دانلود مقاله نانوتکنولوژی چیست

اختصاصی از فی لوو دانلود مقاله نانوتکنولوژی چیست دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

نانوتکنولوژی چیست

نانوتکنولوژی مولکولی ، نامی است که به یک نوع فن‌آوری تولیدی اطلاق می‌شود. همانطور که از نامش پیداست ، نانوتکنولوژی مولکولی، هنگامی محقق می‌شود که ما توانایی ساختن چیزها را از اتمها داشته باشیم و در این صورت ما توانایی آرایش دوباره مواد را با دقت اتمی خواهیم داشت.
هدف نانوتکنولوژی ساختن مولکول به مولکول آینده است . همانطور که وسایل مکانیکی به ما اجازه می‌دهند که چیزی فراتر از نیروی فیزیکی خود به دست آوریم، علم نانویی و تولید در مقیاس نانو هم، سبب می‌شود تا ما بتوانیم پارا بفراتر از محدودیتهای اندازه‌ای که به طور طبیعی موجود است، بگذاریم و درست روی واحدهای ساختاری مواد کار کنیم, جایی که خاصیت مواد مشخص می‌شود و با تغییر در آن واحدها می‌توان تغییرات خواص را ایجادکرد. برای کنترل ساختار مواد، باید یک سیستم کامل و ارزان قیمت در اختیار داشته باشیم. فرض اصلی در نانوتکنولوژی این است که تقریباً همه ساختارهای با ثبات شیمیایی که از نظر قوانین فیزیک رد نمی‌شوند را می‌توان ساخت.
ماهیت نانوتکنولوژی، عبارت است از توانایی کار کردن در تراز اتمی، مولکولی و فراتر از مولکولی، در ابعاد بین 1 تا 100 نانومتر، با هدف ساخت و دخل و تصرف در چگونگی آرایش اتمها یا مولکولها و با استفاده از موا‌د, وسایل و سیستم‌هایی با تواناییهای جدید و اعمال تازه که ناشی از ابعاد کوچک ساختارشان می‌باشد. همه مواد و سیستم‌ها زیربنای ساختاری خود را در مقیاس نانو ترتیب می‌دهند. در اینجا مثالهایی را ذکر می‌کنیم. یک مولکول آب دارای قطر حدود 1 نانومتر است. قطر یک نانوتیوب تک لایه 2/1 نانومتر می‌باشد. کوچکترین ترانزیستورها به اندازه 2 نانومتر می‌باشند. مولکول DNA ، 5/2 نانومتر پهنا دارد و پروتئینها بین 1 تا 20 نانومتر هستند. قطر ATP ، 10 نانومتر بوده و یک وسیله مولکولی نیز ممکن است در حدود چند نانومتر باشد.
کنترل مواد در مقیاس نانویی به معنای ساختن ساختارهای بنیانی در مقیاسی است که خواص اساسی معین می‌شود. تا آنجایی که ما از طبیعت اطلاعات در دست داریم، این آخرین مقیاس تولید است. نانوتکنولوژی ، اتحاد ساختارهای نانویی در جهت ایجاد ساختارهای بزرگتر را که می‌توانند در صنعت، پزشکی و حفاظت محیط‌زیست استفاده شوند، شامل می‌شود.
دانشمندان اخیراً این توانایی را پیدا کرده‌اند که بتوانند اتمها را به طور مستقیم مشاهده کرده و دستکاری کنند ولی این تنها بخش کوچکی از تکنیکهایی است که در علم نانویی و همچنین فن‌آوری، به دست آمده است. هنوز چند دهه به توانایی تولید محصولات تجاری باقی است ولی مدلهای تئوری کامپیوتری و محاسباتی، نشان می‌دهند که دستیابی به سیستم‌های تولید مولکولی امکانپذیر است. چرا که این مدلها، قوانی فیزیکی کنونی را نقض نمی‌کنند. امروزه دانشمندان وسایل و تکنیکهای زیادی را که برای تبدیل نانوتکنولوژی از مدلهای کامپیوتری به واقعیت لازم است ، اختراع و تدبیر می‌کنند.
دقت به عنوان منفعت ماشینهای مولکولی مدنظر می‌باشد و همچنین یکی از کلیدهای مهم برای درک لزوم پیشرفت در زمینه این فن‌آوری است. دقت در اینجا به این معناست که برای هر اتم جایی وجود دارد و هر اتم در جایگاه خودش است. ما از ماشینهای دقیق برای تولید محصولات با دقت مساوی، استفاده خواهیم کرد. فن‌آوری تا به حال هرگز چنین کنترل دقیقی نداشته است و همه‌ فن‌آوریهای کنونی ما، فن آوریهای بزرگ هستند. امروزه ما تکه یا توده‌ای از چیزی را در مقابل خود قرار می‌دهیم و به آن چیزی اضافه کرده و یا از آن تکه‌هایی را کم می‌کنیم و در نهایت وسیله مورد نظرمان را با این اعمال ایجاد می‌کنیم. در واقع ما وسایلمان را از سر هم کردن قسمتهای مختلف تولید می‌کنیم بدون آنکه نسبت به ساختمان مولکولی آنها توجهی داشته باشیم. در گذشته ساخت با دقت اتمی، تنها در محصولات کریستالها یا در سازمان‌های زنده‌ی زیستی مانند ریبوزومها که پروتئین مورد نیاز موجود زنده را فراهم می‌کنند و یا DNA که اطلاعات مورد نیاز برای ایجاد موجود زنده را حمل می‌کند، دیده شده است. ما در جریان پیشرفت نانوتکنولوژی روندی به سوی دستیابی به درجه‌ای از کنترل سیستمها که قبلاً تنها در طبیعت موجود بوده، در پیش رو داریم.
منفعتهای دیگر وقتی نمایان می‌شوند که اندازه‌ی وسایل قابل ساخت را مورد توجه قرار می‌دهیم. وقتی ما در مقیاس اتمی کار کنیم، می‌توانیم دستگاههایی بسازیم که می‌توانند به جاهای غیرقابل تصور از نظر کوچکی بروند.
دو وسیله‌ی بسیار حساس که هنوز ساخته نشده‌اند در نانوتکنولوژی عبارتند از :
1- نانوکامپیوتر 2- نانواسمبلر.
نانو کامپیوتر ماشینی مولکولی است که قادر است یک رشته اعمالی را به اجرا در آورد و آنها را اداره کند و در نهایت نتیجه‌ای را تولید نماید. در عمل این وسیله تا حدی با میکروپردازش‌گرهای امروزی متفاوت است، اگر چه شباهتهای نادری با کامپیوترهای قدیمی و مکانیکی که توسط Charles Babbage در دوره‌ی ویکتوریا طراحی شده بود، دارد. همچنین دارای دستگاه ثبت‌کننده‌ای است که چیزی شبیه ماشینهای جمع‌کننده ( Adding Machine) به وجود می‌آورد. البته ماشین جمع‌کننده‌ای که میلیون‌ها بار کوچکتر و بیلیونها بار سریعتر از میکروپردازش‌گرهایی که تاکنون طراحی شده است. وقتی یک نانوکامپیوتر وجود داشته باشد در این صورت به وجود آوردن نانواسمبلر نیز امکان‌پذیر خواهد بود. نانواسمبلر وسیله‌ای ساخته شده در تراز اتمی است که می‌تواند اتمها را برای بیشتر شکلهایی که مورد نظر می‌باشد، دقیقاً نظم‌دهی و آرایش کند. امروزه کارکردن در تراز اتمی به نیروی اتمی میکروسکوپی گران قیمت (AFM) نیاز دارد که از میدان الکتریکی برای هل دادن اتمها به سمت جایگاهشان استفاده می‌کند. ولی نانواسمبلر می‌تواند به سادگی اتمها را از جایگاهشان خارج کرده و آنها را همانند دستگاه بافندگی صنعتی، در محل مورد نظر به یکدیگر پیوند دهد. در سلولهای ما، ریبوزومها کاری شبیه به این را انجام می‌دهند؛ DNA را به صورت RNA کپی کرده و سپس آمینواسید صحیح را جهت ساخت پروتئینها جمع‌آوری می‌کنند. نانواسمبلری که یک نانو کامپیوتر را در هسته‌ی خود در بردارد ، تقریباً همین کار را انجام می‌دهد . نانواسمبلر در واقع یک هدف نهایی و مهم در نانوتکنولوژی است. وقتی یک نانواسمبلر کامل در دسترس باشد، تقریباً همه چیز ممکن می‌شود و این مهمترین و بزرگترین خواسته‌ی انجمن نانوتکنولوژی است.
شصت سال پیش John Von Neumann ( کسی که همراه Alan Turing، زمینه علم کامپیوتر را پایه‌گذاری کرد.) حدس زد که روزی ساختن ماشین‌هایی که بتوانند خودشان را کپی کنند، ممکن خواهد شد. یک نوع تکرارکننده‌ی خودبه خودی که می‌تواند ما را از یک مثال ساده‌ی ذهنی به سمت اجتماعی از کپی‌های کامل هدایت کند. اگر چه ماشین مورد نظر Von Neumann در تئوری ساده به نظر می‌رد ولی هرگز ساخته نشده است. در مقیاس ماکرومولکولی ساختن یک کپی از ماشین بسیار ساده‌تر از تهیه کردن ماشینی است که بتواند خود را کپی کند ولی در تراز مولکولی ، این موازنه برعکس است یعنی تهیه کردن ماشینی که بتواند خود را کپی کند بارها ساده‌تر از ساختن ماشین دیگری با استفاده از تراشه‌هاست.
این مزیت بزرگی است که وقتی تنها یک اسمبلر داریم، می‌توانیم هر تعداد که بخواهیم ، ایجاد کنیم. همچنین این بدان معناست که نانواسمبلر یک آفت کامل است. اگر به طور عمدی یا تصادفی یک نانواسمبلر در محیط آزاد شود، تنها با راهنمای چگونگی تکثیر شدن ، تمام سطح سیاره یعنی گیاهان، حیوانات و سنگها و صخره‌ها در عرض مدتی کمتر از هفتاد و دوساعت (72) به ماده‌ی لزج و چسبناک خاکستری رنگ (gray goo) از naniteها (nano unite) مبدل خواهد شد. Drexler معتقد است مشکل gray goo تا حد زیادی خیالی است ولی امکان سناریوی غبار خاکستری را تصدیق می‌کند که باعث برگشت یا تکرار naniteها می‌گردد و زمین را در روکشی که مادون میکروسکوپی است، خفه می‌کند و در اینجا ما با یک خطر فن‌آوری که در تاریخ بی‌سابقه است ، مواجهیم. علیرغم این مسائل، کسانی که روی نانوتکنولوژی مولکولی کار می‌کنند، در حال مطالعه برای ساختن دستگاهی در مقیاس اتمی هستند و به نظر می‌رسد به زودی اطلاعات کافی برای ساخت نانوکامپیوتر و نانواسمبلر را به دست می‌آوریم .
این مسائل اجتناب‌ناپذیر و مطرح شده در نانوتکنولوژی باعث شد تا Drexler، یک زیربنای علمی و آموزشی ایجاد کند و آن انستیو Foresight است که به عنوان یک محل شناخته شده و یک مرکز تفکر در مورد نانوتکنولوژی عمل می‌کند. در طی 14 سال برپایی Foresight ، این انستیتو به صورت تحقیقات نانوتکنولوژی درآمده است. در اواسط اکتبر 2000، انستیتو Foresight ، کنفرانس سالانه‌ی خود را در هتلی در Santa Clara برگزار کرد. در آنجا زمزمه‌ای جدید به گوش می‌رسید؛ پیشرفتهای اخیر در سازه‌های با مقیاس مولکولی که حاصل ابتکار در برخی ترکیبات اصلی و بنیانی که Drexler در نانوسیستم توصیف کرده است، می‌باشد. همانند ترکیباتی که در ساختمان نانو کامپیوترها و نانواسمبلرها ضروری است. چیز دیگری که در کنفرانس به دست آمدن یک کپی ا ز داروی نانویی Robert Freitas بود. طب نانویی بیش از پیش در تلاش برای جامه‌ی عمل پوشاندن به وعده‌های Feynman (دارنده‌ی جایزه نوبل برای طرح فن‌آوری در مقیاس کوچک) در مورد " دکتر بسیار کوچک" است و قدم به قدم موانع فن‌آوری را از سر راه برمی‌دارد. موانعی که برای رسیدن به وسایل نانوپزشکی باید بر آنها فائق آمد.

هم‌اکنون کنگره‌ی آمریکا نسبت به سرمایه‌گذاری در هر نوع تحقیق و توسعه (R & D) بدون سوددهی زودرس در پزشکی و ارتش مخالفت دارد ولی دولت آمریکا سرمایه‌گذاری برای تحقیقات نانوتکنولوژی را دوبرابر کرده است. قسمتی از این سرمایه برای اهداف مرکز تحقیقات ناسا در Mountain View کالیفرنیا صرف خواهد شد؛ جایی که تیم کوچکی روی طرح نانوکامپیوترها کار می‌کنند. حال این سئوال در ذهن نقش می‌بندد که چرا ناسا توجه خود را معطوف به نانوتکنولوژی کرده است؟ در پاسخ می‌توان گفت که " اندازه" ، مهمترین دلیل می‌باشد. کامپیوترهای رایج مثل آنجه که در Mars Pathfinder پایه‌گذاری شده، هم بزرگند و هم به اندازه کافی قدرتمند نیستند و دیگر اینکه مستعد انجام خطا هستند. با استفاده از وسیله‌ی نانویی به اندازه یک حشره‌ که به اصطلاح حشره‌ی نانویی( nanobat) خوانده می‌شود، ناسا می‌تواند 100 میلیون چشم و گوش را در بسته‌ای به وزن چند گرم، به سطح مریخ بفرستد. حتی اگر نیمی از آن حشره‌های نانویی دچار اشکال شوند و یا کار نکنند، باز هم کسی چیزی از دست نمی‌دهد. چرا که هنوز 50 میلیون دیگر باقی مانده است. برای ساختن یک عدد از این حشره‌های نانویی ، محققان باید مشکلات بر سر راه نانوکامپیوترها را حل کنند و این همان نکته‌ای است که گروه تحقیق ناسا بر روی آن متمرکز شده است.
بررسی‌های انجام شده حاکی از آن است که نانوتکنولوژی تمام جنبه‌های زندگی ما را تحت تاثیر قرار خواهد داد. یک سری اتفاقات جالب در علم پزشکی و دارویی مورد انتظار است. نانوتکنولوژی حتی بر روی هوایی که تنفس می‌کنیم و آبی که می‌نوشیم نیز موثر است. با مطالعه بر روی پیامدهای نانوتکنولوژی می‌توان دریافت که این نوع فن‌آوری ما را به سمت پیشرفت در راه رسیدن به سیستمهایی بهتر، سریعتر ، مستحکمتر، کوچکتر و ارزان‌تر سوق می‌دهد.
Foresight FAQ Nanotechnology Information
MECHANICAL ENGINEERING: Janrary 2001
Nano Technology magazine : Institute of Molcular Manrfacturing.

