طب النانو في المنطقة العربية: التقنية الصغيرة التي نعلق عليها آمالاً كبيرة

النانو؛ كلمة مشتقة من اللغة الإغريقية القديمة وتعني القزم، أو أي شيء صغير جداً، وهو جزيء صغير يساوي ألف مليون من المتر. ويمكن إرجاع تطور علم النانو إلى زمن الإغريق والفيلسوف اليوناني ديموقريطوس في القرن الخامس قبل الميلاد، عندما نظر العلماء في مسألة ما إذا كانت المادة مستمرة؛ وبالتالي قابلةً للقسمة بلا حدود إلى أجزاء أصغر، أو تتكون من جسيمات صغيرة غير قابلة للتجزئة وغير قابلة للتدمير؛ والتي يسميها العلماء الآن الذرات.

ما هو النانو؟

تُعرِّف المبادرة الوطنية لتقنية النانو «NNI» في الولايات المتحدة الأميركية تقنية النانو بأنها: «علم وهندسة وتقنية المواد حيث يتم إجراؤها على المقياس النانوي -من 1 إلى 100 نانومتر- وذلك بهدف اكتشاف تطبيقات جديدة في مجموعة واسعة من المجالات المختلفة؛ مثل الكيمياء والفيزياء وعلم الأحياء والطب والهندسة والإلكترونيات. 

ما هو حجم النانو؟ أو إلى أي مدى يبلغ حجم جزيء النانو الواحد؟ ربما يتبادر إلى الذهن هذا السؤال،  ولمعرفة ذلك ببساطة؛ يمكننا أن نقول أن الشعرة الواحدة للإنسان البالغ يبلغ سمكها حوالي 60 ألف نانومتر.

رغم صغر النانو؛ إلا أن ما يعد به هو أكثر بكثير من يتخيل المرء، وتُعد تقنية النانو واحدةً من أكثر التقنيات الواعدة في القرن الحادي والعشرين. إنها القدرة على تحويل نظرية علم النانو إلى تطبيقات مفيدة من خلال مراقبة المواد وقياسها ومعالجتها وتجميعها والتحكم فيها وتصنيعها بمقياس نانومتر؛ لكن يجب أن نفرق بين علم النانو، وتقنية النانو. الأول هو دراسة الهياكل والجزيئات على مقاييس نانومتر، أما تقنية النانو فهي تلك التي تستخدم في التطبيقات العملية مثل الأجهزة وما إلى ذلك ويُطلق عليها تقنية النانو.

كيف تمكن الإنسان من معرفة النانو؟

يُشار غالباً إلى ريتشارد فاينمان؛ الفيزيائي الأمريكي الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1965 وهو أول من قدم مفهوم تقنية النانو عام 1959. قدم فاينمان محاضرة في معهد كاليفورنيا للتقنية «كالتك -Caltech»، ووضع فاينمان فرضية «لماذا لا نكتب 24 مجلداً كاملاً من موسوعة بريتانيكا على رأس دبوس؟»، ووصف رؤية لاستخدام الآلات لبناء آلات أصغر وصولاً إلى المستوى الجزيئي. فرضيات فاينمان أثبتت صحتها، ولهذه الأسباب يُعتبر هو والد تقنية النانو الحديثة. 

بعد 15 عاماً من فرضية فاينمان، كان العالم الياباني نوريو تانيجوتشي أول من استخدم وعرف مصطلح «تقنية النانو» وتحديداً في عام 1974، ووصف تقنية النانو أنها تقنية تنبع من معالجة فصل المواد وتوحيدها وتشويهها بواسطة ذرة واحدة أو جزيء واحد.

في عام 1981، اخترع الفيزيائيان جيرد بينيج وهاينريخ روهرير نوعاً جديداً من المجهر في مختبر أبحاث آي بي إم في زيورخ بسويسرا، وفي عام 1986 ، حصل بينيج وروهرير على جائزة نوبل في الفيزياء لتصميمهما هذا المجهر، وأدى هذا الاختراع إلى تطوير مجهر القوة الذرية ومجاهر مسبار المسح؛ وهي الأدوات المفضلة لباحثي تقنية النانو اليوم.

