1-7-8-داروهاي ضدسرطان……………………………………………………………………………………………………………………………22
1-8- 5-فلورويوراسيل…………………………………………………………………………………………………………………………………….23
1-8-1-معرفي 5-فلورويوراسيل…………………………………………………………………………………………………………………….23
1-8-2-خصوصيات دارويي 5-فلورويوراسيل…………………………………………………………………………………………………25
1-9-کاپسيتابين…………………………………………………………………………………………………………………………………………….26
1-9-1-معرفي کاپسيتابين……………………………………………………………………………………………………………………………26
1-10-نانوذرات……………………………………………………………………………………………………………………………………………….27
1-10-1-معرفي نانودرات……………………………………………………………………………………………………………………………….27
1-10-2- تاريخچه نانوذرات…………………………………………………………………………………………………………………………. 27
1-10-3-خواص نانوذرات……………………………………………………………………………………………………………………………….27
1-10-4-روشهاي ساخت نانو ذرات………………………………………………………………………………………………………………..29
1-10-5-نانوذرات سيليکون کربيد…………………………………………………………………………………………………………………30
1-11 -ضرورت انجام تحقيق…………………………………………………………………………………………………………………………..31
1-12- اهداف تحقيق………………………………………………………………………………………………………………………………………32
1-13-متغيرهاي تحقيق…………………………………………………………………………………………………………………………………32
1-14- فرضيه هاي تحقيق…………………………………………………………………………………………………………………………….33
فصل دوم: مروري بر متون گذشته
2-1-مقدمه مروري برپژوهش هاي پيشين……………………………………………………………………………………..34
2-2-مطالعه محاسباتي وتجربي برروي يوراسيل و5-فلورويوراسيل………………………………………………………………..35
2-3- بررسي بر همکنش 5-فلورويوراسيل با مونت موريلونيت و ساپونيت در طيف سنجي FT-IR……………36
2-4-مطالعه نظريه تابع چگالي براي بررسي اثرات نانوتيوب هاي کربن بر خواص داروي ضد سرطان فلورويوراسيل……………………………………………………………………………………………………………………………………………………37
2-5- مطالعه نظري برهمکنش داروي ضد سرطان فلورويوراسل با سه نانو حامل طلا،تيتانيوم اکسيدو ورقه هاي گرافن……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….38
2-6-گرافن به عنوان پايه ي نانوساختاري جهت سيستم رسانش دارو…………………………………………………………38
2-7-بررسي کاربردگرافن وگرافن اکسيدبه عنوان نانوحامل هايي براي رسانش دارو…………………………………..40
2-8-رسانش دارو به وسيله ي سطح تيتانيوم با استفاده از نانوساختارهاي زيست تخريب پذير…………………41
2-9-توسعه فرمولاسيون نانوذره ليپوزومي براي 5-فلورويوراسيل،بررسي طراحي فرمولاسيون،فارماکوکينتيک واثربخشي…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………42
2-10- استفاده از گرانرولهاي کلسيم فسفات براي سيستم رهايش 5-فلورويوراسيل…………………………………43
فصل سوم:روش هاي پژوهش
3-1-شيمي محاسباتي …………………………………………………………………………………………………………………………..45
3-1-1-روشهاي محاسباتي ازاساس………………………………………………………………………………………………………46
3-1-1-1-روش ميدان خودسازگار هارتري- فاک…………………………………………………………………………………..46
3-1-1-2- نظريه اختلال مولر- پلست…………………………………………………………………………………………………….47
3-1-2-روش هاي نيمه تجربي…………………………………………………………………………………………………………………47
3-1-3-روش محاسباتي مکانيک مولکولي………………………………………………………………………………………………48
3-2-نظريه تابعي چگالي…………………………………………………………………………………………………………………………..49
3-3- سري پايه……………………………………………………………………………………………………………………………………….50
3-4- نرم افزارهاي مورداستفاده دراين تحقيق………………………………………………………………………………………..52
3-4-1-نرم افزار هايپرکم و گووسويو…………………………………………………………………………………………………….52
3-4-2- نرم افزار گوسين…………………………………………………………………………………………………………………………53
3-5-روش انجام تحقيق……………………………………………………………………………………………………………………………54
3-6-نتايج تحقيق…………………………………………………………………………………………………………………………………….55
3-6-1-فلورويوراسيل………………………………………………………………………………………………………………………………..55
3-6-2-نانوذره سيليکون کربيد…………………………………………………………………………………………………………………63
3-6-3-نانوذره سيليکون کربيد-5-فلورويوراسيل…………………………………………………………………………………….67
فصل چهارم: تفسير و بيان نتايج
4-1- تجزيه و تحليل و بيان نتايج حاصل از محاسبات………………………………………………………………………………..90
4-1-1-نتايج مربوط به مقادير پوشش شيميايي و بار موليکن براي مولکولهاي 5-فلورويوراسيل و نانوذره سيليکون کربيد بر حسب ppm………………………………………………………………………………………………………………….91
4-1-2-مقادير خصوصيات بهينهي مولکولهاي 5-فلوئورواوراسيل و نانوذره سيليکون کربيد…………………………………………………………………………………………………………………………………………93
4-1-3-نتايج محاسبات بهينه سازي وپوشش شيميايي و بار موليکن ساختاراتصالي(برهمکنش)بين 5-فلورويوراسيل با نانو ذره سيليکون کريد برحسب ppm………………………………………………………………………………93
