سیستم نگهداری و تعمیرات بهبود

1-4-4 -چالشها، موانع و گلوگاهها

طبق نظر متخصصان مواردی چند در راه کاربردهای پوششها و فیلمهای نازک به صورت مانع عمل میکنند که البته دو تا از مهمترین آنها قیمت و حجم تولید است . اما موانع متنوع دیگری نیز وجود دارند که کنترلشان مشکل است (پوشش اسیدیPVD ،پوشش دهی چرخشی و غیره) و اگر کنترل دقیق لازم باشد احتمالاً محدودیتهایی در نتایج کاربرد این تکنیک ها وجود دارد. این موانع هم به اندازه و هم به شکل (سه بعدی) زیرلایه هایی که قرار است پوشش داده شوند مربوط میشود.

تکنیکهای خودآرایی که در بدو امر از سطح مولکولی آغاز میشوند میتوانند در غلبه بر این مشکلات در برخی کاربردها یاری رساند. کمبود درک جامعی از سازوکارهای چسبندگی میان زیرلایهها و پوشش به علاوه این ارتباط میان چندلایهایها مانعی دیگربه همراه درک اصول اساسی ماورای واکنش ها در مقیاس نانو است. گلوگاههای دیگر این بخش، کمبود تجهیزات برای تعیین سریع و معنادار مشخصات (که در محیطهای صنعتی حیاتی میباشد) و عدم درک نیازهای صنعتی است. در صورتی که فیلمهای نازک در سیستمهای مواد و فرآیندهای تولید آنها وارد شوند، رفع این گلوگاهها بسیار حیاتی خواهد بود. برای صنایع وابسته به سرمایهگذاری این امرممکن است مانع ایجاد فناوریهای جدیدتر شود. بسیاری از متخصصان از نیاز به مدلسازی کامپیوتری پیشرفته به عنوان موضوعی حیاتی در این بخش یاد کردهاند. برای کاربردهایی که حجمهای زیادی مورد نیاز است و یا کاربرد آن فناوری برای آنها حیاتی است (مثل PVD|CVD ) تلاشهای تحقیق و توسعه بایستی بیشتر بر تولید حجمهای بالا متمرکز گردد. در مقابل در بسیاری کاربردهای با فناوریهای پیشرفته مانندOLEDها و یا MEMS/NEMS ،روی تحقیقات کاربردی و ابتدایی جهت درک بهتر رفتار و خواص در مقیاس نانو تلاش فراوانی صورت گرفته است.