پیشگامان نانوتکنولوژی
چهل سال پیش Richard Feynman ، متخصص کوانتوم نظری و دارنده‌ی جایزه‌ی نوبل، درسخنرانی معروف خود در سال 1959 با عنوان " آن پایین فضای بسیاری هست" به بررسی بعد رشد نیافته علم مواد پرداخت. وی در آن زمان اظهار داشت، " اصول فیزیکن تا آنجایی که من توانایی فهمش را دارم، بر خلاف امکان ساختن اتم به اتم چیزها حرفی نمی‌زنند". او فرض را بر این قرار داد که اگر دانشمندان فراگرفته‌اند که چگونه ترانزیستورها و دیگر سازه‌ها را با مقیاسهای کوچک، بسازند پس ما خواهیم توانست کا آنها را کوچک و کوچک‌تر کنیم. در واقع آنها به مرزهای حقیقی‌شان در لبه‌های نامعلوم کانتوم نزدیک خواهند شد و فقط هنگامی این کوچک شدن متوقف می‌شود که خود اتمها تا حد زیادی ناپایدار شده و غیر قابل فهم گردند. Feynman فرض کرد وقتی زبان یا سبک خاص اتمها کشف گردد، طراحی دقیق مولکولها امکان‌پذیر خواهد بود و به طوری که یک اتم را در مقابل دیگری به گونه‌ای قرار دهیم که بتوانیم کوچکترین محصول مصنوعی و ساختگی ممکن را ایجاد کنیم.
با استفاده از این فرمهای بسیار کوچک چه وسایلی می‌توانیم ایجاد کنیم؟
. Feynmanدر ذهن خود یک " دکتر مولکولی" تصور کرد که صدها بار از یک سلول منحصر به فرد کوچکتر است و می‌تواند به بدن انسان تزریق شود و درون بدن برای انجام کاری یا مطالعه و تایید سلامتی سلولها و یا انجام اعمال ترمیمی و به طور کلی برای نگهداری بدن در سلامت کامل به سیر بپردازد.
در بحبوحه‌ی سالهای صنعتی کلمه‌ی " بزرگ" از اهمیت ویژه‌ای برخوردار بود. مثل علوم بزرگ، پروژه‌های مهندسی بزرگ و … حتی کامپیوترها در دهه 1950 تمام طبقات ساختمان را اشغال می‌کردند. ولی از وقتی Feynman نظرات و منطق خود را بازگو کرد، جهان روندی به سوق کوچک شدن در پیش گرفت.
Marvin Minsky تفکرات بسیار باروری داشت که می‌توانست به اندیشه‌های Feynman قوت ببخشد. Minsky – پدر یابنده‌ی هوشهای مصنوعی – دهه 70-1960 جهان را در تفکراتی که مربوط به آینده می‌شد، رهبری می‌کرد. در اواسط دهه‌ی 70، Eric Drexler که یک دانشجوی فارغ‌التحصیل بود، Minsky را به عنوان استاد راهنما جهت تکمیل پایان نامه‌اش انتخاب کرد و او نیز این مسئولیت را برعهده گرفت. Drexler نسبت به وسایل بسیار کوچک Feynman علاقه‌مند شده بود و قصد داشت تا در مورد تواناییهای آنها به کاوش بپردازد. Minsky نیز با وی موافقت کرد. Drexler در اوایل دهه 80 ، درجه استادی خود را در رشته‌ی علوم کامپیوتر دریافت کرده بود و گروهی از دانشجویان را به صورت انجمنی به دور خود جمع نموده بود. او افکار جوانترها را با یک سری ایده‌ها که خودش " نانوتکنولوژی" نامگذاری کرده، مشغول می‌داشت.
Drexler اولین مقاله علمی خود را در مورد نانوتکنولوژی مولکولی ( MNT) در سال 1981 ارائه داد.
او کتاب " Engines of Creation : The Coming Era of Nanotechnology" را در سال 1986 به چاپ رساند. Drexler تنها درجه‌ی دکتری در نانوتکنولوژی را در سال 1991 از دانشگاه MIT دریافت داشت. او یک پیشرو در طرح نانوتکنولوژی است و هم اکنون رئیس انستیتو Foresight و Risearch Fellow می‌باشد.
Nano Technology magazine : Institute of Molecrlar Manufacturing

نانوتکنولوژی و همگرایی علمی
نانوتکنولوژی به سه شاخه جدا و در عین حال مرتبط با یکدیگر تقسیم می‌شود که بر اساس ساختارهای زیر تعریف می‌شوند:
1- نانوتکنولوژی مرطوب: این شاخه به مطالعه سیستم‌های زیست محیطی که اساساً در محیطهای آبی پیرامون وجود دارند، می‌پردازد و چگونگی مقیاس نانومتری ساختمان مواد ژنتیکی، غشاءها و سایر ترکیبات سلولی را مورد مطالعه قرار می‌دهد. موفقیت این رشته بوسیله ساختمانهای حیاتی فراوانی که تشکیل شده‌اند و نحوه عملکرد ساختمانشان در مقیاس نانویی نظارت می‌شود، به اثبات رسیده است. این شاخه دربرگیرنده علوم پزشکی ، دارویی، زیست‌محیطی و کلاً علوم مرتبط به Bio می‌باشد.
2- نانوتکنولوژی خشک: از علوم پایه شیمی و فیزیک مشتق می‌شود و به تمرکز روی تشکیل ساختمانهای کربنی، سیلیکون و دیگر مواد غیرآلی می‌پردازد. قابل تامل است که فن‌آوری خشک- مرطوب استفاده از مواد و نیمه هادیها را نیز می‌پذیرد. الکترونهای آزاد و انتقال‌دهنده در این مواد آنها را برای محیط مرطوب سودمند می‌سازد. اما همین الکترونها خصوصیات فیزیک فراهم می‌کنند که ساختارهای خشک از آنها در الکترونیک، مغناطیس و ابزارهای نوری استفاده می‌کنند. اثر دیگر که باعث پیشرفت ساختارهای خشک می‌شود این است که قسمتهای خود تکثیر مشابه ساختارهای مرطوب را دارا هستند.
3- نانوتکنولوژی تخمینی (محاسبه‌ای): به مطالعه‌ی مدلسازی و ساختن ظاهر ساختمانهای پیچیده در مقیاس نانویی توجه دارد. توانایی پیش‌بینی و تجزیه و تحلیل محاسبه‌ای در موفقیت نانوتکنولوژی بحرانی است زیرا طبیعت میلیونها سال وقت لازم دارد که نانوتکنولوژی مرطوب را بصورت کاربردی در آورد. شناختی که بوسیله محاسبه بدست می‌آید به ما اجازه می‌دهد که زمان پیشرفت نانوتکنولوژی خشک را به چند دهه کاهش دهیم که این تاثیر مهمی در نانوتکنولوژی مرطوب نیز دارد. نانوتکنولوژی تخمینی، پلی است برای ارتباط بین علوم مهندسی ، محاسباتی ، کامپیوتر و فن‌آوری جدید.
با توجه به ساختارهای عنوان شده برای نانوتکنولوژی، تاثیر متقابل آنها بر یکدیگر و لزوم مشارکت هر سه ساختار برای خلق و توسعه اکثر محصولات نانویی، واضح است که فن‌آوری برتر آینده نقطه تلاقی تفکر و عمل تمامی دانشمندان و محققان علوم مختلف است.
Interview: Nano Technology Magazine

نانوتکنولوژی مرطوب:
الف) نانوتکنولوژی و فراپزشکی:
نانوتکنولوژی به عنوان یک دانش پایه در تولیدات صنعتی بشر، زمینه‌های مختلف دنیای ‌فن‌آوری را تحت تاثیر قرار خواهد داد. پزشکی و درمان یکی از موارد مهم است که انسان در طول تاریخ برای حفظ بقا به عنوان مسئله‌ای اساسی به آن نظر داشته است، تا آنجا که طبیبان همواره جدای از دستمزد اقتصادی ، از اعتبار اجتماعی و گاه از تقدیس هم برخوردار بوده‌اند. در پی تلاشهایی که در تاریخ حیات بشر صورت گرفته، امروزه پیشرفتهای شگرفی در غلبه بر بیماریها و حفظ سلامتی به دست آمده است که مناسب است برای روشن‌تر شدن اوضاع پزشکی عصر خود مواردی را یادآوری کنیم.
متخصان امروزه موفق شده‌اند بسیاری از بیماریهای واگیردار نظیر وبا، طاعون و موارد متعدد دیگر را که در گذشته دسته دسته قربانی می‌گرفتند، درمان کنند. با شناخت سلول ، DNA و سپس ویروسها امروزه بسیاری از بیماریهایی که ویژگی تکامل دارند هم درمان می‌شوند. بعضی بیماریهای مسری که شاید ساده‌ترین آنها سرماخوردگی باشد قادرند متناسب با دارویی که آنها را از بین می‌برد، تکامل پیدا کنند و برای بار دوم از یک دارو صدمه نبینند؛ اکنون به جایی رسیده‌ایم که چنین بیماریهایی را هم با داروی تکامل یافته از بین می‌بریم!
در کنار شناخت بیماریها و روشهای درمان امروزه چنان آگاهی و دسترسی دقیقی نسبت به اجزای بدن حاصل شده که می‌توانیم اندامهایی را به بدن پیوند بزنیم و یا عضوهای مصنوعی را جایگزین قضوهای از کار افتاده نماییم. این به معنای پایان راه حفظ سلامتی نبوده و نیست. با اندکی تعمق خطارت نه چندان کوچکی را در کنار خود و در حیطه‌ی پزشکی امروز مشاهده خواهیم کرد. داروهایی که برای درمان بیماریها ساخته‌ایم، خود آسیبهای دیگری به سلامت بدن وارد می‌سازد و بدین دلیل که محیط و هدف خود را به طور دقیق نمی‌شناسند و قدرت حرکت به سوی هدف خود _ خلاف حرکت طبیعی مواد در بدن- را ندارند ناگزیر از درمان حدودی می‌باشند و این یعنی نجات به بهای یک ضرر کوچکتر؛ که البته این ضرر کوچکتر می‌تواند مولد زیانهایی حتی بزرگتر از مشکلات اولیه باشد. علاوه بر این ، ظهور بیماریهایی نظیر ایدز با ویروس مرموز HIV که داروهای کنونی از شناسایی و نابود کردن آن عاجزند به همراه گسترش روزافزون آن در میان مردم جهان ، مشکل بسیار بزرگی محسوب می‌شود. دیگر آنکه اعضای پیوندی و اندامهای مصنوعی هنوز کارایی بافتهای طبیعی و اولیه را پیدا نکرده‌اند. برای مثال باید گفت اگر اکنون دست یک کارگر زیر تیغ دستگاههای صنعتی قطع شود خوشبختانه می‌توانیم دست را به بدن متصل کنیم و به حیات بازگردانیم، اما متاسفانه همه قابلیتهای اولیه را نخواهد داشت، زیرا هنوز دقت لازم برای اتصال اعصاب و بافتهای جدا شده را مطابق حالت طبیعی به دست نیاورده‌ایم.
توجه به موارد فوق احتمالاً شما را برای شیندن یک پیش‌بینی قریب‌الوقوع در دنیای " فراپزشکی" آینده برانگیخته است." انقلاب صنعتی آینده" در پزشکی هم دگرگونی عظیمی به همراه خواهد داشت. پژوهش‌های انجام شده ساختاری را ارائه می‌کند که می‌تواند پیشرفت حیرت‌انگیزی را در صنعت دارو و درمان بیماریها و آسیبهای زیستی ایجاد کند. " ماشینهای مولکولی هوشمند" نمونه‌ی بسیار کوچک یک سیستم شناساگر ، ترمیم کننده و متحرک بسیار دقیقند که می‌توانند تمام مشکلات مذکور در پزشکی امروز را برطرف سازند. این ماشینها با اطلاعات کامل از ساختار بدن و حتی اجزای سلولهای بدن به راحتی قادر به حفاظت جسم در برابر باکتریها، میکروبها و ویروسهای بیماری‌زا خواهند بود. مثلاً با داشتن اطلاعات دقیق از DNA ، سلولهای بدن می‌توانند مهاجمین را قبل از آسیب زدن به سلولها سالم شناسایی کرده و از بین ببرند.
ماشینهای مولکولی هوشمند ( مجموعه‌ای از مولکولهای متصل و برنامه‌ریزی شده که به وسیله موتورهای مولکولی حرکت می‌کنند و قابلیت انجام اعمال سودمند و دقیق در مقیاس درون سلولی دارند) می‌توانند مواد دارویی لازم برای بیماریهای خاص را دریافت و تا محل سلولهای بیمار حمل کنند و پس از شناسایی تک‌تک آنها دارو در اثر داده و با حداقل ماده مورد نیاز و آسیب جانبی بیماری را درمان نمایند. در عین حال این ماشینها با ابعاد کوچک خود می‌توانند از دیواره‌ی سلولها عبور کرده و حتی اجزای سلولها را هم ترمیم نمایند. با چنین قابلیتهایی نانو ماشینهای مولکولی به راحتی می‌توانند حتی ویروس HIV را از مقایسه اطلاعات آن با DNA بدن انسان شناسایی کرده و از بین ببرند.
اضاف بر روشهای درمانی خارق‌العاده ، نانوتکنولوژی امکان ایجاد ساختارهای زیستی عجیبی را فراهم می‌سازد. مثلاً می‌توانیم بافتهای آن چنان مقاومی در بدن بسازیم که با افتادن از یک ساختمان بلند کوچترین خدشه‌ای در عملکردشان وارد نشود و سلامت خود را حفظ کنند و این یعنی ….!
چه زمانی به چنین ابزارهایی دست می‌یابیم؟
زمان آن نزدیک است ؛ اما در جواب این سئوال که شاید از بیم سر آمدن عمر قبل از دستیابی به نانوتکنولوژی در پزشکی به ذهنها خطور می‌کند بهتر است مفهوم جدید " Cryonics" یا " انجماد بدن در هنگام مرگ" را بیان کنیم تا انگیزه این پرسش فروکش کند:
وقتی قلب شخص از تپش می‌ایستد( معنای قدیمی مرگ) ولی قبل از انکه نابودی ساختار مغز آغاز شود، او را به دستگاه قلب مصنوعی متصل کرده و مرحله به مرحله بدن را با یک مایع ضد انجماد و برخی متعادل کننده‌های سلولی پر می‌کنند. سپس دمای بدن فرد را تا دمای نیتروژن مایع پایین می‌آورند. در این نقطه همه‌ی تغییرات مولکولی برای دوره‌ی نامحدودی متوقف می‌شود و بدن شخص را در محیط بسته‌ای نگهداری می‌کنند. در آینده ، وقتی دستگاههای تعمیر سلولی نانوتکنولوژی به بهره‌برداری می‌رسد، بیماریهای مهلکی که سبب مرگ شده‌اند به همراه سموم ماده‌ی ضد انجماد از بین می‌روند و فرد دوباره گرم می‌شود و به صورت زنده و سالم در می‌آید.
Engines of Creation : Dr.K.Eric Dlexler
Engines of Healing
Nanotechnology Magazine

ب) نانوتکنولوژی و علم بیوتکنولوژی
مقدمه:
مولکولها و سیستم‌های بیولوژیکی صفاتی دارند که آنها را برای کاربردهای نانوتکنولوژی بسیار مناست می‌سازد. علیرغم و عده‌ها Nano structureها، Nano Particleها با اندازه نانوبیولوژیکی توسعه نیافته‌اند.

بلوکهای ساختمانی نانوتکنولوژی:
سنتز: با وجود آنکه در نگاه اول بنظر می‌رسد که در طبیعت، تعداد محدودی بلوکهای سازنده‌ی اصلی (آمینواسیدها، چربیها و نوکلئیک‌اسیدها) وجود دارند، اختلاف شیمیایی این مولکولهای و راههای مختلف پلیمرشدن آنها، گستره وسیعی از ساختمانهای ممکن را ایجاد می‌کند. علاوه بر این، پیشرفتهایی که در سنتز شیمیایی و کلاً بیوتکنولوژی صورت پذیرفته، انسان را قادر می‌کند که این بلوکهای سازنده را در کنار هم قرار دهد و ترکیب کند و از این طریق مواد و ساختارهای جدیدی که تاکنون در طبیعت ساخته نشده‌اند را بسازد. این ساختارها غالباً کاربردهای بی‌نظیر و منحصر بفردی دارند.
بیوپلیمرهای تهیه شده از طریق بیوتکنولوژی ، تک پراکند ( mono disperse) هستند. آنها طول زنجیر را کنترل می‌کنند و تعریف شده هستند. از طرف دیگر ، تولید یک پلیمر سنتزی تک پراکند عملاً غیر ممکن است. اخیراً نشان داده شده است که پلیمرهایی که طول زنجیر آنها درست تعریف شده باشد، داری قابلیتهای کریستال مایع غیر عادی می‌باشند. بعنوان مثال : Yu-et-al در سال 1997 نشان داده است که روشهای باکتریایی برای سنتز پلیمر، می‌توانند برای تولید موادی از این دست ، استفاده شوند.
توزیع در طول زنجیری که معمولاً برای پلیمرهای سنتزی وجود دارد، امکان اینکه بتوان آنها را در مرحله‌ی هم شکلی اتمها ( هم شکل شدن اتمها) مشاهده کرد را کم می‌کند. این کار از این جهت مهم است که نشان می‌دهد ما هم‌اکنون راهی داریم برای شکل‌های جدیدی ( در مرحله هم شکل شدن اتمها) که فضا دهی لایه‌هایشان می‌تواند در مقیاس دهها نانومتر کنترل شود. در بیوتکنولوژی می‌توان از کنار هم قرار گرفتن اسیدآمینه‌های مصنوعی مانند - alanine یا Dehydro poline یا Fluortyrosine یا پروتئین‌های دیگری که در ساختارشان آلکن یا آلکین وجود دارد، استفاده کرد. تحقیقات در این زمینه، راههای جدیدی در مورد پلیمرهای با طول و مشخصات کنترل شده مثل بیوپلیمرهایی که حاوی خواص الکتریکی مانند هدایت هستند را بدست می‌دهد. پدیده‌ی دیگر، همکاری همه‌ی وسایل شیمیایی در ترکیبات پروتئین‌هاست که آنها را قادر می‌سازد که برای مثال، پروتئین‌هایی با تصویر آینه‌ای بسازند. این پروتئین‌ها با استفاده از خاصیت ترکیب D-Amino Acidها در مقابل کنترل زیستی مقاومت می‌کنند و می‌توانند کاربردهای دارویی مهمی داشته باشند.

