نانو بیوتکنولوژی

نانو بیوتکنولوژی

نانوتکنولوژی، چنان که از اسم آن برمی آید ، با اجسامی به ابعاد نانو سر وکار دارد . نانو تکنولوژی در سه سطح قابل بررسی است : مواد ، ابزارها و سیستم ها . در حال حاضر در سطح مواد ، پیشرفت های بیشتری نسبت به دو سطح دیگر حاصل شده است . موادی را که در نانو تکنولوژی به کار می روند نانوذره نیز می نامند . در دهه ی گذشته ، بیش تر پژوهش ها در مورد نانوذره ها روی خواص آن ها متمرکز بوده است . خواص فیزیکی وشیمیایی نانوذره ها به اندازه ی آن ها وابسته است و این موضوع برای دانشمندان جالب می بمود . اما در حال حاضر ، پژوهش های گسترده ای روی کاربرد این در حال انجام است .برای آن که تصویری ار ریزی نانوذره ها داشته باشیم ، بهتر است آن را با ابعاد سلول مقایسه نماییم . اندازه ی متوسط سلول یوکاریوتی 10 میکرومتر است . بدیهی است ، اندامک های سلول از این نیز ریزترند . از اندامک ها ریزتر ماکرومولکول ها هستند . اندازه ی متوسط یک پروتئین 5 نانومتر است که با ریزترین جسم ساخت دست بشر قابل مقایسه است .بنابراین می توان با به کار گیری نانوذره ها نوعی مامور مخفی به درون سلول فرستاد و به کمک آن ، از بعضی رازهای نهفته در سلول پرده برداری نمود . این ذرات آن قدر ریزند که تداخل عمده ای در کار سلول به وجود نمی آورند. پیشرفت در زمینه ی نانوبیوتکنولوژی نیازمند درک وقایع زیستی در سطح نانو است . از میان خواص فیزیکی وابسته به اندازه ی ذرات نانو ، خواص نوری ( اپتیکال ) و مغناطیسی این ذرات ، بیش ترین کاربرد های زیستی را دارند . استفاده از نانو تکنولوژی در علوم زیستی به تولد و گرایش جدیدی از این فناوری منجر شده است:

کاربرد های نانو بیوتکنولوژی:

کاربرد های نانوذره ها در زیست شناسی و پزشکی عبارتند از:
- نشانگرهای زیستی فلورسنت
- ترابری دارو و ژن
- تشخیص زیستی پاتوژن ها
- جست وجو در ساختار DNA
- مهندسی بافت
- تخریب تومور از طریق گرمادهی به آن (هیپرترمیا)
- جداسازی و خالص سازی مولکول های زیستی و سلول ها
- بهبود تباین (کنتراست)MRI
- مطالعات فاگوکینتیک

نشان گر های زیستی :

