سلول مصنوعی

سلول مصنوعی ذره‌ای مهندسی شده‌است که یک یا بسیاری از عملکردهای یک سلول بیولوژیکی را تقلید می‌کند. این اصطلاح به یک موجود خاص جسمی اطلاق نمی‌شود، بلکه به این عقیده است که می‌توان عملکردهای خاصی یا ساختارهای سلولهای بیولوژیکی را با یک ماده مصنوعی جایگزین یا تکمیل کرد. غالباً سلولهای مصنوعی غشاهای بیولوژیکی یا پلیمری هستند که مواد بیولوژیکی فعال را محصور می‌کنند. به همین ترتیب، نانوذرات، لیپوزومها، پلیمرزها، میکروکپسولها و تعدادی دیگر از ذرات به عنوان سلولهای مصنوعی شناخته شده‌اند. میکرو کپسوله کردن امکان متابولیسم درون غشاء، تبادل مولکولهای کوچک و جلوگیری از عبور مواد بزرگ در آن را فراهم می‌کند.^[۱][۲] از مهمترین مزایای محصورسازی می‌توان به بهبود تقلید در بدن، افزایش انحلال‌پذیری بار و کاهش پاسخ‌های ایمنی اشاره کرد. قابل توجه است که سلولهای مصنوعی از نظر بالینی در هموپرفیوژن موفق بوده‌اند.^[۳]

در حوزه زیست‌شناسی مصنوعی، یک سلول مصنوعی «زنده» به عنوان یک سلول کاملاً مصنوعی ساخته شده‌است که می‌تواند انرژی را جذب کند، شیب یون را حفظ کند، حاوی درشت‌مولکولها و همچنین اطلاعات ذخیره ای باشد و توانایی جهش را داشته باشد. ساخت چنین سلولی هنوز از نظر فنی امکان‌پذیر نیست، اما نوعی سلول مصنوعی ایجاد شده‌است که در آن ژنوم کاملاً مصنوعی به سلول‌های میزبان تخلیه شده ژنومیک معرفی می‌شود. اگرچه کاملاً مصنوعی نیست زیرا اجزای سیتوپلاسمی و همچنین غشای سلول میزبان نگهداری می‌شوند، سلول مهندسی شده تحت کنترل ژنوم مصنوعی است و قادر به خودجایگزین‌گری است.

 

ترانسراپید

ترانسراپید یک قطار مونوریل با سرعت بالا توسعه یافته در آلمان است که از فناوری قطار مگلو در آن استفاده می‌شود. برنامه‌ریزی برای این سیستم از سال ۱۹۶۹ با تکمیل آزمایش (Emsland test facility) برای این سیستم در امسلاند، آلمان در سال ۱۹۸۷ به پایان رسید. در سال ۱۹۹۱ آمادگی فنی برای بهره‌برداری و استفاده توسط راه‌آهن دولتی فدرال آلمان (Deutsche Bundesbahn) با همکاری دانشگاه‌های سرشناس کشور تأیید شد.^[۱]

نسخه آخر این مدل از قطار، مدل ترانسراپید ۰۹، با سرعت ۵۰۰ کیلومتر در ساعت طراحی شده و امکان شتاب و کاهش سرعت تقریبی ۱ متر بر ثانیه را دارد. در سال ۲۰۰۲، اولین اجرای تجاری به پایان رسید. قطار مگلو شانگهای، که شهر شانگهای را به فرودگاه بین‌المللی شانگهای پودنگ به فاصله ۳۰٫۵ کیلومتر را به هم متصل می‌کند. این سیستم توسط ترانسراپید اینترنشنال توسعه یافته و با سرمایه‌گذاری مشترک زیمنس و تیسن‌کروپ ساخته و به بازار ارائه گردید.

 

محتویات

• ۱طرح‌ها برنامه‌ریزی شده
  • ۱.۱در ایران
• ۲نگارخانه
• ۳جستارهای وابسته
• ۴منابع
• ۵پیوند به بیرون