کالبدشناسی اجزاء زیستی:
کالبدشناسی پلیمرهای محافظت شده به منظور جداسازی مولکولهای کم وزن آلی از محلول به کار برده می‌شوند. آنها از طریق پر کردن منفذها
( Ultra filtration , Micor filtration) عمل می‌کنند. این فرضیه و عملکرد را می‌توان در خصوص مایکروامولسیون و همچنین اجزاء دارای مولکولهای هموگلوبین ، به کاربرد. این اعمال جداسازی سایر مواد معدنی را نوید می‌دهد.

لایه‌های سطحی باکتریایی به عنوان اجزاء هادی :
لایه‌های سطحی باکتریایی که به صورت کریستالی هستند، از واحدهای تکرار شونده‌ پروتئین تشکیل یافته‌اند. این لایه‌ها به صورت خود چیده
( Self-Assemble) هستند و قابلیت چسبندگی بالایی دارند. آنها به عنوان اجزاء هادی برای نانوتکنولوژی در نظر گرفته شده‌اند. برای مثال آنها برای شکل دادن سوپرلاتکس سولفید کادمیم استفاده شده‌اند.

بیوسرامیکها:
اثرات مولکولهای زیستی و آلی، بر روی همدیگر می‌تواند در ساختن سرامیک، با افزایش سختی مورد استفاده قرار گیرد. مطالعات پایه‌ای زیستی-معدنی که در آنها یک ماده معدنی ( معمولاً پروتئین : پپتید یا لیپید) به وسیله‌ یک فاز آلی ( مثل کربنات کلسیم یا هیدروکسی) تحت تاثیر قرار می‌گیرد، منجر به سنتز زیستی مواد مرکب شده‌اند. سنتزهای Micelle-templated می‌تواند سرامیکهایی با ابعاد nm 100-20 تولید کند. Poreها، این مواد متخلخل می‌توانند به عنوان کاتالیزور یا جذب‌کننده استفاده شوند و برای جداسازی‌های گاز و مایع و همینطور به عنوان عایقهای گرمایی و صدایی به کار روند. خصوصیت جدا کردن انتخابی ، آنها را برای جداسازی بیوشیمیایی و دارویی قابل استفاده می‌کند. یک مثال جالب در مورد ترکیبات معدنی و آلی، مواد بسته‌بندی جدیدی است که برای گرفتن جای پلیداستیرن بعنوان پوشش غذاییِ غذاهای حاضری بکار برده می‌شود.

آهنرباهای میله‌ای زیستی:
دقیقاً نشان داده شده است که بسیاری از ترکیبات آلی قادر به ته‌نشین کردن مواد مغناطیسی مانند fe3o4 و یا fe3s4 هستند. بعلاوه در ترکیبات آلی میکربی در بدن ماهیها زنجیره‌های خطی از کریستالهای غشاءدار مغناطیسی که به Magnetosome معروفند، یافت شده است( کرشفنیک و سایرین در سال 1992).

گردآورنده‌های یا شکل‌دهی ( Assemblers or Templating):
خودسازی متوالی زیست مولکولها معمولاً بعنوان یکی از کلیدهای حیاتی کاربردهای نانوتکنولوژی شناخته می‌شود. اما آنچه باید بیشتر مورد تحقیق قرار گیرد، چگونه ساختن آرایه‌های متناوب، گردهم‌آوریهای زیست‌مولکولی ، چگونگی استفاده از شکل‌دهیهای زیست مولکولی به طریق موثر، چگونگی تقلید خاصیت خودسازی زیست مولکولها برای استفاده در مولکولهای غیرزیستی و بالاخره چگونگی بهره‌گیری از اختلافات بین خود سازی زیستی و غیرزیستی است.

نانوتکنولوژی و DNA (DNA Nanotechnology)
بادرنظر گرفتن مطالب گفته شده ، DNA یک ساختار بسیار مناسب برای کاربردهای نانوتکنولوژی است. رشته‌های مارپیچی دوتایی DNA که ساختارشان بسیار مشهور است در نتیجه‌ی اتصال سخت مولکولهای DNA در شرایط ویژه حادث شده اند استفاده از مولکول های ANA شاخه دار پایدار سبب ایجاد اشکال پیوندی می‌شود. در شکل A چهار مولکول با اتمهای پیوندی که در یک چهار ضلعی گرد آمده‌اند، نشان داده شده است. ما این روش را برای ساختن یک مولکول DNA بسته‌ی کووالانسی که یالهای مارپیچی آن یک اتصال مکعبی دارند, استفاده کرده‌ایم. این مکعبها در محلولی ساخته شده‌اند که بی‌اثر است.
بنابراین ما روش ترکیبی Solid-support را که موثرتر است بکار می‌گیریم و از آن برای ایجاد مولکولی که در آن محورهای مارپیچی ، اتصالات هشت‌وجهی ناقص باشند، استفاده می‌کنیم. به هر حال ساخت یک جسم بسته از قبیل یک چند وجهی، حالت خاصی از ساختار نانوذره‌ای است زیرا همه یالها می‌توانند بوسیله لیگاندپوشی یک رشته‌ی متناهی از پایانه‌های پیوندی ایجاد شوند. بنابراین برنامه‌پذیری پایانه‌های پیوندی و پیش‌بینی محصول لیگاند پوشیده، برای تعیین پیوند جسم کافی می‌باشد. اجتماع چهار ترکیب پیوندی در یک ساختار چهار ضلعی باعث ایجاد توانایی در حفظ ساختار صلبی آنها می‌شود. اگر زوایای بین رشته‌های مارپیچی دوتایی متغیر باشد، ساختار هشت وجهی یکی از ساختارهایی خواهد بود که این مولکولها می‌توانند تشکیل دهند و در حقیقت پیوندهای شاخه‌دار، انعطاف‌پذیر می‌باشند. در صورتیکه شکل Periodicmatter بگونه‌ای باشد که اتصالات سلول به سلول یکسانی را ایجاد کند انعطاف‌پذیری می‌تواند مجموعه‌ای از حجم‌های متغیر به وجود آورد.

شکل A
واحدهایی از DNA که استحکام بیشتری نسبت به ترکیبات شاخه‌دار دارند با ترکیب مجدد Intermediates بوجود می‌آیند که اجزاء سختی را ایجاد می‌کنند. این ساختار، مولکولOVER Double cross است. پنج ساختار ایزومری برای این سیستم در نظر گرفته می‌شود اما فقط دو ساختار نشان داده شده در شکل B در سیستم‌های کوچک ثابتند.

شکـل B
معیار سنجش ما برای استحکام این است که وقتی یک مولکول را که دارای دو انتهای پیوندی و مکمل است Oligomerize کنیم تمایل کمتری به حلقه‌ای شدن داشته باشد ( ترکیبات شاخه‌دار بصورت دیمر و یاتریمر حلقه‌ای می‌شوند). بعنوان مثال مولکول DAE را در نظر می‌گیریم. این مولکولهای به اطراف مثلث‌های DNAو Deltahedra متصل می‌شوند و بنابراین ما می‌توانیم از استحکام این اشکال استفاده کنیم. شکل C نشان می‌دهد که یک 2-Dlattil از این مثلثها و هشت‌وجهی که سه لبه‌ی آن را سه مولکول Double cross over اشغال کرده‌اند، تشکیل شده است. یکی از ویژگیهای جالب محصولاتی که شامل DNA می‌باشند این است که تولید مولکولها با دستگاههای بیولوژیکی با cloning و با دستگاه PCR ( Ploymer chain reaction) ممکن است.

متاسفانه ایجاد فضاهای شاخه‌دار بدین طریق امکان‌پذیر نیست. با این حال روش دیگری که ممکن است در این زمینه استفاده شود وجود دارد. شکل D یک دوازده وجهی که هر وجه آن 5 ضلعی می‌باشد را بطور نمونه نشان می‌دهد که بعنوان Schlegel diagram شناخته شده است. هر لبه کاملاً با دو رشته DNA پوشانده شده و یک رشته exocyclic به هر پنج ضلعی اضافه شده است. رشته‌های exocyclic برای ایجاد یک رشته گره‌دار طولانی به هم متصل می‌شوند. بنابراین ما سعی می‌کنیم که ببینیم چگونه به طور موثر با ادامه دادن پیچاندن رشته‌ها به DNA می‌رسیم. به این ترتیب گره‌های سه برگی با رشته‌های منفی DNA و RNA و نیز گره‌هایی 3 برگی با رشته‌های مثبت ایجاد کرده‌ایم.

شکـل D

ج) محیط زیست نانوتکنولوژی
از آغاز قرن 19 با پیشرفت جهشی و سریع علم و در پی آن رشد عظیم صنایع دست‌ساز بشر و پس از آن با وبوجود آمدن انقلاب صنعتی (Industrial Revolution) جهان ما وارد عرصه‌ی جدیدی از زندگی خود شد.
فن‌آوری با گامهای بلند به پیش آمد و در محیط زندگی انسان اثرات و تبعات غیرقابل انکاری بجای گذاشت. این آثار تا بدان جایی رسید که امروز در قرن 21 برخی متفکرین زیست‌محیطی واژه " فن‌آوری" ( Technology) را با " دشمن محیط‌زیست" ( environment’s enemy) همسان و همسنگ می‌دانند.
بواقع سوراخ شدن لایه‌ی اوزون ، پدیده‌ی گلخانه‌ای ، ایجاد بیماریهای جدید تنفسی و پوستی، ذوب شدن یخهای قطبی و انقراض نسل بسیاری از جانداران آبزی و هوازی همه و همه مشکلاتی هستند که فن‌آوری دو قرن اخیر برای ما بوجود آورده‌اند و ثمره‌ی فعالیت تصفیه خانه‌ها، کارخانه‌ها، کمپانیهای هسته‌ای و شرکتهای چند ملیتی هستند.
در ابتدای بحث به آثار فن‌آوری اشاره کردیم. اما آیا آثار فن‌آوری فقط محدود به مشکلات زیستی آن می‌شود؟ مسلماً خیر. هیچ انسان منصفی نمی‌تواند منکر رفاه باورنکردنی حال حاضر خود در مقایسه با انسان قرون وسطی شود. به عبارت بهتر صحبت کردن راجع به منافع و مزایای نیکوی فن‌آوری نوین کاری غیرضروری بحساب می‌آید واثرات مثبت آن بر همگان بدیهی و روشن است. پس چه باید کرد؟ آیا فن‌آوری واقعاً دشمن محیط زیست است؟ آیا تصور دنیای پیشرفته‌ای که به محیط زیست صدمه‌ای نرساند تصور جمع نقیضین است؟ شاید پاسخ همه‌ی این سئوالات در دست محققان و پیشروندگان نانوتکنولوژی باشد. نانوتکنولوژی بارقه‌های امیدی را برای دنیای صنعتی دور از آلودگی و تخریب محیط ریست در دل دانشمندان بوجود آورده است. برای در نظر گرفتن تفاوتهای نانوتکنولوژی با فن‌آوری‌های دیگر در برخورد با محیط زیست می‌توان پارامترهای متعددی را منظور کرد که در ادامه به بررسی محورهای اساسی آن می‌پردازیم.

ساخت نوین سبز:
با پیشرفت صنعت ساخت در جهان و ایجاد حجم عظیم محصولات مصنوعی، محصولات جانبی بسیاری در کنار محصول اصلی تولید بوجود آمدند. این محصولات جانبی ( By-products) بی‌فایده و اجتناب‌ناپذیر، معمولاً به زندگی ما صدمه می‌زنند و برای خنثی کردن ضرر آنها هزینه زیادی مصرف می‌شود. این محصولات جنبی تولید، گاهی در هوای اطراف ما بصورت گاز پراکنده شدند. سپس در دریا ها و رودخانه‌ها ریخته شدند و گاه در زیرزمین مدفون گردیدند و در نتیجه همه‌ی اینها نهایتاً در مسیرشان به محیط زندگی ما بازگشتند. متاسفانه با رشد جمعیت نوع زندگی ما به اندوختن و انباشتن همه چیز ( اعم از وسایل، کالاها و محصولات و شبه محصولات ) و آنگاه تدفین خودمان در پسمانده‌های سمی، محدود شده است.
تصور سبز کدامست؟ با این همه، تخیلی که در جهت حمایت از محیط‌زیست به بازیافت ارزان پس‌مانده‌ها منتهی شود چه می‌تواند شد؟ این مهم به سادگی و با فن‌آوری سمتی امکان‌پذیر نیست. به عقیده ما ایده‌آل آنست که بتوان پروسه‌ی تولید را در دنیا طوری مجهز کرد که شبه محصولات (اقلام جانبی) و تمام مواد اضافی تولید، خودشان بازیافت شوند بدون اینکه عملاً انرژی انسان در کار باشد.
اگر شما نیز با ما هم‌عقیده‌اید، وارد شوید. صنعت ساخت نانوتکنولوژی، بدون اتلاف، بدون محصول جانبی، بدون تفاله ؛ بواقع هیچ چیز اعم از پس‌مانده و آلوده کننده برای دفن کردن وجود ندارد. در فن‌آوری سنتی واکنش‌دهنده‌ها به ندرت ، 100% به محصول تبدیل می‌شوند و باقی مانده چیزی کثیف ولی معمولاً قابل بازیافت است که گران‌قیمت نیز می‌باشد. بعنوان مثال برای ساختن یک قطعه پلاستیک واکنش‌دهنده‌های شیمیایی در جزءهای واکنش بصورت کمپلکسهای مختلف و در شرایط خاص برای بوجود آمدن محصول مطلوب ترکیب می‌شوند. پس از طی مراحل میانی واکنش و بوجود آمدن محصول اولیه باید آنرا دوباره به عمل آورد و در نهایت تزریق و قالبگیری کرد. در مقایسه اگر شما بخواهید پلاستیکی را با نانوتکنولوژی تولید کنید می‌توانید از موجودیهای غنی شده عناصر خالص مثل C ، H،O و نیروی ذاتی اتمها برای بوجود آوردن پیوندهای شیمیایی بدون طی مراحل گذار ( میانی Intermediate) استفاده کنید. همچنین می‌توانید پلاستیکی در فرم نهایی آن بدون تزریق و قالبگیری با همان طرحی که میل دارید بسازید. یا اگر بخواهید چیزی از فولاد بسازید، می‌توانید نانو ماشینها را در یک محل بدنمای ماشینهای اوراقی و اسقاطی رها کنید تا آهن‌های را تمیز کنند و با ساختاری مطلوب شما اتم به اتم ، آن را به فرم نهایی بدون سوزاندن زغال سنگ برای ذوب کردن و باقی گذاشتن یک توده آشغال پر از فلزات سنگین دوباره سازی نمایید. و از همه اینها شگفت‌انگیزتر اینکه در آینده‌ی ذهنی ما دستگاههای Feed stokeای وجود دارند که با فعال کردن نرم‌افزار نانو و فشار کلید Go می‌توانند مشغول ساختن اتم‌به اتم ماده‌ای مثل چوب شوند.

انرژی دوستانه ( دوستدار انسان و محیط زیست)
ما می‌خواهیم بیش از این با سوزاندن سوخت‌های فسیلی و پس‌مانده‌های آنها زندگی نکنیم. نانوتکنولوژی برنامه‌ی جالبی را برای تامین منابع انرژی سیاره‌ی ما با منشاء الکتریکی و بدون آلودگی ، فراروی ما قرار می‌دهد. این تامین انرژی دو مزیت دارد: 1- فوق‌العاده پاکیزه‌تر از آن چیزی است که هم‌اکنون مورد استفاده قرار می‌دهیم. 2- محدودیتی برای جمعیت عظیم دنیای امروز و حتی افزایش بی‌رویه آن در آینده ندارد.
برای درک بهتر انرژی دوستانه به یک مثال اکتفا می‌کنیم. در آینده نه چندان دور واکنش دهنده‌های نانو سایز برای روکش کردن جاده‌ها با لایه‌ای از سلولهای مخروطی شکل خورشیدی ( که بازده فوق‌العاده بالایی دارند) بوسیله یک روکش سخت الماسی با اندازه‌گیریهای دقیق معرفی خواهند شد. با 300 وات انرژی خورشیدی تابشی به صورت خام هر متر مربع از زمین، روزانه فقط یک قسمت کوچک از روکش موجود جاده برای مجموعه انرژی نیاز خواهد داشت و فقط سنگفرش مجدد خیابانهای افزایش انرژی الکتریکی ( بدست آمده از فتوسلولهای خورشیدی) را می‌طلبد. به این ترتیب دیگر نیازی به سوزاندن سوختهای فسیلی و ایجاد مونوکسیدکربن، دی‌اکسیدکربن، اکسیدنیتروژن و اکسیدگوگرد نخواهد بود و ما بسیار ارزان به انرژی گرانبهای الکتریکی دسترسی پیدا خواهیم کرد.