از آن جا که اندازه ی نانوذرات ، در محدوده ی اندازه ی پروتیین ها ست ، می توان از آن ها برای نشان دار کردن نمونه های زیستی استفاده کرد. برای این کار ، باید نانوذره بتواند به نمونه ی زیست هدف متصل شود و نیز راهی برای دنبال کردن و شناسایی نانوذره وجود داشته باشد.به منظور ایجاد میان کنش بین نانوذره و نمونه ی زیستی ، نانوذره را با پوششی بیولوژیکی یا مولکولی ، یا لایه ای که به عنوان میانجی زیستی غیر آلی عمل کند ، می پوشانند . آنتی بادی ها ، بیوپلی مرها مثل کلاژن ، یا تک لایه ای از مولکول های کوچک که نانوذره ها را از نظر زیستی سازگار می کند ، از جمله پوشش های بیولوژیکی نانوذره ها هستند. علاوه بر این ، از آن جا که از فناوری های نوری در پژوهش های زیستی به طور گسترده ای استفاده می شود ، می توان نانوذره ها را فلورسنت دار کرد یا خواص نوری آن ها را تغییر داد. نشان گر زیستی نانو ، نمونه ای از یک ( نانوزیست ماده ) است .نانوذره ها معمولآ در مرکز یک نانوریست ماده قرار می گیرند و بقیه ی اجزا روی آن ها قرار داده می شوند . هم چنین می توان از آن ها در شکل نانو – وزیکول استفاده کرد، یعنی نانو ریست ماده ای است که توسط غشا محصور شده است . غالبآ شکل این ساختار کروی است ، اما شکل های استوانه ای ، شبه صفحه و دیگر شکل ها امکان پذیرند. در بعضی موارد ، اندازه مهم است مثل هنگامی که نفوذ از درون ساختار منفذی از غشای سلولی مورد نیاز باشد. هنگامی که از اثرات اندازه ی کوانتومی برای کنترل خواص مواد استفاده می شود ، اندازه ی نانوزیست ماده در اوج اهمیت خواهد بود.کنترل دقیق بر اندازه ی متوسط ذرات ، امکان ایجاد کاوشگر های فلورسنت را که باریکه های نوری را در طیف وسیعی از طول موج گسیل می دارند ، فراهم می آورد . این امکان ، به تهیه ی نشان گرهای زیستی با رنگ های فراوان و قابل تشخیص کمک شایانی می کند. ذره ی مرکزی معمولآ توسط چندین تک لایه از موادی که تمایل به واکنش ندارند، مثل سیلیکا ، محافظت می شود . غالباً برای اتّصال اجزای کارامد به ذره ی مرکزی ، به لایه ای از لینکر نیاز است . این لینکرهای خطی ، در دو انتهای خود ، گروه های فعال دارند : یک گروه برای اتّصال به اجزای زیستی ، مثل آنتی بادی ها
آیا بیونانوتکنولوژی با نانوبیوتکنولوژی متفاوت است؟
با پیشرفت علم و تکنولوژی در جهان، مرتباّ بر تعداد واژه‌های تخصصی افزوده می‌شود. در این میان، گسترش علوم و تکنولوژی نانو و تعامل آن با بیوتکنولوژی، منجر به تولید و کاربرد واژه‌هایی چون بیونانوتکنولوژی و نانوبیوتکنولوژی در گفته‌ها و نوشته‌های محققان مختلف در سطح جهان شده است. آشنایی محققان و سیاستگذاران علمی کشور با این واژه‌ها، می‌تواند آنها را در مطالعات و تصمیم‌گیری‌ها یاری کند. در این مطلب، سعی شده است با استفاده از منابع اینترنتی، مقالات و کتب موجود و همچنین استفاده از نظرات برخی متخصصین امر، تعاریف ساده‌ای از دو واژة بیونانوتکنولوژی و نانوبیوتکنولوژی ارایه شود.

مفهوم و زمینة کاربرد بیونانوتکنولوژی

تلفیق بیوتکنولوژی با فناوری نوظهور نانوتکنولوژی، مباحث جدیدی را بین محققان، هم در سطح دانشگاهی و هم در حوزه صنعت به ‌وجود آورده است. نتیجة این تلفیق، ظهور " بیونانوتکنولوژی " به‌عنوان یک زمینة تحقیقاتی بین‌رشته‌ای است که به ‌سرعت در حال رشد و توسعه است و با مقوله علم و مهندسی در سطح مولکول ارتباط دارد.
برخی از صاحب ‌نظران، بیونانوتکنولوژی را به‌عنوان زیرمجموعه‌ای از نانوتکنولوژی، به این صورت تعریف کرده‌اند: " مطالعه و ایجاد ارتباط بین بیولوژی مولکولی ساختاری و نانوتکنولوژی مولکولی ". برخی دیگر، آن ‌را به‌عنوان زیر مجموعه‌ای از بیوتکنولوژی بدین شکل تعریف کرده‌اند: " به‌کارگیری پتانسیل بالقوة بیولوژی در ساخت و سازماندهی ساختارهای پیچیده با استفاده از مواد ساده و با دقت در حد اتم ". در این زمینه، تنها تفاوتی که بین بیونانوتکنولوژی و بیوتکنولوژی وجود دارد این است که طراحی و ساخت در مقیاس نانو جزء لاینفک پروژه‌های بیونانوتکنولوژی است در حالی‌که در پروژه‌های بیوتکنولوژی، نیازی به فهم و طراحی در حد نانو نیست.
چنان‌که ملاحظه می‌گردد، برخلاف تعریف " بیوتکنولوژی" که به معنی فناوری استفاده از موجودات زنده و اجزای موجودات زنده در راستای نیازهای صنایع مختلف است و همچنین برخلاف تعاریف واژه‌هایی چون "بیومتریال" و "بیومکانیک" که معمولا به‌معنی استفاده از قابلیت‌های فناوری‌های "مواد" و یا "مکانیک" در کاربردهای زیستی است، در تعریف بیونانوتکنولوژی، هم کاربرد ابزارهای بیولوژیکی به‌عنوان سازمان‌دهنده و ماده اولیه جهت ساخت محصولات و مواد نانویی، مورد توجه است و هم کاربرد محصولات تولیدی تکنولوژی نانو، جهت مطالعة وقایع درون سلول‌های زنده و تشخیص و معالجة بیماری‌ها. آنچه مسلم است ظهور این زمینة تحقیقاتی، حاصل تغییر عقیدة بسیاری از محققان در استفاده از راهکارهای پایین به بالا ( Bottom-Up approach ) به جای استفاده از راهکار بالا به پایین ( Top-Down approach ) جهت ساخت وسایل و مواد بسیار ریز است. در راهکارهای بالا به پایین نانوتکنولوژی، سعی بر این است که وسایل موجود مرتبا کوچکتر شوند؛ به این راهکار، نانوتکنولوژی مکانیکی نیز گفته می‌شود. اما در راهکار پایین به بالا، هدف ایجاد ساختارهای ریز از طریق اتصال اتم‌ها و مولکول‌ها به‌یکدیگر است؛ در این راهکار از الگوهای بیولوژیکی بهره ‌گیری می‌شود.