۱ طرح‌ها برنامه‌ریزی شده

۱.۱ در ایران

در سال ۲۰۰۷ ایران و یک شرکت آلمانی بر سر استفاده از قطارهای ماگلوف برای پیوند دادن شهرهای تهران و مشهد به توافق رسیدند. این توافق‌نامه در محل نمایشگاه بین‌المللی مشهد بین وزارت راه و ترابری ایران و شرکت آلمانی امضا شد. قطارهای مگلو می‌توانند زمان سفر را برای طی کردن ۹۰۰ کیلومتر بین تهران و مشهد به حدود ۲٫۵ ساعت کاهش دهند.^[۲] مهندسین مشاور شرکت شلگل مستقر در مونیخ گفتند که آنها با وزارت حمل و نقل ایران و استاندار مشهد قرارداد را امضا کرده‌اند. سخنگوی شگل گفت: «این پروژه می‌تواند بین ۱۰ تا ۱۲ میلیارد یورو ارزش داشته باشد.»^[۳]

آنگلا مرکل صدراعظم آلمان با ساخت طولانیترین خط آهن قطار سریع‌السیر جهان در ایران بشدت مخالفت کرد. مرکل در مخالفت با صدور و انتقال تکنولوژی به ایران گفت: «کمک آلمان برای ساخت این قطار در ایران غیرقابل قبول است. کمک به ساخت قطار ترانسراپید در کشوری که رئیس‌جمهور آن اعلام می‌کند قصد دارد اسرائیل را نابود کند، غیرقابل قبول است.»^[۴]

۲ نگارخانه

• 

  ترانسراپید در شانگهای

•  

• 

  نسخه ۰۵

•  

• 

  نسخه ۰۶ در موزه بن آلمان

•  

• 

  نسخه ۰۶

•  

• 

  نسخه ۰۷ در فرودگاه مونیخ

۳ جستارهای وابسته

• 
  قطار تندرو
• قطار مگلو

سنتز ژن‌های مصنوعی

سنتز ژن‌های مصنوعی یا سنتز ژن، که بعضاً با عنوان چاپ DNA ^[۱] شناخته می‌شود روشی در زیست‌شناسی مصنوعی است که برای ایجاد ژن‌های مصنوعی در آزمایشگاه استفاده می‌شود. بر اساس سنتز DNA فاز جامد، آنرا با کلونینگ مولکولی و واکنش زنجیره ای پلیمراز (PCR) متفاوت می‌کند زیرا لازم نیست که توالی‌های DNA موجود را شروع کند؛ بنابراین، می‌توان یک مولکول DNA دو رشته کاملاً مصنوعی و بدون محدودیت ظاهری در توالی یا اندازه نوکلئوتید ایجاد کرد.

جستارهای وابسته

• توالی DNA
• اصلاح ژنتیکی
• مهندسی پروتئین
• بانک اطلاعاتی ژن مصنوعی

رحم مصنوعی

رحم مصنوعی (یا artificial womb) دستگاهی است که با رشد جنین در خارج از بدن جاندار که به‌طور معمول جنین در آن به سر می‌برد، می‌تواند حاملگی خارج از بدن^[۲] را فراهم کند.

رحم مصنوعی، به عنوان یک اندام جایگزین، کاربردهای زیادی خواهد داشت. برای نمونه می‌تواند برای کمک به زوج‌های زن یا مرد در رشد جنین استفاده شود.^[۲] می‌تواند به عنوان تغییر از رحم طبیعی به رحم مصنوعی انجام شود، در نتیجه آستانه زنده ماندن جنین را به مرحله خیلی زودتر از بارداری منتقل می‌کند. به این معنا، می‌توان آن را یک انکوباتور نوزادی با کارکردهای بسیار گسترده در نظر گرفت که برای شروع رشد جنین مورد استفاده قرار گیرد.

در سال ۲۰۱۶ دانشمندان دو مطالعه راجع به جنین‌های انسانی که به مدت سیزده روز در یک محیط خارج رحمی ایجاد می‌شوند ، منتشر کردند.^[۳][۴] در حال حاضر، یک قانون ۱۴ روزه مانع از نگه داشتن جنین‌های انسانی در رحم مصنوعی طولانی‌تر از ۱۴ روز می‌شود. این قانون در دوازده کشور به تصویب قانون رسیده‌است.^[۵]

در سال ۲۰۱۷ محققان در بیمارستان کودکان فیلادلفیا مطالبی را منتشر کردند که نشان می‌داد آنها در یک سیستم پشتیبانی از زندگی خارج از رحم به مدت چهار هفته جنین‌های بره زودرس را رشد داده‌اند.^[۱][۶][۷]

 

۱ اجزاء

رحم مصنوعی، که گاهی اوقات به عنوان "exowomb^[۸] " خوانده می‌شود، باید مواد مغذی و اکسیژن را برای پرورش جنین فراهم کند و همچنین مواد زاید را دفع نماید.

