بیشک یکی از مهمترین دستاوردهای بشر در دهههای اخیر، حوزه علوم و فناوری نانو[1] است که راهکارهای متنوع و نوآورانهای برای رفع مشکلات و معضلات موجود در بخشهای مختلف ارائه میکند. فناوری نانو که بهعنوان مهندسی و هنر دستکاری مواد در مقیاس نانو ۱ تا ۱۰۰ نانومتر) شناخته میشود، پتانسیلهای بالقوه و بالفعل نانومواد را در بخشهای مختلف علمی، صنعتی، محیطزیست و سایر حوزهها به نمایش میگذارد. یکی از اصلیترین مشخصههای فناوری نانو، توانایی آن در تغییر، کنترل و بهینهسازی ساختار اساسی مواد در ابعاد اتمی و مولکولی، در راستای ایجاد خواص ویژه در ترکیبات مختلف است که تقریباً منشأ اصلی کاربردهای این فناوری در حوزههای مختلف به حساب میآید.
تصویر صرفاً جهت استفاده گرافیست
- ممنوعیت دارویی
ممنوعیت استفاده از داروها (برخی مواد غذایی) در قالب وضع قوانین ملی و بینالمللی در کشورهای مختلف دنیا اقدامی است که در جهت جلوگیری از مصرف بیشازحد و خارج از عرف برخی داروها با ویژگیها و عملکرد خاص صورت میپذیرد. در این شرایط، علیرغم ممنوعیت جزئی یا کلی این دسته از داروها، دولتها مجوز تولید، توزیع و مصرف کنترلشده آنها را صرفاً برای بیماران خاص ارائه میدهند. بهعنوان مثال داروهای خانواده آمفتامین[2] از جمله داروهایی بهشمار میآیند که صرفاً در موارد خاص برای برخی بیماران تجویز میشوند و در سایر موارد خریدوفروش و استفاده از آنها جرم محسوب میشود. البته لازم به ذکر است که در مورد برخی داروها از جمله برخی داروهای مخدر، ترکیبات با خاصیت روانگردانی[3] (همچون آل اس دی[4]) و برخی داروهای خانواده استروئیدها[5] نیز ممنوعیت کلی وجود دارد. قابل ذکر است که برخی دولتها استفاده مقادیر ناچیز از برخی داروهای مشخص برای مصارف شخصی را جرم نمیدانند و صرفاً تولید، فروش و مصرف آنها در مقادیر زیاد را جرم به حساب میآورند. در هرحال، کنترل و نظارت بر تولید، فروش و مصرف داروهای ممنوعه، یک موضوع غیرقابلانکار در حوزه بهداشت و سلامت جامعه بهشمار میآید و عزم راسخ دولتها را میطلبد [۱].
تصویر صرفاً جهت استفاده گرافیست
- تست دارویی
بهطورکلی یک تست دارویی[6] شامل تجزیهوتحلیل یک نمونه زیستی مثل خون، ادرار، مو، تنفس، عرق و غیره برای تشخیص حضور یا عدمحضور یک داروی خاص است. اصلیترین موارد استفاده از تست دارویی شامل استفاده نیروهای پلیس جهت تشخیص استفاده مواد مخدر، داروهای غیرمجاز و الکلها، مبارزه با دوپینگ ورزشکاران و برخی کاربردهای دیگر است. برای انجام تستهای دارویی، روشهای تجزیهای مختلفی با درجات متفاوتی از دقت، حساسیت، گزینشپذیری، زمان موردنیاز برای تجزیهوتحلیل و غیره وجود دارند. البته بسیاری از این روشها صرفاً بهصورت کیفی[7] وجود یا عدم وجود یک گونه خاص در نمونه را تأیید میکنند. درصورتیکه برخی روشهای دیگر مقدار این گونهها در نمونه را نیز بهصورت کمّی[8] اندازهگیری میکنند. البته بدیهی است که روشهای کمّی نیازمند زمان بیشتری برای انجام فرآیندها و تجزیهوتحلیل نمونه باشند. در هرحال، طی یک دهه اخیر و با پیشرفتهای حاصلشده در حوزههای مختلف بهخصوص فناوری نانو، روشهای تست دارویی نیز دستخوش تغییرات مثبتی شدهاند که منجر به افزایش حساسیت، گزینشپذیری، دقت، صحت و سرعت آنها شده است. در این میان، نانوحسگرها را میتوان یکی از ابزارهای نوین و کارآمد در این حوزه دانست [۲].