محصولات و زمینه‌های فعالیت بیونانوتکنولوژی
برخی از محصولات و زمینه‌های فعالیت بیونانوتکنولوژی عبارتند از:

1- بیونانوماشین‌ها

مهمترین زمینة کاربرد بیونانوتکنولوژی، ساخت بیونانوماشین‌ها (ماشین‌های مولکولی با ابعادی در حد نانومتر) است. در یک باکتری هزاران بیونانوماشین مختلف وجود دارد. نمونه آنها، ریبوزوم‌ (دستگاه بسته ‌بندی پروتئین) است که محصولات نانومتری (پروتئین‌ها) را تولید می‌کند. از خصوصیات خوب بیونانوماشین‌ها (به‌عنوان مثال حسگرهای نوری یا آنتی‌بادی‌ها)، امکان هیبریدکردن آنها با وسایل سیلیکونی با استفاده از فرآیند میکرولیتوگرافی است. به این ترتیب با ایجاد پیوند بین دنیای نانویی بیونانوماشین و دنیای ماکروی کامپیوتر، امکان حسگری مستقیم و بررسی وقایع نانویی را می‌توان به‌وجود آورد. نمونه کاربردی این سیستم، ساخت شبکیة مصنوعی با استفاده از پروتئین باکتریورودوپسین است.

2- مواد زیستی ( Biomaterial )

کاربرد دیگر بیونانوتکنولوژی، ساخت مواد زیستی مستحکم و زیست ‌تخریب‌پذیر است. از جملة این مواد می‌توان به DNA و پروتئین‌ها اشاره نمود. موارد کاربرد این مواد، به‌خصوص در زمینة پزشکی متعدد است. از ‌جمله موارد کاربرد این مواد، استفاده از آنها به‌عنوان بلوک‌های سازنده نانومدارها و در نهایت ساخت وسایل نانویی ( Nano-Device ) است. همچنین به‌ دلیل خصوصیات مناسب این مواد از آنها در ترمیم ضایعات پوستی استفاده می‌شود.