• تغذیه، اکسیژن و دفع مواد زاید
• دیواره رحم
• رابط (جفت مصنوعی)
• مخزن آمنیوتیک (کیسه آمنیوتیک مصنوعی)
• بند ناف

۲ تحقیق و توسعه

۲.۱ امانوئل م. گرینبرگ

امانوئل م. گرینبرگ مقالات متنوعی دربارهٔ موضوع رحم مصنوعی و استفاده احتمالی آن در آینده نوشته‌است.^[۹]

در ۲۲ ژوئیه ۱۹۵۴، امانوئل م. گرینبرگ اختراعش را در مورد طراحی رحم مصنوعی ثبت کرد.^[۱۰] ثبت اختراع شامل دو تصویر از طراحی یک رحم مصنوعی بود. این طرح شامل مخزن برای قرار دادن جنین پر از مایع آمنیوتیک، دستگاهی است که به بند ناف، پمپ خون، کلیه مصنوعی و بخاری آب وصل می‌شود. وی در ۱۵ نوامبر ۱۹۵۵ حق ثبت اختراع را دریافت کرد.

در ۱۱ مه ۱۹۶۰ گرینبرگ ادعا کرد که ژورنال زنان و زایمان مقاله «تلاش برای ساختن رحم مصنوعی» را منتشر کرده‌است، که در آن هیچ استنادی به موضوع رحم مصنوعی درج نشده‌است.^[۹] به گفته گرینبرگ، این نشان می‌دهد که ایدهٔ رحم مصنوعی یک چیز جدید است اگرچه او خود چندین مقاله در این زمینه منتشر کرده بود.

۲.۲ دانشگاه جونتندو در توکیو

در سال ۱۹۹۶، دانشگاه جونتندو در توکیو انکوباسیون جنین خارج رحمی (EUFI) را توسعه داد.^[۱۱] این پروژه توسط یوشینوری کووابارا، که علاقه‌مند به رشد نوزادان نابالغ بود، رهبری شد. این سیستم با استفاده از چهارده جنین بز ساخته شده‌است که پس از آن در مایع آمنیوتیک مصنوعی تحت همان شرایط یک بز مادر قرار داده می‌شوند.^[۱۲] کووبارا و تیمش موفق شدند جنین‌های بز را به مدت سه هفته در سیستم نگه دارند. با این وجود، این سیستم با چندین مشکل روبرو شد و آماده آزمایش انسان نبود. کوآبارا امیدوار بود که این سیستم بهبود یابد و بعداً در جنین‌های انسان مورد استفاده قرار گیرد.

۲.۳ بیمارستان کودکان فیلادلفیا

در سال ۲۰۱۷ محققان بیمارستان کودکان فیلادلفیا توانستند سیستم خارج رحمی را بیشتر توسعه دهند. در این تحقیق از بره‌های جنینی استفاده شده‌است که در یک کیسه پلاستیکی پر از مایع آمنیوتیک مصنوعی قرار می‌گیرند.^[۱][۷] بند ناف بره‌ها به دستگاهی در خارج از کیسه وصل شده‌اند که به گونه ای مانند جفت عمل می‌شود که اکسیژن و مواد مغذی و همچنین دفع مواد زاید را انجام می‌دهد. محققان دستگاه را در «اتاق تاریک و گرم نگه داشتند که می‌توانند صداهای قلب مادر را برای جنین گوسفند پخش کنند.» این سیستم موفق شد به جنین‌های بره کمک کند تا به مدت یک ماه به‌طور عادی رشد کنند. آلن فلک، جراح جنین در بیمارستان کودکان فیلادلفیا امیدوار است که آزمایشات را به سمت جنین‌های نارس انسان منتقل کند، اما این امر می‌تواند در هر جایی از سه تا پنج سال طول بکشد تا به واقعیت تبدیل شود. فلک، که رهبری این مطالعه را بر عهده داشته، معتقد نیست که فناوری جدید می‌تواند برای بازآفرینی بارداری کامل مورد استفاده قرار گیرد و شخصاً قصد ایجاد این فناوری را برای این کار ندارد.