1-5 -نتایج و پیشنهادات مربوط به جنبههای غیر فنی

1-5-1 -موقعیت رقابتی اروپا

اقتصاد بالقوه و توزیع اجتماعی نانومواد از آنها عوامل مهمی میسازد که اروپا بایستی در محیط رقابتی بینالمللی امروزه درنظر بگیرد. بر اساس نظریات متخصصان پنل دلفی، موقعیت رقابتی اروپا در 4 وضعیت رقابتی به طور کلی در سطح دانشگاهی خوب در نظر گرفته میشود در حالیکه تفاوتهایی در سطح صنعتی مشاهده میشود. توضیح با جزییات بیشتری در زیرمیآید. در زمینه مواد نانوحفرهای اکثر متخصصان، ظرفیت دانشگاهی اروپا را خوب یا حتی بسیار عالی ارزیابی میکنند، با این حال لازم به ذکر است که نزدیک 20 %از آنها دانش اروپا را ضعیف توصیف میکنند. در بخشی صنعتی، زمینه کاری توسط شرکتهای اصلی بسیار بزرگی که اکنون به عنوان بازیگران اصلی مطرح هستند اشغال شده است و عموماً به بخشهای صنعتی بزرگی، مانند الکترونیک، محصولات دارویی و شیمیایی (کاتالیزها هماکنون پرکاربرترین بخش فعلی میباشند) اختصاص دارد. در مورد نانوذرات، تحقیقات دانشگاهی تحت کیفیت خوبی لحاظ میشود در حالی که وضعیت در صنعت به شکل قابل توجهی وابسته به نوع سازمان تغییر میکند. صنایع بزرگ و مادر در مهمترین موقعیت واقع هستند (به خصوص برای بازارهای وسیع این محصولات) و همچنین برخی از شرکتها با اندازه متوسط نیز از این امتیاز بهرهمندند. صنایع کوچک و SME های خلاق ، شامل برخی از صنایع نو، موقعیتی مناسب دارند اما SME های سنتی امتیازی پایین میگیرند و 45 %از متخصصان وضعیت آنها را ضعیف توصیف میکنند. در زمینه درختسانها، که تحقیقات دانشگاهی نیز از کیفیت خوبی برخوردارند، به نظر 80 درصد از متخصصان تنها صنعتی بزرگ که میتواند با شرکتهای بینالمللی رقابت کند، قادر است در موقعیتی رضایت بخش قرار گیرد.  در مقابل، هر دوی SME های سنتی و نوآور به نظر 40 درصد از متخصصان در موقعیتی ضعیف قرار دارند. از نقطه نظر سیاست RTD اتحادیه اروپا این تشخیص به پیشنهاد واضحی مبتنی بر تمرکز امکانات مشی RTD بر توسعه ارتباط میان کاربردهای صنعتی و رقابتی با فعالیتهای دانشگاهی و آکادمیک است. صنعتی شدن به عنوان یک عامل کلیدی از یاد رفته در تحقیقات و توسعه درختسانها بایستی مورد بررسی قرار گیرد. توجه به پوششها و فیلمهای نازک بیانگر این واقعیت است که موقعیت نسبی اتحادیه اروپا به اعتقاد 60 درصد از متخصصان خوب است به اعتقاد 14 %عالی است و به اعتقاد 14 درصد دیگر رضایتبخش است. صنعت چه در فاز بزرگ و چه در بخش SME ها موقعیت خوبی دارد ولی رقابتی تنگاتنگ بین المللی علیالخصوص در زمینههای کاربرد نیمهرساناها به چشم میخورد. کشورهایی مانند تایوان و کره جنوبی به مقدار زیادی به طور مشترک البته با آمریکا و ژاپن در این زمینه سرمایهگذاری میکنند. شاید لازم باشد اروپا در برخی زمینههای خاص برای دستیابی به حجم حیاتی مورد نیاز برای رقابت جهانی تمرکزبیشتری داشته باشد.

1-5-2 -بهداشت، ایمنی و مسایل محیطی (HSE )

تهیه، آماده سازی و به کار گیری نانو مواد از نظر نیاز به توجه ویژه به خطرات احتمالی برای اقدامات مرتبط با محیط زیست و سلامت در درجه اول اهمیت قرار دارند. اکثریت متخصصان مصاحبه شده، بیان کردند که بایستی مطالعات و تحقیقات روی زمینههای HSE برای کاهش و حداقلسازی خطرات احتمالی ناشی از افزایش تهیه و کاربرد نانو مواد صورت گیرد0 تولید و کار روی نانوذرات اکنون بیشترین نگرانیها را به خود جلب کرده است کلیه متخصصان بر این عقیدهاند که تجهیزات ویژه و یا تسهیلات خاص علاوه بر موارد راهنمای استفاده می بایستی جهت حفاظت از محققین و افرادی که با نانوذرات سروکار دارند تهیه شوند وباید توجه ویژه ای بایستی به نتیجه و رفتار مقادیر زیاد هدر رفته احتمالی که احتمالاً میتواند دارای نانوذرات باشند و در حالت آزاد وارد محیط زیست و زندگی حیوانات و انسان شوند، معطوف گردد. ارزیابی منظم زمانی از بهداشت و سلامت انسان و تاثیر محیطی، یک اولویت محسوب میشود. افزایش کاربردهایی که نانوذرات را در تماس مستقیم با پوست قرار می دهند(مواد آرایش) و یا کاربردهای دارویی ، به نگرانیها می افزاید و نیاز برای بازرسی شدید را در این زمینه طلب میکند. برای مواد نانوحفرهای، متخصصان توصیه میکنند که دقت ویژهای در بازیافت هریک از حلالها یا ساختارهای وابسته به عوامل صورت پذیرد و نیز در فیلمهای نازک نگرانی محیطی میتواند برای مثال از کاربرد حلالهای مختلف چنانچه در دو روش جا افتاده مانند سل ژل و رسوبدهی الکتریکی استفاده میشود گسترش یابد. درختسانها به نظر میرسد با مضرات غیرمترقبه HSE کمتر درگیر باشند، چراکه آنها را تقریباً شرکتی با تجربهای خوب از معرفی محصولات شیمیای جدید (چنانکه درختسانها هم اینگونهاند) به بازار معرفی میکنند و سنتز آنها خود وابسته به روشهای تثبیت شده و شناخته شده با ارزیابی ریسک است و بایستی از مراحل قانونی اخذ تایید برای مواد شیمیایی عبور نماید.