4-1-4- مقادير خصوصيات بهينه ي ساختار اتصالي مولکولهاي 5-فلوئورواوراسيل با نانوذره سيليکون کربيد………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………96
4-1-5- نتايج حاصل از انرژي اتصال ساختار هاي 5-فلورويوراسيل با نانو ذره سيليکون کربيد………………..98
فصل پنجم: بحث و پيشنهادات

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

5-1-بحث و نتيجه گيري……………………………………………………………………………………………………………………………..100
5-2- پيشنهادات…………………………………………………………………………………………………………………………………………..102
منابع……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..104
چکيده انگليسي ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 109
پيوستها………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 111
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول3- 1: مشخصات NMR و بار موليکن براي ساختار 5-FU-00…………………………………………………….59
جدول3- 2: مشخصات NMR و بار موليکن براي ساختار 5-FU-01…………………………………………………….59
جدول3- 3: مشخصات NMR و بار موليکن براي ساختار 5-FU-02…………………………………………………….60
جدول3- 4: مشخصات NMR و بار موليکن براي ساختار 5-FU-03……………………………………………………..61
جدول3- 5: مشخصات NMR و بار موليکن براي ساختار 5-FU-04…………………………………………………….62
جدول 3-6: مشخصات NMR و بار موليکن براي ساختار 5-FU-05…………………………………………………….62
جدول3-7-نتايج مربوط به انرژي،هومو ، لومو ،ممان دوقطبي وانرژي گاف براي شش مدل مولکولي فلورويوراسيل……………………………………………………………………………………………………………………………………………….63
جدول3- 8: مشخصات NMR و بار موليکن براي ساختار NP1-……………………………………………………………..65
جدول3- 9: مشخصات NMR و بار موليکن براي ساختار NP2-…………………………………………………………….66
جدول3-10-نتايج مربوط به انرژي،هومو ، لومو ،ممان دوقطبي وانرژي گاف براي دو مدل نانوذره ي سيليکون کربيد……………………………………………………………………………………………………………………………………………67
جدول3- 11: مشخصات NMR و بار موليکن براي ساختار NP1-FU-00………………………………………………74
جدول3-12: مشخصات NMR و بار موليکن براي ساختار NP1-FU-01………………………………………………..75
جدول 3-13: مشخصات NMR و بار موليکن براي ساختار02 NP1-FU-………………………………………………76
جدول3-14: مشخصات NMR و بار موليکن براي ساختار NP1-FU-03……………………………………………….77
جدول3-15: مشخصات NMR و بار موليکن براي ساختار NP1-FU-04……………………………………………..79
جدول3-16 : مشخصات NMR و بار موليکن براي ساختار NP1-FU-05…………………………………………….80
جدول 3-17: مشخصات NMR و بار موليکن براي ساختار00 NP2-FU-……………………………………………81
جدول3-18: مشخصات NMR و بار موليکن براي ساختار NP2-FU-01………………………………………………82
جدول 3-19: مشخصات NMR و بار موليکن براي ساختار NP2-FU-02……………………………………………..84
جدول 3-20: مشخصات NMR و بار موليکن براي ساختار NP2-FU-03……………………………………………..85
جدول 3-21: مشخصات NMR و بار موليکن براي ساختار NP2-FU-04……………………………………………..86
جدول 3-22: مشخصات NMR و بار موليکن براي ساختار NP2-FU-05………………………………………………87
جدول3-23-نتايج مربوط به انرژي،هومو ، لومو ،ممان دوقطبي وانرژي گاف براي شش مدل ساختار نانوذره ي سيليکون کربيد1-فلورويوراسيل(NP1-FU)…………………………………………………………………………………………89
جدول3-24-نتايج مربوط به انرژي،هومو ، لومو ،ممان دوقطبي وانرژي گاف براي شش مدل ساختار نانوذره ي سيليکون کربيد2-فلورويوراسيل(NP2-FU)…………………………………………………………………………………………89
جدول3-25-نتايج انرژي اتصال براي شش مدل ساختار نانوذره ي سيليکون کربيد1-فلورويوراسيل(NP1-FU)……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..90
جدول3-26-نتايج انرژي اتصال براي شش مدل ساختار نانوذره ي سيليکون کربيد2-فلورويوراسيل(NP2-FU)……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..91
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل1-1-ساختارفلرن……………………………………………………………………………………………………………………………………17
شکل1-3- الف)يوراسيل………………………………………………………………………………………………………………………………..24
شکل1-3-ب) 5-فلورويوراسيل………………………………………………………………………………………………………………………24
شکل 3-1-الف)ساختار5-فلورويوراسيل،ساختار:5-FU-00…………………………………………………………………………56
شکل 3-1-الف)ساختار5-فلورويوراسيل،ساختار:5-FU-00…………………………………………………………………………56
شکل 3-1-پ)ساختار5-فلورويوراسيل،ساختار: 5-FU-02………………………………………………………………………….57
شکل 3-1-ت)ساختار5-فلورويوراسيل،ساختار: 5-FU-03………………………………………………………………………….57
شکل 3-1-ث)ساختار5-فلورويوراسيل،ساختار:04-5-FU…………………………………………………………………………..58
شکل 3-1-ج)ساختار5-فلورويوراسيل،ساختار:5-FU-05…………………………………………………………………………..58
شکل 3-2-الف)ساختارنانوذره سيليکون کربيدباتعداد12اتم Siو8اتم C،ساختار:NP1………………………………64
شکل 3-2-ب)ساختارنانوذره سيليکون کربيدباتعداد12اتم Cوتعداد8اتم Si،ساختار:NP2………………………..64