۳ ملاحظات فلسفی

۳.۱ اخلاق زیستی

توسعه رحم مصنوعی و خارج رحمی ملاحظات بیولوژیکی و حقوقی را ایجاد می‌کند، همچنین پیامدهای مهمی برای حقوق باروری و بحث در مورد سقط جنین (abortion debate) دارد. «اکتوجنسیس» (en:Ectogenesis)، اصطلاحی است که از دههٔ ۱۹۲۰ برای بارداری خارج از رحم به‌کار می‌رود و به موضوعی مهم در پزشکی، روانشناسی و اخلاق تبدیل شده؛ هرچند حداقل تاکنون نمونهٔ انسانی مشابه گوسفند دالی متولد نشده‌است.

رحم مصنوعی ممکن است دامنه زنده ماندن جنین (fetal viability) را گسترش دهد و سؤالاتی در مورد نقشی که زنده ماندن جنین در قانون سقط جنین ایفا می‌کند، ایجاد کند. به عنوان مثال، در نظریه قطع، حق سقط جنین فقط حق برداشتن جنین را شامل می‌شود و همیشه به ختم جنین نمی‌رسد. اگر انتقال جنین از رحم یک زن به رحم مصنوعی امکان‌پذیر باشد ، انتخاب خاتمه بارداری از این طریق می‌تواند جایگزینی برای سقط جنین باشد.^[۱۳][۱۴]

نگرانی‌های نظری نیز وجود دارد مبنی بر اینکه کودکانی که در رحم مصنوعی رشد می‌کنند ممکن است فاقد «برخی پیوندهای اساسی با مادران خود باشند که فرزندان دیگر دارند».^[۱۵]

۴ جستارهای وابسته

• مایع آمنیوتیک
• افروز
• خارج رحمی
• استعمار فضای جنین
• اکسیژن غشاء خارج از بدن
• همودیالیز
• لقاح آزمایشگاهی
• بارداری مرد
• پساگرایی
• مهندسی بافت

بینی الکترونیکی

بینی الکترونیکی وسیله ای مانند بینی که برای تشخیص بو و طعم‌ها بوجود آمده‌است.

طی دهه‌های گذشته، فناوری‌های "سنجش الکترونیکی" یا "e-sensing" از نظر فنی و تجاری تحولات مهمی را پشت سر گذاشته‌اند. عبارت "سنجش الکترونیکی" به قابلیت تولید مثل حواس انسان با استفاده از آرایه‌های حسگر و سیستم‌های بازشناخت الگو اشاره دارد. از سال ۱۹۸۲،^[۲] تحقیقات انجام شده به منظور پیشرفت فن آوری، معمولاً به عنوان بینی الکترونیکی، که می‌تواند بو و طعم دهنده‌ها را تشخیص دهد. مراحل فرایند تشخیص شبیه به بویایی انسان است و برای شناسایی، مقایسه، کمیت و سایر کاربردها از جمله ذخیره داده و بازیابی انجام می‌شود. با این حال، ارزیابی هیدونیک ویژگی خاصی در بینی انسان است که مربوط به عقاید ذهنی است. این دستگاه‌ها پیشرفت‌های زیادی را پشت سر گذاشته‌اند و اکنون برای رفع نیازهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

محتویات

• ۱تکنیک‌های دیگر برای تجزیه و تحلیل بو
• ۲تاریخ
• ۳انجام یک تحلیل
• ۴کاربردها
• ۵مثال
• ۶جستارهای وابسته
• ۷پیوند به بیرون

۱ تکنیک‌های دیگر برای تجزیه و تحلیل بو

در کلیه صنایع، ارزیابی بو معمولاً توسط آنالیز حسی انسان، توسط حسگر مولکولی یا توسط کروماتوگرافی گازی انجام می‌شود. روش دوم اطلاعات مربوط به ترکیبات آلی فرار را نشان می‌دهد اما ارتباط بین نتایج تحلیلی و ادراک بو به دلیل تعامل بالقوه بین چندین مؤلفه بو مستقیم نیست.

در آشکارساز بو Wasp Hound، عنصر مکانیکی یک دوربین فیلمبرداری است و عنصر بیولوژیکی پنج زنبور انگلی است که در پاسخ به حضور یک ماده شیمیایی خاص، شرطی شده‌اند.^[۳]

۲ تاریخ

الکساندر گراهام بل این عقیده که اندازه‌گیری بو دشوار بود، و در سال ۱۹۱۴ به شرح زیر گفت:

در دهه‌هایی که بل این مشاهدات را انجام داد، هیچ علمی از بو ی ماده بوجود نیامد و تا دهه ۱۹۵۰ و فراتر از آن هیچ پیشرفت واقعی حاصل نشد.