توالت الاكتشافات في ثمانينيات وتسعينيات القرن العشرين، ومع مطلع القرن الواحد والعشرين بدأ العلماء في طرح وفهم نظريات النانو، وتقدم علم النانو في مجالات العلوم المختلفة؛ مثل علوم الكمبيوتر والبيولوجيا والهندسة، وظهر مصطلح طب النانو. 

طب النانو

يُطلق على استخدام النانو في الطب والأغراض الطبية؛ مصطلح طب النانو، ويمكن تعريفه ببساطة بأنه استخدام المواد النانوية لتشخيص الأمراض وعلاجها ومراقبتها ومكافحتها وأيضاً الوقاية منها، نظراً لأن المواد النانوية تمتلك خواصَ فيزيائيةً كيميائيةً جديدةً، تختلف عن خواص المواد الكيميائية السائبة التقليدية، نظراً لصغر حجمها. 

الحجم النانومتري هو أيضاً مقياس العديد من الآليات البيولوجية في جسم الإنسان؛ والتي تسمح للجسيمات والمواد النانوية بعبور الحواجز الطبيعية للوصول إلى مواقع جديدة للتوصيل، والتفاعل مع الحمض النووي أو البروتينات الصغيرة على مستويات مختلفة؛ سواء في الدم أو داخل الأعضاء، والأنسجة أو حتى الخلايا.

يمتلك الطب النانوي القدرة على تمكين الاكتشاف المبكر والوقاية وتحسين التشخيص والعلاج والمتابعة بشكل كبير للعديد من الأمراض؛ بما في ذلك السرطان. بشكل عام؛ لدى طب النانو حالياً مئات المنتجات تحت التجارب السريرية؛ والتي تغطي جميع الأمراض الرئيسية بما في ذلك أمراض القلب والأوعية الدموية، والتنكس العصبي، والعضلات الهيكلية، والالتهابات. 

استخدامات طب النانو

الكثير من الاحتمالات الواعدة التي يقدمها الطب النانوي في المستقبل، وبات الطب النانوي أداة تمكين رئيسةً للطب المخصص والموجه والمتجدد، ومن أبرز استخدامات طب النانو:

أولاً: العلاج والأدوية

توفر العديد من التطبيقات الحالية لطب النانو تحسينات في توصيل الأدوية من أجل العلاج. بالنسبة للأدوية التي لا تذوب في الماء إلا بشكل طفيف؛ يمكن أن تكون هناك صعوبات من حيث الامتصاص إلى موقع الحاجة، لذا تطبق تقنية النانو لزيادة قابلية الامتصاص، وينطبق الطب النانوي أيضاً على الأدوية التي يتم امتصاصها بسرعة كبيرة وإخراجها من الجسم كنفايات قبل العلاج يمكن أن يكون مؤثراً. 

كما يمكن أن يزيد الطب النانوي من الفترة الزمنية التي يظل فيها الدواء نشطاً في الجسم. أيضاً يمكن أن تكون أدوية علاج السرطان موجهةً بشكل خاص لتجنب تلف الخلايا السليمة المحيطة واستهداف الخلايا السرطانية، إلى جانب القدرة على تحسين خصوصية الهدف الدوائي، ويمكن أن تؤدي العلاجات النانوية أيضاً إلى تقليل حجم الدواء، وتجنب مشكلة التراكم في الأنسجة السليمة.

ثانياً: التشخيص

تطبَّق تقنية النانو على التشخيص بسبب الخصائص البصرية والمغناطيسية والهيكلية المميزة للمواد النانوية؛ مما يجعلها مناسبةً للتصوير التشخيصي واكتشاف الأورام، وتتمتع الجسيمات النانوية بخصائصَ بصرية ومغناطيسية أكثر قابليةً للتكيف من المواد الأكبر بسبب ميكانيكا الكم المعدَّلة على المقياس النانوي، لذلك فإن التغيير البسيط في حجم الجسيمات النانوية يمكن أن يكون معياراً لخصائص مثل اللون، ونظراً لأنه يمكن إنتاج ألوان مختلفة عن طريق تغيير حجم الجسيمات النانوية، فإن هذا مفيد بشكل خاص في الترميز اللوني ووسم المواد المستخدَمة أثناء الاختبارات التشخيصية.