شکل3-3-1-ساختاربهينه شده ي نانوذره سيليکون کربيد(1)- فلورويوراسيل(NP1-FU-00)………………………………………………………………………………………………………………68
شکل3-3-2- ساختاربهينه شده ي نانوذره سيليکون کربيد(1)- فلورويوراسيل(NP1-FU-01)………………………………………………………………………………………………………………..68
شکل3-3-3- ساختاربهينه شده ي نانوذره سيليکون کربيد(1)- فلورويوراسيل(NP1-FU-02)………………….69
شکل3-3-4- ساختاربهينه شده ي نانوذره سيليکون کربيد(1)- فلورويوراسيل(NP1-FU-03)……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..69
شکل3-3-5- ساختاربهينه شده ي نانوذره سيليکون کربيد(1)- فلورويوراسيل(NP1-FU-04)……………70
شکل3-3-6- ساختاربهينه شده ي نانوذره سيليکون کربيد(1)- فلورويوراسيل(NP1-FU-05)…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….70
شکل3-3-7- ساختاربهينه شده ي نانوذره سيليکون کربيد(2)- فلورويوراسيل(.NP2-FU-00)……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………71
شکل3-3-8- ساختاربهينه شده ي نانوذره سيليکون کربيد(2)- فلورويوراسيل(.NP2-FU-01)…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….71
شکل3-3-9- ساختاربهينه شده ي نانوذره سيليکون کربيد(2)- فلورويوراسيل(.NP2-FU-02)……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..72
شکل3-3-10- ساختاربهينه شده ي نانوذره سيليکون کربيد(2)- فلورويوراسيل(NP2-FU-03)………….72
شکل 3-3-11- ساختاربهينه شده ي نانوذره سيليکون کربيد(2)- فلورويوراسيل(.NP2-FU-04)……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..73
شکل3-3-12- ساختاربهينه شده ي نانوذره سيليکون کربيد(2)- فلورويوراسيل(NP2-FU-05)………..73
چکيده :
نانوساختارها که با پيشگامي فولرن و نانو لوله هاي کربني معرفي شده اند افق هاي تازه اي در حوزه هاي مختلف علم و فناوري گشودند که از جمله مهمترين آن ها بهره گيري نانوساختارها در علوم زيستي است.نانوساختارهاي سيليکون کربيد از جمله نانوساختارهاي هترواتم محسوب مي شوندکه تا حدودي خاصيت يوني نيزپيدامي کنند.دراين پژوهش محاسبات تئوري تابعي چگالي، جهت بررسي اثرات جذب داروي ضد سرطان 5-فلورويوراسيل بر روي نانو ذره سيليکون کربيد با استفاده ازنرم افزارگوسين مورد بررسي قرار گرفت. به منظور دستيابي به اين هدف، مدلهاي مولکولي شامل هر دو نوع ساختارشامل شش ساختار مختلف مولکول فلورويوراسيل و دونوع ساختار منفرد نانوذره سيليکون کربيدبا استفاده از نرم افزار گوسين ويو و هايپرکم طراحي گرديد.شش نوع ساختار متفاوت فلورويوراسيل هم به صورت منفرد و هم در اتصال و برهمکنش با نانو ذره سيليکون کربيدي مطالعه شد.سپس با بررسي مقادير خصوصيات بهينه، مشخص شد که ترکيب اتصالي ، خصوصيات متفاوتي را نسبت به حالات منفرد هر يک از مولکولها نشان ميدهد. همچنين بابررسي مقادير پوشش شيميايي و بار موليکن به دست آمده، که خصوصيات الکترونيکي اتمها را نشان ميدهد،تغييراتي درحالت اتصال نسبت به حالت مجزامشاهده شدکه نشان مي دهد اتمهاي فلورويوراسيل تحت تاثيرنانوذره قرارگرفته اند. همچنين ساير پارامتر هاي ديگر از جمله مقاديرانرژي اتصال و ممان دوقطبي. HOMO و LUMO که تفاضل جبري اين دو که انرژي گاف ناميده مي شود محاسبه گرديد که نتايج آن قابل بحث و تفسير است ودرنهايت پايدارترين ساختار اتصالي بين مولکول فلورويوراسيل ونانوذره سيليکون کربيد باتوجه به بيشترين انرژي اتصال مشخص گرديد.
کلمات کليدي: نانو تکنولوژي، نانو ساختارها. تئوري تابعي چگالي، 5- فلورويوراسيل، نانو ذره سيليکون کربيد
مقدمه:
امروزه باگسترش روزافزون تکنولوژي وزندگي ماشيني،علاوه براينکه بيماري هاي جديدي پا به عرصه ظهور نهاده اند،بيماري هاي قبلي نيز جنبه هاي پيچيده تري ازخود بروز مي دهند.يکي از اين بيماري هاي کشنده ومهلک که بشريت ازگذشته هاي دور با آن درگيربوده است سرطان يا کنسرمي باشد.متخصصان حوزه سلامت سرطان را تقسيم غيرطبيعي سلولهاي بدن تعريف کرده اند.يکي از راههاي درمان اين بيماري استفاده از داروها يا شيمي درماني مي باشد.5-فلورويوراسيل يکي از دارو هاي مورد استفاده درشيمي درماني جهت درمان انواع سرطان مي باشد.اين دارو عليه طيف گسترده اي از تومرهاي توپر نظير سرطانهاي پستان.معده،لوزالمعده،مري،کبد،سروگردن ومقعد فعال است. اين دارو همانند بيشتر داروهاي مورد استفاده در درمان سرطان داراي عوارض جانبي است که عبارت است ازسرکوب مغزواستخوان و سميت موکوزيت واسهال سميت جلدي به صورت سندرم دست- پا وسميت عصبي ميباشد. باتوجه به عوارض ياد شده و نيزاهميت دارويي نانوساختارها در نگهداري و حمل داروها، تحقيق حاضر برآن است تا با استفاده از نانو ساختارها يک طرح نويني از داروي مذکور را جهت ارسال هدفمند وکاهش عوارض دارو طراحي وپيشنهاد کندکه قدم اول دراين راه بررسي امکان جذب دارو برروي نانوساختار مورد نظرکه نانو ساختار سيليکون کربيد است، مي باشد.