۳ انجام یک تجزیه

در مرحله اول، یک بینی الکترونیکی باید با نمونه‌های واجد شرایط آموزش ببیند تا بتواند بانک اطلاعاتی مرجع ایجاد کند.

سپس ابزار می‌تواند با مقایسه اثر انگشت یک ترکیب فرار با نمونه‌های موجود در پایگاه داده خود، نمونه‌های جدید را تشخیص دهد؛ بنابراین آنها می‌توانند تجزیه و تحلیل کیفی یا کمی را انجام دهند.

اما ممکن است این مشکل را ایجاد کند زیرا بوها از مولکولهای مختلفی ساخته شده‌اند که ممکن است توسط دستگاه تفسیر نادرست شود زیرا آنها را به عنوان ترکیبات مختلف ثبت می‌کند و بسته به عملکرد اصلی یک بینی منجر به نتایج نادرست یا نادرست می‌شود.^[۴] نمونه مجموعه داده بینی الکترونیکی نیز موجود است.^[۵] این مجموعه داده می‌تواند به عنوان مرجع برای پردازش سیگنال بینی الکترونیکی، به ویژه برای مطالعات کیفیت گوشت مورد استفاده قرار گیرد. دو هدف اصلی این مجموعه، طبقه‌بندی گوشت گاو و پیش بینی جمعیت میکروبی توسط رگرسیون است.

۴ کاربردها

• در آزمایشگاه‌های کنترل کیفیت
• در بخش‌های فرایند و تولید
• در زمینه‌های بهداشت و امنیت
• در زمینه پیشگیری و امنیت جرم
• در نظارت بر محیط زیست

۵ مثال

سایرانوز ۳۲۰ با برچسب زدن

سایرانوز ۳۲۰ یک «بینی الکترونیکی» دستی است که در سال ۲۰۰۰ توسط Cyrano Sciences پاسادنا، کالیفرنیا ساخته شد.^[۶] Cyrano Sciences در سال ۱۹۹۷، ۹ سال پس از مفهوم «بینی الکترونیکی»، بر اساس استفاده از چند سنسور نیمه انتخاب شد و همراه با محاسبات الکترونیکی برای اولین بار توسط گاردنر و بارتلت پیشنهاد شد.^[۷] سایرانوز ۳۲۰ مبتنی بر تحقیقات سنسور است که توسط پروفسور ناتان لوئیس از مؤسسه فناوری کالیفرنیا انجام شده‌است. برنامه‌های کاربردی مورد استفاده در مورد سایرانوز ۳۲۰ شامل تشخیص COPD ,^[۸] و سایر شرایط پزشکی^[۹][۱۰] و همچنین کاربردهای صنعتی که معمولاً مربوط به کنترل کیفیت یا تشخیص آلودگی است می‌باشد.^[۱۱] سایرانوز ۳۲۰ همچنان در ایالات متحده توسط Sensigent LLC، شرکت جانشین Cyrano Sciences، در ایالات متحده ساخته می‌شود.

۶ جستارهای وابسته

• ترانزیستور تأثیر میدان شیمیایی
• مقاومت شیمیایی
• پوست الکترونیکی
• زبان الکترونیکی
• سنجش افزایش نوسانات
• بویایی دستگاه
• اولفکتومتر

بن‌یاخته درمانی

درمان با سلول‌های بنیادی یا بن‌یاخته درمانی، استفاده از سلول‌های بنیادی برای درمان یا جلوگیری از بیماری یا شرایط است.^[۱]

پیوند مغز استخوان متداول‌ترین درمان سلول‌های بنیادی است، اما برخی از روش‌های درمانی حاصل از خون بند ناف نیز در حال استفاده هستند. تحقیقات برای توسعه ایجاد منابع مختلف سلولهای بنیادی و همچنین درمان با سلولهای بنیادی برای بیماری‌ها و شرایط عصبی مانند دیابت و بیماری‌های قلبی و غیره در انجام است.

پس از تحولاتی مانند توانایی دانشمندان در جداسازی و کشت سلولهای بنیادی جنینی، ایجاد سلولهای بنیادی با استفاده از انتقال هسته سلولهای سوماتیک و استفاده از آنها از روشهای ایجاد سلولهای بنیادی پرتوان ناشی از سلولهای بنیادی، بحث‌برانگیز شده‌است. این اختلاف نظر اغلب مربوط به سیاست سقط جنین و کلونینگ انسان است. علاوه بر این، تلاش برای بازاریابی مبتنی بر پیوند خون بند ناف ذخیره شده بحث‌برانگیز بوده‌است.