اثر مثبت در کشاورزی
دکتر Eric Drexler طرحی جامع در رابطه با کشاورزی به کمک ساختارهای نانویی دارد. در این برنامه کشتزارهای کنونی به حالت اولیه آن – جای که گاومیشهای وحشی ( بوفالوها که اکنون در حال انقراضند) در ان سکنی گزیده بودند- بازخواهند گشت. وی پیشنهاد می‌کند که ساختهای نانویی با اجرایی عالی می‌توانند گلخانه‌هایی در حجم کم اما انبوه پدید آورند که تقریباً به اندزه 10% از مزارع زیر کشت فعلی دنیا می‌باشند و می‌توانند جمعیت کنونی جهان را تغذیه نمایند. در اینصورت میلیونها مایل مربع از سرزمین ما می‌توانند به محلهای مسکونی طبیعی در سراسر جهان بازگردانده شوند و قسمت بزرگی از استعداها و مکانهای متوقف شده و بلااستفاده به کارگرفته شوند.

متخصص تشریح محلولها:
گروهی از دانشمندان علوم زیستی وجود دارند که معتقد به اخلاق در روند کاری خود هستند و به ضد تشریحها ( Antivivisection) معروفند. آنها معمولاً گیاهخوار هستند و استفاده از جانداران را در آزمایشهای پزشکی ، تغذیه کردن به حالتهای مختلف از دامها، ساختن کتهای چرمی از پوست حیوانات و مسایل دیگر شبیه به این را محکوم می‌کنند. حتی خود ما هم مثلاً از اینکه ببینیم خوشبو کننده‌ای در چشم یک میمون اسپری می‌شود تا مقدار حساسیت‌زدایی خاصیتهای آن چک شودن احسای ناراحتی می‌کنیم. نانوتکنولوژی برای ما و همه ضدتشریحها مژده‌ای زیبا دارد و آن مژده این است که دیگر نیازی به آزار هیچ موجود زنده برای کار تحقیقاتی نیست. نانوداروها، سلولهای نانوسایز، مدلهای کامپیوتری متابولیک و قدرت جسورانه نانوکامپیوترها همگی دست به دست هم خواهند داد تا موقعیت عدم استفاده از حیوانات را برای آزمایشهای منسوخ پزشکی و آرایشی فراهم آورند، کتهای چرمی با یک دانه اتم پایه و با روش اتم به اتم ( one atom at a time) در زمانی کوتاه ساخته می‌شوند و حتی استیک جوجه و یا بره‌ی نیم‌پخته را خود ما به کمک مولکولها و اتمها بوجود می‌آوریم بدون آنکه حیوانی را ذبح کنیم. همه اینها قابل اجراست و ضد تشریحها در طول زمان به طرفداران نانو تبدیل خواهند شد.
انهدام محلهای جمع‌آوری زباله‌های شیمیایی و هسته‌ای
همانطور که می‌دانیم کانالهای ارتباطی آبهای زیرزمینی در سراسر جهان بخاطر مدلهای مختلف تخلیه زباله، آلوده شده‌اند. هدف نانوتکنولوژی آن است که این آلودگی‌ها را متوقف کند و در جهت پاکیزه‌سازی آبهای سطحی و زیرزمینی گامهایی بردارد. امروزه نمونه‌های بسیاری از خاکهای آلوده شده و سرطانزا در دنیا وجود دارد. عناصر شیمیایی به خودی خود مضر نیستند، لیکن در متن زندگی انسانی این عناصر بی‌خطر و بعضاً مفید به خاطر عملکرد بد ما کشنده و مهلک شده‌اند. این تفاوت به سادگی قابل تشخیص است، زیرا که ترکیبات روزمره و مورد استفاده ما بصورت شیمیایی چیده شده‌اند. راه‌حل، شکستن پیوندهای شیمیایی و ایجاد تولیدات نهایی بی‌خطر و کم‌اثر است.
اما در مورد پس‌مانده‌های هسته‌ای همانطور که مشخص است این زباله‌ها می‌توانند امنیت پایدار جهانی را مخدوش کنند و از این جهت فوق‌العاده مورد توجه هستند. یک راه که در حیطه ن

دانلود مقاله الکتریسیته

اختصاصی از فی لوو دانلود مقاله الکتریسیته دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

الکتریسیته، برگرفته شده از کلمه یونانی: ήλεκτρον ، اثری است که به دلیل موجودیت بار الکتریکی پدید می‌آید و همراه با مغناطیس یکی از نیروهای پایه در فیزیک به نام الکترومغناطیس را تشکیل می‌دهد.
مفاهیم اصلی
• پتانسیل الکتریکی
• جریان الکتریکی
• میدان الکتریکی
• انرژی الکتریکی
• بار الکتریکی
• مدار الکتریکی
• ‌ترانسفورماتور
تاریخچه
تاریخ الکتریسیته به ایران و بین‌النهرین باستان در دوره اشکانیان برمی‌گردد و اولین باطری اختراع شده را به اشکانیان نسبت می‌دهند که به خاطر محل یافتش به باطری بغدادی شهرت گرفته است.[1]
الکتریسیته امروزی، توانایی‌های خودش را بیشتر مدیون زحمات فیزیکدانانی همچون، الساندر ولت، آندره آمپر، نیکلا تسلا، جرج سیمون اهم، مایکل فارادی و توماس ادیسون (به عنوان مخترع) است
خواص خطوط میدان الکتریکی
خواص عمده خطوط میدان الکتریکی در مسائل الکترواستاتیک:
• به خاطر اینک میدان الکتریکی در هر نقطه از فضا وجود دارد، در هر نقطه از فضا همواره می توان یک خط میدان کشید.
• برای توزیع بار های اکتریکی معلوم ، در هر نقطه میدان الکتریکی دارای بزرگی و راستای کاملا مشخصی است. به این معنا که در هر نقطه خط نیروی الکتریکی را فقط می توان در یک راستای معین یعنی بصورت تک خط کشید. به بیان دیگر خط های نیرو همدیگر را قطع نمی کنند.
• خط های نیرو ممکن است تنها در بار نقطه ای یکدیگر را قطع کنند.
• خط های نیرو از بار مثبت (نقطه شروع خط های میدان) خارج و به بار منفی (انتهای خطوط نیرو) نزدیک می شوند. خط های میدان الکتریکی در هیچ نقطه ای به جز بار الکتریکی پایان نمی پذیرند (ختم خطوط میدان بر سطوح هادی ها به این دلیل است که بارها در سطوح هادی ها توزیع یافته اند). آنها از بار مثبت به سوی بار منفی اند و می توانند از میان نارسانا ها عبور کنند.
• چون در داخل رساناها میدان الکتریکی وجود ندارد (صفر است)، بارهای آنها در حالت تعادل به سر می برند. در داخل رساناها خط میدان الکتریکی وجود ندارد. به عبارتی خط های میدان الکتریکی از داخل رسانا ها عبور نمی کنند. و این خطوط از سطح رسانا ها شروع و به سطحشان ختم می شوند.

چون بارهای الکتریکی نقطه شروع و پایان خطوط میدان الکتریکی هستند، بارهای مثبت روی سطوحی واقع اند که خط میدان شروع می شود. در حالیکه بار های منفی روی سطوحی قراردارند، که خط میدان پایان می پذیرند.
خطوط میدان الکتریکی بر سطح رسانا عمودند:
بدیهی است خطوط میدان الکتریکی راستای نیرو های وارد بر بار را نشان می دهند. اگر این خطوط با سطح رسانا زاویه ای داشته باشند نیرو مؤلفه ای روی سطح خواهد داشت. در این صورت بارها با این مولفه روی سطح جابه جا خواهند شد. از این رو ترازمندی بارهای الکتریکی فقط هنگامی ممکن است. که خطوط میدان در امتداد عمود بر سطح رسانا ی مورد نظر باشند.

پتانسیل الکتریکی در رساناها:
چون داخل هر رسانا میدان الکتریکی صفر است، به عبارتی خطوط میدانی وجود ندارد. بنابر این بین هر دو نقطه از رسانا اختلاف پتاسیل الکتریکی صفر است. بر طبق رابطه زیر: E=U/d بنابراین U=Ed که در آن E میدان الکتریکی ، d فاصله نقطه میدان از مبدا و U اختلاف پتاسیل الکتریکی می باشد. این گفته در تمام نقاط روی رسانا نیز صدق می کند.

در نتیجه سطح رسانا سطح هم پتاسیل است. سطوح تک تک رساناها، سطوح هم پتاسیل است اما احتمال دارد بین دو سطح رسانای مستقل از هم اختلاف پتاسیل وجود داشته باشد.

شار الکتریکی
تعداد خطوط میدان الکتریکی که از سطح عمود بر مسیر خطوط عبور می‌‌کنند، را شار الکتریکی می‌گویند. شار یکی از خواص تمام میدانهای برداری است که آن را برای میدان الکتریکی به صورت تعریف می‌کنند.
مقدمه
فرض کنید یک حلقه سیم چهار گوش را در جهت جریان آب طوری قرار داده‌ایم که صفحه حلقه بر راستای جریان آب عمود است. اگر مساحت حلقه را A و سرعت جریان آب را با v نشان دهیم، در این صورت آهنگ شارش آب از درون حلقه را که با Ф نشان می‌‌دهند، به صورت Ф=Av تعریف می‌‌شود. Ф را شار می‌‌گویند.
اگر حلقه بر راستای جریان آب عمود نبوده، بلکه با بردار سرعت جریان آب زاویه θ بسازد، در این صورت شار به صورت Ф=BAcosθ در می‌‌آید. عین همین قضیه در مورد میدان الکتریکی نیز برقرار است. از الکترواستاتیک می‌‌دانیم که میدان الکتریکی حاصل از یک توزیع بار بوسیله خطوطی که به عنوان خطوط نیرو معروف هستند، نشان داده می‌‌شود. بنابراین در هر ناحیه اگر یک سطح بسته فرضی در نظر بگیریم، این سطح بوسیله یک بردار عمود بر آن مشخص می‌‌گردد. این بردار را بردار نرمال می‌‌گویند.
بنابراین اگر خطوط نیرو با بردار نرمال زاویه θ بسازند و مساحت سطح برابر A باشد، در این صورت کافی است میدان حاصل از تعداد خطوط نیرو موجود در داخل سطح را در مساحت سطح ضرب کنیم. این کار را با استفاده از انتگرال انجام می‌‌دهند، یعنی سطح را به المانهای کوچک سطح dA تقسیم می‌‌کنند. المانها چون به اندازه دلخواه کوچک انتخاب می‌‌شوند، بنابراین می‌‌توان میدان الکتریکی را در داخل المان سطح dA ثابت فرض کرد. بنابراین اگر هر المان را در E موجود در داخل آن ضرب کرده و سهم مربوط به تمام المانها را جمع کنیم، شار الکتریکی حاصل می‌‌شود و این همان تعریف انتگرال است، یعنی به زبان ریاضی می‌‌توان گفت:

مثال
فرض کنید در یک میدان الکتریکی یکنواخت E ، یک استوانه طوری قرار داده شده است که محور استوانه با میدان موازی است. سطح استوانه را می‌‌توان به سه سطح مجزا تقسیم نموده و شار مربوط به هر کدام را مجزا حساب نموده و نتیجه را با هم جمع کرد. در طرفین استوانه ، در یک طرف جهت میدان و جهت بردار عمود بر سطح در یک راستا و هم جهت هستند، بنابراین اگر مساحت آن را با A نشان دهیم، چون میدان الکتریکی یکنواخت است، لذا سهم شار مربوط به این سطح برابر EA خواهد بود.
اما در قاعده دیگر استوانه ، جهت میدان و جهت بردار عمود بر سطح با هم زاویه 180 درجه می‌‌سازند. لذا اگر مساحت آن A باشد، شار آن برابر EA- خواهد بود و بالاخره در مورد سطح جانبی استوانه بردار عمود بر سطح و میدان الکتریکی بر هم عمودند، لذا سهم شار مربوط به سطح جانبی صفر خواهد شد. به این ترتیب شار الکتریکی کل که از سطح استوانه می‌‌گذرد، صفر خواهد بود. این مساله تعجب آور نیست، چون خطوط نیرو از یک طرف وارد و از طرف دیگر خارج می‌‌شوند و اصلا از سطح جانبی شاری عبور نمی‌‌کند.
شار الکتریکی و قانون گاوس در الکتریسیته

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله 35   صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید

دانلود مقاله بیوشیمی

اختصاصی از فی لوو دانلود مقاله بیوشیمی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

بیوشیمی علمی است که درباره ترکیبات و واکنشهای شیمیایی در موجودات زنده بحث می‌کند.
دید کلی
اساس شیمیایی بسیاری از واکنشها در موجودات زنده شناخته شده است. کشف ساختمان دو رشته‌ای دزاکسی ریبونوکلئیک اسید (DNA) ، جزئیات سنتز پروتئین از ژنها ، مشخص شدن ساختمان سه بعدی و مکانیسم فعالیت بسیاری از مولکولهای پروتئینی ، روشن شدن چرخه‌های مرکزی متابولیسم وابسته بهم و مکانیسمهای تبدیل انرژی و گسترش تکنولوژی Recombinant DNA (نوترکیبی DNA) از دستاوردهای برجسته بیوشیمی هستند. امروزه مشخص شده که الگو و اساس مولکولی باعث تنوع موجودات زنده شده است.
تمامی ارگانیسمها از باکتریها مانند اشرشیاکلی تا انسان ، از واحدهای ساختمانی یکسانی که به صورت ماکرومولکولها تجمع می‌یابند، تشکیل یافته‌اند. انتقال اطلاعات ژنتیکی از DNA به ریبونوکلئیک اسید )(RNA( و پروتئین در تمامی ارگانیسمها به صورت یکسان صورت می‌گیرد. آدنوزین تری فسفات (ATP) ، فرم عمومی انرژی در سیستمهای بیولوژیکی ، از راههای مشابهی در تمامی جانداران تولید می‌شود.
تاثیر بیوشیمی در کلینیک
مکانیسمهای مولکولی بسیاری از بیماریها ، از قبیل بیماری کم خونی و اختلالات ارثی متابولیسم ، مشخص شده است. اندازه گیری فعالیت آنزیمها در تشخیص کلینیکی ضروری می‌باشد. برای مثال ، سطح بعضی از آنزیمها در سرم نشانگر این است که آیا بیمار اخیرا سکته قلبی کرده است یا نه؟بررسی DNAدر تشخیص ناهنجاریهای ژنتیکی ، بیماریهای عفونی و سرطانها نقش مهمی ایفا می کند. سوشهای باکتریایی حاوی DNA نوترکیب که توسط مهندسی ژنتیک ایجاد شده است، امکان تولید پروتئینهایی مانند انسولین و هورمون رشد را فراهم کرده است. به علاوه ، بیوشیمی اساس علایم داروهای جدید خواهد بود. در کشاورزی نیز از تکنولوژی DNA نوترکیب برای تغییرات ژنتیکی روی ارگانیسمها استفاده می‌شود.
گسترش سریع علم و تکنولوژی بیوشیمی در سالهای اخیر ، محققین را قادر ساخته که به بسیاری از سوالات و اشکالات اساسی در مورد بیولوژی و علم پزشکی جواب بدهند. چگونه یک تخم حاصل از لقاح گامتهای نر و ماده به سلولهای عضلانی ، مغز و کبد تبدیل می‌شود؟ به چه صورت سلولها با همدیگر به صورت یک اندام پیچیده درمی‌آیند؟ چگونه رشد سلولها کنترل می‌شود؟ علت سرطان چیست؟ مکانیسم حافظه کدام است؟ اساس مولکولی اسکیزوفرنی چیست؟
مدلهای مولکولی ساختمان سه بعدی
وقتی ارتباط سه بعدی بیومولکولها و نقش بیولوژیکی آنها را بررسی می‌کنیم، سه نوع مدل اتمی برای نشان دادن ساختمان سه بعدی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مدل فضا پرکن (Space _ Filling)
این نوع مدل ، خیلی واقع بینانه و مصطلح است. اندازه و موقعیت یک اتم در مدل فضا پرکن بوسیله خصوصیات باندها و شعاع پیوندهای واندروالسی مشخص می‌شود. رنگ مدلهای اتم طبق قرارداد مشخص می‌شود.
مدل گوی و میله (ball _ and _ Stick)
این مدل به اندازه مدل فضا پرکن ، دقیق و منطقی نیست. برای اینکه اتمها به صورت کروی نشان داده شده و شعاع آنها کوچکتر از شعاع واندروالسی است.
مدل اسکلتی (Skeletal)
ساده‌ترین مدل مورد استفاده است و تنها شبکه مولکولی را نشان می‌دهد و اتمها به وضوح نشان داده نمی‌شوند. این مدل ، برای نشان دادن ماکرومولکولهای بیولوژیکی از قبیل مولکولهای پروتئینی حاوی چندین هزار اتم مورد استفاده قرار می‌گیرد.
فضا
در نشان دادن ساختمان مولکولی ، بکار بردن مقیاس اهمیت زیادی دارد. واحد آنگستروم ) (، بطور معمول برای اندازه‌گیری طول سطح اتمی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای مثال ، طول باند C _ C ، مساوی 1،54 آنگستروم می‌باشد. بیومولکولهای کوچک ، از قبیل کربوهیدراتها و اسیدهای آمینه ، بطور تیپیک ، طولشان چند آنگستروم است. ماکرومولکولهای بیولوژیکی ، از قبیل پروتئینها ، 10 برابر بزرگتر هستند. برای مثال ، پروتئین حمل کننده اکسیژن در گلبولهای قرمز یا هموگلوبین ، دارای قطر 65 آنگستروم است. ماکرومولکولهای چند واحدی 10 برابر بزرگتر می‌باشند. ماشینهای سنتز کننده پروتئین در سلولها یا ریبوزومها ، دارای 300 آنگستروم طول هستند. طول اکثر ویروسها در محدوده 100 تا 1000 آنگستروم است. سلولها بطور طبیعی 100 برابر بزرگتر هستند و در حدود میکرومتر (μm) می‌باشند. برای مثال قطر گلبولهای قرمز حدود 7μm است. میکروسکوپ نوری حداقل تا 2000 آنگستروم قابل استفاده است. مثلا میتوکندری را می‌توان با این میکروسکوپ مشاهده کرد. اما اطلاعات در مورد ساختمانهای بیولوژیکی از مولکولهای 1 تا آنگستروم با استفاده از میکروسکوپ الکترونی X-ray بدست آمده است. مولکولهای حیات ثابت می‌باشند.

