برخي کاربردهاي صنعتي نانوبيوتکنولوژي

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: امروزه با استفاده از زمينه.هاي علمي بين.رشته.اي، انقلاب صنعتي ديگري در جريان است. اين تحول در بهره.برداري يکپارچه از قوانين فيزيک، خواص شيمي

ايي و مشخصات بيولوژيکي نهفته است. در مطلب زير، به معرفي برخي کاربردهاي صنعتي نانوبيوتکنولوژي مي.پردازيم:

1- ساخت حسگرهاي شيميايي بر اساس نانوبيوسيستم.ها

توسعه فناوري حسگرهاي شيميايي يکي از تحقيقات جدي در زمينه نانوبيوسيستم.ها است. حسگرهاي شيميايي با الهام از حساس.ترين حسگرهاي شيميايي در بدن جانداران، يعني بيني و ساير اعضاي حسي طراحي شده.اند. طرز کار اين حسگرها به اين شکل است که ملکول مورد نظر (که بايد وجود آن حس شود) به يک دريافت.کنندة زيستي در عضو مي.چسبد و باعث باز و بسته.شدن يک کانال يوني که در پوستة سلول عايق قرار دارد، مي.شود.
بيشترين کاربرد حسگرها، در توليد حسگرهاي بخار يا گاز و به.طور اخص ساخت بيني الکترونيکي بوده.است. اين عمل با استفاده از آرايه.هايي از حسگرهاي غيرتخصصي ( non-Specific ) و به.کارگيري نرم.افزار تشخيص الگو انجام مي.شود. به کمک اين نرم.افزار، معين.کردن بوها، گازها و بخارهاي مختلف، دقيقاً مانند آنچه که در بيني حيوانات اتفاق مي.افتد، صورت مي.پذيرد.
توسعة حسگرهايي که بتوانند اجزاي مخلوط گازها يا مايعات را در محيط صنعتي تشخيص دهند، از ديگر کاربردهاي اين حسگرها است. حسگرهاي چند.منظوره.اي که از پليمرها، آنزيم.ها يا ساير ترکيبات استفاده مي.کنند، مثال.هايي از اين مورد هستند.

2- پيل.هاي سوختي زيستي

پيل.هاي سوختي زيستي نوع جديدي از پيل.هاي سوختي هستند که توانايي تبديل مستقيم انرژي بيوشيميايي را به انرژي الکتريکي دارند. نيروي محرک در اين پيل.ها، واکنش.هاي اکسيداسيون و احياي يک مادة اوليه از نوع کربوهيدرات مانند گلوکز مخلوط با اتانول است که همراه با استفاده از ميکروارگانيزم يا آنزيم به.عنوان کاتاليزور زيستي ايجاد مي.شود.
اصول کار اين پيل.ها مانند پيل.هاي سوختي شيميايي است. اختلاف اصلي بين آنها، در نوع کاتاليزور و شرايط کار است. کاتاليزور به.کار رفته در پيل.هاي سوختي زيستي، يک ميکروارگانيزم و يا يک آنزيم است که جايگزين فلز در پيل.هاي سوختي شيميايي مي.شود. به.طور کلي دو نوع پيل سوختي زيستي وجود دارد:
1- مستقيم: در نوع مستقيم، پيل شامل الکترودهايي است که در تماس مستقيم با عوامل بيوشيميايي هستند و در واکنش.هاي اکسيداسيون و احيا مشارکت مي.کنند. توان واقعي خروجي از اين پيل.ها بين يک.دهم تا يک.صدم پيل.هاي غيرمستقيم است. کار اين نوع پيل.ها به فرآيندهايي شامل واکنش.هاي بين بيوکاتاليست و الکترود، محدود است.
2- غيرمستقيم: در اين نوع پيل.ها، از ميکروب.ها و يا آنزيم.ها براي تبديل سوخت بيولوژيکي به ترکيبات با وزن مولکولي بالا و يا وزن. مولکولي پايين (گاز يا مايع) استفاده مي.شود. اين مواد بيولوژيکي، در يک فرآيند معمول الکتروشيميايي شرکت مي.کنند. محصولات به.دست آمده از يک راکتور ميکروبيولوژيکي ممکن است هيدروژن، آمونياک و يا اکسيژن باشد.