- نانوحسگرها
حسگرها در اصل نوعی مبدل انرژی[9] هستند که کمیتهای فیزیکی، شیمیایی و زیستی را به کمیتهای الکتریکی پیوسته (آنالوگ[10]) یا غیرپیوسته (دیجیتال[11]) تبدیل میکنند. بر همین اساس حسگرهای مختلفی در زمینههای گوناگون توسعهیافته و کاربرد بسیار زیادی پیدا کردهاند. دستهای از حسگرها که امروزه بسیار موردتوجه قرار گرفتهاند، نانوحسگرها[12] هستند. نانوحسگرها در اصل حسگرهای شیمیایی، فیزیکی یا زیستی در ابعاد نانو هستند که میتوانند تغییرات ایجادشده در مقیاس نانو را با حساسیت و دقت بسیار بالا و بهصورت کیفی یا کمی اندازهگیری کنند. حساسیت زیاد، قدرت تشخیص بالا و توانایی اندازهگیری همزمان چندگونه با یکدیگر، از مهمترین مشخصههایی هستند که باعث ایجاد اعتماد بسیار گسترده به دادههای حاصل از حسگرها و نانوحسگرها شده است [۳].
نانوحسگرها را میتوان بر چندین اساس، طبقهبندی کرد. بنیان این طبقهبندیها عموماً تنها بر مبنای یکی از عناصر سازنده نانوحسگرها یا حوزه کاربردی آنها قرار میگیرد. بر این اساس، میتوان طبقهبندیهای مختلفی را برای نانوحسگرها متصور شد؛ از جمله [۴]:
- طبقهبندی براساس نوع نانومواد استفادهشده؛ مثل نانوحسگرهای بر پایه نانومواد کربنی، فلزی و غیره.
- طبقهبندی براساس حوزه کاربردی، مثل نانوحسگرهای مورداستفاده در پزشکی، صنایع غذایی و غیره.
- طبقهبندی براساس نوع مبدل استفادهشده؛ مثل نانوحسگرهای الکتروشیمیایی، نوری و غیره.
در این میان، طبقهبندی نانوحسگرها بر مبنای نوع مبدل مورداستفاده شده در ساختار آنها را میتوان بهعنوان متداولترین نوع طبقهبندی دانست. بر این اساس، نانوحسگرها به انواع مختلفی همچون الکتروشیمیایی، نوری، مغناطیسی، مکانیکی، حرارتی و غیره تقسیمبندی میشوند.
- تست دارویی و نانوحسگرها
امروزه نانوحسگرها در حوزه تست دارویی نیز کاربردهای متنوعی را به خود اختصاص دادهاند و استفاده از آنها در حوزههای مختلف رو به افزایش است. از این رو، هرساله بر تعداد شرکتهای فعال در این حوزه و همچنین محصولات ارائه شده به بازار افزوده میشود. علاوه بر این، براساس پیشبینیها و اظهارات صورت گرفته توسط مؤسسات بینالمللی فعال در حوزه رصد و بررسی بازار، نسل جدیدی از نانوحسگرها نیز برای کاربردهای تست دارویی در حال ظهور و گسترش هستند. این دسته از نانوحسگرها که پیشبینی میشود طی دو سال آینده به بازار عرضه شوند، علاوه بر تشخیص داروهای ممنوعه، در نظارت بر میزان داروهای مجاز در خون بیماران و همچنین کاربردهای تشخیصی (برای بیماریها) در حوزه علوم بهداشت و سلامت نقشآفرینی خواهند کرد و کارایی نانوحسگرهای فعلی را نیز افزایش خواهند داد. نانوحسگرهای مورداستفاده در حوزه تست دارویی انواع مختلفی همچون نانوحسگرهای الکتروشیمیایی، نوری، مکانیکی، مبتنی بر روشهای کروماتوگرافی، کاغذهای تست، کیتهای تست دارو، ادوات میکروسیالی و غیره را دربرمیگیرند که بسته به هدف و محل کاربرد، استفاده میشوند [۵, ۶].