فصل اول : کليات تحقيق
1-1- بيان مسأله
نانوساختارها که با پيشگامي فولرن و نانو لوله هاي کربني معرفي شده اند افق هاي تازه اي در حوزه هاي مختلف علم و فناوري گشودند که از جمله مهمترين آن ها بهره گيري نانوساختارها در علوم زيستي است.نانوساختارهاي سيليکون کربيد از جمله نانوساختارهاي هترواتم محسوب مي شوندکه تا حدودي خاصيت يوني نيز پيدا مي کنند اهميت دارويي نانوساختارها در نگهداري و حمل آن ها در نظر گرفته مي شود که در تحقيق حاضر به مطالعه ي مدلي از نانو ذره ي سيليکون کربيد در نگهداري داروي ضد سرطان فلورويوراسيل پرداخته مي شود اين دارو عليرغم اين که کارآمدي خوبي دارد اما عوارض جانبي نامطلوب نيز به همراه دارد که نانوتکنولوژي اميدهايي را در جهت کاهش آن ها ايجاد کرده است.در تحقيق حاضر مطالعه بر اساس محاسبات کوانتومي در سطح اتمي-مولکولي انجام مي شود.
1-2 – نانوفناوري
1-2-1-تاريخچه فناوري نانو
مقوله نانوفناوري نامي است كه از اوايل سالهاي 1980ميلادي بر پروژه اي كه بيست سال قبل از آن تاريخ، يعني در سال 1959 توسط استادريچارد فايمن1، در كاليفرنيا مطرح شد، بنا نهاده شد. فناوري نانو توسط فيزيکدان و برنده جايزه نوبل، ريچارد فاينمن در سخنراني نيمه نهايي خود در سال 1959پيش بيني شد: “درپايين دست فضاي زيادي وجوددارد.”. فناوري نانو، که در سال 1974 ابداع شده، اشاره به مديريت و يا مهندسي نانو اشياء در مقياس مولکولي دارد .هاينريش روهرر، پيشگام سوئيسي عرصه نانوفناوري مي باشددر ساخت ميکروسکوپ تونل‌زني اسکن‌کننده براي مشاهده و دستکاري اتم‌هاي منفرد همکاري داشت.روهرر و همکارش گرد بينيگ، نسخه پيشرفته‌اي از اولين ميکروسکوپ الکتروني متعلق به دهه 1930، را طراحي و آن را “ميکروسکوپ تونل‌زني اسکن‌کننده” نام نهادند.وي زماني که در لابراتوار آي بي ام2 کار مي‌کرد، به همراه بينيگ جايزه نوبل سال 1986 فيزيک را به خود اختصاص دادند و آن را با ارنست روسکا، طراح اولين ميکروسکوپ الکتروني، به اشتراک گذاشتند.روهرر و بينيگ پدران نانوفناوري شناخته شده‌اند.طراحي ميکروسکوپ مزبور نقطه عطفي در تاريخ فناوري علم و اطلاعات به شمار مي‌آيد. ] 6و7 [
1-2-2-معرفي نانو فناوري
نانو ريشه يوناني “نانس” به معني کوتوله مي‌باشد.فناوري نانو موج چهارم انقلاب صنعتي، پديده‌اي عظيم مي‌باشد که در تمامي گرايشات علمي راه يافته است تا جايي که در يک دهه آينده برتري فراينده‌ها، وابسته به اين تحول خواهد بود. نانومتر معادل يك ميلياردم متر يا تقريبا يك هشتاد هزارم قطر مو و يا معادل اندازه ده اتم هيدروژن است كه در كناريكديگر قرار گرفته اند.حيطه تخصصي فناوري نانو ساختارها و دستگاههائي است كه در ابعاد فضايي 1 تا 100 نانومتر قرار داشته و فعاليتهاي اين ساختارها در بازه هاي زماني فمتو ثانيه (يك ميليونيوم نانوثانيه) بوقوع مي پيوندد. ظهورنانوفناوري برپايه پروژه فايمن بودکه مي توان آن رادر چند بند اساسي خلاصه نمود:
1-توليد ماشينها (روباتها) در مقياس نانو (يك تا صد نانومتر )كه خود اين ماشينها قادرند ماشينهاي ديگر و يا مواد مفيدجديد، را از طريق چيدمان اتمها در كناريكديگر، از پائين به بالا، توليد كنند.اين نوع فعاليت را اسمبلرنام نهادند.
2-يك اسمبلر مي تواند حامل تمام دستورات و اطلاعات لازم جهت ساختن همانند خود باشد كه در اين صورت به آن خودسامان ده مي گويند. از ديدگاه پروژه فاينمن، فناوري نانو در حقيقت فناوري ناظربرايجاد و كنترل اين اسمبلرها و رپليكيتورها است كه خود آنها قادرند انبوهي از نانوماشينها و يا نانورو باتها را تعبيه كنند و ازطريق اين انبوه سازي، يك فعاليت در مقياسهاي ملكولي راايجاد كنند. اين درك از مقوله نانوفناوري بسيار بنيادي است وبا الهام از نانوفناوري موجود در دستگاههاي زيستي طبيعي ارائه شده است كه فناوري نانو را خلق دستگاهها و مواد ودستكاري در نظم و عملكرد آنها از پائين به بالا، يعني درمقياسهاي ملكولي و اتمي در نظر مي گيرد.از اين دور نما،مقياس نانو صرفا يك مقياس فوق ريزو يا يك مرحله دركوچك سازي نيست، بلكه اساسي ترين مقياسي است كه ماده در انواع كيفي خود در آن مقياس شكل مي گيرد و قوانين حاكم بر عملكرد آن تشكيل مي شود. درك ساده تري از مقوله فناوري نانو نيز در دست است كه در برنامه ملي آمريكا براي(US National Nanotechnology Initiative) توسعه نانو فناوري ارائه شده است و هدف نانوفناوري را چنين تعريف مي كند:” پژوهش و برپاسازي فناوري در سطوح اتمي، ملكولي وماكروملكولي در بازه طولي تقريبا يك تا 100 نانومتر به منظورارائه شناختي بنيادي از پديده ها و مواد در مقياس نانو و خلق و استفاده از ساختارها، ادوات و دستگاههائي كه به خاطر اندازه فوق ريز و يا متوسط خود از خواص و عملكردهاي نوظهوري برخوردار هستند”.