1-5-3 -نتیجه و توصیهها

نانومواد فرصتی بسیار وسیع عملا" برای کلیه بخشهای صنعتی فراهم میآورد که میتوانند محصولاتی جدید را در صنایع جدید به بازار عرضه نمایند و باعث باز احیای آنان شده یا مشاغل کاملا" جدیدی راکه قادر به ایجاد فرصت های نوین برای استخدام و رشد اقتصادی هستند، فراهم آورند. با مراجعه به 4 موضوع نقشه راه که وضعیت اروپا را بررسی کردهاند، چناه که بیان شد به لحاظ علمی در وضعیتی بهتر و همچنین در سطح صنعتی موقعیتها و نقاط قوتی وجود دارند. اما برای به عینیت رساندن کاربردها فعالیتهایی خاص و نو آوریهایی بایستی طی 10 سال آتی و پس از آن صورت گیرد. مواردی که (اولویتهایی) بایستی در نظر گرفته شوند برای 4 موضوع تقریبا" یکسان است. به طور خاصی این موارد به شرح زیرند: کاهش هزینههای تولید نیازی است که متخصصان در هر 4 زمینه در نظر گرفته شده بر آن اتفاق نظر دارند و همچنین افزایش کاربردها در? فرآیندهای تولید مرتبط در وهله اول برای مواد نانوحفرهای، نانوذرات و درختسانها لازم است تاً فرآیندهای تحقیقاتی با نیازهای صنعتی هماهنگ شوند.باید توجه خاصی به محدودیتهای تولید و توزیع اندازههای معینی از نانو مواد صورت گیرد. نتایج بسیاری از یک فرآیند افزایش حجم تولید مؤثر قابل استخراج خواهد بود:

• کاهش مورد نظر در هزینههای تولید

• بازتولیدپذیری مواد مختلف که تولیدکننده را قادر خواهد ساخت تا به استانداردهای سخت بسیاری از

زمینههای کاربردی مورد نیاز دست یابد.