شکل ۱. شمایی از یک ابزار تست دارویی مبتنی بر نانولولههای کربنی و ذرات دیاکسید تیتانیوم [۷].
- بررسی وضعیت بازار جهانی
براساس گزارشات ارائه شده توسط موسسه Research and Market بازار کلی ادوات تست دارویی از مقدار ۲۱۴/۵ میلیارد دلار در سال ۲۰۱۶ به ۳۲/۵ میلیارد دلار در سال ۲۰۱۷ رسیده است و پیشبینی میشود که حجم این بازار به ترتیب در سالهای ۲۰۲۲ و ۲۰۲۳ برابر با ۶۳/۸ و ۴۴۷/۹ میلیارد دلار باشد [۸, ۹]. این درحالی است که براساس دیگر گزارشهای این موسسه، بازار جهانی در حوزه تست داروهای ممنوعه از مقدار ۳۰۳/۳ میلیارد دلار در سال ۲۰۱۵ به ۸۵۶/۳ میلیارد دلار در سال ۲۰۱۷ رسیده و پیشبینی میشود که این بازار در سال ۲۰۲۲ به ۵۵۶/۴ میلیارد دلار و در سال ۲۰۲۶ به رقم در حدود ۱۴۹/۷ میلیارد دلار برسد [۱۰, ۱۱]. همچنین براساس سایر گزارشات، بازار نانوحسگرها در حوزه تست دارویی در سال ۲۰۱۶ برابر با ۵/۵ میلیون دلار و در سال ۲۰۱۷ در حدود ۲/۸ میلیون دلار بوده است و پیشبینی شده است که حجم این بازار تا سال ۲۰۲۱ به ۴/۱۲۳ میلیون دلار برسد (شکل ۲) [۵].
شکل ۲. وضعیت بازار جهانی نانوحسگرها در حوزه تست دارویی [۵].
- معرفی برخی از شرکتهای فعال خارجی
شرکت هندی Pammvi یک هلندینگ بزرگ است که در حوزههای مختلف فعالیت میکند. یکی از حوزههای فعالیت این شرکت، حوزه پزشکی است که خود مجموعهای از چند شرکت کوچکتر بهشمار میآید. در میان محصولات ارائه شده توسط این شرکت، یک کیت تست نیکوتین[13] دیده میشود که توسط یکی از شرکتهای زیرمجموعه این هلدینگ توسعه یافته است (شکل ۳). در این محصول که دارای تأییدیه سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA)[14] نیز است، از نانوذرات خاصی استفاده شده است که توانایی بالایی در جذب نیکوتین دارند و بدین ترتیب، میتوان انتظار میزان حساسیت قابل قبولی از این سیستم داشت. البته این هلدینگ چندین محصول مشابه دیگر را نیز برای ترکیبات دارویی مختلفی همچون متادون[15]، مورفین[16]، کوکائین[17]، متامفتامین[18] و غیره به بازار ارائه کرده است [۱۲, ۱۳].
شکل ۳. کیت تست نیکوتین، ارائهشده توسط هلدینگ هندی Pammvi [۱۴].