زمان لازم برای انجام واکنشهای بیوشیمیایی
راکسیونهای شیمیایی در سیستمهای بیولوژیکی به وسیله آنزیمها کاتالیز می‌شوند. آنزیمها سوبستراها را در مدت میلی ثانیه ( ) به محصول تبدیل می‌کنند. سرعت بعضی از آنزیمها حتی سریعتر نیز می‌باشد، مثلا کوتاهتر از چند میکروثانیه ( ). بسیاری از تغییرات فضایی در ماکرومولکولهای بیولوژیکی به سرعت انجام می‌گیرد. برای مثال ، باز شدن دو رشته هلیکسی DNA از همدیگر که برای همانندسازی و رونویسی ضروری است، یک میکروثانیه طول می‌کشد. جابجایی یک واحد (Domain) از پروتئین با حفظ واحد دیگر ، تنها در چند نانوثانیه ( ) اتفاق می‌افتد. بسیاری از پیوندهای غیر کووالان مابین گروههای مختلف ماکرومولکولی در عرض چند نانوثانیه تشکیل و شکسته می‌شوند. حتی واکنشهای خیلی سریع و غیر قابل اندازه گیری نیز وجود دارد. مشخص شده است که اولین واکنش در عمل دیدن ، تغییر در ساختمان ترکیبات جذب کننده فوتون به نام رودوپسین می‌باشد که در عرض اتفاق می‌افتد.
انرژی
ما بایستی تغییرات انرژی را به حوادث مولکولی ربط دهیم. منبع انرژی برای حیات ، خورشید است. برای مثال ، انرژی فوتون سبز ، حدود 57 کیلوکالری بر مول (Kcal/mol) بوده و ATP ، فرمول عمومی انرژی ، دارای انرژی قابل استفاده به اندازه 12 کیلوکالری بر مول می‌باشد. برعکس ، انرژی متوسط هر ارتعاش آزاد در یک مولکول ، خیلی کم و در حدود 0،6 کیلوکالری بر مول در 25 درجه سانتیگراد می‌باشد. این مقدار انرژی ، خیلی کمتر از آن است که برای تجزیه پیوندهای کووالانسی مورد نیاز است، (برای مثال 83Kcal/mol برای پیوند C _ C). بدین خاطر ، شبکه کووالانسی بیومولکولها در غیاب آنزیمها و انرژی پایدار می‌باشد. از طرف دیگر ، پیوندهای غیر کووالانسی در سیستمهای بیولوژیکی بطور تیپیک دارای چند کیلوکالری انرژی در هر مول می‌باشند. بنابراین انرژی حرارتی برای ساختن و شکستن آنها کافی است. یک واحد جایگزین در انرژی ، ژول می‌باشد که برابر 0،239 کالری است.
ارتباطات قابل بازگشت بیومولکولها
ارتباطات قابل برگشت بیومولکولها از سه نوع پیوند غیر کووالانسی تشکیل شده است. ارتباطات قابل برگشت مولکولی ، مرکز تحرک و جنبش موجود زنده است. نیروهای ضعیف و غیر کووالان نقش کلیدی در رونویسی DNA ، تشکیل ساختمان سه بعدی پروتئینها ، تشخیص اختصاصی سوبستراها بوسیله آنزیمها و کشف مولکولهای سیگنال ایفا می‌کنند. به علاوه ، اکثر مولکولهای بیولوژیکی و پروسه‌های درون مولکولی ، بستگی به پیوندهای غیر کووالانی همانند پیوندهای کووالانی دارند. سه پیوند اصلی غیر کووالان عبارت است از: پیوندهای الکترواستاتیک ، پیوندهای هیدروژنی و پیوندهای واندروالسی آنها از نظر ژئومتری ، قدرت و اختصاصی بودن با هم تفاوت دارند. علاوه از آن ، این پیوندها به مقدار زیادی از طرق مختلف در محلولها تحت تاثیر قرار می‌گیرند.
بیوشیمی بالینی
بیوشیمی بالینی یا بیوشیمی کلینیکی یکی از رشته‌های علوم پزشکی است. این علوم بر پایه آزمایشهایی استوار است که بر اساس آنها در نتیجه تشخیص اختلالات در مقدار مواد تشکیل دهنده بدن ، بیماریهای مرتبط با آنها شناخته می‌شود.

دید کلی
اینک در عصر تسخیر فضا و پیوند اعضا ، بیوشیمی یکی از پیشرفته‌ترین علومی است که دنیای بی‌جان شیمی را را با دنیای زیست شناسی پیوند داده و ثابت کرده است که بسیاری از بیماریها حتی بازتابهای روانی ، نتیجه تغییرات شیمیایی مواد تشکیل دهنده بدن انسان است و فیزیو پاتولوژی این مواد و ارگانهای وابسته به شناخت بیماریها و درمان آنها کمک شایانی می‌کند.

امروزه دانش جدید بیوشیمی بالینی به مثابه چراغ پرفروغی ، فرا راه پزشکان در شناخت بسیاری از بیماریها قرار گرفته است. پیشرفتهای تکنیکی و فنی در اندازه‌گیری آنزیمها ، هورمونها ، الکترولیتها و متابولیتهای با مقادیر کم و رابطه انکار ناپذیر تغییرات این مواد با ایجاد بیماریهای گوناگون وسعت بی‌نظیری به این رشته از علوم پزشکی داده است.
آب مورد استفاده در آزمایشگاههای بالینی
آب بر حسب درجه خلوص و نوع آن که در آزمایشگاهها مصرف می‌شوند عبارتند از: آب معمولی ، آب مقطر ، آب دیونیزه و آب استریل . برای حل نمودن سرمهای تجارتی که جهت کنترل بکار می‌روند، ساختن محلولهایی استاندارد ، محلولهای مورد آزمایش الکترولتها و رقیق نمودن سرم بیماران باید از آب دیونیزه استفاده کرد. آبی که در آزمایشگاههای تشخیص طبی بکار می‌رود باید دارای خواص زیر باشد: فلزات سنگین آن از 0.01 میلیگرم در لیتر بیشتر نباشد و PH آن بین 7 - 6 باشد.
ریاضیات در بیوشیمی بالینی
نوشتن جواب آزمایشات با ارقامی که ارزش دارند مساله مهمی در کار آزمایشگاههای تشخیص طبی می‌باشد. بطور کلی بیوشیمی کلینیکی ، نوشتن جواب آزمایشها با حذف ارقام بدون ارزش با توجه و اندازه آن آزمایش صورت می‌گیرد. مثلا در نوشتن جواب آزمایشهای گلوکز ، کلسترول و اوره می‌توان ارقاع اعشاری را حذف کرد. ولی در گزارش دادن نتایج اندازه‌گیری کراتین و پتاسیم ، اعداد اعشاری نیز باارزش هستند و نباید حذف یا کامل شوند.
جمع آوری و نگهداری نمونه‌ها
جمع آوری و نگهداری نمونه‌ها یکی از مهمترین کارهای اولیه آزماشیگاه کلینیکی است. گرفتن خون با وسایل تمیز استریل ، جمع آوری و دقت در نوشتن نام بیمار ، زمان گرفتن نمونه ، نمره گذاری لوله ، استفاده از مواد ضد انعقاد مناسب و سانتریفوژ کردن به موقع خون از اعمالی است که از بسیاری از اشتباهات اساسی آزمایشگاه جلوگیری می‌کند.
لوازم شیشه‌ای آزمایشگاه
لوازم شیشه‌ای که در آزمایشگاههای تشخیص طبی وجود دارند عبارتند از: لوله آزمایش ، پی‌پت ، بورت ، بالن ژوژه ، قیف و ... . جنس شیشه بسیار مهم بوده و برای کاربرد آنان باید اطلاعاتی در این زمینه داشت. پیپت برای نقل انتقال محلولها با حجم معین بکار می‌رود. بورت برای اندازه‌گیری حجمها بکار می‌رود. با داشتن بهترین تکنسینها ، بدون داشتن وسایل نمی‌توان جوابهای درستی به دست آزمایش شونده داد.
جدا کردن پروتئینهای پلاسما
در برخی از آزمایشهای بیوشیمی ، وجود پروتئین ، ایجاد کدورت ، رسوب ، تعلیق مواد و تداخل در عده‌ای از واکنشهای شیمیایی می‌نماید. به همین جهت در انجام آن سری از آزمایشها در خون ، ادرار و مایع نخاعی لازم است. پروتئینها را می‌توان به طرق مختلفی جدا کرد. مثل جذب آن بوسیله کائولن ، میکرودیفوژن ، دیالیز نمودن ، اولترافیلتراسیون و یا دناتوره کردن بوسیله حرارت که اینها روشهای فیزیکی هستند. از طریق شیمیایی نیز می‌توان پروتئینها را رسوب داد مانند استفاده از واکنش بین آنتی ژن و آنتی کور.
روشهای آزمایشگاهی
روشهای بسیاری در آزمایشگاهی تشخیص طبی وجود دارد از روشهای مورد استفاده در آزمایشگاهها می‌توان موارد زیر انجام برد: تجزیه وزنی ، تجزیه حجمی ، سنجش کدورت ، اسپکتروفوتومتری ، فیلم فوتومتر ، فلوئورومتر ، الکتروفورز ، کروماتوگرافی و ... .
آزمایشهای فعالیت کلیوی
عمل کلیه‌ها خارج نمودن مواد زیر از بدن و حفظ و جذب دوباره بعضی از مواد حیاتی مثل الکترولیتها می‌باشد. بیماریهای کلیوی به سه دسته تقسیم می‌شوند: بیماریهایی که مستقیما به اعمال کلیه‌ها مربوط نمی‌شوند، بیماریهای مربوط به کلیه‌ها و بیماریهای که بعد از خروج ادرار از کلیه‌ها اتفاق می‌افتد مانند غده‌های سرطانی مثانه. آزمایشهایی که در آزمایشگاههای تشخیص طبی برای سنجش فعالیت کلیه انجام می‌شود به قرار زیر است، آزمایشهای مربوط به میزان تصفیه گلومرولی ، آزمایشهای مربوط به فعالیت لوله‌های نفرون و آزمایشهای تجزیه کامل ادرار.
آزمایشهای کبدی
اعمال کبد به صورت زیر است: ساختن بسیاری از مواد مهم بدن مثل پروتئینها ، کلسترول ، اوره و ... ، ساختن فاکتورهای انعقاد خون ، ذخیره نمودن بعضی از مواد مثل گلیکوژن ، غیر سمی نمودن بعضی از مواد متابولیزمی و داروها . آزمایشهایی که در مورد عملکرد کبد انجام می‌شود به صورت زیر است: اندازه‌گیری بیلی‌روبین پلاسمای خون ، تشخیص بیلی‌روبین ادرار ، اندازه ‌گیری اوربیلی‌نوژن در ادرار و مدفوع ، سنجش آمونیاک و اوره خون و سایر مایعات بدن ، آزمایشهای فلوکولاسیون ، سنجش مقدار آنزیمهای آلکالین فسفاتاز و آلدولاز و آنزیمهای دیگر.
آزمایشهای مربوط به الکترولیتها
زندگی یک سلول زنده در رابطه با متابولیزم آب و الکترولیتها ، بستگی به سه عامل مهم دارد: تنظیم PH و یا در حقیقت ثابت نگهداشتن رابطه بین اسید و باز مایعات بدن ، تنظیم مقادیر کاتیونها و آنیونها در مایعات بدن و تنظیم فشار اسمزی مایعات بدن. اندازه ‌گیری الکترولیتهای بدن ارزش حیاتی داشته و باید در کمال دقت و درستی انجام شود. لوله‌های نمونه برداری ، ظروف آزمایش باید تمیز و عاری از هر نوع آلودگی باشند. آزمایشهایی که در مورد الکترولیتها صورت می‌گیرد، عبارتند از: آزمایش اندازه ‌گیری سدیم ، پتاسیم ، فسفر ، کلر ، بی‌کربنات ، فشار اکسیژن ، فشار دی‌اکسید کربن و
ارتباط بیوشیمی بالینی با سایر علوم
بیوشیمی بالینی علم در حال رشدی است که با بسیاری از علوم ارتباط دارد از جمله است: زیست شناسی ، شیمی ، پزشکی ، علوم آزمایشگاهی و ... .
بیوشیمی ساختمانی
بیوشیمی ساختمانی شاخه‌ای از بیوشیمی است که به بررسی اجزای تشکیل دهنده ماکرومولکولها و مواد تشکیل دهنده سلولها و ساختمان و شکل آنها می‌پردازد. این شاخه در ارتباط گسترده با متابولیسم مواد سلولی است.
دید کلی
سلولها از بیومولکولهای متعددی ساخته شده‌اند که هر کدام دارای وظایف منحصر به فردی هستند. بین ساختمان و عملکرد ماکرومولکولها ارتباط مستقیمی وجود دارد. پروتئینها از ترکیب اسیدهای آمینه تشکیل شده‌اند که بسته به توالی اسیدهای آمینه و پیوندهای شرکت کننده در ساختمان آنها به شکلهای مختلف دیده می‌شوند و وظایف مربوط بخود را انجام می‌دهند. بطور مشابه ، اعمال اختصاصی پلی‌ساکاریدها ، اسیدهای نوکلئیک و لیپیدها را می‌توان به عنوان نمای مستقیمی از ساختمان شیمیایی آنها به همراه زیر واحدهای مونومری مشخص آنها درک نمود که به شکل پلیمرهای وظیفه‌دار دقیقی به یکدیگر متصل شده‌اند.
برای هر کلاس مولکولها ، یک سلسله مراتب ساختمانی وجود دارد که در آن زیر واحدهایی با ساختمان مشخص توسط پیوندهایی با انعطاف پذیری محدود به یکدیگر متصل شده تا ماکرمولکولهایی ایجاد نماید که ساختمان سه بعدی آنها توسط واکنشهای متقابل ضعیف تعیین می‌گردد. سپس این ماکرومولکولها با یکدیگر واکنش نموده تا ساختمانهای سوپرامولکولی و اندامکهای سلولی را ایجاد نمایند که به سلول امکان انجام اعمال متابولیکی متعدد را بدهند.
هیدراتهای کربن

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله  26  صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید

دانلود مقاله سن گندم

اختصاصی از فی لوو دانلود مقاله سن گندم دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

