أحد تطبيقات أنابيب الكربون النانوية هو استخدام الأنابيب النانوية في التطبيقات الطبية وغير الطبية. وفي بقية هذه المقالات ستتعرف على تطبيقات أنابيب الكربون النانوية في الطب.

تعد أنابيب الكربون النانوية أحد المنتجات ذات البنية النانوية المستخدمة على نطاق واسع في الطب والهندسة الطبية اليوم. وسنذكر بعضًا منها في المقال القادم. وسوف تتعرف على تطبيقات أنابيب الكربون النانوية في الطب والهندسة الطبية.

في الوقت الحاضر، زاد استخدام أنابيب الكربون النانوية في الطب بشكل كبير مقارنة بالسابق، ويتم إجراء العديد من الأبحاث في هذا المجال. لذلك أتاح متجر تيماد كالا إمكانية شراء جميع أنواع أنابيب الكربون النانوية.

تطبيقات أنابيب الكربون النانوية في الطب

تُستخدم الأنابيب النانوية الكربونية حاليًا في العديد من الأبحاث الطبية مثل أجهزة الاستشعار الحيوية وإطلاق الأدوية. لا تشكل الأنابيب النانوية أحادية الجدار مشكلة للجسم من حيث السمية لخلايا الجسم وتفعيل النظام الأمني. وقد ثبت أيضًا أن الأنابيب النانوية أحادية الجدار تزيد من قابلية الذوبان وإمكانية توصيل الدواء المستهدف.

أحد أكثر الأمراض شيوعًا في العالم اليوم هو السرطان الذي يقتل الكثير من الناس كل عام. تشمل الطرق الحالية لعلاج السرطان الجراحة والعلاج الكيميائي والعلاج الإشعاعي (العلاج بالموجات الكهرومغناطيسية). تكون هذه الطرق مؤلمة في بعض الأحيان، وبالإضافة إلى الخلايا المريضة، فإنها تستهدف أيضًا خلايا الجسم السليمة وترتبط بآثار جانبية. يمكن لأنابيب الكربون النانوية، باعتبارها حاملات للأدوية، استهداف أنواع معينة من الخلايا السرطانية وتدمير الخلايا السرطانية باستخدام جرعة أقل من الدواء. نفس الدقة في استهداف الخلايا المريضة تسبب ضررا أقل للخلايا السليمة وبالتالي تقلل من الآثار الجانبية للدواء.

الطرق الحالية لقياس نسبة السكر في الدم لدى مريض يعاني من مرض السكري عادة ما تكون غازية ومؤلمة في كثير من الأحيان. على سبيل المثال، إحدى هذه الطرق هي أن يتم إدخال حساس صغير إلى جسم المريض عن طريق إبرة، والذي يقوم بقياس مستوى السكر في الدم لدى الشخص بين الحين والآخر. وهناك طريقة أخرى وهي أن هناك أدوات ويجب وضع الدم عليها لتحديد كمية الجلوكوز في الدم. عادة ما تكون هذه الأساليب غازية وقد تؤدي إلى نتائج غير دقيقة.

إن السطح النشط كهروكيميائيًا للغاية، والموصلية الكهربائية العالية والخصائص الهيكلية المناسبة، جعلت من الأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار ومتعددة الجدران خيارًا مناسبًا جدًا للاستخدام كأجهزة استشعار حساسة للغاية وغير جراحية لقياس الجلوكوز.

وقد نجح الباحثون مؤخراً في استخدام أنابيب الكربون النانوية كجسر لإعادة بناء وإصلاح الأنسجة العصبية. لمزيد من المعلومات حول هذا الموضوع يمكنك  قراءة خبر “أنابيب الكربون النانوية جسر بين الأنسجة العصبية”  و “سقالة نانوية جديدة لربط الخلايا العصبية الشوكية” . 

استخدام أنابيب الكربون النانوية في إطلاق الأدوية وعلاج السرطان

يعد إطلاق الأدوية أحد المجالات المتنامية التي تستخدم أنابيب الكربون النانوية. تشمل الأنظمة المستخدمة حاليًا لإطلاق الأدوية الديندريمرات والبوليمرات والجسيمات الشحمية. لكن استخدام أنابيب الكربون النانوية لهذا الغرض يوفر إمكانية استخدام هياكل فعالة ذات قدرة عالية على حمل الدواء ونفاذيته إلى الخلايا. يمكن أن تكون الأنابيب النانوية مغلقة أو مفتوحة على كلا الجانبين، والأنابيب ذات الأطراف المفتوحة يسهل الوصول إليها لأن العوامل الطبية موجودة بداخلها. وبطبيعة الحال، فإن استخدام الأنابيب النانوية في إطلاق الأدوية يواجه تحديات مثل انخفاض الذوبان، ونصف العمر، وما إلى ذلك، ويبدو أن هذه المشاكل يتم حلها مع التقدم في هذا المجال.

• التدمير المستهدف للخلايا السرطانية

يمكن استخدام أنابيب الكربون النانوية كمرسلات بيولوجية متعددة الوظائف وعوامل للأشعة تحت الحمراء لقتل الخلايا السرطانية. تتميز الأنظمة البيولوجية بالشفافية العالية للأطوال الموجية التي تتراوح بين 100 و700 نانومتر (وهي قريبة من الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء).