شرکت آمریکایی Nano Ditech Corporation از جمله شرکتهایی است که بهصورت ویژه بر روی توسعه و تولید کیتهای تست دارویی و اعتیاد فعالیت میکند و چندین محصول مختلف را نیز در این حوزه به بازارها عرضه کرده است. هریک از کیتهای تست این شرکت برای آنالیز نمونههای خون، ادرار، پلاسما یا عرق افراد مورداستفاده قرار میگیرد. این شرکت محصولاتی را با برند Nano-Check برای تست ترکیباتی همچون مورفین، متادون، نیکوتین، ماریجوانا[19]، آمفتامین[20]، متامفتامین و برخی داروهای دیگر به بازار عرضه کرده است. در شکل ۴ یک نمونه از محصولات تجاری این شرکت نشان داده شده است [۱۵, ۱۶].
شکل ۴. یک محصول با برند تجاری Nano-Check برای تستهای دارویی و اعتیاد؛ ساخت شرکت Nano Ditech ۱۵].
شرکت آمریکایی Detecta Chem یک شرکت فعال در حوزه تولید محصولات تشخیصی برای نیروهای امنیتی بهشمار میآید و ادوات مختلفی را برای تشخیص و شناسایی داروهای ممنوعه، مواد مخدر و مواد منفجره در سبد محصولات خود جای داده است. در میان محصولات این شرکت، نوعی کیت تست دارویی و اعتیاد دیده میشود که با نام تجاری Mobiledetect Pouch به بازار عرضه شده است (شکل ۵). این محصول در اصل یک نانوحسگر بهشمار میآید که قابلیت اتصال به گوشیهای هوشمند را دارا است و میتواند از طریق نرمافزار مخصوص خود استفاده از برخی داروهای غیرمجاز یا مواد مخدر را تشخیص دهد. از جمله ترکیبات قابلشناسایی توسط این کیتها میتوان به مورفین، هروئین[21]، کوکائین، آمفتامین، کتامین[22] و برخی ترکیبات دیگر اشاره کرد [۱۷, ۱۸].
شکل ۵. محصولات با برند تجاری Mobiledetect Pouch ساخت شرکت Detecta Chem جهت تست دارویی و اعتیاد [۱۷].
- شرکتهای داخلی
با توجه به پیشرفتهای اخیر فناوری نانو در کشور، اقدامات موثری نیز در حوزه تولید نانوحسگرهای مختلف صورت پذیرفته است. از جمله محصولات تجاری شده در حوزه نانوحسگرها میتوان به کیت سه تستی تشخیص سریع مورفین، آمفتامین و متامفتامین اشاره کرد که توسط شرکت زیست ابزار پژوهان طراحی و تولید شده است (شکل ۶). استفاده از این کیتهای مبتنی بر روش ایمونوکروماتوگرافی[23] که با استفاده از فناوری نانو نیز بهبود یافتهاند، دقت و سرعت بالاتری را در اختیار مصرفکننده قرار میدهد. در ساخت این محصول از نانوذرات سیلیکای مزوحفره[24] بهعنوان فاز ساکن[25] بهره گرفته شده است و از محلول نانوذرات طلای عاملدار شده[26] با آنتیبادیهای خاص نیز بهعنوان فاز متحرک[27] استفاده میشود تا سرعت و حساسیت تشخیص داروها افزایش یابد [۱۹, ۲۰].
شکل ۶. کیت سه تستی تشخیص سریع مورفین، آمفتامین و متامفتامین ساخت شرکت زیست ابزار پژوهان [۲۰].
- نتیجهگیری
کشورهای مختلف دنیا قوانین مختلفی را جهت جلوگیری از مصرف غیرمجاز برخی گونههای دارویی و همچنین مواد مخدر وضع کردهاند. بر این اساس، استفاده از این داروها بدون تجویز پزشک (آن هم در مورد بیماران خاص) جرم محسوب میشود. تاکنون روشها و ابزارهای متعددی برای انجام تستهای دارویی و اعتیاد ساخته و به بازار عرضه شدهاند. با این حال پیشرفتهای فناورانه در حوزههای مختلف منجر به پیدایش نسلهای جدیدی از ادوات تشخیص استفاده از داروهای غیرمجاز و مواد مخدر شده است. شاید مهمترین ادوات را بتوان نانوحسگرها یا حسگرهای بهبود یافته با فناوری نانو دانست. امروزه انواع مختلفی از این ادوات بهصورت تجاری در بازارهای جهانی در دسترس قرار دارند. همگام با سایر کشورهای فعال در این حوزه، در سالهای اخیر اقدامات و پیشرفتهای بسیار موثری نیز در داخل کشور صورت پذیرفته که منجر به تجاریسازی محصولاتی در این حوزه شده است.