3- موتورهای بیومولکولی

موتورهای بیومولکولی، موتورهای محرکه سلول هستند که معمولا از دو یا چند پروتئین تشکیل شده‌اند و انرژی شیمیایی (عموماً به شکل ATP ) را به حرکت (مکانیکی) تبدیل می‌کنند. از جمله این موتورها، می‌توان به پروتئین میوزین (باعث حرکت فیلامنت‌ها می‌شود)، پروتئین‌های درگیر در تعمیر DNA یا ویرایش RNA (به‌عنوان مثال، آنزیم‌های برشی) و ATPase اشاره کرد. از این موتورها در ساخت نانوروبات‌ها و شبکة هادی‌ها و ترانزیستورهای مولکولی (قابل استفاده در مدارهای الکترونیکی) استفاده می‌شود. از جمله زمینه‌های دیگری که از بیونانوتکنولوژی استفاده می‌شود، می‌توان به تکنولوژی دستکاری تک مولکول ( Single Molecule )، تکنولوژی Biochip و Drug Delivery ( ساخت نانوکپسول و نانوحفره)، تکنولوژی Microfluidics (به‌عنوان مثال، ساخت lab on a chip )، BioNEMS (ساخت پمپ‌ها، حسگرها و اهرم‌های نانویی)، Nucleic Acid Bioengineering (ساخت نانوسیم DNA و یا کاربرد در همسانه‌ سازی و ترانسفرمیشن)، Nanobioprocessing (خودساماندهی، دستکاری سلولی و تولید فرآورده‌های زیستی)، حسگرهای زیستی (ارزیابی ایمنی غذا و محیط ‌زیست) و Bioselective surface (مورد استفاده در تکنولوژی‌های جداسازی زیستی)، اشاره نمود.
نانوبیوتکنولوژی و رابطة آن با بیونانوتکنولوژی
اما نانوبیوتکنولوژی نیز واژه دیگری است که در سال‌های اخیر، محققان و صاحب‌نظران در کتب، مقالات و کنفرانس‌ها به‌ کار می‌برند. طبق تعریف برخی از این محققان، نانوبیوتکنولوژی، زیرمجموعه‌ای از نانوتکنولوژی است که در آن از ابزارها و فرآیندهای نانویی و میکرونی برای ساخت و تهیه محصولاتی استفاده می‌شود که در مطالعه سیستم‌های زنده استفاده می‌شوند . برخی دیگر از محققان، نانوبیوتکنولوژی را زمینه‌ای از نانوتکنولوژی می‌دانند که در آن از سیستم‌های بیولوژیکی موجود، همچون سلول، اجزای سلولی، اسیدهای نوکلئیک و پروتئین‌ها برای ایجاد ساختارهای نانویی تلفیقی (مرکب از مواد آلی و معدنی) استفاده می‌شود.اگر به مفهوم و هدف دو زیرشاخة نانوتکنولوژی یعنی بیونانوتکنولوژی و نانوبیوتکنولوژی نگاه شود، می‌توان فهمید که اهداف هر دو شاخه (یعنی تولید محصولاتی که جهت مطالعة سیستم‌های زنده به ‌کار می‌روند) و همچنین فرآیندها و مقیاس فعالیت هر دو شاخه (یعنی مقیاس‌های در سطح نانو)، تقریبا یکسان است. بنابراین می‌توان این دو شاخه را به ‌صورت کلی با نام نانوبیوتکنولوژی نامید. منتهی زمانی که به‌طور صرف، از الگوها و مواد زیستی جهت ساخت وسایل در ابعاد نانو استفاده می‌شود، بهتر است پیشوند "بیو" مقدم بر پیشوند "نانو" بیاید. در این حالت، کاربرد واژه بیونانوتکنولوژی تخصصی‌تر از واژه نانوبیوتکنولوژی خواهد بود. می‌توان بیونانوتکنولوژی را شکلی خاص از نانوبیوتکنولوژی دانست که مبنای آن، استفاده از موادزیستی (برای مثال پروتئین‌ها یا DNA ) جهت ساخت وسایل نانویی است؛ اما در هنگام استعمال واژة نانوبیوتکنولوژی، استفاده از ابزارهای نانویی در کاربردهای بیولوژیک نیز مورد نظر خواهد بود. بار دیگر تأکید می‌شود که کاربرد هر کدام از این دو واژه، تا حد زیادی سلیقه‌ای است و به زمینة تخصصی محققان مختلف، بستگی دارد

