بيو تكنولوژي در اوائل قرن بيستم وارد عرصه جهاني شد ليكن مهندسي بيوفرايند بعد از جنگ جهاني دوم و با توليد صنعتي پني سيلين به روش تخمير وارد معادلات علمي تجاري و اقتصادي جهان گرديد. بيو تكنولوژي يك مفهوم كلي و يك موضوع بين رشته اي مي باشد كه دامنه و سيعي از علم (مهندسي، پزشكي، كشاورزي، صنايع غذايي ...) را شامل مي شود. شايد يكي از تعاريف ساده و نزديك به ذهن در بيوتكنولوژي انواع دسته بند يهاي محصولات حاصل از تخمير باشد كه به چهار دسته مهم تقسيم مي شود:

• مولكولهاي كوچك ( (Small Molecules

• ماكرو مولكولها (مانند آنزيمها و پروتئين ها)

• مواد ساده سلولي (مانند مخمر نان)

• محصولات كمپلكس (مانند غذاهاي تخميري و محصولات كشاورزي)

ماكرومولكولها كه از مهمترين اين محصولات مي باشند بخش بسيار وسيعي از فرايندهاي بالا دستي و پايين دستي بيو تكنولوژي را به خود اختصاص داده و بيو تكنولوژي نيز بيشترين پيشرفت و توسعه را به اين دست از محصولات اختصاص داده است. به لحاظ اهميت و گستره اين محصولات لقب نسل اول مواد و يا محصولات بيو تكنولوژيكي ( First Generation ) را مي توان به آنها اطلاق نمود.

اما در سالهاي اخير علاقه مندي بشر به نسل ديگري از محصولات بيو تكنولوژيكي روز بروز افزون شده و تا جايي كه تكنيكهاي بالا دستي و پايين دستي را كاملا تحت شعاع خود قرار داده است. امروزه نياز فراواني براي توليد، بازيافت و خالص سازي نانو بيو مواد (محصولات) نظير پلاسميد DNA و ويروس ها براي ژن درماني، اسمبلي ماكرومولكولها (مانند پروتئين نانو ساختارها) بعنوان حامل دارو و ذرات ويروس مانند (Virus-like particle) براي استفاده در واكسن ها ( Vaccine components ) وجود دارد و محققين خود را مواجه با مشكلات و معضلات جديدي در اين خصوص مي بينند.

نانو بيو مواد بواسطه اندازه ويژه شان (با قطر10-300 نانو متر) ، شيمي سطح پيچيده و ارگانيزمهاي دروني شان تكنيكهاي بلا دستي و پايين دستي گسترش يافته براي نسل اول مواد بيولوژيكي را به مخاطره انداخته و روش هاي جديدي را براي توليد و بازيافت طلب مي نمايند. به همين منظوربا يك دسته بندي منطقي ميتوان اين دست از محصولات بيو تكنولوژيكي را نسل دوم ( Second Generation ) محصولات ناميده و راه كارهاي جديد را در مواجهه با آنها جستجو نمود.

نانوتكنولوژي مجموعه‌ي است از فناوري‌هايي كه بصورت انفرادي يا با هم جهت در به كارگيري و يا درك بهتر علوم مورد استفاده قرا رمي‌گيرند. بعضي از اين فناوري‌ها هم‌اكنون در دسترس‌اند و بعضي نيز در حال توسعه و پيشرفت مي‌باشند كه ممكن است در طي سالها و يا دهه‌هاي بعد مورد استفاده واقع شوند. بيوتكنولوژي جزء فناوري‌هاي در حال توسعه مي‌باشد كه با به كارگيري مفهوم نانو به پيشرفتهاي بيشتري دست خواهد يافت. يك تعريف كلاسيك از تعامل بيوتكنولوژي و نانوتكنولوژي بصورت زير بيان مي گردد:

" بيوتكنولوژي به نانوتكنولوژي مدل ارئه مي دهد در حالي كه نانوتكنولوژي با در اختيار گذاشتن ابزار براي بيوتكنولوژي آنرا براي رسيدن به اهدافش ياري مي رساند."