- مراجع
- http://www.emcdda.europa.eu/eldd.
- Kintz, P. Analytical and practical aspects of drug testing in hair. 2016: CRC Press.
- Suvarnaphaet, P. and S. Pechprasarn, Graphene-Based Materials for Biosensors: A Review. Sensors, 2017. 17(10): p. 2161.
- Mun’delanji, C.V. et al. Nanobiosensors and Nanobioanalyses. 2015: Springer.
- NanoMarkets Report, Nanosensor Markets 2017. 2017.
- LLC, N.R. Nanosensor Markets. 2014: p. Report Code: Nano-701.
- https://www.netl.doe.gov/.
- https://www.researchandmarkets.com/reports/3772949/world-drug-screening-market-opportunities-and#relb2-4455787.
- https://www.researchandmarkets.com/research/b5xgw3/global_drug?w=5.
- https://www.researchandmarkets.com/reports/4313396/global-drug-abuse-testing-screening-market–size#relb0-4455787.
- https://www.researchandmarkets.com/reports/4562510/drugs-of-abuse-testing-global-market-outlook#rela4-4455787.
- http://www.pammvi.com/division/4.
- http://www.pammvi.com/listing?c=68&l=2&d=4&fh=.
- http://www.pammvi.com.
- http://www.nanoditech.com/.
- https://www.aksamedical.net/en/products/nano-ditech/237-nano-check-doa/.
- https://www.detectachem.com/worldwide/mobiledetect-pouch/.
- https://www.detectachem.com/worldwide/mobiledetect-app.
- ستاد ویژه توسعه فناوری نانو؛ کتاب محصولات فناوری نانو ساخت ایران؛ ویراست چهارم؛ پاییز ۱۳۹۶؛ قابل دسترسی در: http://nano.ir/page/1/2371.
- http://zistabzar.com/.
—————————
[1] Nanotechnology
[2] Amphetamines
[3] Psychoactive
[4] LSD
[5] Steroids
[6] Drug Test
[7] Qualitative
[8] Quantitative
[9] Transducer
[10] Analog
[11] Digital
[12] Nanosensors
[13] Nicotine
[14] Food and Drug Administration
[15] Methadone
[16] Morphine
[17] Cocaine
[18] Methamphetamine
[19] Marijuana
[20] Amphetamine
[21] Heroine
[22] Ketamine
[23] Immunochromatography
[24] Mesoporous Silica Nanoparticles
[25] Stationary Phase
[26] Functionalized
[27] Mobile Phase
———————————————————————
تهیه و تنظیم:
گروه تخصصی کیمیافناور
کارگزار حوزه آب، محیطزیست و پزشکی ستاد ویژه توسعه فناوری نانو
بخش ترویج صنعتی فناوری های نانو و میکرو
====================================================================================
[جهت دسترسی به گزارش نهایی محصولات و شرکتهای دارای گواهی نانومقیاس ستاد توسعه فناوریهای نانو و میکرو به «کتب مرجع محصولات و تجهیزات نانو و صنعت» به نشانی (INDnano.ir/category/book) مراجعه کنید]
[همچنین برای دانلود فایل PDF کلیه گزارشات بهمراه جزئیات، به بخش گزارش های صنعتی پایگاه اینترنتی رسانه تخصصی نانو و صنعت (www.INDnano.ir/category/report) مراجعه نمایید]
====================================================================================