مقدمه
گندم گیاهی است که بیش از سایر گیاهان زراعی در جهان کشت می‌شود. در دنیای امروز گندم نه تنها یک ماده غذایی اساسی و مهم است، بلکه از لحاظ سیاسی نیز از اهمیتی همپایه نفت برخوردار است. با توجه به رشد روزافزون جمعیت، نیاز به افزایش تولیدگندم وفرآورده‌های آن روز به روز بیشتر احساس می‌شود. از آنجایی که افزایش تولید از طریق افزایش سطح زیر کشت به دلیل محدود بودن اراضی قابل کشت مقدور نیست، بنابراین بالا بردن میزان تولید در واحد سطح با رعایت اصول صحیح تکنیکی بهزراعی استفاده از ارقام پرمحصول و کاهش میزان خسارت ناشی از حمله آفات و بیماری‌ها امکان‌پذیر است.
در ایران به دلیل وجود شرایط آب و هوایی متنوع و کشت گسترده گندم، عوامل متعدد خسارت‌زا همه ساله این محصول را مورد حمله قرار داده و باعث خسارت فراوان از طریق کاهش میزان محصول و یا پایین آوردن ارزش غذایی آن می‌شوند. یکی از آن عوامل خسارت‌زا، سن گندم است و یکی از آفات درجه یک گندم به شمار می‌رود. سن گندم از برگ، ساقه و دانه‌های گندم، جو و غلات وحشی تغذیه می‌نماید. این حشره فقط سه ماه از سال در مزارع گندم فعالیت دارد و مدت 9 ماه از سال را در اماکن زمستانه به صورت استراحت به سر می‌برد. سن گندم از راسته ناجوربالان (Hemiptera) و از خانواده Scutelleridae می‌باشد و نام علمی آن Eurygaster integriceps است.
زیست‌شناسی سن گندم
طول حشره کامل 13-8 میلیمتر و عرض آن 8-5 میلیمتر است. علت اصلی تغییرات در اندازه حشره کامل شیوه زندگی آفت است. بدین مفهوم که بر اساس بررسی‌ها و مشاهدات در سراسر مناطق سن‌خیز کشور این حشره دو شیوه زندگی دارد که این امر منجر به تغییراتی در اندازه آفت شده است. جمعیتی از این حشره در زیستگاه‌های طبیعی واقع در ارتفاعات زندگی می‌کند و ضمن تغذیه از گیاهان زراعی به ویژه گندمیان به زاد و ولد می‌پردازد. افراد این گروه کوچک و طول و عرض آنها به ترتیب 5/10-8 میلیمتر و 7-5 میلیمتر است.
در حالی که گروه زیادی از این حشره که از گندم و جو تغذیه می‌کند، به ویژه آنهایی که به مزارع حمله‌ور می‌شوند، جثه‌ای بزرگتر دارند و طول آنها به 13 میلیمتر و عرض آنها به 8 میلیمتر می‌رسد.
سن گندم پس از پشت سر گذاشتن زمستان از ارتفاعات به سمت گندم پرواز می‌کند و به تغذیه از برگ، ساقه و خوشه گندم می‌پردازد و پس از دو هفته اقدام به جفت‌گیری و تخمگذاری می‌کند. نکته جالب توجه این است که حشرات ماده بدون اینکه جفتگیر کنند، می‌توانند تخمگذاری کنند. اما تخم آنها بارور نخواهد شد. بنابراین سن گندم برای افزایش جمعیت خود و خسارت زدن به مزارع گندم، مجبور به جفتگیری است.
رنگ این حشره متغیر است. رنگ عمومی آن قهوه‌ای و زرد خاکی است. به علاوه نمونه‌هایی به رنگ سیاه و مسی و زرد کهربایی نیز وجود دارد. روی سپر و پشت بدن آنها دو لکه کوچک به رنگ روشن دیده می‌شود. سر حشره مثلثی است که نوک آن به جلو امتداد دارد.
سن‌هایی که دوره زمستانگذرانی را طی کره و آماده برای جفت‌گیری و تخمگذاری هستند، به سن مادر معروف هستند. سن مادر قبل از تخمریزی یک نوبت با سن نر جفتگیری می‌کند. سن‌های بالدار نر عمر کوتاه دارند و پس از جفت‌گیری با ماده به تدریج می‌میرند. اما سن ماده تا مدتی پس از جفتگیری زنده می‌ماند.
سن مادر شرایط آزمایشی حداقل 300 تخم و حداکثر 550 تخم می‌گذارد. در شرایط طبیعی و در صورت وجود شرایط جسمی مطلوب 114 تا 330 تخم و در شرایط نامساعد حدود 75 تخم می‌گذارد.
سن گندم در مواردی تا چند سال پی در پی حالت طغیانی و چند سال بعد دوره‌ی خاموشی دارد. علل عمده نوسان جمعیت سن عوامل جوی است. این عوامل در رشد و نمو گندم و نشو و نمای سن و دشمنان طبیعی آن در دو دوره طغیان و خاموشی اثر متفاوت دارند.
در سال‌های طغیان
هوا در بهار ملایم و در تابستان گرم و خشک است و به درجه حرارت آن به تدریج افزوده می‌شود. هوایی پاییز خنک و هوای زمستان آرام و همراه با ریزش برف است و تغییرات ناگهانی و بی‌سابقه ندارد. در صورتی که این شرایط چند سال پی در پی تکرار شود و نمو گندم در رابطه با سن طبیعی خواهد بود و سن گندم زندگی مطلوب داشته و تخم بیشتری می‌ریزد و جمعیت آن همه ساله بالا می‌رود.
در سال‌های خاموشی
هوای بسیار سرد و بارانی و توام با تغییرات جوی است. هوای تابستان معتدل و ریزش باران‌های تابستانه زیادتر از سال‌های عادی است. وضعی رویشی گندم و رشد و نمو سن در برخورد با تغییرات جوی هماهنگ نمی‌باشد. هوای پاییز ملایم و زمستان بدون ریزش برف است. در اواخر زمستان و اوایل بهار نیز حرارت هوا متغیر و توام با وزش باد است.
در صورتی که این عوامل 3-2 سال تکرار شود، میانگین تخم‌ریزی سن هر ساله کم شده و جمعیت آن به سوی خاموشی گرایش می‌یابد.
سن گندم در سال یک نسل دارد و زمستان را به صورت حشره کامل در مکانهای زمستان‌گذرانی که غالباً ارتفاعات هستند، می‌گذرانند. سن گندم دگردیسی ناقص دارد و چرخه زندگی آنها به صورت زیر است:
حشره کامل  پوره  تخم
تخم
سن گندم تخم‌های خود را در 2 ردیف 7 تایی می‌گذراند که جمعاً 14 عدد است. رنگ تخم سن گندم (سبز روشن) ‌می‌باشد و معمولاً بر روی ساقه برگ و خوشه دیده می‌شود. تخم کروی و قطر آن یک میلیمتر است. پس از 3-2 روز در سطح تخم‌ها نقطه‌های ریز تیره پدیدار می‌شوند. این نقطه‌ها به تدریج به هم نزدیک شده و دایره‌ای را تشکیل می‌دهند و بعد از مدتی لکه‌ای به شکل لنگر کشتی و به رنگ قرمز متمایل به نارنجی در زیر پوست تخم آشکار می‌شود و در نهایت یک لکه کوچک مثلثی شکل و سیاه رنگ زیر لکه قرمز پدیدار می‌شوند. دوره رشد و نمو تخم 10-6 روز است.
تخم‌ها ممکن است توسط یک سری زنبورهای پارازیتوئید پارازیته شده و تفریخ نشوند.
پوره
حدو یک هفته تا 10 روز تخم‌ها تفریخ می‌شوند. پوره سن اول از طریق ایجاد دریچه‌ای دایره‌ای شکل از تخم خارج می‌شود. این دریچه واقعی نیست، بلکه خود پوره آنرا ایجاد می‌کند. رنگ پوره سن اول بلافاصله پس از خروج از تخم سبز روشن است و پس از چند ساعت سیاه می‌شود. از سن دوم به بعد رنگ اصلی پوره‌ها نمایان می‌گردد. وجه تمایز پوره‌ها از یکدیگر به ویژه در پوره سنین چهار و پنج بسیار بارز است. بدین معنی که بال از سن چهارن پورگی جوانه زده که در سن پنجم مشخص‌تر می‌شود. سن گندم دارای 5سن پورگی است و در 5 نوبت پوست عوض کرده و تبدیل به سن بالدار کامل می‌شود. دوره پورگی یعنی تا زمان تبدیل شدن پوره‌ها به حشره کامل حدود 40 روز طول می‌کشد. پوره‌های زیاد نوزاد ابتدا در کنار تخم به سر برده و در سنین 2.3 به بالای ساقه و خوشه رفته و در سنین 4.5 از خوشه‌ای به خوشه دیگر می‌روند. علل انتقال پوره‌ها از خوشه مجاور و یا از ساقه‌ای به ساقه دیگر علاوه بر تاثیر متعدد ترجیح غذایی است.
مناطق انتشار
سن گندم در هر نقطه‌ای از ایران که گندم کشت می‌شود، حضور دارد. البته یک استثناء وجود دراد و آن منطقه گرگان و گنبد است. این سن در آنجا فعالیت ندارد و بجای آن سن E. maura فعالیت می‌کند که خسارت چندانی ندارد.
سن گندم در نقاط مختلف کشور از تراکم‌های متفاوتی برخوردار است. در بین مناطق آبی از مناسب‌ترین جاها باید دشت ورامین و در بین مناطق دیم باید منطقه کرمانشاه را نام برد. سن گندم در دیگر مناطق از جمله اصفهان، گرمسار، قم، یزد، فارس، کرمان و ..... نیز خساراتی را وارد می‌کند.
سن گندم در مناطق کوهستانی و مرتفع در آب و هوای معتدل و خشک زندگی می کند و در اراضی دشت و حاشیه کویر در بهار تا فاصله 40 کیلومتری دور از کوهستان‌ها تولید مثل می‌کند. سن گندم در استان گلستان فقط در ارتفاعات پالیزان در بخش مراوه تپه دیده می‌شود که در همسایگی استان خراسان رضوی و نوار مرزی ترکمنسان است.
دشمنان طبیعی
یک سری مگس‌ها و زنبورهای پاراتزتیوئید وجود دارند که از دشمنان طبیعی سن گندم به شمار می‌روند. مگس‌ها، پوره‌ها را پارازیته می‌کنند و زنبورها تخم را پارازیته می‌کنند.
مگسی به نام (اکتوفازیا) بر روی پوره تخم‌گذاری می‌کند. آنها از پوره‌ها تغذیه می‌کنند و آنها را از بین می‌برند. زنبورهایی که تخم را پارازیته می‌کنند، گونه‌های مختلف دارند که مهمترین آنها، Thrisolcus grandis می‌باشد. این زنبورهای تخم سن گندم را پارازیته کرده و مانع تفریخ آنها می‌شوند.
نحوه خسارات
نحوه خسارت سن مادر با پوره‌ها تفاوت دارد. خسارت سن مادر کمی است و بیشتر خسارت پوره‌ها، کیفی است.

خسارت سن مادر در سال‌هایی که جمعیت آفت از تراکم بالایی برخوردار است، به 100% می‌رسد. در این نوع خسارت، سن گندم ضمن حمله به جوانه‌های ساقه دهنده و خوشه دهنده مزرعه را مبدل به علفزاری می‌کنند که پوشیده از بوته‌های گندم بدون ساقه و زرد است. تغذیه سن مادر از پهنک برگ و حتی در مواردی که حمله تعدادی از سن‌های مادر مقارن با شروع تشکیل خوشه می‌شود، از زیر خوشه و یا خود خوشه دیده می‌شود که در موارد اول تمام خوشه، سفید شده و در مورد دوم، آن قسمتی از خوشه که در بالای محل تغذیه قرار دارد، سفید می‌شود. سن بالدار زمستانه (سن مادر) شیره ساقه را می‌مکد و در نتیجه تمامی خوشه می‌خشکد و قسمت پایین آن سبز و سالم باقی می‌ماند.
پوره‌های سن گندم و حشره کامل نسل جدید، ضمن تغذیه از دانه گندم در مراحل شیری و خمیری، آنزیمی را به داخل دانه تزریق می‌کنند تا تغذیه از دانه‌ها برای آنها آسان شود. این آنزیم باعث تخریب گلوتن شده دانه گندم شده و خاصیت نانوایی آن را از بین می‌برد. اگر تعداد این دانه‌ها به 5% برسد، یعنی اینکه اگر در یکصد دانه گندم تنها پنج دانه سن زده موجود باشد، آردی که از این گندم حاصل می‌شود، به درد نانوایی نمی‌خورد.
با توجه به این نکته، متوجه ابعاد خسارت کیفی پوره‌ها می‌شویم. سن‌زدگی دانه‌ها معمولاً با چروکیدگی آنها همراه است. در محل نیش حشره روی دانه‌، یک نقطه کوچ سیاه با هاله‌ای روشن دور آن دیده می‌شود. میزان خسارت کیفی سن کامل نسل جدید، بیشتر از پوره‌های سن 4.5 است.
خسارت کمی پوره‌ها اندک است و بیشتر خسارت کیفی آن مطرح است.
زمستان‌گذرانی
سن‌های نسل جدید، پس از برداشت گندم، به سوی اماکن زمستان‌گذرانی که ارتفاعات هستند، پرواز می‌کنند. آنها به تدریج مزارع گندم و جو را به سوی اماکن زمستانه ترک می‌کنند. سن گندم در این اماکن، هیچگونه تحرک، فعالیت و تغذیه‌ای ندارند. آنها در زمستان به دیاپوز (به خواب) می‌روند. فقط در شروع زمستان و بارش اولیه برف زمستانه، آنها از دامنه شمالی کوه‌ها به دامنه جنوبی تغییر مکان می‌دهند و این بخاطر فرار از سرمای شدید و دوری از تلف شدن می‌باشد.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله  15  صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید

دانلود مقاله دامهای شیری

اختصاصی از فی لوو دانلود مقاله دامهای شیری دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

مقدمه
دامهای شیری را می توان کار آمدترین تبدیل کنندهای علوفه و گیاهان به مواد غذایی مورد احتیاج انسان ها نامید که شیر تولیدی توسط آن ها جزو ارزانترین منابع پروتئین انسان ها می باشد.(8) یکی از بیماریهای که باعث بروز مشکلات زیادی در سطح گله های گاو شیری شده و بر کمیت و کیفیت شیر تولیدی تاثیر می گذارد بیماری ورم پستان می باشد . این بیماری را می توان در بیشتر تلیسه ها و همچنین گاوهای شیری ردیابی نمود. بطوریکه در بعضی از گزارشات آمده حدود %70 تلیسه ها در اولین زایش به این بیماری مبتلا هستند . طبق آمار های ارائه شده حدود %50 تلیسه ها در زمان گوسالگی و حدود 6 ماهگی به بیماری ورم پستان مبتلا می شوند که این امر در نهایت باعث آسیب به بافت غدد ترشح کننده شیر و پستان می گردد.(3-41)
با توجه به میزان شیوع وسیع این بیماری کنترل و پیشگیری از این بیماری اهمیت بسیار زیادی دارد . برای کنترل و پیشگیری از بیماری ورم پستان باید در مورد دام های جدیدی که به گله وارد می شوند، دقت لازم را مبذول نمود تا از ورود کانون های جدید آلودگی به گله جلوگیری شود همچنین باید سریعاً نسبت به شناسایی و درمان دام های در گیر اقدام نمود و با استفاده از روش های کنترلی میزان بروز بیماری را در گله کنترل نمود . در حال حاضر نسبت به جلوگیری از ابتلا به بیماری ورم پستان و درمان آن در تلیسه هایی که وارد گله می شوند توجه بسیار کمی می گردد . مطالعات اخیر بیان کننده این مطلب هستند که تلیسه ها به عنوان یکی از مهمترین منابع افزایش موارد ابتلاء به بیماری ورم پستان وبطور کلی افزایش سطح آلودگی به این بیماری مطرح هستند که این امر در نهایت می تواند باعث کاهش تولید شیر وافزایش SCC شیر تولیدی گردد.
ورم پستان پر هزینه ترین بیماری در صنعت گاو شیری می باشد و با وجود تلاش های بسیاری که برای کنترل و پیشگیری از این بیماری به عمل آمده ، این بیماری هنوز یکی از مهمترین معضلات و مشکلات درصنعت تولید شیر است . به عنوان مثال در آمریکا حدود 8 میلیون دام در سال علائم این بیماری را نشان می دهند که حدود 8000 راس دام در سال بدلیل شوک و مسائل ناشی از این بیماری می میرند . بطوریکه این بیماری در سال 7/1 میلیون دلار به صنعت دامداری آمریکا ضرر می رساند که حدود %70 این ضرر بدلیل فرم تحت بالینی بیماری می باشد که باعث می شود علیرغم ظاهر سالم شیر و پستان ها کاهش تولید و کیفیت بوجود آید . در کنار آن شیر دور ریخته شده هم مبلغ هنگفتی را بخود اختصاص می دهد . در صورتیکه هزینه دام های حذف شده و مرده ( بدلیل بیماری )و دامپزشک و درمان را هم به این هزینه اضافه شود این بیماری در سال حدود 12 میلیون دلار را به صنعت دامداری آمریکا ضرر می رساند و می توان گفت که این بیماری بطور متوسط باعث صرف هزینه 200 دلار به ازاء هر راس دام بیمار می گردد. (7-22-4)
با توجه به این مطلب که در اکثر کشورهای دنیا زمان و هزینه ای که صرف تولید شیر با کیفیت بالا می گردد تقریباً برابر با هزینه و زمانی است که برای تولید شیر با کیفیت پایین صرف می شود ، اگر دامپروران ، دامپشکان و مدیران گله از راه ها و علل بروز بیماری ورم پستان در گله آگاهی کافی داشته باشند بهترین وضرورین راه های کنترل این بیماری را اعمال خواهند نمود.