ثالثاً: الطب الشخصي

 من أبرز فروع الطب النانوي هو «Nanotheranostics»؛ وهو الفرع المعنيّ بالجمع بين التشخيص والعلاج، وتُعتبر تقنية النانو مناسبةً بشكل خاص لتوفير المواد مع عوامل التصوير والأدوية التي يمكن أن تنتج أدوات علاجية عمليةً، وتتميز هذه التقنية بأنها توفر القدرة على الطب الشخصي -على سبيل المثال لمرضى السرطان- ويمكن عبر تقنية النانو أن يتم تشخيص الحالة بدقة وبشكل أنسب عقار علاجي كيميائي.

رابعاً: الطب التجديدي

ذهب البحث في استخدام تقنية النانو إلى الطب التجديدي، ويمكن أن تؤدي تقنية النانو إلى العديد من مجالات التطبيق؛ بما في ذلك هندسة العظام والأنسجة العصبية. على سبيل المثال؛ يمكن تصميم موادَ جديدةً لتقليد التركيب المعدني البلوري للعظام البشرية أو استخدامها كأصباغ ترميمية لتطبيقات طب الأسنان، ويمكن أن تعمل تقنية النانو كطرق لتنمية الأنسجة المعقدة بهدف صناعة الأعضاء البشرية يوماً ما لزرعها مباشرةً، ويدرس الباحثون أيضاً طرقاً لاستخدام شرائط الغرافين النانوية للمساعدة في إصلاح إصابات الحبل الشوكي. 

خامساً: الوقاية

يبحث العلماء عن طرق تمكن لتقنية النانو أن تحسن بها اللقاحات؛ بما في ذلك توصيل اللقاح دون استخدام الإبر، ويعمل الباحثون أيضاً على إنشاء تركيبة عالمية للقاح الإنفلونزا السنوي؛ والتي من شأنها أن تغطي المزيد من السلالات وتتطلب مواردَ أقل لتطويرها كل عام.

النانو في منطقتنا العربية

فرضت تقنيات النانو نفسها في كافة القطاعات الحيوية لاقتصاديات العالم، وبات النانو جزءاً من مرحلة الثورة الصناعية الرابعة، ولم تغب الدول العربية عن تلك الثورة؛ بل اتخذت خطوات مبكرة لمواكبتها، وبالأخص في تقنيات النانو. على سبيل المثال؛ بدأت الجهود المبذولة في مصر لإنشاء مرفق بحث وتصنيع النانو في عام 2003، وتم إنشاء مركز يوسف جميل لأبحاث العلوم والتقنية في الجامعة الأمريكية بالقاهرة، ولا تزال الجامعة الأمريكية بالقاهرة تمنح درجة الماجستير في العلوم في تقنية النانو ودرجة الدكتوراه في الفلسفة في العلوم التطبيقية مع تخصصات في تقنية النانو، أيضاً أسست الحكومة المصرية مركزاً لتقنية النانو عام 2009، وفي المغرب بدأ الاهتمام بتقنية النانو في عام 2006 عندما تم إطلاق المبادرة الوطنية لعلم النانو وتقنية النانو، وهدفت هذه المبادرة إلى ربط مختبرات البحوث الوطنية بالشركات المحلية بهدف جعل مستوى البحث والتطوير الحالي يتناسب مع المعايير الدولية في مجال علوم النانو.