• ارتقای حجم/خروجی تولید

بازار این نانومواد میتواند بسیار بزرگ باشد. با این وجود طیف وسیعی از کاربردهای توسعه یافته که به بازارهای بسیار متنوعی مربوط میشوند، تخمین با یک دقت منطقی از بازار را مشکل می سازد. روشهای تعیین مشخصات، تجهیزات همزمان برای نظارت بر فرآیند و کنترل و مترولوژی زمینههایی هستند که توجه ویژه ای را به این دلیل که هم به تحقیقات علمی وهم به فعالیت تولید کمک میکنند، طلب میکند. تحقیق زیربنایی برای درک ارتباط فرآیند خواص ساختاری در سطح مولکولی و نیز کشف و طراحی مجموعههای مولکولی مؤثر بر انتظام مهندسی مولکولی- مطمئناً به منظور کمک به ارتقای بسیاری از فرآیندهای جدید یا در طراحی مواد جدید (خصوصاً در ارتباط با خودپردازی و خودآرایی) ضروری و بایسته به نظرمیرسد. مدلسازی کامپیوتری و شبیه سازی یک ابزار حیاتی دیگر جهت پشتیبانی و کاربریهاست. دسترسی به ساختارهای تجهیزات مناسب جهت توزیع و تسهیم مطلوب دانش ضروری است . اکثر متخصصان بیان داشتند که به تجهیزات لازم زیربنایی جهت اجرای فعالیتهای مرتبط با فناوری نانو شامل تسهیلات خارجی و داخلی دسترسی داشتهاند. با این حال اکثریت بالایی از این تجهیزات ضروری هستند تا محصولات مرتبط با فناوری نانو به بازار نهایی محصولات در مراکز چند بخشی نوساخت یافته با دانش پیشرو در زمینه توسعه مواد و تسهیلات تولید و معرفی محصولات در بازار معرفی شوند.  هم دانشگاه و هم صنعت از این موارد سود خواهند برد و حضور کارخانجات تولید پیشرو عامل مهمی در کمک به افزایش تولید در مقیاس صنعتی، تسهیل انتقال فناوری و فراهم آوردن آموزشها و مهارتهای لازم خواهند بود. SME ها نیز میتوانند از این ساختارها به مقدار قابل توجهی بهرهمند شوند و این نه تنها به تسهیم آنها در شناسایی (و استخراج احتمالی) فرصتهای احتمالی بالقوه مرتبط با فناوری نانو مناسب توسط آن شرکتها کمک خواهد کرد، بلکه به تثبیت زیر بنای نانو فناوری در اروپا خواهد انجامید که ورود تعداد بیشتر و اهمیت چنین شرکتهایی در اقتصاد اروپا منجر خواهد شد.

• نقش شرکتهای کوچک نو پا و SME ها به صورت اعم به شکل زیر خواهد بود:

• به عنوان تامینکنندگانی منحصربه فرد برای بازار نهایی عمل خواهند کرد

• به عنوان فراهمکنندگان فناوری (رهیافتهای نو) به شرکتهای اصلی عمل خواهند کرد (که در این زمینه

استراتژی های مالکیت ابداعی حایز اهمیت است)

• به عنوان تامینکنندگان واسط برای شرکتهای بزرگ در تولید نهایی کمک خواهند نمود.

نهایتاً یک رهیافت ضروری برای حل زمانمند مسایل HSE مرتبط با نانومواد و ارتباطی جامع روی این میتواند به عنوان پیش نیازی برای به دست آوردن اجماع عمومی لازم برای پذیرش و موفقیت محصولات مرتبط با فناوری نانو محسوب شود.

2 -نقشههای راه سیستمهای دارویی و بهداشت

پیش زمینه به نظر میرسد تاثیری که فناوری نانو بر بخش دارویی خواهد داشت بسیار جامع و تاثیر گذار باشد چرا که به توسعه قطعات پزشکی و دارویی، عملکرد بهتر و دقیقترداروها و سیستمهای تشخیص بهتر میانجامد. به دلیل پدیدههای کوانتومی که در مقیاس اتمهای منفرد و مولکولهای کوچک رخ میدهد، فناوری نانو موادی جدید با خواص جدید فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی تولید خواهد کرد. کشف نشانگرهای جدید برای تشخیص بیماریهای معین و نیز تشخیص نارساییهای متابولیک و مولکولی سرعت خواهد گرفت. انتظار میرود یک جهش در درمانهای دارویی و تشخیصهای پزشکی صورت گیرد که بعدها باعث شود رهیافت کنونی مبتنی بر 7 کوانتومی پیگیری علایم بیماری تغییر یابد به این صورت که تشخیص در مرحلهای پیشتر از وقوع علایم انجام شود. به وسیله فناورینانو، در ترکیب با دیگر علوم و فناوریهای بنیادی فهم بهتر و تهیه نقشهای از مکانیسم سلولی پیچیده میسر میشود و امکان تشخیص بیماریها و درمان آنها به کمک داروهای متناسب با آنها فراهم میآید. یازده عنوان به عنوان نمایندههای کاربرد فناوری نانو در بخش زیست پزشکی شناسایی شدهاند و اجرای نقشه راه به تمرکزبر چهار مورد زیر اختصاص یافته است.(شکل صفحه 35 ) فرآیند متمرکز، کاربردی بوده و علی رغم اینکه زمینههای انتخابی محدود شده به نظر متمایز میرسند، با درجات متفاوتی با همدیگر همپوشی دارند و آنها را باید به شکل کلی در نظر گرفت چنانکه شکل زیر نشان میدهد موضوعات مختلف با یکدیگر درگیرند ومیتوانند برزنجیره ارزش صنعت تاثیر بگذارند.

