فناوری نانو در ایران طی سالهای اخیر از مرحله پژوهشهای آزمایشگاهی فاصله گرفته و به حوزه تولید محصولات کاربردی وارد شده است؛ محصولاتی که امروز در بخشهایی مانند پزشکی و داروسازی، ساختمان، کشاورزی و صنایع غذایی، محیط زیست، انرژی و صنایع مختلف مورد استفاده قرار میگیرند.
به گزارش سیناپرس، گستره این کاربردها نشان میدهد فناوری نانو تنها به تولید مواد در مقیاس بسیار کوچک محدود نمانده و میتواند برای حل بخشی از مسائل روزمره و صنعتی، از تشخیص بیماری و دارورسانی تا کاهش مصرف انرژی و افزایش عمر تجهیزات به کار گرفته شود.
در این گزارش، پنج حوزه از کاربردهای فناوری نانو و نمونههایی از محصولاتی که توسط شرکتهای دانشبنیان ایرانی توسعه یافتهاند، مرور شده است.
نانو در پزشکی؛ از تشخیص بیماری تا دارورسانی هدفمند
یکی از مهمترین حوزههای کاربرد فناوری نانو، پزشکی و داروسازی است؛ جایی که کوچکتر شدن ساختار مواد میتواند به تشخیص دقیقتر، انتقال هدفمندتر دارو و کاهش برخی عوارض درمان کمک کند. در سالهای اخیر، شرکتهای دانشبنیان ایرانی نیز بخشی از توان خود را به توسعه تجهیزات و محصولات نانویی حوزه سلامت اختصاص دادهاند.
یکی از این دستاوردها، یک سامانه تصویربرداری مولکولی فلورسنت است که امکان مشاهده و ردیابی سلولهای سرطانی، نانوذرات، داروها و مولکولهای نشاندار را در مدلهای حیوانی فراهم میکند. این سامانه با قابلیت ثبت تصاویر و ویدئوهای زنده و شناسایی سیگنالهای نوری ضعیف، در پژوهشهای پیشبالینی، مطالعات سرطان، بررسی پاسخ تومورها به دارو و تحقیقات دارورسانی کاربرد دارد.
در حوزه تشخیص نیز یک شرکت دانشبنیان ایرانی موفق به تولید کیت نانویی تشخیص سریع هلیکوباکتر پیلوری شده است. این کیت با استفاده از فناوری جریان جانبی و شناسایی آنتیژنهای باکتری در نمونه مدفوع، امکان تشخیص سریع و غیرتهاجمی عفونت را فراهم میکند؛ عفونتی که از عوامل مهم بروز زخم معده و افزایش خطر سرطان معده به شمار میرود.
نانوفناوری همچنین به تولید داروهای جدید راه یافته است. در ایران چند نانودارو برای درمان بیماریهایی مانند سرطان و استئوآرتریت توسعه یافتهاند. از جمله این محصولات، داروهایی با ساختارهای لیپوزومی و میکروسفری هستند که با هدف انتقال کنترلشده ماده موثره، افزایش ماندگاری دارو یا رساندن بیشتر آن به بافت هدف طراحی شدهاند.
ساختمان؛ وقتی نانو به افزایش دوام مصالح میرسد
در صنعت ساختمان، بخش مهمی از ظرفیت فناوری نانو به افزایش مقاومت مصالح، کاهش نفوذ رطوبت، مقابله با خوردگی و کاهش هزینههای نگهداری مربوط میشود. استفاده از این فناوری میتواند ویژگیهایی به مصالح بدهد که نمونههای معمولی از آن برخوردار نیستند.
یکی از شرکتهای دانشبنیان ایرانی با استفاده از نانوذرات سیلیس، چسب پودری کاشی پایه سیمانی تولید کرده است. این محصول با هدف افزایش استحکام و چسبندگی طراحی شده و میتواند در برخی کاربردها جایگزین ملاتهای سنتی شود.
در نمونهای دیگر، یک شرکت دانشبنیان ایرانی با استفاده از نانوذرات در ساختار لولههای UPVC، مقاومت مکانیکی و شیمیایی این محصولات را افزایش داده است. بر اساس آزمونهای ارائهشده، مقاومت این لولهها در برابر ضربه حدود ۶.۸ برابر نمونههای معمولی گزارش شده و پایداری ابعادی و مقاومت شیمیایی آنها نیز بهبود یافته است. این محصولات میتوانند در شبکههای آبرسانی، فاضلاب و برخی تأسیسات کشاورزی و صنعتی مورد استفاده قرار گیرند.
همچنین پوششهای نانویی آبگریز و ضدخوردگی برای محافظت از سطوح ساختمانی توسعه یافتهاند؛ محصولاتی که با کاهش نفوذ آب و آلودگی میتوانند به افزایش عمر سازه و کاهش دفعات تعمیر و نگهداری کمک کنند.