أنشأت المملكة العربية السعودية العديد من مراكز أبحاث تقنية النانو؛ مثل تأسيس مركز تقنية النانو في جامعة الملك فهد للبترول والمعادن في عام 2005. ينصب التركيز البحثي الرئيسي للمركز وأجهزة الاستشعار الكيميائية ذات البنية النانوية، وإنتاج وتطبيقات الأنابيب النانوية الكربونية، وفي الكويت أنشأت كلية الهندسة والبترول بجامعة الكويت في عام 2007 مرفق أبحاث تقنية النانو لخدمة البحث والتطوير في مجال تقنية النانو في الكلية. إلى جانب المملكة العربية السعودية، نجد اهتمام بعض الدول العربية بهذه التقنية واستثمارها فى شتى مجالات الحياة المختلفة.

وفي الإمارات تم الإعلان عن إنشاء مركز الإمارات لعلوم النانو والهندسة النانوية داخل كلية الهندسة في جامعة الإمارات العربية المتحدة بمنحة قدرها 10 ملايين دولار في عام 2009، وفي الأردن أعلن المجلس الأعلى للعلوم والتقنية عن تدشين المركز الوطني لتقنية النانو عام 2009 كاستجابة لخطة IBM لبناء مركز لتقنية النانو في الأردن، وفي عام 2010 وافق المجلس الأعلى للعلوم والتقنية على إنشاء مركز لتقنية النانو في جامعة العلوم والتقنية الأردنية، وأيضاً اتخذت تونس وسلطنة عمان وقطر خطوات مماثلةً، ولا تزال الدول العربية تدخل يوماً بعد يوم بقوة في الإلمام بتقنيات النانو.

طب النانو عربياً

استمر الاهتمام بتقنيات النانو في الدول العربية، وازداد التوسع في فهم وتطبيق وتنفيذ تقنيات النانو في الدول العربية، وكان من أبرز الخطوات التي اتخذتها الدول العربية في تقنيات النانو هي عقد المنظمة العربية للتنمية الصناعية والتعدين، مؤتمرات وندوات حول علوم وتقنيات النانو منذ العقد الأول من القرن الجاري؛ مثل الندوة القومية حول «الصناعات المستقبلية وتطبيقات النانو في الدول العربية» عام 2008؛ والتي شارك بها أكثر من 170 من الخبراء والعلماء من 14 دولة عربية، إضافةً إلى خبراءَ وعلماءَ عرب يعيشون في الخارج، وخلصت هذه الندوة إلى توصية رئيسية بإطلاق المبادرة العربية لتطويع علوم النانو.

وبالفعل خلال مؤتمر وزراء الصناعة العرب في عام 2012؛ أطلقت المنظمة العربية للتنمية الصناعية والتقييس والتعدين، المبادرة العربية لتطويع علوم النانو والتقنيات المتلاقية، ووضعت المنظمة برنامجاً تنفيذياً لها، ووضعت استراتيجيةً عربيةً وخارطةً للطريق لتطويع علوم وتقنيات النانو فى إطار التقنيات المتلاقية لتحويل الاختراعات ونتائج بحوث علوم وتقنيات النانو إلى منتجات وخدمات لحل المشاكل الحادة التي تواجه المجتمعات العربية من طاقة ومياه وتوفير حياة صحية وآمنة وميسورة التكلفة، وغداء آمن، والقضاء على الأمراض والوقاية منها، وتوفير الطاقة مع العناية بالبيئة وحمايتها.

وضعت المبادرة العربية في استخدامات تقنية النانو، طب النانو على رأس أولوياتها، وجاء في استراتيجية المبادرة أن الأدوات النانویة -مواد وأجھزة وأنظمة- التي یستخدمھا الطب النانوي لمراقبة والتحكم في الأنظمة البیولوجیة والدفاع عنھا وصیانتھا وبنائھا وتطویرھا ابتداءً من المستوى الجزيئي للوصول إلى الرعایة الصحیة النموذجیة، ودور تقنية النانو في الاكتشاف المبكر للأمراض والوقاية منھا، وكذلك في العلاج الكفوء وإعادة الوظیفة الطبیعیة للأعضاء المریضة، وتُستخدم ھذه الأدوات في أكثر الأمراض انتشاراً وتاثیراً؛ وأھمھا أمراض القلب، والسرطان، والعدوى البكتیریة والفیروسیة، والسكر، والأعصاب، والعظام، والعضلات.