۱ کاربردهای پزشکی

بیش از ۳۰ سال است که از مغز استخوان برای درمان مبتلایان به سرطان با شرایطی مانند سرطان خون و لنفوم استفاده می‌شود. این تنها نوع سلول درمانی است که به‌طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد.^[۲][۳][۴] در طول شیمی‌درمانی، بیشتر سلولهای در حال رشد توسط عوامل سمیت سلولی کشته می‌شوند. با این وجود، این عوامل نمی‌توانند بین لوسمی یا سلولهای نئوپلاستیک و سلولهای بنیادی خونساز در مغز استخوان تفاوت قائل شوند. این اثر جانبی شیمی درمانی‌های معمولی است که پیوند سلولهای بنیادی سعی در معکوس کردن دارد. مغز استخوان سالم دهنده سلولهای بنیادی عملکردی را جایگزین سلولهای از دست رفته در بدن میزبان در طول درمان می‌کند. سلولهای پیوند شده همچنین پاسخ ایمنی ایجاد می‌کنند که به از بین بردن سلول‌های سرطانی کمک می‌کند. این روند می‌تواند خیلی زیاد پیش رود، اما منجر به پیوند در مقابل بیماری میزبان، جدی‌ترین عارضه جانبی این درمان می‌شود.^[۵]

۲ پژوهش

بیماریها و شرایطی که درمان سلولهای بنیادی نویدبخش است یا در حال ظهور است.

سلول‌های بنیادی به دلایل زیادی مورد مطالعه قرار می‌گیرند. همچنین مولکولها و اگزوزومهای آزاد شده از سلولهای بنیادی برای تهیه داروها مورد مطالعه قرار می‌گیرند.^[۶] علاوه بر عملکرد سلولهای خود، عوامل محلول در پاراکرین تولید شده توسط سلولهای بنیادی، معروف به ترشح سلولهای بنیادی، مکانیسم دیگری است روشهای درمانی مبتنی بر سلولهای بنیادی اثرات خود را در بیماریهای دژنراتیو، ایمنی بدن و بیماری‌های التهابی با واسطه سیستم ایمنی می‌گذارد.^[۷]

۲.۱ کاربردها

۲.۱.۱ فروپاشی عصبی

نوشتار اصلی: فروپاشی عصبی

تحقیقات در مورد تأثیر سلولهای بنیادی بر روی مدلهای حیوانی تخریب مغز مانند پارکینسون، اسکلروز جانبی آمیوتروفیک و آلزایمر انجام شده‌است.^{[۸][۹][۱۰]} مطالعات اولیه در مورد ام‌اس انجام شده‌است.^[۱۱][۱۲]

۲.۱.۲ آسیب مغزی و نخاع

سکته مغزی و آسیب دیدگی مغزی منجر به مرگ سلولی می‌شود که با از بین رفتن نورون‌ها و الیگودندروسیت‌ها در مغز مشخص می‌شود. مطالعات بالینی و حیوانی در مورد استفاده از سلولهای بنیادی در موارد آسیب طناب نخاعی انجام شده‌است.^[۱۳][۱۴]

۲.۱.۳ قلب

سلولهای بنیادی در افراد مبتلا به بیماری قلبی شدید مورد مطالعه قرار می‌گیرند.^[۱۵] اثر بوودو-اکهارد استراوئر^[۱۶] با شناسایی صدها تناقض واقعی، بی‌اعتبار شد.^[۱۷] در میان چندین کارآزمایی بالینی که نشان می‌دهد درمان سلولهای بنیادی بزرگسالان ایمن و مؤثر است، شواهد واقعی از فواید فقط از چند مطالعه گزارش شده‌است.^[۱۸] برخی از کارآزمایی‌های بالینی اولیه تنها پس از استفاده از درمان سلول‌های بنیادی مغز استخوان پیشرفت‌های اندکی در عملکرد قلب داشته‌اند.^[۱۹][۲۰]

جستارهای وابسته

• پیوند سلولهای بنیادی اتولوگ
• شبکه تحقیقات سلول درمانی قلب و عروق (CCTRN)
• کاشت بافت جنین
• تراشه سلول‌های بنیادی

فتوسنتز مصنوعی

فتوسنتز مصنوعی یک فرایند شیمیایی بیومیمتیک است که از فرایند طبیعی فتوسنتز برای تبدیل نور خورشید، آب و دی‌اکسید کربن به کربوهیدرات‌ها و اکسیژن به صورت طبیعی استفاده می‌کند. اصطلاح فتوسنتز مصنوعی معمولاً برای اشاره به هر طرحی برای جذب و ذخیره انرژی از نور خورشید در پیوندهای شیمیایی یک سوخت (سوخت خورشیدی) استفاده می‌شود.