به بيان دقيق ترفناوري نانو يا نانوتکنولوژي رشته‌اي از دانش کاربردي و فناوري است که موضوعات گسترده‌اي را پوشش مي‌دهد. موضوع اصلي آن نيز مهار ماده يا دستگاه‌هاي در ابعاد کمتر از يک ميکرومتر، معمولاً حدود ? تا ??? نانو متر است. در واقع نانو تکنولوژي فهم و به کارگيري خواص جديدي از مواد و سيستمهايي در اين ابعاد است که اثرات فيزيکي جديدي عمدتا متاثر از غلبه خواص کوانتومي بر خواص کلاسيک از خود نشان مي‌دهند. نانوفناوري يک دانش به شدت ميان‌رشته‌اي است و به رشته‌هايي چون پزشکي، دامپزشکي، زيست شناسي، فيزيک کاربردي، مهندسي مواد، ابزارهاي نيم رسانا، شيمي ابرمولکول و حتي مهندسي مکانيک، مهندسي برق و مهندسي شيمي نيز مربوط مي‌شود.]5و6و7و8[
1-3- نانوپزشکي
1-3-1-تعريف نانوپزشکي
نانوپزشکي چيزي بيش از يک نظريه است، با اين حال امکان ندارد تعريف دقيقي براي آن ارايه داد. درباره تعريف نانوپزشکي دو نظريه وجود دارد: 1- يک فناوري که از ابزارهاي مولکولي و اطلاعات بدن انسان براي تشخيص و درمان استفاده مي کند 2- به کارگيري خواص فيزيکي نانومتري اجسامي که حدفاصل اندازه هاي مولکولي و بزرگتر قرار دارند. ( مکانيک کوانتومي) .درحقيقت درمان و پيشگيري بيماري ها از قابليت هاي خوب فناوري نانو به شمار مي رود. اين فناوري با استفاده از نانوابزارها و نانوساختارهاي مهندسي شده، اعمالِ ساخت، کنترل، ديدن و ترميم سيستم زيستي انسان در مقياس مولکولي را انجام مي دهد. ابزارهاي بسيار ابتدايي نانوپزشکي مي توانند براي شناسايي بيماري و توزيع دارو، و همچنين توزيع هورمون در بيماري هاي مزمن و نقص هاي سيستم بدن به کار روند. ابزارهاي بسيار پيشرفته تر، از قبيل نانوروبات ها هستند که به عنوان جراحان کوچک داخل بدن عمل مي کنند. در مقالات علمي نيز نانوپزشکي اين گونه تعريف شده است : به کارگيري نانومواد يا موادي با ساختارهاي نانو در پزشکي که به خاصر ساختارشان ، داراي خواص ويژه اي در زمينه پزشکي مثل توانايي عبور از غشاهاي زيستي و يا هدف قرار دادن بافت ها هستند. کنترل مواد در اندازه هاي نانو نيازمند روش هاي شيميايي و ساخت جديد منحصر به فرد است.] 10و11و12[
1-2-2-خلاصه اي از کاربردهاي نانوپزشکي
1- داروها: مولکول هاي نانومتري چون ساختار خاصي دارند اثرات درماني منحصر به فردي نيز دارند که در ساير داروها وجود ندارد. مثلا : داروهاي مبتني بر فولرين ها و يا درخت سان ها ( دندريمترها)
2- تصوير برداري درون تني: حسگر هاي جديد بر مبناي اين موارد ساخته مي شوند :
برمبناي نانولوله ها، نانوسيم ها، کانتيلورها و ميکروسکوپ هاي نيروي اتمي ، اين حسگر ها در وسايل تشخيصي پزشکي استفاده مي شوند.
3- زيست مواد: موادي که در اين گروه قرار مي گيرند عبارتند از: مواد خودتجمع ( خودآرا) و نانوموادي که خواص مکانيکي مواد ديگر را که در ابزارهاي کاشتني وجود دارند ، بهبود مي بخشند. مثلا مواد نانوکامپوزيتي در دندانپزشکي که براي پر کردن به کار مي روند. نانوهيدروکسي آپاتيت ?روکش کردن کاشتني ها و يا ساخت موادي که جايگزين استخوان مي شوند. مواد زيستي بر روي کاشتني ها ? رشد سلولي و تمايز سلولي
4- کاشتني هاي فعال: اين موارد سطوح الکترود ها و سازگاري زيستي ابزارهاي کاشتني را بهبود مي دهند. 5-سيستم تحويل دارو به بافت‌هاي بدن: در اين بخش محققان به دسترسي بيولوژيکي بافت‌ها به انواع داروها توجه مي‌کنند. منظور از دسترسي بيولوژيکي در اينجا ميزان حضور مولکول‌هاي خاصي از دارو است، با توجه به اينکه آيا آنها در بافت‌هاي خاص بدن مورد نياز هستند و اينکه دقيقا در کجا بيشترين کارايي را خواهند داشت. اين اهداف با استفاده از هدف‌يابي مولکولي به وسيله اجزايي که مهندسي نانو در آنها وجود دارد، قابل تحقق است.