همانگونه که در شکل زیر توضیح داده شده است، اثری که فناوری نانو میتواند بر چهار زمینه کاربردی داشته باشد، هم میتواند از نوع توانمندساز و هم از نوع توسعهدهنده باشد0 در شکل زیر انتظاراتی که از هر بخش وجود دارد نشان داده شده است.

2-1 -کپسوله کردن دارو/تحویل دارو/هدفگیری دارویی

 موضوع شرح- 1-1-2

تقاضا برای داروها و فاکتورهای تشخیص کاراتر و دقیقتر در درمان و تعیین طیف وسیعی از بیماریهای حاد به منظور ارتقای کیفیت و کارایی درمانهای دارویی در حال افزایش است. تحقیقات راجع به تحویل منطقی و هدفگیری عوامل درمانی و دارویی یک اولویت محسوب میشود و در آینده به شکل فزایندهای از نانو فناوری جهت ایجاد سیستمهایی که ما را قادر سازد تا داروها را در بخش معینی از بدن تحویل دهیم استفاده خواهد شد. این کار با استفاده از داروهای واکنش دهنده معین و هدفگیری آنها صورت میگیرد که میتوانند در حالتی کنترل شده، با دزی مناسب تخلیه شوند و در نتیجه روشی بهتر و مؤثرتربرای تزریق و ورود دارو ارایه دهند. پیشرفت در زمینه نانوداروها که ابزار مولکولی و درک عمیق معماری سلولی و? فرآیندهای بیوشیمیایی را به همراه هم به کار می گیرد، نتیجتا"عاملی خواهد بود که داروهای مؤثر و عوارض جانبی کمتر و یا عدم عملکرد معکوس داروها را نوید میدهد. همه شرکتکنندگان در پنل دلفی بر این عقیده بودند که فناوری نانو مواد دارویی را وارد بازار خواهد کرد که  همگی از کپسوله 8 خواص متناسب با آنها با بکارگیری مفاهیم دیگر میسر نمیشود. علوم درمانی، تشخیص و ترانوستیک کردن داروها/ تحویل دارو/ هدفگیری دارو بهره خواهند برد.

2-1-2 -خواص و کاربردها

نانوذراتی که قرار است به عنوان دارو یا حامل دارو مورد استفاده قرار گیرند، یکی از مهمترین نقشها را در درمان مبتنی بر دارورسانی آتی خواهند داشت چرا که دارای خواص منحصر به فرد بیولوژیکی، شیمیایی و فیزیکی هستند که از ابعاد نانومقیاس آنها نشاُت میگیرد. نانوذرات عموما" به عنوان ذراتی با اندازه تا 100 نانومتر تعریف میشود اما کاربردهای پزشکی در این زمینه استثناء میشوند چرا که ذرات بزرگتر از 100 نانومتر نیز میتوانند اهمیت بیولوژیکی بالایی داشته باشند. در تحویل دارویی ذرات تا اندازه 400 نانومتر و بیشتر خواص مفیدی را نشان میدهند که به انقلابی در بخش دارویی خواهد انجامید. با این وجود در ابعاد زیر 100 نانومتر است که خواص بیولوژیک شیمیایی و فیزیکی منحصر به فرد هستند. ذرات کوچکتر از 50 نانومتر، برای مثال، میتوانند به خوبی وارد اکثر سلولها شوند، در حالی که نانوذرات کوچکتراز 20 نانومتر میتوانند از دیواره رگهای خونی نیز عبور کنند، در نتیجه داروها در مقیاس نانو میتوانند به راحتی با مولکولها هم روی سطح سلول و هم داخل سلول واکنش دهند، به گونه ای که اغلب رفتارآن مولکولها تغییرمینماید. طیف نانوذرات به کاررفته در کاربردهای نانوپزشکی بسیار وسیع است و درواقع در زمینههای زیربه کار میروند:

• نانوذرات معدنی مثل نانوذرات سیلیکاتی، مغناطیسی، طلا)

• نانوذرات پلیمری مثل پلیساکارید ها، پلی لاکتیک اسیدها، پلیساکاریدها)

• مواد دارویی پلیمری (مانند داروهای پلیمری)

• نانوبلورها (مانند داروهای آسیا شده در مقیاس نانو)

• لیپوزومها

بر خلاف این تنوع از زمینهها، در حدود 81 درصد از متخصصان همراه در پروژه بیان داشتند که تحقیقات روی نانوذرات بیشتری لازم است، زیرا طیف نانوذرات کنونی موجود برای اجرای کلیه کاربردهای درمانی مورد نیاز کافی نیستند. داروها و مواد دارویی را میتوان، یا درون نانوذرات کپسوله کرد و یا به صورت خود نانوذرات تولید نمود و کاربردهای متنوعی وجود دارد که میتواند در عاملدار کردن نانوذرات مفید باشد. جهت ارتقای خصوصیاتی مانند سازگاری 9 سطح نانوذرات را میتوان توسط پوشش، لایهگذاری یا اتصال دهندهها و تراکنش بیولوژیک بهبود داد0 10 زیستی، هدفگیری وتعیین خصوصیات، شناسایی شکل " استفاده میشود، میتوانند مزایای بسیاری داشته باشند. 11 وقتی از نانوذرات به عنوان "گذردههای نانو • داروهای "حل نشدنی" به روشی "حل شدنی" میشوند و توسط گذردهها منتقل میشوند.

• داروها را میتوان در برابر تجزیه در طول انتقال تا مقصد محافظت نمود.

• نانوذرات میتوانند به صورت فعال یا غیرفعال در درون بافت هدف انبار شوند و داروهای منتقل شده را طبق یک برنامه دز- زمان کنترل شدهای رها سازند.

• از آنها میتوان به عنوان عوامل افزایش وضوح در سیستمهای تشخیصی استفاده نمود.

افزایش نسبت سطح /حجم به دلیل اندازه نانومواد دارویی در کنار رفتار حرارتی/مغناطیسی انواع معینی از نانوذرات در تلفیق با دیگر خواص ویژه ممکن است به فعالیتهای درمانی پیشرفتهای انجامیده، گستره وسیعتری از روشهای درمانی را بگشاید. نانوفناوری به عنوان یک زیربنای عمومی برای تحویل دارو محسوب میشود که دارای امتیازاتی در همه سطوح است و ارایه دهد، میتواند از درمانهای منحصر به فرد مربوط به 12 در واقع میتواند روشهای جدیدی را برای تحویل شفابخشها افراد به صورت خاص حمایت کند0 این روشها را تا نیل به کاهش دز مؤثر بیماری کارآمد سازد و مسمومیت ناشی از بیماری را کم نماید که این خود رضایت بیمار را زیاد نموده و میتواند به کاهش هزینههای مراقبت از سلامتی بیانجامد. کشف بیشتر اهداف تزریق و ورود سلولی به صورت vivo in) در بدن موجود زنده) رهیافتهای کنونی درمانی موجود را ارتقاء داده وارد زمینههای حاملهای تحویل DNA برای درمان ژنی و تحویل پروتئین های درمانی در موضع عملکرد آنها خواهد شد. ، زیست شناسی محاسباتی، 13 فناوری نانو در تلفیق با دیگر فناوریها و ابزارهایی مانند میکروفناوری، شیمی ترکیبی طراحی دارو به کمک کامپیوتر، انبارکردن اطلاعات و پردازش اطلاعات نیز به کشف و توسعه داروسازی منحصر به شخص خواهد شد و تا 10 الی 15 سال آینده انتظار میرود تعداد داروهای طراحی شده مبتنی بر نوع مشخصی از ژنوم افزایش یابد.