إعداد - فهد الشملاني:

حظيت الجامعات السعودية في ظل الحكم الرشيد لآل سعود باهتمام ودعم كبيرين لمواكبة التطورات والاكتشافات العلمية والمعرفية عالمياً, وأصبحت قاعات الأكاديميات محكاً حقيقياً للكشف والتميز والتطوير العلمي على يد كبار الأساتذة والخبراء والعلماء, وبتوفر الإمكانات والأجهزة الحديثة في مختلف التخصصات العلمية والتعليمية.

ولعل الاهتمام الخاص من خادم الحرمين الشريفين الملك عبد الله بن عبد العزيز آل سعود حفظه الله بالجوانب التقنية الدقيقة ودعمه غير المحدود للأكاديميات التقنية لهو دليل مشرق وإصرار على أن تتبوأ المملكة مكانة مرموقة على المستويين العلمي والتعليمي, وأن يتم تفعيل كافة الجوانب البحثية للتطبيق العلمي في مشروعات المملكة التنموية وأن تصبح التقنية الحديثة إحدى الركائز الصناعية, ومن هذه التوجهات الكريمة إنشاء معهد متخصص لعلوم النانو!

معهد الملك عبد الله لتقنية النانو

عملياً كانت الخطوات المدروسة من قِبَل حكومة خادم الحرمين الشريفين وعملاً بتوجيهاته وتحقيقاً لرؤيته في مجال تقنية النانو في الجامعات السعودية،سَعَتْ الجامعة إلى إنشاء معهد خاص بتقنية النانو داخل حرم الجامعة, وقد اعتمد مقره بكلية العلوم, ويعد المعهد وحدة تطوير لأبحاث النانو في كلية العلوم ويلقى الاهتمام والدعم في خطط جامعة الملك سعود الإستراتيجية،كي يكون نواة لمعهد متكامل ومتطور يهتم بعلوم النانو ويتابع أحدث التقنيات العالمية, وقد بدأت خطوات الإعداد لتنفيذ ذلك المعهد بإعداد تصور كامل عنه،ثم عرض التصور على مجلس الجامعة، وصدرت الموافقة بتاريخ 26-3- 1428هـ، بإنشاء معهد لعلوم وأبحاث تقنية النانو تحت مسمى: (معهد خادم الحرمين الشريفين لأبحاث التقنيات المتناهية الصغر (النانو))، ورفعت توصية بذلك إلى مجلس التعليم العالي لاستكمال الخطوات اللازمة لتأسيس هذا المعهد (قسم الفيزياء والفلك) فور صدور موافقة مجلس التعليم العالي على إنشائه. ومن مجالات عمل المعهد ما يلي:

أولاً: المجالات البحثية والتطويرية والتطبيقية في مجالات الطاقة، معالجة المياه، الاتصالات, الطب والصيدلة، الغذاء والبيئة، تصنيع ودراسة خصائص مواد النانو.

ثانياً: النمذجة modeling والمحاكاة لتراكيب النانو.

ثالثاً: المجالات التعليمية والتدريبية في مختلف مجالات النانو.

رابعاً: المجالات الاقتصادية والصناعية والاجتماعية المتعلقة بصناعة النانو.

ولكن ما هو النانو؟

علم النانو هو العلم الذي يبحث في السلوكيات والخواص الجديدة للمادة في أبعادها على مقياس نانوي, والتي تبلغ تقريباً (من 1 إلى 100) نانومتر, وتقنية النانو هي الطريقة التي توضع فيها الاكتشافات المصنوعة على مقياس النانو في العمل؛ بمعنى أنها أكثر من مجرد جمع لعدة مواد ذات مقياس نانوي. وإنما تتطلب القدرة على التعامل والتحكم بهذه المواد بطريقة مفيدة.

وبمعنى توضيحي فإن تقنية النانو تعني التحكم التام والدقيق في إنتاج المواد وذلك من خلال التحكم في الجزيئات الداخلة في عملية التفاعل وتوجيه هذه الجزيئات من خلال إنتاج مادة معينة وهذا النوع من التفاعل يعرف بالتصنيع الجزيئي، ووضع الذرات أثناء التفاعل في مكانها الصحيح أو المناسب, وفقاً للاحتياجات المعملية في عمليات التصنيع.

التقنيات متناهية الصغر

يحدد النانومتر بجزء من بليون من المتر. ولتوضيح المسألة بصورة أقرب إلى الذهن فإن: صفحة من الورق يبلغ سمكها 100.000 نانومتر.

والشعرة الشقراء يبلغ قطرها على الأرجح 15.000 إلى 50.000 نانومتر، لكن الشعرة السوداء من المرجح أن يكون قطرها من 50.000 إلى 180.000 نانومتر.

النانومتر يعادل 1 من مليون من المليمتر.