6-سرطان: قابليت‌هاي اجزاي نانو در بخش تومورشناسي يکي از رؤياهايي است که سال‌هاي سال محققان در آرزوي آن بوده‌اند. استفاده از اين اجزا در تصوير‌برداري‌هاي پيشرفته مي‌تواند تصاويري استثنايي از مناطقي که تومور در آنها ايجاد شده است، ارائه دهد. سايز اين اجزا همچنين به محققان اين امکان را داده است که آنها را تا حد امکان به تومورها نزديک کنند و اطلاعات کافي از آنها به دست آورند. در تازه‌ترين تحقيقات محققان روي نانوذراتي کار مي‌کنند که علاوه بر استفاده در عکسبرداري، از آنها مي‌توان براي درمان مستقيم تومورها استفاده کرد] 11و12و13و14و26[
1-3- نانودارو

نانو دارو يکي از شاخه هاي نانوتکنولوژي است که با استفاده از آن مي توان ابزار قدرتمند و پراستفاده اي در زمينه پزشکي و تحقيقاتي ساخت. علاوه بر ساخت ابزار، علم نانودارو به ساختارهاي مواد و دارو ها هم مربوط مي شود و در زير شاخه هاي خود به درمان بيماري هاي خاص و جراحي هاي حساس و حرفه اي نيز مي پردازد. البته استفاده نانو دارو به اين شکل نيست که اين علم به صورت مستقيم در توليد و ساخت خود دارو نقش داشته باشد؛ بلکه در نحوه پخش شدن آن در بدن تاثير دارد و اين کارايي دارو ها را افزايش مي دهد. بر اساس اين عمل پزشکان مي توانند دارو را به نقطه اي برسانند که بدن به آن نياز دارد نه اين که از راههاي ديگر مثل معده قسمتي از آن را به بخش آسيب ديده برسانند. از همين قابليت براي درمان بيشتر سرطان ها استفاده شده است. به وسيله دانش نانودارو محققين مي توانند با يک روش خاص انواع سرطان را درمان کنند. اين روش خاص بدون جزئيات کامل به اين صورت است که با تزريق دارو به بدن، داروها سلول هاي سرطاني را در يک نقطه جمع مي کنند و مانع از انتشار آن به نقاط ديگر مي شوند و بعد از مدتي سلول هاي سرطاني در همان محل کشته مي شوند و بدون اين که سرطان به محل ديگري سرايت کند، از بين مي رود. در حال حاضر از اين روش براي درمان تومورهاي مختلف استفاده مي شود. صنعت داروسازي از نقطه نظر دارو رساني تاكنون از طريق فناوري نانو به دست آوردهاي چشمگيري رسيده است. به علاوه از ديدگاه صنعت داروسازي در بخش دارورساني اين عنوان كه فناوري نانو قابليت در دسترس قرار دادن مواد را در مقياس بسيار كوچك فراهم مي كند بسيار حائز اهميت مي باشد. در سيستم دارويي قديم به علت غير واقعي بودن دز دارويي از لحاظ مقدار نياز براي درمان، بسياري از آن در دستگاه گوارش، گردش خون و بافت هاي واسط به هدر مي رفت تا مقدار مورد نظر به سلول ها يا بافت هاي مورد نظر برسد كه اين داروهاي جذب شده در طول مسير ايجاد عوارض جانبي مي كنند كه اگر در حد خواب آلودگي باشد مزاحمتي براي بيمار ايجاد نمي كند حال آنكه در بيماري هايي چون سرطان و ديابت باعث ريزش مو و عوارض بسياري خواهد شد يا تزريق هاي مكرر باعث دردناك شدن بافت ها مي شود كه براي بيمار غير قابل تحمل مي باشد. اما در سيستم دارورساني نوين (نانو) راه حلي براي تمامي اين مشكلات خواهد بود. سيستم دارورساني نوين (نانو) عبارت است از رساندن دارو در يك زمان معين و با دز كنترل شده به اهداف دارويي خاص، اين كار به نحو چشمگيري ايمن تر و بسيار مؤثر تر از پخش دارو در تمام بدن است. يكي از مشكلاتي كه وجود دارد اين است كه اهداف در بدن بسيار كوچك و پراكنده مي باشند. دارورساني نوين عوارض ناخواسته را كاهش مي دهد و دزهاي كمتري را مصرف مي كند.سيستم هاي دارورساني براي اينكه قادر به رساندن دز مورد نياز دارو در زمان معين به سطح هدف باشند از سيستم هايي طراحي شده نانومتري فعال يا غيرفعال استفاده مي كنند، پس بايد اين گونه گفت گه گذر از گذرگاه نانوتكنولوژي براي رسيدن به اهداف نهايي دارورساني الزامي است]9و10و16[
1-4-طراحي دارو به وسيله کامپيوتر
1-4-1-مقدمه
در روش طراحي دارو با کمک کامپيوتر در واقع از کامپيوتر به عنوان ابزاري کمکي براي رسيدن به درک بهتري از شيمي و بيولوژي مساله موجود و انجام فرايند طراحي دارو استفاده مي شود.در بيشتر موارد از اين روش براي پيدا کردن ليگاندي که اينترکشن مناسب با رسپتوري که جايگاه هدف مي باشد، استفاده مي شود. اتصال اين ليگاند به رسپتور مي تواند از طريق اينترکشن هاي هيدروفوبيک، الکتروستاتيک و پيوندهاي هيدروژني باشد.