کلیات
فصل اول
هدف
هدف از انجام این پژوهش بررسی تاثیر درمان آنتی بیوتیکی به دو روش تزریق داخل پستانی به تنهایی و یا همراه با درمان عمومی در کاهش شیوع ورم پستان در تلیسه ها می باشد .
ورم پستان با سایر بیماری های گاوشیری تفاوت دارد بطوریکه در موارد انفرادی چهره های مختلفی از بیماری را می توان مشاهده کرد ، از موارد خفیف که هیچگونه نشانه قابل مشاهده ای وجود ندارد تا موارد بسیار شدید که حتی ممکن است سبب مر گر حیوان گردد . دلیل آن این امر است که در بیماری ورم پستان فاکتورهای متعددی دخیل هستند و پاتوژن های مختلفی باعث بروز این بیماری می شوند که همین امر باعث ایجاد چهره های مختلف بیماری می شود. تاکنون بیش از 140 نوع ارگانیسم شناخته شده که در ایجاد این بیماری نقش دارند . با توجه به طیف وسیع پاتوژن های مولد بیماری و نیز آلودگی محیطی و دائمی که وجود دارد این بیماری قابل ریشه کن شدن نمی باشد . همچنین واکسنی هم نمی توان ساخت که بر علیه تمام پاتوژن های مولد بیماری موثر باشد .
بیماری ورم پستان محصول تداخل یکسری عوامل می باشد که این عوامل در مجموع می توانند باعث ایجاد ورم پستان شوند که می توان از میان آن ها به عوامل ذیل اشاره نمود.(7)
1- میکرو ارگانیسم 5- مقاومت طبیعی
2- انسان 6- تمیز بودن محیط
8- روش های شیر دوشی 7- استرس
4- مدیریت 8- سایر عوامل

فصل دوم
2-1-ورم پستان چیست ؟
هر گونه التهاب غدد پستانی – صرف نظر از عامل ایجاد کننده التهاب – را ورم پستان می گویند. (8) منظور از ورم پستان التهاب پستان می باشد . در واقع اغلب دامپروران ورم پستان را همراه با التهاب پستان و تغییرات ظاهری شیر می دانند . این تغییرات به علت پاسخ التهابی بدن دام در برابر عفونت می باشد. (2)
واژه ورم پستان از دو کلمه یونانی Mastos به معنای پستان و it is به معنای التهاب تشکیل شده است . التهاب پستان بر اثر یکی از موارد زیر رخ می دهد
1-ضربه با صدمه به پستان
2- تحریک های شیمیایی
8- عفونت ابجاد شده بوسیله میکروارگانیسم وعمدتاً باکتریها که از متداولترین انواع اورام پستان به شمار می رود.
واکنش های التهابی غدد پستانی در حقیقت مکانیسمی در جهت دستیابی به مقاصد زیر است:
1- حذف میکروارگانیسم مولد عفونت
2- خنثی کردن توکسین آن ها
3- کمک به ترمیم بافت های آسیب دیده مولد شیر در پستان و در نتیجه برگشت به وضع طبیعی
درجه التهاب پستان بسته به اینکه شدت واکنش پستان به منبع تحریک چگونه باشد بسیار مختلف است و ممکن است بیماری از شکل تحت بالینی تا اشکال مختلف بالینی دیده شود. (2-1)
2-1-1- عفونت داخل پستانی :
مراحل وقوع ورم پستان شامل 8 مرحله می باشد :
1- نفوذ میکروارگانیسم مولد ورم پستان از مجرای سرپستان به داخل
2- تکثیر میکروارگانیسم در بافت های تولید کننده شیر
3- آزادسازی توکسین توسط عامل بیماری
حضور باکتریها، توکسین ها و سایر ترکیبات ، شروع مجموعه ای از وقایع ایمنولوژیک از قبیل حرکت لکوسیت های خون (گلبول سفید) از جریان خون به شیر برای حمله به میکروارگانیسم مهاجم را موجب می شود . مایعاتی مثل سرم نیز از خون و سیستم لنفاوی به داخل پستان های آلوده تراوش می شوند تا توکسین های تولید شده بوسیله باکتریها را رقیق کنند این حرکت لکوسیتها و مایعات به داخل پستان های مبتلا اساس پاسخهای التهابی پستان است (1)
2-1-2- نشانه های بالینی ورم پستان
بیماری ورم پستان طیفی از حالات بسیار شدید و همراه با واکنش عمومی و توکسمی تا حالات خفیف که تنها به وسیله آزمایشات دقیق مشخص می گردند را شامل می شود . نشانه های بالینی ورم پستان می تواند شامل بروز علائمی چون تغییر رنگ و تغییر قوام شیر، حضور چرک در شیر، حضور لخته یا خون در شیر، گرمی و قرمزی و تغییر قوام پستان و یا واکنش های عمومی در دام باشد (84-9)
اساساً عفونت ها را می توانی بسته به درجه التهاب به انواع بالینی و تحت بالینی تقسیم بندی کرد اما در موارد خاص به اشکال دیگر تقسیم بندی می شوند که در ادامه خواهد آمد.
2-2- تقسیم بندی انواع ورم پستان
2-2-1- ورم پستان تحت بالینی
این شکل از ورم پستان متداولترین شکل عفونت پستان است که به شکل مخفی باقی مانده و معمولاً دامپر وران نیز مانند شیر دوشان از آن غافل هستند (1) در این شکل از ورم پستان ، وضعیت پستان و ترشح شیر ظاهراً طبیعی می باشد اما میزان لکوسیت های شیر افزایش یافته و عوامل پاتوژن نیز در پستان حضور دارند . همچنین SCC موجود در شیر که بطور مستقیم توسط شمارش با دستگاه فوزوماتیک یا بطور غیر مستقیم توسط روش CMT یا بر اساس قابلیت هدایت الکتریکی مشخص می شود . افزایش معنی داری را نشان می دهد و نشاندهنده حضور واکنش های التهابی در شیر است . (26-14-5) . اصولاً در شیر مبتلا به ورم پستان میزان یون کاهش و افزایش پیدا می کند که این وضعیت بدلیل افزایش نفوذ پذیری خون مویرگی و تخریب اتصالات مسدود صورت می گیرد.(p7) میزان تولید شیر نیز در این نوع ورم پستان کاهش می یابد . این کاهش تولید برای هر کارتیه بین 9% تا حدود 50% برآورد گردیده است. این شکل ورم پستان میزان وقوع بیشتری داشته و تقریباً در مقابل هر مورد ورم پستان بالینی طبق آمارهای ارائه شده 40 مورد ورم پستان تحت بالینی بطور متوسط وجود دارد.( 8-14-81)
ورم پستان تحت بالینی مهمترین نوع ورم پستان به شمار می رود چون می تواند از راه های مختلف خسارات اقتصادی هنگفتی به بار آورد مانند:
1- کاهش تولید شیر
2- کاهش کیفیت شیر
8- کاهش جایزه کیفیت شیر
ورم پستان تحت بالینی بندرت به عنوان یک خطر فوری برای تخریب پستان یا مرگ دام محسوب می شود . ورم پستان تحت بالینی بطور طبیعی چهره ای مخفی دارد و بسیاری از دامپروران همان طور که متوجه کاهش تولید شیر نمی شوند ، امکان گسترش عفونت به سایر گاوهای گله را نیز تشخیص نمی دهند. (1)
باکتریهای که بیشتر در این شکل از عفونت پستان دیده می شوند عبارتند از :
استافیلوکوکها مانند استافیلوکوکوس اورئوس و سایر گونه های استافیلوکوکوس همچنین تعدادی از استرپتوکوکها مانند استرپتوکوکوس بوبرس و استرپتوکوکوس اگالاکتیه
دلایل اهمیت ورم پستان تحت بالینی به شرح زیر می باشد
1. شیوع آن 15 تا 40 برابر بیشتر از شکل بالینی ورم پستان است
2. معمولاً مقدمه ورم پستان بالینی است .
3. معمولاً دوره ای طولانی دارد
4. ممکن است درمان آن با آنتی بیوتیک ها مشکل باشد
5. تشخیص آن مشکل است
6. تولید شیر را به طور چشمگیری کاهش می دهد
7. اثر منفی روی کیفیت شیر دارد
8. ممکن است به عنوان منبع عفونت برای سایر دامهای گله عمل کند
2-2-2- ورم پستان بالینی
ورم پستان بالینی به 4 درجه به شرح زیر تقسیم می گردد:
درجه I ورم پستان تحت حاد:
در این شکل علاوه بر حضور عامل پاتوژن و افزایش میزان لکوسیت ها ، تغییرات قابل مشاهده ای نیز در شیر و پستان دام وجود دارد . ورم پستان تحت حاد ممکن است بصورت بسیار خفیف که با حضور لخته های بسیار کوچک در ابتدای دوشش تا موارد شدیدتری که علائم بالینی بسیار مشهود در شیر و پستانی دارد نمود پیدا کند. ( 4-84)
درجه IIA ( ورم پستان حاد)
در این شکل از بیماری ورم پستان بالینی، پستان نیز حالات التهابی شدیدی را نشان می دهد اما واکنش عمومی در موارد پیشرفت زیاد بیماری دیده میشود (p 5-8) . کارتیه مبتلا متورم، دردناک و اغلب همراه با تغییر رنگ ، سرخ شدن ، می باشد. ترشح پستان اغلب کم می شود وشیر حالت آبکی ، آبکی خونی وچرکی پیدا می کند (p 5-84-81) نشانه های عمومی که ممکن است دیده شود عبارتند از (1)
1- افزایش درجه حرارت رکتوم 5- از دست رفتن آب بدن
2- از بین رفتن اشتها 6- ضعف
8- کاهش فعالیت شکمبه 7- بی حالی
4- افزایش ضربان قلب
درجه IIB ( ورم پستان مزمن)
در فرم مزمن کارتیه مبتلا سفت تر بوده اما گرم و دردناک نیست . اصولاً متعاقب مزمن شده ورم پستان فر م IIA بافتها سفت و سخت شده و ممکن است به تناوب به شکل تحت بالینی وبالینی ظاهر شود (8-80). ورم پستانی مزمن در نهایت به آتروفی کارتیه مبتلا منجر می شود . مرز خیلی مشخص بین ورم پستان حاد و مزمن وجود ندارد . در واقع اگر ورم پستان حاد بطور موفقیت آمیزی درمان نشود بعد از مدتی تبدیل به فرم مزمن می گردد.( 5-9-84-86) نشانه های بالینی آن عبارتند از :
1-گسترش پیشرونده بافت اسکار
2- تغییر در اندازه و شکل پستان های مبتلا
8- کاهش تولید شیر(1)
درجه III ( ورم پستان فوق حاد)
این فرم از ورم پستان تمام مشخصات شکل حاد را داشته و علاوه بر آن واکنش عمومی نیز در دام دیده می شود ، علائم عمومی مانندتب، کاهش اشتها، کاهش فعالیت شکمبه افزایش ضربان قلب، بیحالی ، افزایش تنفس ، سختی در حرکت ، از دست دادن آب بدن ، عدم نشخوار، توکسمی و سپتی سمی دیده می شود (5-8-9-) در بعضی موارد ورم پستان فوق حاد ناشی از استافیلوکوک اورئوس ممکن است نکروز گانگرن پستانی نیز رخ دهد. (5-25-86)
در هنگام دردناک بودن پستان چون دام در برابر معاینه پستان معمولاً با لگد زدن عکس العمل نشان می دهد لذا باید جهت ملامسه کارتیه هر طرف، در طرف دیگر حیوان قرار گرفت و یا پاهای حیوان را کاملاً مقید ساخت چنانکه در بخش مربوط به درمان اورام پستان خواهد آمد ، تشخیص شکل بالینی ورم پستان در اتخاذ شیوه درمانی موثر خواهد بود.
بطور کلی این نوع ورم پستان نادر تر از سایر انواع ورم پستان می باشد و شدت علائم و نشانه ها نیز بیشتر می باشد . علاوه بر علائم ذکر شده علائمی مانند شک ، فیبروز پستان ، از بین رفتن هماهنگی عضلات ، سردی اندامهای انتهایی و نیز کاهش رفلکس پلکی هم دیده می شود . علی رغم درمان عمومی تعدادی از گاوهای مبتلا به درمان پاسخ نداده و ممکن است تلف شوند . اگر دام زنده بماند ممکن است تا چندین ماه بهبودی کامل آن طول بکشد ودر تعدادی از مبتلایان بافت پستان از بین برود . همچنین دفع میکروارگانیسم مولد بیماری ممکن است تا مدتی ادامه یابد و اگر عامل ، واگیر دار باشد خطر گسترش بیماری به سایر دامهای سالم هم وجود دارد پس بهتر است دامهای مبتلا به این نوع ورم پستان از گله حذف شوند. (1) مختصات کلی اشکال مختلف اورام پستان از نظر بالینی در جدول 1-2 صورت خلاصه ارائه شده است :
جدول 2-1: مشخصات کلی اشکال گوناگون ورم پستان از نظر بالینی اقتباس از منبع 8)
کارتیه نرمال
ورم پستان تحت بالینی ورم پستان بالینی
درجه I درجه II حاد و مزمن درجه III
گاو - - - - +
پستان - - - + +
شیر - - + + +
سلول های دفاعی - + + + +
مقدار شیر تولیدی - + + + +
پاتوژن ها - + + + +
طبیعی :-
غیر طبیعی: +
2-2-3- ورم پستان غیر اختصاصی
ورم پستان غیر عفونی یا ورم پستان غیر باکتریایی است که با افزایش سلول های بدنی مشخص می گردد اما نمی توان میکروارگانیسمی را از شیر جدا کرد . ورم پستان غیر اختصاصی معمولاً بدلایل زیر بوجود می آید:
1-ضربه فیزیکی به پستان
2- تحریک شیمیایی بعد از تجویز پمادهای درمانی
8- نامناسب بودن عملکرد دستگاه شیردوشی، این شکل از بیماری ورم پستان ممکن است بالینی یا تحت بالینی باشد (1)
2-2-4- ورم پستان نهفته
این نوع ورم پستان زمانی اتفاق می افتد که عامل اولیه ورم پستان مانند استافیلوکوک اورئوس یا استرپتوکوک آگالاکتیه از پستان جدا شود بدون اینکه SCC افزایش یافته باشد . این اصطلاح بیشتر واژه های تحقیقاتی می باشد و در صنعت دامپروری مصطلح نیست . به عقیده محققین باکتریهای جدا شده مربوط به منفذ مجرایا داخل مجرای پستان بوده و عفونت داخل پستانی واقع نیست .(1)
2-3- شیوع ورم پستان
2-3-1- شیوع ورم پستان تحت بالینی
تعریف آن عبارتست از درصد گاوها یا پستان های آلوده ای که در هر مقطع زمانی تشخیص داده شوند و در اصطلاح اغلب شیوع نقطه ای یا سطح عفونت نامیده می شود . شیوع ورم پستان متفاوت از بروز آن است به طوریکه بروز ، تکرار یا میزان عفونت های جدید است که در گله اتفاق می افتد . تصویر واقعی از شیوع ورم پستان در دسترس نمی باشد. در آمریکا آمارهای مربوط به 80 تا40 سال قبل نشان می دهد که تقریباً 50 درصد گاوهای مبتلا دو کارتیه درگیر داشته اند و یا به عبارت دیگر 25 درصد پستان ها دیگر بوده اند ولی با انجام برنامه های کنترلی ، آمارها در سال 1996 میلادی نشاندهنده این موضوع بودند که تقریباً 88 درصد گاوهای مبتلا با 5/1 کارتیه با ورم پستان درگیر بودند که تقریباً سطح عفونت 12 درصد کل کارتیه ها می باشد وسعی شده است که با انجام شیوه های نوین مدیریتی برای کاهش عفونت های جدید و بهبود بیماران سطح عفونت به 80 درصد گاوها یا 1 درصد کارتیه ها نزدیک شود .
شیوع ورم پستان تحت بالینی خود را در SCC نشان می دهد . شیوع پایین با پایین بودن SCC و شیوع بالا همراه با افزایش SCC می باشد . تحقیقات اخیر در آمریکا نشان داده که SCC در بسیاری از گله ها کمتر از 200000 عد در هر میلی لیتر شیر بوده و این میزان می تواند به عنوان حاشیه بالایی برای شیرهای طبیعی گرفته شده از پستان های غیر آلوده در نظر گرفته گردد . SCC بیشتر از 200000 عدد در هر میلی لیتر شیر معیاری است که نشاندهنده درگیری پستان گاو با تعدادی از میکرو ارگانیسم های مولد ورم پستان می باشد . در آمریکا SCC شیر تولیدی توسط %85 تولید کنندگان کمتر از 400000 عدد در هر میلی لیتر است . متوسط SCC در اتحادیه اروپا ، نیوزیلند واسترالیا کمتر از 800000 عدد در هر میلی لیتر می باشد.(2)
2-3-2- شیوع ورم پستان بالینی
برخلاف ورم پستان تحت بالینی که طی سالیان اخیر شیوع آن کاهش پیدا نموده ، بهمان اندازه شیوع ، ورم پستان بالینی کاهش پیدا نکرده است . در حالیکه ورم پستان های بالینی ایجاد شده به علت استرپتوکوکوس اورئوس و استرپتوکوکوس اگالاکتیه به طور معنی داری کاهش پیدا کرده است نسبت بیماری های ایجاد شده به علت استرپتوکوک های محیطی وکلی فرمها افزایش پیدا کرده است . در مجموع میزان بروز ورم پستان های بالینی نیز اندکی کاهش پیدا کرده است .
ورم پستان بالینی اغلب بصورت میزان بیماری بالینی به ازای هر 10 راس گاوشیری در یک ماه بیان می شود اغلب بررسیها در آمریکا نشان داده که شیوع ورم پستان بین 2 تا5 درصد گاوهای دوشا در ماه است . میزان ورم پستان بالینی ایجاد شده در ماههای گرم و مرطوب تابستان به علت پاتوژن های محیطی به بیشترین حد رسد . در گله های با SCC بالا ورم پستان بالینی بدلیل استافیلوکوکوس اورئوس و استافیلوکوکوس آگالاکتیه می باشد. گله هایی که SCC پایین دارند ورم پستان بالینی بیشتر ناشی از کلی فرمها و استرپتوکوک های محیطی می باشد از آنجا که بیشتر عفونت ها تحت بالینی است ، بروز بیماری بالینی شاخص ضعیفی برای شیوع ورم پستان در گله است .(8)
2-4 عوامل ایجاد کننده ورم پستان
بیماری ورم پستان گاو بیماری است که عوامل بسیاری اعم از باکتریها، قارچها و ویروسها و حتی عوامل غیر عفونی را در سبب شناسی این بیماری ذکر کرده اند لیکن عوامل شایع واصلی این بیماری را باید در میان باکتریها جستجو کرد . اصولاً ورم پستان ، بیماری است که در اکثر موارد به دنبال ورود باکتریهای بیماریزا به داخل غده پستان ایجاد می گردد (5-8-81) عوامل باکتریایی متداولترین در این بیماری در دو دسته به شرح زیر طبقه بند می شود:
2-4-1- پاتوژن های اجباری پستان
این عوامل معمولاً روی پوست وبافت های سرپستان و یا داخل پستان گاو زندگی کرد و تکثیر می یابند پاتولوژیهای اجباری پستان عبارتند از: استرپتوکوک آگالاکتیه ، استرپتوکوک دیس گالاکتیه ، استافیلوکوک اورئوس کواگولاز مثبت، استافیلوکوک های کواگولاز منفی ، مایکوپلاسما و کورینه باکتریوم بویس . لازم بذکر است که معمولاً در بعضی از منابع استرپتوکوک دیس گالاکتیه را حد واسط بین عوامل ایجاد کننده ورم پستان محیطی و واگیر دارمی دانند به این دلیل که بخوبی در محیط می تواند زنده بماند همچنین در مورد استافیلوکوک های کواگولاز منفی با توجه به محل قرار گرفتن آن ها که در نوک سرپستانک و مجرای پستان می باشد بسیار مشکل می توان آن ها را مسبب ورم پستان بالینی دانست اعتقاد بر این است که در شرایط خاصی ممکن است این باکتری هاسبب افزایش تعداد سلول ها و بروز عفونت تحت بالینی در پستان شوند. (16-5-8-9) این عوامل واگیر دار بوده و عمدتاً در هنگام شیردوشی به وسیله دست های کارگران یا وسایل شیردوشی از گاوی به گاو دیگر انتقال می یابند به همین دلیل ورم پستان حاصل از این عوامل را ورم پستان واگیردار می نامند.(5-8-9-12) پاتوژنهای اجباری پستان خود به دو دسته عوامل بیماریزای اصلی - استرپتوکوک آگالاکتیه ، استافیلوکوک های کواگولاز مثبت ،و مایکوپلاسماها بخصوص مایکو پلاسما بویس و کالیفرنیکم و عوامل بیماریزای فرعی مانند استافیلوکوک های گواگولاز منفی ، استرپتوکوک دیس گالاکتیه و کورینه باکتریوم بویس تقسیم می شوند .عوامل فرعی چندان قادر به به بیماریزای نیستند اما وجود آنها موجب تحریک لکوسیتها جهت هجوم به پستان شده و لذا میزان سلول های دفاعی پستان افزایش می یابد. (5-9-8)
عوامل ایجاد کننده ورم پستان در 2 گروه واگیر دار و محیطی طبقه بندی می گردند که در جدول 1-4 به آن پرداخته شده است .

