروسها را جذب و خنثی میکنند.
همچنین ممکن است در برابر ویروسهای کرونا موفقیت آمیز باشد.
اوریگامی ساخته شده و با موفقیت در برابر هپاتیت و ویروسهای مرتبط با DNAاین نانوذرات از مواد ژنتیکی با استفاده از روش آدنو آزمایش شدهاند. همچنین ممکن است در برابر ویروسهای کرونا موفقیت آمیز باشد.
برای ساخت نانوکپسول از اصول هندسی استفاده شد که طبق آنها غشای پروتئینی ویروسها ساخته میشود. به این شکل،اجسام توخالی به اندازه یک ذره ویروسی بدست آمد. بهمنظور جذب ویروسها توسط نانوذرات، محققان کپسولهایی از صفحات ساختند. برای اینکه چنین صفحاتی بتوانند اجسام بزرگتر را جمع و تشکیل دهند، لبههای آنها کمی برش خورده DNAمثلثی است. دانشمندان توانستند با تغییر نقاط لنگر در لبه های مثلثها، نه تنها کرههای توخالی بسته بلکه کرههایی با سوراخ یا حتی نیمه پوسته ایجاد کنند.
دانشمندان آنتی بادیهایی را که به ویروسها متصل میشوند در سطح داخلی نانوکپسولها قرار داده و به بازدهی باالی جذب
در مایعات بدن با استفاده از بلوکهای ساختمانی DNAدست مییابند. تیم دانشمندان برای جلوگیری از پوسیدگی سریع ذرات آماده را مورد پرتوافکنی اشعه ماورا بنفش قرار داده و آنها را به پلی اتیلن گلیکول و الیگولیزین آغشته کرد. به این ترتیب ذرات به مدت 24 ساعت در سرم موشها پایدار بودند.
با افزودن چهار مولکول آنتی بادی، راندمان اتصال به 80 درصد رسید. دانشمندان بر این باورند که با افزایش تعداد آنتی بادیها میتوانند میزان اثربخشی را تا صد درصد افزایش دهند. محققان قصد دارند در آینده بر روی نانوکپسولها تست حیوانی انجام دهند.