کشاورزی و صنایع غذایی؛ نانو برای کاهش ضایعات
افزایش بهرهوری کشاورزی و کاهش ضایعات محصولات غذایی از جمله چالشهایی است که فناوری نانو میتواند در پاسخ به آنها نقش داشته باشد. در این حوزه، تولید آفتکشهای زیستی و فناوریهای افزایش ماندگاری محصولات از جمله کاربردهای مورد توجه است.
یک شرکت دانشبنیان ایرانی با بهرهگیری از فناوری نانو و ترکیبات طبیعی گیاهی، نسل جدیدی از آفتکشهای زیستی را تولید کرده است. هدف از توسعه این محصولات، کنترل آفات کشاورزی و در عین حال کاهش وابستگی به ترکیبات شیمیایی و باقیماندههای نامطلوب روی محصولات است.
در بخش دیگری از زنجیره تولید غذا نیز یک شرکت دانشبنیان ایرانی ساشههای نانوجاذب اتیلن تولید کرده است. اتیلن گازی طبیعی است که در روند رسیدن میوهها و سبزیجات نقش دارد و افزایش غلظت آن در سردخانهها و بستهبندیها میتواند سرعت رسیدن و فساد محصولات را افزایش دهد.
ساشههای نانوساختار با جذب اتیلن، سرعت این فرآیند را کاهش میدهند و میتوانند دوره نگهداری محصولات را افزایش دهند. این فناوری برای محصولاتی مانند کیوی، توتفرنگی، گیلاس، انار و فلفل دلمهای، بهویژه در مسیر حملونقل و صادرات، کاربرد دارد.
محیط زیست و انرژی؛ نانو در مسیر کاهش آلایندگی و مصرف منابع
یکی دیگر از حوزههای مهم، استفاده از فناوریهای پیشرفته برای کاهش آلایندهها و مدیریت بهتر منابع است. در بخش محیط زیست، یکی از نمونههای توسعهیافته در ایران سامانهای غشایی برای تصفیه پساب صنعتی اسپنت کاستیک در پالایشگاهها و صنایع پتروشیمی است.
این سامانه با استفاده از فناوری membrane contactor و تزریق CO2 برای خنثیسازی پسابهای قلیایی طراحی شده است. بر اساس اطلاعات ارائهشده، فناوری مذکور در مرحله نخست میتواند بخش عمدهای از TDS و بیش از ۵۰ درصد COD را کاهش دهد و در مرحله بعد، با استفاده از فرآیند بهینهشده AOP، کاهش بیش از ۹۰ درصدی COD گزارش شده است.
در حوزه انرژی نیز فیلترهای نانویی برای توربینهای نیروگاهی توسعه یافتهاند. این فیلترها با استفاده از نانوالیاف و فناوری الکتروریسی، راندمان جداسازی بالاتر، افت فشار اولیه کمتر و طول عمر بیشتری نسبت به فیلترهای معمولی دارند. کاهش افت فشار میتواند به کاهش مصرف انرژی تجهیزات هوارسان و توربینها کمک کند و افزایش طول عمر نیز دفعات تعویض فیلتر و هزینههای نگهداری را کاهش دهد.
صنعت؛ نانو برای افزایش عمر تجهیزات
در صنایع مادر مانند نفت، گاز، نیروگاه، خودروسازی و صنایع هوایی، فرسایش و خوردگی قطعات یکی از عوامل افزایش هزینههای تعمیر و توقف خطوط تولید است. از این رو، ایجاد پوششهایی که بتوانند مقاومت قطعات را در برابر شرایط سخت کاری افزایش دهند، اهمیت زیادی دارد.
در همین زمینه، یک شرکت فناور ایرانی با استفاده از فناوری پوششدهی سرامیکی نانوساختار در شرایط خلأ، پوششی برای قطعات صنعتی حساس توسعه داده است. یکی از کاربردهای این فناوری، محافظت از پرههای توربین گازی در برابر فرسایش ناشی از ذرات غبار است.
بر اساس نتایج اعلامشده، استفاده از این نانوپوشش توانسته زمان مقاومت پرههای توربین در برابر فرسایش را از حدود ۱۳۳ ساعت به ۲۰۰۰ ساعت افزایش دهد. همچنین این فناوری برای افزایش دوام قالبهای آلومینیومی نیز مورد استفاده قرار گرفته است. چنین محصولاتی میتوانند با افزایش عمر قطعات، کاهش استهلاک و کم کردن دفعات توقف خطوط تولید، بخشی از هزینههای صنایع را کاهش دهند.
گستره این نمونهها نشان میدهد فناوری نانو در ایران به حوزههای متنوعی راه پیدا کرده است؛ از تصویربرداری و دارورسانی در پزشکی گرفته تا مصالح ساختمانی، نگهداری محصولات کشاورزی، تصفیه پساب و افزایش دوام تجهیزات صنعتی. نقطه مشترک این فناوریها، تلاش برای ایجاد ویژگیهایی فراتر از عملکرد مواد و محصولات متعارف است؛ مسیری که در صورت تداوم توسعه و تجاریسازی میتواند سهم فناوریهای پیشرفته را در بخشهای مختلف اقتصاد کشور افزایش دهد.
گزارش: فرزانه صدقی