بعض المجالات العلمية المستفيدة من تقنية النانو

هذا العلم هو أقرب العلوم بدون منازع إلى مصطلح العلوم المتعددة التخصصات، حيث إن تقنية النانو تستخدم في مجالات متنوعة كاستخدامات الطاقة وتقنياتها، في مجال الاتصالات والمعلومات وفي تعليب الأغذية وتصنيعها وحتى في صناعة بعض الأدوات المنزلية. ولعل الاستخدام المكثف لتقنية النانو كان في المجال الطبي والعلمي، فعلى سبيل المثال فإن المجهر الإلكتروني الماسح STM يستخدم لتكبير الأشياء الصغيرة ملايين المرات بحيث يمكن للباحث دراستها بتفاصيلها الدقيقة عن طريق الحصول على صورة رقمية مفصلة لها وكذلك تم تطوير جهاز بتقنية النانو يتم زرعه في الجسم بحيث يغني الأشخاص المصابين بمرض السكري عن استخدام حقن الأنسولين وهذا مجرد مثال على أحد الاستخدامات المبدئية لتقنية النانو، ومثال آخر على استخدام هذه التقنية في المجلات الطبية العلاجية والوقائية استخدام أجهزة مثل نانو روبوت، تمكن الجراحين من السيطرة على الأجهزة الدقيقة أثناء إجراء العمليات الجراحية الدقيقة والحرجة، حيث يستخدم الجراح عصاة التحكم لتمكنه من التحكم بذراع الروبوت الذي يحمل الأجهزة الدقيقة وكاميرا مصغرة وذلك ليحول التحركات الكبيرة إلى تحركات صغيرة وهذا يتيح مزيداً من الدقة الجراحية.

أيضاً هناك مركبات تم هندستها بتقنية النانو لتتوافق مع مستوى الجزيئات والذرات، لذا فاستخدام هذه التقنية تساعد في كل من التشخيص والعلاج للأمراض في شتّى المجالات منها أمراض القلب والمخ والأعصاب والحروق والإصابات والإنجاب، ومستحضرات التجميل؛ فمن الناحية العلاجية يمكن بواسطة هذه التقنية استئصال والقضاء على المرض بالبحث عن موضعه وتدمير الخلايا المسببة له وكذلك علاج أو إصلاح الخلايا التالفة وأيضا استخدام مضخات أو وسائل على مستوى التكنولوجيا الجزيئية.

نانو طبي للتخلص من السرطان

لقد استطاع علماء من مركز السرطان (ميموريان كيتيرنج) الأمريكي من التوصل إلى تطوير ذرات مجهرية ذكية تخترق الخلايا السرطانية، وتقضي عليها من الداخل, واستطاع العلماء بقيادة (ديفيد شينبيرج) التقنية النانوية في إنتاج الجزيئات المنمنمة، ومن ثَم َّ استخدامها في القضاء على الخلايا السرطانية في فئران المختبرات, وعمل العلماء على تجهيز ذرات مشعة من مادة (أكتينيوم 225) ترتبط بنوع من الأجسام المضادة من (قفص جزيئي)، ونجحت هذه الذرات في اختراق الخلايا السرطانية ومن ثمَّ الفتك بها والقضاء عليها, وأكد (شينبيرج) أن فريق العلماء توصل إلى طريقة فعالة لربط الذرات بالأجسام المضادة وبالتالي يتم إطلاقها ضد الخلايا السرطانية. واستطاعت الفئران المصابة بالسرطان أن تعيش 300 يوم بعد هذا العلاج، في حين لم تعِش الفئران التي لم تتلقَّ العلاج أكثر من 43 يوماً. وتوجد في كل (ذرة) خلية (ألفا) ذات عناصر إشعاعية قادرة على إطلاق ثلاثة جزيئات, وكل جزيئ من هذه الجزيئات تطلق ذرة ذات طاقة عالية؛ لذلك فإن وجودها داخل الخلية السرطانية يقلص من احتمال قيام ذرات (ألفا) بقتل الخلايا السليمة.

وتم تجريب الطريقة على خلايا مستنبَتة مختبرياً من مختلف الأنواع السرطانية التي تصيب الإنسان، مثل الأورام السرطانية في الثدي والبروستاتا وسرطان الدم. وستجرَّب الطريقة أولا في مكافحة سرطان الدم بعد أن تأكد العلماء أن التجارب على الفئران سارت دون ظهور أعراض جانبية.

تطبيقات متعددة للنانو

من الأدوات المستخدمة في تقنية النانو في المجال الطبي:

* الأجهزة المجهرية الدقيقة والمطورة مثل المجهر الإلكتروني الماسح.

* المعدات المستخدمة في تصوير الخلايا والبكتيريا والفيروسات والوحدات الجزيئية.

جزيئات الكربون حيث يتم تشكيلها لإنتاج مواد أقوى 100 مرة من الفولاذ على الرغم من أن وزنها سدس وزن الفولاذ وأكثر من النحاس من ناحية التوصيل، ويمكن أن يستخدم بأمان في بعض التطبيقات الطبية مثل أنظمة إيصال الأدوية وتعد من أشهر الأمثلة في استخدام تقنية النانو في الطب مثل Nanotubes ،Fullerenes.

* الأجهزة الدقيقة التي تضم النظم الكهربائية الصغيرة MEMS والتي تحتوي على أجزاء متحركة مصغرة للعمليات الجراحية والأجهزة المنظمة لضربات القلب.

* ميكرو فلويديكس Microfluidics لإجراء اختبارات الحمض النووي.

* ميكرو ارايس Microarrays التي تستخدم للكشف عن الكميات القليلة للبكتريا المرضية.