نتیجه‌گیری و چشم‌انداز

از مجموع مباحث فوق نتیجه گرفته شد که " بیونانوتکنولوژی " یک حوزة نوین ناشی از تلفیق علوم زیستی و مهندسی در حوزة نانو است که افق‌های جدیدی را در زمینة ساخت و توسعة سیستم‌های تلفیقی به‌وجود آورده و محققان را امیدوار کرده‌است که بتوانند از این تلفیق، در ساخت نانوساختارهایی استفاده کنند که در آنها از مولکول‌های بیولوژیکی به‌عنوان اجزای سیستم مورد نظر استفاده شود؛ به‌عنوان مثال، از استراتژی‌ طراحی بیولوژیک (مثلاٌ، حالت زیپ ‌مانند مولکول دورشته‌ای DNA ) بتوانند در ساخت چارچوب‌های جداشدنی و الگویی برای چینش ( Assembly ) پایین به بالای (فرآیندی که طی آن، سازماندهی مولکولی، بدون دخالت نیروی خارجی صورت می‌گیرد) مواد معمول‌تر، استفاده کنند. این توانمندی نه ‌تنها در حل مسائل مهمی در علوم زیستی چون کاوش و شناسایی دقیق ساختار موجودات زنده کاربرد خواهد داشت، بلکه می‌تواند محققان را در رفع چالش‌های عمده مهندسی همچون نیاز به تکنیک‌های نوین جهت سنتز مواد و دستکاری آنها یاری دهد و به این ترتیب دنیای نانو را به دنیای ماکرو وصل کند. به‌عبارت دیگر این شاخة مهم علمی (یعنی بیونانوتکنولوژی)، به زودی قابلیت کاربرد در حوزه‌های مختلف غیرزیستی و حوزه‌های کاربردی ماکرو را خواهد داشت؛ کاربردهایی که هرچند در حوزه زیستی نیستند ولی الهام گرفته از فرآیندهای زیستی ( Bio-inspired ) هستند.
بیوتکنولوژی، بیونانوتکنولوژی و نانوبیوتکنولوژی: مرزها و هم پوشانی ها، تشابهات و تمایزات
بیو تکنولوژی در اوائل قرن بیستم وارد عرصه جهانی شد لیکن مهندسی بیوفرایند بعد از جنگ جهانی دوم و با تولید صنعتی پنی سیلین به روش تخمیر وارد معادلات علمی تجاری و اقتصادی جهان گردید. بیو تکنولوژی یک مفهوم کلی و یک موضوع بین رشته ای می باشد که دامنه و سیعی از علم (مهندسی، پزشکی، کشاورزی، صنایع غذایی ...) را شامل می شود. شاید یکی از تعاریف ساده و نزدیک به ذهن در بیوتکنولوژی انواع دسته بند یهای محصولات حاصل از تخمیر باشد که به چهار دسته مهم تقسیم می شود:
• مولکولهای کوچک ( (Small Molecules
• ماکرو مولکولها (مانند آنزیمها و پروتئین ها)
• مواد ساده سلولی (مانند مخمر نان)
• محصولات کمپلکس (مانند غذاهای تخمیری و محصولات کشاورزی)
ماکرومولکولها که از مهمترین این محصولات می باشند بخش بسیار وسیعی از فرایندهای بالا دستی و پایین دستی بیو تکنولوژی را به خود اختصاص داده و بیو تکنولوژی نیز بیشترین پیشرفت و توسعه را به این دست از محصولات اختصاص داده است. به لحاظ اهمیت و گستره این محصولات لقب نسل اول مواد و یا محصولات بیو تکنولوژیکی ( First Generation ) را می توان به آنها اطلاق نمود. اما در سالهای اخیر علاقه مندی بشر به نسل دیگری از محصولات بیو تکنولوژیکی روز بروز افزون شده و تا جایی که تکنیکهای بالا دستی و پایین دستی را کاملا تحت شعاع خود قرار داده است. امروزه نیاز فراوانی برای تولید، بازیافت و خالص سازی نانو بیو مواد (محصولات) نظیر پلاسمید DNA و ویروس ها برای ژن درمانی، اسمبلی ماکرومولکولها (مانند پروتئین نانو ساختارها) بعنوان حامل دارو و ذرات ویروس مانند (Virus-like particle) برای استفاده در واکسن ها ( Vaccine components ) وجود دارد و محققین خود را مواجه با مشکلات و معضلات جدیدی در این خصوص می بینند. نانو بیو مواد بواسطه اندازه ویژه شان (با قطر10-300 نانو متر) ، شیمی سطح پیچیده و ارگانیزمهای درونی شان تکنیکهای بلا دستی و پایین دستی گسترش یافته برای نسل اول مواد بیولوژیکی را