في طريقة العلاج هذه، يتم تحريك أنابيب الكربون النانوية بالقرب من خلايا المريض ومن خلال تطبيق نبضات الليزر تحت الحمراء، فإنها تسبب الحرارة. زيادة أنابيب الكربون النانوية ونتيجة التسخين الموضعي للخلايا السرطانية، ونتيجة لهذا الحدث تموت الخلايا السرطانية. ويتم نقل أنابيب الكربون النانوية إلى خلايا المريض باستخدام علامات بيولوجية. تحتوي الخلايا السرطانية على مستقبلات ترتبط بها هذه العلامات. تؤدي هذه العملية إلى تدمير الخلايا السرطانية، دون الإضرار بخلايا الجسم السليمة.

• استهداف الأورام

أظهرت الدراسات التي أجريت على الفئران أن أنابيب الكربون النانوية الوظيفية التي يتم حقنها في الجسم تستهدف الخلايا السرطانية إلى حد كبير وتتجمع حولها.

بشكل عام، حظيت تقنية النانو في توصيل الأدوية باهتمام كبير وتم إجراء العديد من الدراسات عليها. يمكنك الحصول على مزيد من المعلومات في هذا المجال من خلال الاطلاع على  الرسم البياني “تقنية النانو في توصيل الأدوية” . 

استخدام أنابيب الكربون النانوية كأجهزة استشعار حيوية

• شبكة أنابيب الكربون النانوية كمستشعر للإجهاد البيولوجي

تتغير مقاومة أنبوب نانوي واحد من الكربون عند تعرضه لضغط أو إجهاد. يمكن أن تساعد هذه الخاصية في قياس الضغط المطبق. من خلال تشكيل شبكة من أنابيب الكربون النانوية، من الممكن تحديد التيار الدقيق الذي يجب أن يمر عبر هذه الشبكة نتيجة تطبيق الجهد عليها. يمكن إدخال هذه الشبكة في ألواح تقويم العظام، والمشابك، والبراغي، ومساحيق العظام. وبهذه الطريقة يمكن تحديد حالة شفاء العظام عن طريق قياس الضغط الواقع على كل مكون من هذه المكونات. يتلقى العظم الذي تم إصلاحه معظم القوة المطبقة عليه ويتسبب في تطبيق قوة أقل على الألواح أو المشابك أو البراغي الموجودة في العظم.

• أجهزة الاستشعار الحيوية لقياس الجلوكوز

تم إنتاج أجهزة استشعار حيوية غير قياسية تعتمد على الأنابيب النانوية الكربونية والبلازما البوليمرية لقياس الجلوكوز بدقة شديدة. أساس قياس هذه المستشعرات هو القياس مع التغيرات في التيار المار. مزيج من إنزيم الجلوكوز أوكسيديز وأنابيب الكربون النانوية المغلفة بطبقات رقيقة من البلازما المبلمرة يشكل هذا المستشعر.

أظهر هذا المستشعر الحيوي حساسية عالية جدًا ووقت استجابة سريعًا جدًا. تخلق عملية البلازما لبلمرة أنابيب الكربون النانوية ركيزة مناسبة كواجهة بين الأنابيب النانوية والإنزيم المرتبط بالجلوكوز.

• أجهزة الاستشعار الحيوية المحسنة باستخدام أقطاب أنابيب الكربون النانوية

تحسين جهاز الاستشعار البيولوجي الميكروبي باستخدام أقطاب أنابيب الكربون النانوية.

بشكل عام، يتم استخدام أنابيب الكربون النانوية كأقطاب كهربائية أو محسنات للأقطاب الكهربائية على نطاق واسع، ويتم إجراء العديد من الأبحاث في هذا المجال.

مشاكل السمية

ووفقا لبعض الأبحاث، فإن أنابيب الكربون النانوية لن تنشط جهاز المناعة في الجسم. وبطبيعة الحال، من حيث الملاءة، فإن لديهم مشاكل تم حلها من خلال جعلها فعالة. أظهرت نتائج البحث أن تفعيل الأنابيب النانوية بمساعدة الدهون يساعد على ذوبانها. كما أنه يجعل حركتها داخل الجسم أسهل وأسرع ويقلل من خطر انسداد الشرايين الحيوية في الجسم، مما يجعله خيارًا مناسبًا جدًا للاستخدام كحامل للأدوية.

يعد التخلص من أنابيب الكربون النانوية بعد إطلاق الأدوية أحد التحديات التي يتعامل معها هذا المجال. وتستمر الأبحاث لإيجاد طرق لإزالة الأنابيب النانوية بعد أن تقوم بعملها داخل الجسم.

لكن بشكل عام، لم يتم بعد اختبار استخدام أنابيب الكربون النانوية في جسم الإنسان. ولم يتم بعد الحصول على نتائج دقيقة ومثبتة تماما لسميتها في الحيوانات وستستمر الأبحاث.

اليوم، تم اقتراح العديد من التطبيقات لأنابيب الكربون النانوية في الطب، ولكن لا تزال هناك حاجة لمزيد من التحقيقات حول سميتها وينبغي إجراء المزيد من الاختبارات. ولكن يبدو أن مشاكل هذه القضية سيتم حلها في المستقبل وفي نهاية المطاف سوف يحقق الطب تقدما كبيرا.