1-4-2-تکنيک هاي محاسباتي درطراحي و توليد دارو
دريک همکاري تحقيقاتي بين المللي که بوسيله ي دانشمندان دانشکده پزشکي دانشگاه کاروليناي شمالي و دانشگاه دانده در انگلستان انجام شد، روشي براي طراحي و ساخت داروهايي با بازده و تأثير بيشتر ابداع گرديد که در آن داروها مي توانند همزمان چندين پروتئين را هدف قرار دهند.اين روش مي تواند در توليد داروهايي فوق العاده گرانبها که براي درمان بيماريهاي بسيار شايع مانند ديابت، فشارخون، چاقي، سرطان، شيزوفرني و اختلال شخصيت دو بعدي بکار مي روند، موثر باشد. اين بيماريها که به نام بيماريهاي پيچيده معروف هستند داراي علل ژنتيکي و غير ژنتيکي مي باشند که تعيين کننده ي ميزان استعداد فرد براي ابتلا به اين بيماريها است.به گفته ي نويسندگان مقاله در مورد ژنتيک بيماري شيزوفرني ، صدها ژن مختلف مي تواند بروي خطر ابتلا به اين بيماري تأثير داشته باشد به همين علت تنها يک دارو نمي تواند براي هدف قرار دادن علت اين بيماري مفيد باشد اين موضوع درمورد ساير بيماريهاي شايع و پيچيده صادق است.دکتر روتزمي گويد: براي بيماريهاي عصبي رواني و بيماريهاي عفوني و سرطان، در طي 20 سال گذشته طراحي داروها بطور انتخابي بر اساس هدف قرار دادن يک مولکول تکي صورت مي گرفت اما از آنجائيکه اين بيماريها بسيار پيچيده اند و علل چند گانه دارند ،داروها غالباً غير موثر بوده و بسياري از آنها حتي به بازار هم ارائه نمي شدند.از سوي ديگر دارويي که براي تأثير گذاري بروي يک پروتئين هدف طراحي شده است ممکن است با تعداد بسياري از پروتئين هاي ديگر برهمکنش کند، اين برهمکنش هاي ناخواسته غالباً سبب بروز سميت وتأثيرات جانبي داروها مي گردد و بنابراين تصور اينکه شايد راهي براي ساختن داروهايي وجود داشته باشد که تعدادي از اهداف داروهاي مختلف را در يک زمان مورد هدف قرار دهد ، يک راه حل اساسي محسوب شود.درروش جديد داروهاي اتوماتيکي با کامپيوتر بر اساس پايگاه اطلاعاتي بزرگ دارويي، برهمکنش هاي دارو و هدف طراحي مي شوند. دانشمندان از قدرت شيمي محاسباتي براي طراحي ترکيبات دارويي استفاده مي کنند و سپس اين داروها توسط متخصصين علم شيمي ساخته، آزمايش و در مطالعات بروي مدلهاي حيواني که به بيماريهاي انساني مبتلا هستند، بکار مي رود.
1-4-3-نرم افزارهاي مناسب جهت طراحي دارو
غربالگري مجازي3، به کمک روش هاي کامپيوتري يک آنالوگ براي غربالگري با قابليت بالا در محيط آزمايشگاهي (HTS) مي باشد، که روشي جهت بررسي سيستماتيک کتابخانه هاي شيميايي بزرگ فراهم مي آورد.از اين تکنيک براي شناسايي ترکيبات رهبر قوي که ميتوانند سنتز شده و مورد بررسي و تست هاي بيولوژيکي قرار گيرند استفاده هاي شايان توجهي مي گردد.اين پيشرفت ها به ميزان زيادي ميزان موفقيت در مسير توسعه ترکيبات جديد داروئي را امکانپذير نموده اند. هسته مرکزي اين دانش را کاربرد تکنيک هاي کامپيوتري جهت تسهيل کشف ترکيبات جديد داروئي تشکيل ميدهد. طراحي دارو به کمک کامپيوتر4،مدلسازي ملکولي توسط کامپيوتر5،طراحي منطقي دارو به کـمـک کامپيوتر6و در نهايت کشف و توسعه دارو به کـمـک کـامـپـيـوتـر7 ، تکنيک هاي پيشرفته اي هستند که امروزه به منظور بهينه سازي مسير کشف و توسعه ترکيبات داروئي موثر به کار گرفته مي شوند و معرف کاربرد گسترده ابـزارهـاي کـامـپـيـوتـري و پايـگاه هاي اطلاعاتي متنوع به منظور انجام فعاليت هاي ذخيره سازي، طبقه بندي، آناليز، مدل سازي و طراحي ترکيبات داروئي مي باشند.توسعه کاربرد تکنيک هاي کامپيوتري در مراحل کشف و توسعه ترکيبات دارويي به خصوص به کارگيري اين تکنولوژي ها در کارخانه هاي معتبر داروئي دنيا.
1-5- شيمي محاسباتي
1-5-1- تعريف شيمي محاسباتي
شيمي محاسباتي شاخه اي از دانش شيمي است كه سعي در حل مسائل شيمي با كمك رايانه ها دارد دراين رشته از رايانه ها براي پيش بيني ساختار مولكولي خواص مولكولي و واكنشهاي شيميايي استفاده مي شود دراين رشته از نتايج شيمي محض كه در قالب برنامه هاي موثر كامپيوتري درآمده اند براي محاسبه ساختار و خواص مولكولها و جامدات استفاده مي شود در حاليكه نتايج آن معمولا كامل كننده اطلاعات بدست آمده از آزمايشهاي شيمايي هستند اما در برخي موارد مي تواند منجر به پيش بيني پديده هاي مشاهده نشده شيميايي شود بنابراين شيمي محاسباتي مي تواند به شيمي آزمايشگاهي كمك كرده و در يافتن موضوعات جديد شيميايي با شيمي تجربي رقابت نمايد سيماي شيمي محاسباتي شامل مدلسازي مولكولي روشهاي محاسباتي و طراحي مولكول به كمك كامپيوتر و همچنين داده هاي شيميايي و طراحي سنتزهاي الي مي باشد همچنين از اين رشته به گستردگي براي طراحي داروها كاتاليستها و مواد نو استفاده مي شود.]4[
1-5-2-روش هاي محاسباتي
تاکنون روش هاي محاسباتي بسياري براي حل مسائل شيمي ابداع شده است. اين روش ها از قوانين مکانيک کوانتوم، مکانيک کلاسيک و يا ترکيبي از آنها براي حل مسائل استفاده مي کنند. انتخاب روش مناسب براي انجام محاسبات به نوع و بزرگي ساختار مورد مطالعه و همچنين نوع اطلاعاتي که مورد نياز است بستگي دارد. اغلب اين روش ها را مي توان به صورت زير طبقه بندي کرد:]4و35و36[
1- روش هاي شيمي محاسباتي
2- روش هاي مکانيک مولکولي
3- روش هاي ساختار الکتروني
3-1-روش هاي نيمه تجربي
3-2-روش هاي از آغاز
3-3-روش هاي نظريه تابع چگالي
4- روش هاي شبيه سازي ديناميک مولکولي
4-1- شبيه سازي ديناميک مولکولي کلاسيک
4-2- شبيه سازي ديناميک مولکولي کوانتومي
4-3- روش بورن اپنهايمر
4-4- روش کار-پارينلو
1-5-3-انواع مدل هاي مولكولي درشيمي محاسبات
مدل هاي مولكولي با هدف مدلسازي ساختار مولكولي، خواص و واكنش پذيري، بوجود آمده اند.