خصوصيات مطلوب اين پيل.ها که استفاده از ضايعاتي مانند دي.اکسيد.کربن و فاضلاب انساني را ممکن مي.سازند، به استفاده از اين پيل.ها در برنامه.هاي فضايي، توليد الکتريسيته و توليد اکسيژن و غذا از طريق حذف مواد زايد منتهي مي.شود.
همچنين، احتياجات خاص نظامي ممکن است ازطريق اين پيل.ها تأمين.گردد. به.عنوان مثال، ساخت " پيل بدون صداي قابل شارژ " که در دماي محيط کار مي.کند، از اين طريق امکان دارد. اين پيل در موتور.هاي ديزل و يا در مخلوط سوخت ضد.يخ متانول- آب، قابل استفاده است. در آينده، پيل.هاي سوختي زيستي جديد با اندازة کوچک و سبک، حاوي آنزيم.هاي تثبيت.شده به.عنوان کاتاليست و متانول به.عنوان مادة اوليه، در دسترس خواهند بود.

3- استفاده از نانوتکنولوژي براي تصفية آب (نانو.....اسيون)
نانو.....اسيون يکي از کاربردهاي مهم نانوتکنولوژي است. فناوري نانو.....اسيون امکان جداسازي ذرات را از آب در مقياس نانو فراهم مي.کند. به. اين .ترتيب، امکان توليد آب تصفيه.شده در مقياس انبوه فراهم مي.شود. با استفاده از نانو.....ها، مواد معدني لازم براي سلامتي انسان، در آب باقي مي.ماند و مواد سمي و مضر از آن حذف مي.شود.
با توجه به اين که پنجاه درصد آب.هاي زيرزميني و هفتادوهشت درصد آب رودخانه.ها در مناطق شهري، غيرقابل شرب است، کاربرد اين فناوري براي تصفية آب، طرفداران زيادي دارد. تحقيقات در چين نشان داده است که با مصرف آب حاصل از نانو.....ها در مدت طولاني، شيوع بيماري.هاي " قلبي و عروقي " و " سرطان " به.ترتيب به .ميزان چهل و بيست درصد کاهش يافته.است.

4- نانوبيوراکتورها
ماسيل.هاي معکوس را مي.توان به.عنوان نانوبيوراکتورها، هم براي توليد کريستا.ل.هاي نانويي باکيفيت و هم براي اصلاح ملکول.هاي پروتئين منفرد به.کار. برد. در مورد آخر، نانوراکتورها به برطرف.کردن مشکلات اساسي و بنيادين پروتئين.ها، يعني حضور آنها در سيستم.هاي آبي، کمک مي.کنند. به.عنوان مثال، مي.توان به .کمک ماسيل.هاي معکوس، RNase A تغييرساختار .يافته را جمع.آوري کرد.

5- تصفيه پساب.هاي صنعتي
با استفاده از نانوتكنولوژي، مي.توان مواد سمي پساب.هاي آلوده را كاهش داد. يك تيم از دانشمندان و صنعتگران كشورهاي آلمان، ايرلند و انگلستان، فرآيندي را توسعه داده.اند كه فلزات سنگين پساب.هاي صنعتي را با استفاده از نانوذرات جدا مي.نمايد. دراين فرآيند، از يك محيط مغناطيسي ساده نيز كمك گرفته مي.شود.

محققان مؤسسه مواد جديد ( INM )، به.منظور توليد ذرات كامپوزيت فوق.مغناطيسي ( SPMC )، نانوذرات اكسيد آهن را در يك محيط شيشه.اي قرار دادند. با استفاده از خاصيت مغناطيسي اين ذرات ميكروني و نانومتري، به.راحتي مي.توان فلزات سنگين را جذب نمود. اين ذرات كه داراي خاصيت فوق.مغناطيسي هستند، به درون آب فرستاده مي.شوند و فلزات سنگيني را كه در آنجا وجود دارند، جذب مي.كنند. سپس اين آب از ميان يك ميدان مغناطيسي عبور داده مي.شود و ذرات فوق.مغناطيس حاوي فلزات سنگين، از جريان خارج مي.شوند. يكي از مزاياي اين روش آن است كه بر خلاف روش.هاي قبلي، مانند فرآيندهاي ته.نشيني يا شيميايي، در پايان عمل تصفيه، مي.توان به خلوص بالايي رسيد. اين موضوع به.خصوص زماني مهم است كه فلزات موردنظر خيلي سمي باشند، مانند جيوه يا سرب.

البته اين.گونه روش.هاي جداسازي، خيلي سخت و پرهزينه هستند. هر چند اين روش.ها در آزمايشگاه به نتيجه رسيده است، اما براي صنعتي کردن آنها، سه سال زمان نياز است. مشکل اين روش در درست .مخلوط.نمودن ذرات كامپوزيت، به.منظور جداسازي يك فلز خاص است. در حال حاضر، اين روش براي تمام صنايع مفيد نيست؛ اما مي.تواند راه حل بسيار خوبي براي حدود نيمي از صنايعي باشد كه فلزات سنگين توليد مي.كنند. شركت.هاي آلماني،

» منبع: شبكه تحليلگران تكنولوژي ايران

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 203]