پر واضح است كه تعامل بيوتكنولوژي و نانوتكنولوژي ويا به تعبيري نانوبيوتكنولوژي بسيار فراتر از اين مي باشد. شايد بتوان گفت نانوبيوتكنولوژي استفاده از قابليت هاي نانو در كاربردهاي زيستي است و اين شاخه از فناوري به ما اجازه مي دهد تا اجزا و تركيبات را داخل سلولها بصورت عام قرار داده و يا با استفاده از روش هاي جديد خو آرايي و مكان آرايي در موج اول نانوبيوتكنولوژي نانو بيو مواد را ساخته و با تكنيكهاي پيشرفته به خالص سازي و بازيافت آنها بپردازيم. بي گمان زمينه ها و فازهاي بعدي اين فناوري جديد به توليد وسايل نانو بيو ( موج دوم ) و در نهايت به ارائه ماشين هاي هوشمند و روباط ها منجر خواهد شد ( موج سوم ) كه كاربردهاي فراواني در حوزه هاي مهم بيوتكنولوژي مانند پزشكي، كشاورزي و صنايع غذايي خواهند داشت.

سوالي كه به ذهن متواتر شده و محققان و متخصصان به علوم بيوتكنولوژي ونانو بيوتكنولوژي را متوجه آن كرده است اين است كه مرز بيوتكنولوژي و نانوبيوتكنولوژي در كجاست ؟

اگرچه اين دوفناوري هم پوشانيهاي زيادي دارند و به تعبيري داراي مرزهاي نامشخص ( ( Fuzzy مي باشند اما شايد دسته بندي محصولات بيوتكنولوژيكي به نسل اول و نسل دوم كمك قابل توجه اي به اين موضوع بنمايد .حوزه اي از فناوري كه با توليد، باز يافت و بكارگيري نسل دوم مواد و محصولات بيوتكنولوژيكي سروكار دارد ، همان نانوبيو موادي كه توليد و بازيافت و خالص سازيشان خصوصا" در ابعاد صنعتي به شدت تكنيك هاي موجود را به مخاطره انداخته و روشهاي نوين را مي طلبد، مي تواند محدوده كاري نانوبيوتكنولوژي و يا بيونانوتكنولوژي باشد .

با تقسيم بندي اولويت هاي تحقيقاتي نانوبيوتكنولوژي به سه موج نانو بيو مواد، نانو وسايل و نانو ماشين ها (همانگونه كه در متن بالا به آن اشاره شد) ، لزوم تمايز بيو تكنولوژي و نانو بيو تكنولوژي بطور وضوح در محدوده كاري موج اول نانو بيو تكنولوژي خود را نمايان مي سازند چون بي ترديد موج هاي دوم و سوم اين فناوري هم پوشاني بسيار ناچيزي با بيوتكنولوژي به معناي عام خواهند داشت.

اما موضوع بعدي كه ضرورت شفاف سازي و بيان وا ژه ها در آن مهم مي باشد تشابه و تمايز نانوبيوتكنولوژي و بيونانوتكنولوژي مي باشد. به بيان ديگر اصولا فرقي بين اين دو واژه وجود دارد و اگر چنين است اين تمايزات چيست؟

براي ساخت تمام نانو مواد ها (ذرات ها) همواره دو روش در نانو تكنولوژي مد نظر مي باشد، ابتدا روشهاي بالا به پايين Top down) ) وسپس روش هاي پايين به بالا ( (Bottom up . نانو بيو ذرات نيز از اين قاعده مثتثني نبوده و بوسيله يكي از اين دو روش توليد مي شوند. اگر يك نانو بيو محصول از روش هاي بالا به پايين توليد شود، به بيان ديگر با تكيه بر اصول و مباني اصلي بيو تكنولوژي، و در ادامه با روش هاي اصلاح شده خالص سازي و بازيافت كه با كمك تكنيكهاي جديد توسعه يافته و براي محصولات نسل دوم (نانو بيو مواد ها) بكار گرفته مي شود به محصول نهايي ( (End product تبديل شود، به اين مجموعه از فناوريها بيونانو تكنولوژي اطاق مي شود. به عنوان مثال بيوراكتوري را در نظر بگيريد كه يك سلول حيواني خاص در آن كشت داده شده و در شرايط ويژه رشد نمايد. محصول مورد نظر يك ويروس درون سلولي مي باشد كه براي استفاده در ژن درماني با درجه خلوصي ويژه مورد نياز مي باشد.