1-دامنة تغييرات آنها از توصيفات كيفي ساده تا دقيق، مبتني بر نتايج كمي است.
2-دامنة تغييرات هزينه آنها از سطح ابتدائي تا زمان محاسباتي معادل ماهها براي ابر رايانه هاي موازي شده است كه مصالحة بين دامنه تغييرات هزينه و هدف مبتني بر اهداف محاسبات است]17[
1-5-4-مكانيك مولكولي
مبتني بر مدل توصيفي توپ و فنر است،معرف بهتري براي تعادل هندسي نسبت به مدل هاي پلاستيك است. قادر است تا روابط همبستگي با انرژي كرنشي را لحاظ كند، محاسبات آن كم هزينه است، پارامترهاي تجربي فراواني وجود دارد كه مي بايستي به دقت آزمايش و كاليبره شود،اين مدل به تعادل هندسي محدود شده است، برهم كنش هاي الكتروني و ساختار الكتروني را لحاظ نمي كند، اطلاعاتي مبني بر “خواص” و “واکنش پذيري” نمي دهد، قادر به لحاظ كردن و درك برهم كنش هاي ايجاد و شكست پيوندها نمي باشد.]17[
1-6-حمل دارو(دارورساني نوين)
1-6-1-تعريف دارورساني نوين
دارورساني نوين عبارتند از: رساندن دارو در يك زمان و با دز كنترل شده به اهداف دارويي خاص ، اين كار به نحو چشمگيري ، ايمن تر و بسيار مؤثرتر از پخش دارويي در تمام بدن است كه سبب مي‌شود عوارض جانبي و دز مصرفي كاهش يابد.در واقع رساندن دارو در يك زمان معين با دز كنترل شده به اهداف خاص كه باعث كاهش عوارض جانبي ، درمان سريع تر و اختصاصي براي هر يك از افراد است. اين شيوه دزهاي مصرفي را كاهش مي‌دهد و مي‌تواند باعث دل گرمي بيماران براي ادامه رژيم مصرف دارويي صحيح شود. استفاده بهتر از دارورساني ، اجازه استفاده از روش‌هاي درماني جديد را مي‌دهد. اين فناوري جديد ، امكان استفاده از داروهاي بسيار سمي را نيز مي‌دهد. سيستم‌هاي دارورساني نوين براي اين‌كه قادر به رساندن دز مورد نياز دارو در زمان معين به سطح هدف باشند از سيستم‌هاي طراحي شده نانومتري فعال يا غير فعال استفاده مي‌كنند ، پس بايد اين گونه گفت كه گذر از گذرگاه نانوتكنولوژي براي رسيدن به اهداف نهايي دارورساني الزامي است. شايد بتوان گفت دارورساني نوين انقلاب علمي-تجاري داروسازي و پزشكي بوده است كه نسيم نويد بخش بيشتر و بهترزندگي كردن را به انسان مي‌دهد.]9و10[
1-6-2-نانوساختارهاي حامل دارو
مهم‌ترين نانو ساختارها و نانو داروهايي كه در دارورساني نوين كاربرد دارند عبارتنداز :]9[
1- ليپوزوم‌ها براي نفوذ بهتر
2- كپسوئيد و ويروس‌ها براي انتقال دارو
3-نانو ذرات مورد استفاده براي انتقال دارو
4- نانوكپسول ها
5- نانوسرنگ‌هاي سلولي
6- دارورساني با نانوسوسپانسيون
7-استفاده از ماكرومولكول‌هاي خود تجمع دهنده براي حمل دارو

1-6-3-فلرن‌ها
نوع ديگري از ذرات كه در دارورساني مي‌توانند مورد استفاده قرارگيرند ، فلرن‌ها هستند كه يكي از آلوتروپ‌هاي كربن بوده و شامل حلقه‌هاي 5 ضلعي و 6 ضلعي از اتم كـربـن هستنـد. ايـن تـركيبـات بـه عنـوان حـامل‌هاي دارويي بسيار موثرواقع مي‌شوند. باكي‌بال شناخته شده ترين فلرن است كه شبيه توپ فوتبال است و از 20 شش ضلعي و 12 پنج ضلعي ساخته شده است. محققان مؤسسه سي سيکستي8‌از ماكرو مولكول‌هاي درماني به صورت فلورن‌ها استفاده مي‌كنند. فلرن‌ها از نظر ساختاري شبيه توپ فوتبال هستند و به عنوان آنتي اكسيدان و داراي قدرت جذب راديكال‌هاي آزادي هستند كه در طي بيماري هائي مانند بيماري‌هاي اعصاب ، حملات قلبي و ديابت افزايش مي‌يابند. انواعي از مـواد ، داراي اكسيـژن فعـال و راد يكال‌هاي آزاد هستند كه مي‌توانند الكترون‌هاي غيرمزدوج خود را در تماس با مولكول‌هاي حياتي مانند اسيدهاي نوكلئيك قرار ‌دهند و بــه ايــن وسـيـلــه سـبــب تـخـريـب سلـولـي و مـرگ سلـول9 شـونـد. محققـان سيسيکستي معتقدند كه فلرن‌ها به صورت يك “اسفنج راديكالي”‌ عمل كرده و مي‌توانند كه الكترون‌هاي تخريب شده را در ميان بگيرند. در عمل ، فلرن‌ها در آب نامحلول هستند لذا لازم است تا به نوعي محلوليت آن‌ها افزايش يابد] 9،16[
شکل1-1-ساختارفلرن
‌1-6-4-ليپوزوم‌ها


دیدگاهتان را بنویسید