به مخاطره انداخته و روش های جدیدی را برای تولید و بازیافت طلب می نمایند. به همین منظوربا یک دسته بندی منطقی میتوان این دست از محصولات بیو تکنولوژیکی را نسل دوم ( Second Generation ) محصولات نامیده و راه کارهای جدید را در مواجهه با آنها جستجو نمود. نانوتکنولوژی مجموعه‌ی است از فناوری‌هایی که بصورت انفرادی یا با هم جهت در به کارگیری و یا درک بهتر علوم مورد استفاده قرا رمی‌گیرند. بعضی از این فناوری‌ها هم‌اکنون در دسترس‌اند و بعضی نیز در حال توسعه و پیشرفت می‌باشند که ممکن است در طی سالها و یا دهه‌های بعد مورد استفاده واقع شوند. بیوتکنولوژی جزء فناوری‌های در حال توسعه می‌باشد که با به کارگیری مفهوم نانو به پیشرفتهای بیشتری دست خواهد یافت. یک تعریف کلاسیک از تعامل بیوتکنولوژی و نانوتکنولوژی بصورت زیر بیان می گردد:
" بیوتکنولوژی به نانوتکنولوژی مدل ارئه می دهد در حالی که نانوتکنولوژی با در اختیار گذاشتن ابزار برای بیوتکنولوژی آنرا برای رسیدن به اهدافش یاری می رساند."
پر واضح است که تعامل بیوتکنولوژی و نانوتکنولوژی ویا به تعبیری نانوبیوتکنولوژی بسیار فراتر از این می باشد. شاید بتوان گفت نانوبیوتکنولوژی استفاده از قابلیت های نانو در کاربردهای زیستی است و این شاخه از فناوری به ما اجازه می دهد تا اجزا و ترکیبات را داخل سلولها بصورت عام قرار داده و یا با استفاده از روش های جدید خو آرایی و مکان آرایی در موج اول نانوبیوتکنولوژی نانو بیو مواد را ساخته و با تکنیکهای پیشرفته به خالص سازی و بازیافت آنها بپردازیم. بی گمان زمینه ها و فازهای بعدی این فناوری جدید به تولید وسایل نانو بیو ( موج دوم ) و در نهایت به ارائه ماشین های هوشمند و روباط ها منجر خواهد شد ( موج سوم ) که کاربردهای فراوانی در حوزه های مهم بیوتکنولوژی مانند پزشکی، کشاورزی و صنایع غذایی خواهند داشت. سوالی که به ذهن متواتر شده و محققان و متخصصان به علوم بیوتکنولوژی ونانو بیوتکنولوژی را متوجه آن کرده است این است که مرز بیوتکنولوژی و نانوبیوتکنولوژی در کجاست ؟ اگرچه این دوفناوری هم پوشانیهای زیادی دارند و به تعبیری دارای مرزهای نامشخص ( ( Fuzzy می باشند اما شاید دسته بندی محصولات بیوتکنولوژیکی به نسل اول و نسل دوم کمک قابل توجه ای به این موضوع بنماید .حوزه ای از فناوری که با تولید، باز یافت و بکارگیری نسل دوم مواد و محصولات بیوتکنولوژیکی سروکار دارد ، همان نانوبیو موادی که تولید و بازیافت و خالص سازیشان خصوصا" در ابعاد صنعتی به شدت تکنیک های موجود را به مخاطره انداخته و روشهای نوین را می طلبد، می تواند محدوده کاری نانوبیوتکنولوژی و یا بیونانوتکنولوژی باشد . با تقسیم بندی اولویت های تحقیقاتی نانوبیوتکنولوژی به سه موج نانو بیو مواد، نانو وسایل و نانو ماشین ها (همانگونه که در متن بالا به آن اشاره شد) ، لزوم تمایز بیو تکنولوژی و نانو بیو تکنولوژی بطور وضوح در محدوده کاری موج اول نانو بیو تکنولوژی خود را نمایان می سازند چون بی تردید موج های دوم و سوم این فناوری هم پوشانی بسیار ناچیزی با بیوتکنولوژی به معنای عام خواهند داشت. اما موضوع بعدی که ضرورت شفاف سازی و بیان وا ژه ها در آن مهم می باشد تشابه و تمایز نانوبیوتکنولوژی و بیونانوتکنولوژی می باشد. به بیان دیگر اصولا فرقی بین این دو واژه وجود دارد و اگر چنین است این تمایزات چیست؟ برای ساخت تمام نانو مواد ها (ذرات ها) همواره دو روش در نانو تکنولوژی مد نظر می باشد، ابتدا روشهای بالا به پایین Top down) ) وسپس روش های پایین به بالا ( (Bottom up . نانو بیو ذرات نیز از این قاعده مثتثنی نبوده و بوسیله یکی از این دو روش تولید می شوند. اگر یک نانو بیو محصول از روش های بالا به پایین تولید شود، به بیان دیگر با تکیه بر اصول و مبانی اصلی بیو تکنولوژی، و در ادامه با روش های اصلاح شده خالص سازی و بازیافت که با کمک تکنیکهای جدید توسعه یافته و برای محصولات نسل دوم (نانو بیو مواد ها) بکار گرفته می شود به محصول نهایی ( (End product تبدیل شود، به این مجموعه از فناوریها بیونانو تکنولوژی اطاق می شود. به عنوان مثال بیوراکتوری را در نظر بگیرید که یک سلول حیوانی خاص در آن کشت داده شده و در شرایط ویژه رشد نماید. محصول مورد نظر یک ویروس درون سلولی می باشد که برای استفاده در ژن درمانی با درجه خلوصی ویژه مورد نیاز می باشد. بدین ترتیب نانو بیو محصول مورد نظر در درون سلول تولید شده و سپس بازیافت می شود (از بالا به پایین). از طرفی دیگر اگر با بهره وری مستقیم از فناوری نانو یک نانو بیو محصول از پایین به بالا ساخته شود می توان این حوزه از فناوری نانو را نانوبیو تکنولوژی دانست. مثال واضح آن تولید تمام نانو بیو ذرات از طریق خود آرایی و مکان آرایی می باشد که بادر کنارهم قرارگرفتن اجزا تشکیل دهنده، محصول مطلوب تولید می شود. اسمبلی ماکرومولکولها و بطور خاص پروتئین نانو ساختارها از مثال های جالب تولید از پایین به بالای نانو بیو مواد می باشد که می توانند بعنوان حاملهای دارو استفاده شوند. بکارگیری این روش در ابعاد آزمایشگاهی خوشبختانه در داخل کشور آغاز شده و در حال گسترش وتکامل می باشد. بطور کل بنظر می رسد که دنیا در ساخت مواد از بالا به پایین تا حدودی زیادی موفق بوده است و از ساخت توده ای مواد وبازیافشان (بیونانو تکنولوژی) و رسیدن به بیوذرات در اندازه نانو بهره ها برده و ما نیز باید با برنامه ریزی مدون در داخل این مهم را گسترش داده و تقویت نماییم ( البته در اندازه های آزمایشگاهی موفق بوده ایم و باید در فاز بعدی به سمت تولید انبوه و صنعتی برویم ). ساخت از پایین به بالای بیوذرات در دستور کار مراکز تحقیقاتی جهان قرار دارد و پیش بینی ها حاکی از آن است که دنیا بتواند به تولیدات قابل توجه ای در این خصوص تا سال 2015 میلادی دست یابد. بمانند مبحث قبلی (مرزهای بیو تکنولوژی و نانوبیو تکنولوژی) با عبور از موج اول تحقیقات و تولیدات، اهمیت شفاف سازی واژه ها بین بیونانو تکنولوژی ونانو بیو تکنولوژی نیز کم رنگ شده ونانو بیو تکنولوژی تا حد زیادی موج های دوم و سوم تحقیقات و فعالیتها را در انحصار خود قرار می دهد. محققان همواره برای رسیدن به اهداف ریز و درشت علمی تحقیقاتی خود نیازمند به دسته بندی ها و اولویت بندیها می باشند. با توفیقات نسبتا" خوبی که در زمینه های تحقیقاتی بیونانو تکنولوژی در فرایندهای بالا دستی بوجود آمده است، لزوم توجه بیشتر به فرایندهای پایین دستی بیونانو تکنولوژی بیش از پیش نمایان می شود. البته نیاز پژوهش گران به بهینه سازی تولید نانو بیو مواد در ابعاد صنعتی همچنان از دغدغه های جدی در سالهای آینده می باشد. در کنار بیونانو تکنولوژی که به تعبیری مقدم بر نانو بیوتکنولوژی می باشد، باید با جدیت به نانو بیوتکنولوژی و سه موج مهم آن پرداخت و بر اساس اولویتهای مطرح شده برای رسیدن به اهداف کوتاه مدت، میان مدت و بلند مدت برنام ریزی نمود تا بتوان همگام با دیگران در جهان شعار تعلق قرن بیست و یکم به نانو تکنولوژی را منصه ظهور رساند.

منابع: :

www.itan.ir
http://www.irche.com
http://nano.ir/