بدين ترتيب نانو بيو محصول مورد نظر در درون سلول توليد شده و سپس بازيافت مي شود (از بالا به پايين). از طرفي ديگر اگر با بهره وري مستقيم از فناوري نانو يك نانو بيو محصول از پايين به بالا ساخته شود مي توان اين حوزه از فناوري نانو را نانوبيو تكنولوژي دانست. مثال واضح آن توليد تمام نانو بيو ذرات از طريق خود آرايي و مكان آرايي مي باشد كه بادر كنارهم قرارگرفتن اجزا تشكيل دهنده، محصول مطلوب توليد مي شود. اسمبلي ماكرومولكولها و بطور خاص پروتئين نانو ساختارها از مثال هاي جالب توليد از پايين به بالاي نانو بيو مواد مي باشد كه مي توانند بعنوان حاملهاي دارو استفاده شوند. بكارگيري اين روش در ابعاد آزمايشگاهي خوشبختانه در داخل كشور آغاز شده و در حال گسترش وتكامل مي باشد.

بطور كل بنظر مي رسد كه دنيا در ساخت مواد از بالا به پايين تا حدودي زيادي موفق بوده است و از ساخت توده اي مواد وبازيافشان (بيونانو تكنولوژي) و رسيدن به بيوذرات در اندازه نانو بهره ها برده و ما نيز بايد با برنامه ريزي مدون در داخل اين مهم را گسترش داده و تقويت نماييم ( البته در اندازه هاي آزمايشگاهي موفق بوده ايم و بايد در فاز بعدي به سمت توليد انبوه و صنعتي برويم ). ساخت از پايين به بالاي بيوذرات در دستور كار مراكز تحقيقاتي جهان قرار دارد و پيش بيني ها حاكي از آن است كه دنيا بتواند به توليدات قابل توجه اي در اين خصوص تا سال 2015 ميلادي دست يابد.

بمانند مبحث قبلي (مرزهاي بيو تكنولوژي و نانوبيو تكنولوژي) با عبور از موج اول تحقيقات و توليدات، اهميت شفاف سازي واژه ها بين بيونانو تكنولوژي ونانو بيو تكنولوژي نيز كم رنگ شده ونانو بيو تكنولوژي تا حد زيادي موج هاي دوم و سوم تحقيقات و فعاليتها را در انحصار خود قرار مي دهد.

محققان همواره براي رسيدن به اهداف ريز و درشت علمي تحقيقاتي خود نيازمند به دسته بندي ها و اولويت بنديها مي باشند. با توفيقات نسبتا" خوبي كه در زمينه هاي تحقيقاتي بيونانو تكنولوژي در فرايندهاي بالا دستي بوجود آمده است، لزوم توجه بيشتر به فرايندهاي پايين دستي بيونانو تكنولوژي بيش از پيش نمايان مي شود. البته نياز پژوهش گران به بهينه سازي توليد نانو بيو مواد در ابعاد صنعتي همچنان از دغدغه هاي جدي در سالهاي آينده مي باشد.

در كنار بيونانو تكنولوژي كه به تعبيري مقدم بر نانو بيوتكنولوژي مي باشد، بايد با جديت به نانو بيوتكنولوژي و سه موج مهم آن پرداخت و بر اساس اولويتهاي مطرح شده براي رسيدن به اهداف كوتاه مدت، ميان مدت و بلند مدت برنام ريزي نمود تا بتوان همگام با ديگران در جهان شعار تعلق قرن بيست و يكم به نانو تكنولوژي را منصه ظهور رساند.

این متن به سفارش وبسایت پارسیان الکتریک لاله زار بخش مقالات برق و الکتریک گردآوری شده است.شمارگان 331

گردآوري و تدوين: فاطمه فروغي