شکافت آب فوتوکاتالیستی (Photocatalytic water splitting) آب را به هیدروژن و اکسیژن تبدیل می‌کند و موضوع اصلی تحقیق در مورد فتوسنتز مصنوعی است.

کاهش دی‌اکسید کربن ناشی از نور فرایند دیگری است که مورد بررسی قرار می‌گیرد و تثبیت کربن طبیعی است.

تحقیق در مورد این موضوع شامل طراحی و مونتاژ دستگاه‌هایی برای تولید مستقیم سوخت‌های خورشیدی، فوتوالکترو شیمی (photoelectrochemistry) و کاربرد آن در سلول‌های سوخت و مهندسی آنزیم‌ها و میکروارگانیسم‌های فتوآتروفیکیک برای سوخت‌های زیستی میکروبی و تولید بیو هیدروژن از نور خورشید است.

 چکیده

واکنش فتوسنتزی را می‌توان به دو نیم واکنش اکسایش-کاهش تقسیم کرد که هر دو برای تولید سوخت ضروری هستند. در فتوسنتز گیاهان، مولکول‌های آب به صورت فوتواکسید می‌شوند تا اکسیژن و پروتون‌ها آزاد شوند. مرحله دوم فتوسنتز گیاه (که به آن چرخه کالوین بنسون نیز معروف است) یک واکنش مستقل از نور است که دی‌اکسید کربن را به گلوکز (سوخت) تبدیل می‌کند. محققان فتوسنتز مصنوعی در حال تولید فوتوکاتالیستی هستند که قادر به انجام هر دو واکنش باشد. علاوه بر این، پروتونهای حاصل از تقسیم آب می‌توانند برای تولید هیدروژن استفاده شوند. این کاتالیزورها باید بتوانند به سرعت واکنش نشان دهند و درصد زیادی از فوتونهای خورشیدی رویداد را جذب فوتون کنند.^[۱]

طبیعی (چپ) در مقابل فتوسنتز مصنوعی (راست)

تاریخ

فتوسنتز مصنوعی برای اولین بار توسط شیمیدان ایتالیایی گیاکومو لوئیجی چامیجیان در سال ۱۹۱۲پیش‌بینی شده بود.^[۲] در یک سخنرانی که بعد از آن در ساینس منتشر شد^[۳] او پیشنهاد جایگزینی بهره‌مندی از سوخت‌های فسیلی به انرژی تابشی تولید شده خورشید و گرفته شده توسط دستگاه‌های فتوشیمی را داده بود. در این تغییر وی امکان کاهش اختلاف بین ثروتمند شمال اروپا و جنوب فقیر را مشاهده کرد و گمان کرد که این تغییر از زغال سنگ به انرژی خورشیدی برای پیشرفت و خوشبختی انسان مضر نیست.^[۴]

در اواخر دهه ۱۹۶۰ ،آکیرا فوجیشیما ویژگیهای فوتوکاتالیستی تیتانیوم دی‌اکسید، به اصطلاح اثر هوندا-فوجیشیما را کشف کرد که می‌تواند برای هیدرولیز مورد استفاده قرار گیرد.^[۵]

تحقیق در حال جریان

از نظر انرژی، فتوسنتز طبیعی را می‌توان در سه مرحله تقسیم کرد:^[۶][۷]

• کمپلکسهای برداشت نور (Light-harvesting complexes) در باکتری‌ها و گیاهان، فوتون‌ها را ضبط کرده و آنها را به الکترون تبدیل می‌کنند و آنها را به زنجیره فتوسنتزی تزریق می‌کنند.
• انتقال الکترون همراه با پروتون (Proton-coupled electron transfer) در طول چندین عامل مؤثر در زنجیره فتوسنتزی، باعث جدایی بار فضایی و مکانی می‌شود.
• کاتالیز ردوکس، از الکترونهای منتقل شده بالا برای اکسیداسیون آب به دی‌اکسید و پروتونها استفاده می‌کند. این پروتون‌ها در برخی گونه‌ها می‌توانند برای تولید دی هیدروژن مورد استفاده قرار گیرند.