مشروعات طب النانو في المنطقة العربية

عالمياً لا يزال طب النانو قيد الدراسات والأبحاث، ورغم النجاحات التي بدأ في تحقيقها؛ لكن لا تزال هناك حاجة للمزيد من التجارب السريرية، وتحاذي الدول العربية خطوات العالم في الطب النانو، ومن أبرز المشروعات البحثية في الوطن العربي مشروع مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية «كاكست»؛ والذي يهدف إلى نقل تقنية النانو من خلال تقديم حلول عصرية واعدة في كيفية دراسة وعلاج الأمراض؛ ابتداءً من تطوير مركبات نانوية آمنة لكي تُستخدم في إيصال الأدوية بشكل دقيق وفَعّال، واختراع طرق للتحكم بمصير الأدوية داخل جسم الإنسان تكون قابلةً للتحكم عن بُعد بواسطة الأشعة المغناطيسية، وتوطين مركبات نانوية ذكية ذات قدرة على إيجاد المرض بشكل تلقائي، إلى تطوير مركبات نانوية ذات فاعلية عالية للعلاج الجيني. 

  عملت المدينة لتحقيق أهداف مشروعها في الطب النانو على تجهيز المختبر المركزي بطاقات بشرية ذات تخصصات مهمة؛ مثل الطب، والأحياء، والكيمياء، وعلوم المواد، والهندسة، وتأسيس معمل تقنيات طب النانو ليكون نواة البرنامج لبدء التعاون البحثي المشترك مع مراكز الأبحاث الأكاديمية والصناعية، واستقطاب الكفاءات الوطنية وتدريبها.

  تمكن مشروع المدينة حتى الآن من تأسيس المختبر المركزي وجلب الأجهزة والمواد اللازمة لتصميم أنظمة النانو الطبية، وتوطين تقنيات دولية وتطوير تقنيتين محلياً من تقنيات النانو الواعدة للعلاج والتشخيص، ونشر أوراق علمية كمخرجات للأبحاث في المجلات الدورية المحكمة، وتسجيل براءة اختراع ناتجة عن تطوير تقنيات طب النانو، ولا يزال مشروع المدينة يعمل على قدم وساق لتقديم  ابتكارات نانو طبية قابلة للتطبيق السريري، ومن ثم تطوير الصناعة المحلية للأدوية.

مستقبل طب النانو عربياً

تُجرى في كل بقاع العالم الأبحاث والدراسات في طب النانو؛ هذا الصغير يعلق عليه الجميع آمالاً كبيرة، ولم تتوقف الدول العربية عن المضي قدماً في أبحاث وتقنيات النانو والتشجيع عليها. على سبيل المثال؛ شرعت مصر خلال العام الجاري في تدشين أول كلية من نوعها في الوطن العربي الخاصة بعلوم النانو؛ وهي  كلية الدراسات العليا  لتقنية النانو؛ والتي ستشمل مجموعةً من التخصصات من أبرزها دراسة تطبيقات تقنية النانو في المجالات الحيوية والطبية. أيضاً خلال العام الجاري، دعت المنظمة العربية للتنمية الصناعية والتقييس والتعدين أعضائها، إلى إحداث مركز وطني نموذجي لتقنية النانو في الدول العربية؛ من أجل مواكبة تقنيات النانو في العالم. 

ختاماً؛ مع وجود الكثير من المنتجات الطبية في التجارب السريرية المعتمدة على تقنيات النانو؛ وهي المنتجات التي تغطي جميع الأمراض الرئيسية، مع نجاحات مذهلة في كل مرحلة من مراحل الدراسات العلمية، فيمكن القول أن العالم بات يعرف دور طب النانو في مستقبل الرعاية الصحية، وباتت أسواق الطب النانوي والجسيمات النانوية وتوصيل الأدوية تتوسع عاماً بعد عام.