مونتاژ سه‌گانه، با یک حسگر تابشگر (P) به همراه یکدیگر به یک کاتالیزور اکسیداسیون آب (D) و یک کاتالیزور در حال تحول هیدروژن (A). هنگام وقوع کاتالیز، الکترون‌ها از D به A جریان می‌یابند.

۳.۱ کاتالیزور هیدروژن

هیدروژن ساده‌ترین سوخت خورشیدی برای سنتز است، زیرا تنها انتقال دو الکترون به دو پروتون است. با این حال، باید با تشکیل آنیون هیدرید میانی به صورت گام به گام انجام شود:

2 e ^- + 2 H ⁺  H ⁺ + H ^-  H ₂

جستارهای وابسته

• ای‌تی‌پی سنتاز
• تأثیرات کربن
• پیل سوختی
• اقتصاد هیدروژن
• سلول خورشیدی
• فتوولتاییک

زنوبیولوژی

زنوبیولوژی (XB) یا زیست‌شناسی بیگانه یا ناشناخته زیر مجموعه ای از زیست‌شناسی مصنوعی است که به مطالعه سنتز و دستکاری دستگاه‌ها و سیستم‌های بیولوژیکی می‌پردازد.

نام "xenobiology" از واژه یونانی xenos گرفته شده‌است که به معنی "غریبه، بیگانه" است. زنوبیولوژی نوعی زیست‌شناسی است که (هنوز) برای علم آشنا نیست و در طبیعت یافت نمی‌شود.^[۱]

غذاهای اصلاح شده ژنتیکی

غذاهای اصلاح شده ژنتیکی (GM foods ) ، همچنین به عنوان غذاهای مهندسی ژنتیکی ( غذاهای GE ) یا غذاهای زیست مهندسی شناخته شده ، غذاهایی هستند که از ارگانیسم هایی تولید شده اند که با استفاده از روشهای مهندسی ژنتیک تغییراتی در DNA آنها ایجاد شده است . تکنیک های مهندسی ژنتیک امکان مقایسه صفات جدید و همچنین کنترل بیشتر صفات را در مقایسه با روش های قبلی مانند پرورش انتخابی و تولید جهش فراهم می کند. ^[1]

فروش تجاری غذاهای اصلاح شده ژنتیکی از سال 1994 آغاز شد ، هنگامی که کالژین برای اولین بار گوجه فرنگی تاخیری فلوور ساور ناموفق خود را به بازار عرضه کرد. ^{[1] [2]} بیشتر اصلاحات مواد غذایی در درجه اول روی محصولات نقدی مورد تقاضای زیاد کشاورزان مانند سویا ، ذرت ، کلزا و پنبه متمرکز شده است. محصولات اصلاح شده ژنتیکی برای مقاومت در برابر پاتوژن ها و علف کش ها و پروفایل های مغذی بهتر مهندسی شده اند. دام های اصلاح شده نیز تولید شده اند ، اگرچه ، از تاریخ نوامبر ۲۰۱۳^{[بروزرسانی]} هیچکدام در بازار نبودند. ^[3]

یک اجماع علمی وجود دارد ^{[1] [2] [3] [4]} که در حال حاضر مواد غذایی موجود در محصولات غذایی GM از نظر غذای معمولی خطر بیشتری برای سلامتی انسان ندارند ، ^{[5] [6] [7] [8] [9]} اما این که هر ماده غذایی GM قبل از معرفی باید مورد آزمایش قرار گیرد. ^{[10] [11] [12]} با این وجود ، اعضای جامعه بسیار کمتر از دانشمندان احتمال دارند غذاهای GM را بی خطر بدانند. ^{[13] [14] [15] [16]} وضعیت قانونی و نظارتی غذاهای اصلاح شده ژنتیکی در کشورها متفاوت است ، در حالی که برخی از کشورها آنها را ممنوع یا محدود می کنند ، و برخی دیگر مجازات های مختلفی را برای آنها اعمال می کنند. ^[17]

با این وجود نگرانی های عمومی در رابطه با ایمنی مواد غذایی ، تنظیم مقررات ، برچسب زدن ، تأثیرات زیست محیطی ، روش های تحقیق و این واقعیت وجود دارد که برخی از بذرهای اصلاح شده به همراه کلیه گونه های جدید گیاهی ، مشمول حقوق پرورش دهندگان گیاه هستند که متعلق به شرکت ها است.