جدول 2-2: عوامل ایجاد کننده ورم پستان محیطی و واگیر دار( اقتباس از منبع 8)
عوامل محیطی عوامل واگیر دار
استرپتوکوهای محیطی (مانند استرپتوکوک یوبریس و استرپتوکوک دیس گالاکتیه)
کلی فرمها (proteus ، seratia ، klebsille E.coli)
پزودوموناس- آنتروباکترها
مخمرها، قارچها، ویروسها، استافیلوکوک اورئوس استرپتوکوک آگالاکتیه استرپتوکوک دیس گالاکتیه کورینه باکتریوم بوویس مایکوپلاسماها

2-4-2- عوامل فرصت طلب
این عوامل خارج از پستان گاو زندگی می کند. آنها درمحیط مانند مدفوع ، آب ، بستر وغیره وجود داشته و لذا آلودگی پستان به این عوامل از طریق محیط صورت می گیرد با توجه به این اورام پستان حاصل از آن ها را ورم پستان محیطی می نامند.
برخی از این عوامل عوامل عبارتند از اشریشیاکلی، کلبسیلاپنومونیه ، پزودوموناس آئروژینوزا ، آنتروباکتر آئروژنز، اکتینومیسس پیوژنز(8-18)
عوامل فرصت طلب هنگامی که دفاع پستاتن ضعیف می باشد ، هجوم آورده و معمولاً صدمات بسیار شدیدی ایجاد کرده و حتی موجب مرگ دام می شوند اما در میزبان مقیم نگشته ومعمولاً برای گاوان دیگر منبع عفونت واقع نمی گردد . جهت کنترل و پیشگیری از ورم پستان حاصل از این اجرام باید روی مسائل بهداشت محیط تمرکز داشت .( 5-18).
2-4-3- انواع عوامل و اورام پستان حاصل از آنها
2-4-3-1-استرپتوکوک آگالاکتیه
مهم ترین و اصیلیترین استرپتوکوک ها در ایجاد ورم پستان مسری است و میتواند پستان گاو را به صورت تحت بالینی درگیر کند(5-8-18) اساساً داخل پستان زندگی کرده و فقط8 هفته می تواند در خارج از پستان زنده بماند . البته بعضی دامپزشکان عنوان کرده اند که این باکتری ا نگل اجباری پستان نبوده و می تواند در محیط روی دست ها زنده بماند . ورم پستان حاصل از این باکتری معمولاً تحت حاد و تدریجی بوده و ندرتاً فرم درجه 8 بالینی ایجاد می گردد .( 16) بیشتر درگاوهای مسن تر دیده می شود و میزان واگیری آن حدود 25% بوده و همچنین تا 25% در تولید شیر کاهش ایجاد می کند .
انتشار باکتری از گاو به گاو در اغلب زمان شیر دوشی رخ می دهد . با بهداشت شیردوشی و انجام عمل فرو بردن سرپستان ها در مایع ضد عفونی و درمان گاو خشک می توان ورم پستان ناشی از این یباکتری ر ا کنترل و پیشگیری نمود .( 8-1) استرپتوکوک آگالاکتیه نسبت به پنی سیلین ها و خانواده پنی سیلین و اغلب آنتی بوتیک ها حساس بوده وی می توان با این دارو ها در درمان ورم پستان ناشی از آن موفق بود . همچنین اگر پستان گاو به فرم مزمن مبتلا نباشد تولید شیر نیز به راحتی اصلاح می گردد.( 1)
این میکروب در مجاری شیر تکثیر شده و وارد لنف و غده لنفاوی فوق پستانی می گردد. بافت بینابینی دچار فیبروز شده و غدد مولد شیر حالت پیچ خورده پیدا می کند. در نتیجه عمق پستان حالت سفت و سخت یافته و سایر قسمت های آن طبیعی می باشد وبتدریج به میزان این قسمت سخت و فیبروزه افزوده می گردد(8-7)
2-4-3-2- استرپتوکوک دیس گالاکتیه :
این باکتری روی پوست پستان و داخل پستان و لوزتین گاو وجود دارد و در محیط نیز زنده می ماند این باکتری از شیر سالم و شیر ورم پستانی جدا شده است (7-18) این باکتری همراه با اکتینومایسس پیوژنز ورم پستان تابستانه را بوجود می آورد (18) استرپتوکوک ایجاد کننده این نوع ورم پستان تغییر نکند بیماری مجدداً عمودی کند ورم پستان ناشی از این باکتری اغلب ملایم وگاه نیز حاد به فرم بالینی می باشد .(18)

2-4-3-3-استرپتوکوک یوبریس:
این عامل از استرپتوکوکهای محیطی بوده و در دومین ارگانیسم متداول در ورم پستان محیطی است . روی پوست سر پستان ، داخل پستان ، لوزه ها ، مدفوع و واژن گاو زندگی می کند نیز در محیط هم وجود دارد البته باید توجه داشت که سطح باکتری در مدفوع بالا نبوده و از این نظر با کلی فرم ها تفاوت دارد (2-18-22) درفصول سرد اغلب همراه با اشریشیاکلی می باشد حدود %15 موارد بالینی ناشی از عفونت های مخلوط بوده است معمولاً فرم درجه I,II ورم پستان بالینی را ایجاد می کند (18) با روش های بهداشتی معمول نمی توان آن را کنترل کرد (18) این باکتری به درمان پاسخ نسبتاً خوبی دارد . اپسویزاسیون در پستان پایین است و لذا فاگوسیتوز (هضم باکتری) و تخریب باکتری توسط گلبول های سفید خون پائین است. بنابراین درمان آنتی بیوتیکی بسیار مهم و در اکثر موارد پاسخ خوبی بهمراه دارد (18) هر چند به پنی سیلین و تتراسایکلین خوب جذب می دهد اما اگر وضعیت ایجاد کننده ورم پستان تغییر نکند مجدداً بیماری عود خواهد کرد.(18-22)
2-4-4-1- استافیلوکوک اورئوس
این باکتری از عوامل اصلی ایجاد کننده ورم پستان است و می توان گفت که مهمترین عامل ایجاد کننده ورم پستان باشد (41) استافیلوکوک آرئوس اساساً داخل و روی پوست سرپستانکها ، لوزه ، واژن ، بینی گاو و روی پوست حیوان وجود دارد و نیز در محیط اطراف حیوان (غذا ، آب ، انسان ، حیوانات دیگر) هم وجود دارد (15) این باکتری روی سوراخ نوک سرپستانک و اپتیلیوم مجروح- مانند خراشیدگی، بریدگی،زخم ، جراحات ناشی از آبله-کلنی تشکیل می دهد. (5-8-19) . بیشترین زمان آلودگی با باکتری در هنگام اولین زایش می باشد. در هنگام آبستنی حیوان مستعد به آلودگی با باکتری می گردد(41) منبع آلودگی پستان گاوهای آلوده وشیر تولیدی آنها می باشد که می توان با مدیریت قوی بخوبی آلودگی با این باکتری را کنترل کرد .(15-41)
از نظر اثر استافیلوکوک ارئوس بر روی SCC طی یک مطالعه بر روی 82 گله گاو شیری مشخص گردید در 16 گله ای که دارای SCC پایین بوده است میزان شیوع استافیلوکوک ارئوس %44 گزارش گردیده است و در 16 گله ای که دارای SCC بالا بوده اند میزان شیوع استافیلوکوک ارئوس معادل %10 بوده است (p 41) حتی در گاوهاییکه به استناد شمارش SCC ابتلا به ورم پستان بعید به نظر می رسد ، استافیلوکوک ارئوس را می توان مکرراً از گاوهای دارای SCC پایین جدا نمود (41)
اصولاً جهت مطالعه پیشر فت گله آلوده به عفونت ناشی از استافیلوکوک ارئوس انجام آزمایش CMT بر روی کلیه کارتیه ها در هرگاو ضرورت دارد نمونه گاوهاییکه در این آزمایش دارای درجه CMT +2 و +8 هستند باید جهت بررسی میکروبی به آزمایشگاه منتقل گردند.
این باکتری دارای همولیزین آلفاو بتا و نیز آنزیم کواگولاز می باشد . قدرت بیماریزایی آن نیز با تولید همین توکسین ها در ارتباط است و لذا شدت بیماری مانند سایراورام پستانها رابطه چندانی با تکثیر و تزاید تعداد باکتری ندارد یکی از بیشترین راههای انتشار باکتری ، انتقال از گاو به گاو در هنگام شیردوشی- بدلیل برخورد بدنی گاوها و دستگاه و انسان- می باشد (15-18-20-41) استافیلوکوک ارئوس تمام اشکال بالینی ورم پستان گاو را ایجاد می کند و جز عوامل اصلی ایجاد کننده ورم پستان بصورت تحت بالینی می باشد .( 7-8-19) این باکتری در فرم بالینی از طرق توکسین های مترشحه خود موجب انقباض آتریولها و ایجاد نکروز گانگرن می گردد از جمله فاکتورهای مقاومت این پاتوژن می توان به موارد زیر اشاره نمود :
1- پروتئین A : تولید شده بوسیله استافیلوکوک ارئوس به پروتئین F ایمنوگلولبین G متصل شده و در نتیجه فعالیت اپسونیزه کردن وفاگوسیتوز نوتروفیل ضعیف می شود (28)
2- کپسول های ایجاد شده بوسیله استافیلوکوک ارئوس که در اپسویزاسیون فاگوسیتوزو فعالیت کمپلمان ایجاد اختلال می کند (8)
3-Alfatoxin که توسط استاف ارئوس تولید می شود و می تواند غشای تروفیل ها را تخریب نموده و خاصیت فاگوسیتو زی آن ها را از بین برد و مسئول بروز ورم پستان قانقاریایی است (8-41)
4- انعقاد پروتئین ها پلاسما با ایجاد سد فیزیکی در برابر فاگوسیتوز باکتری را محصور نموده و شرایط رشد و ایجاد پری گنه را برای باکتری فراهم می کند (8)
5- لکوسیدین حاصل از استافیلوکوک ارئوس به ویژه بر روی لکوسیت ها اثر می کند و باعث تخریب و غیر فعال کردن آنها می شود.( 8)
6-میکرو ابسه و کلونی تولید شده بوسیله استافیلوکوک ارئوس داخل پستانی عامل بیماری را از فعالیت محافظت می کند و همچنین استافیلوکوک ارئوس در داخل نوتروفیل باقی مانده و سبب بروز عفونت پستانی مجدد می گردد چنانچه عفونت در اوایل دوره شیرواری ایجاد شود ورم پستان فوق حاد همراه با گانگرن ایجاد می گردد- به اصطلاح ورم پستان گانگرونوز به وجود می آید- در مراحل بعد شیرواری با هنگام خشک شدن پستان ، عفونت جدید معمولاً واکنش عمومی ایجاد نکرده شکل مزمن یا حاد به وجود می آید (5-18) در شکل گانگرونوز ، ادم یا خیز موضعی، خارج شدن سرم در قاعده و اطر اف سرپستانک ها و مرگ بافت بوجود می آید. این جراحات تنها بوسیله استافیلوکوک ارئوس درپستان گاو ایجاد می گردد. در این شکل تب شوک و توکسمی نیز تولید میشود.
استافیلوکوک ارئوس به دلیل شکل خاص بیماریزایی یکی از مقاوم ترین اورام پستان را نسبت به درمان ایجاد می کند. کمتر از %50 بهبود باکتریولوژیکی رخ می دهد (8) بسیاری از انواع این باکتری بدلیل دارا بودن آنزیم پنی سیلیناز به پنی سیلین مقاوم می باشد (1) گزارش شده است که بسیاری از استافیلوکوکهای جدا شده از اورام پستان گاو در آزمایشگاه نسبت به پنی سیلین و تتراسایکلین حساس هستند اما احتمالاً بدلیل اینکه دارو بخوبی به میکروبهای موجود در پستان نمی رسد پاسخ به درمان ناچیز است . به هر حال این باکتری به کلوگزا سیلین و بخش دیگری از آنتی بیوتیک ها مانند آکساسیلین ونفسیلین حساس می باشد (2)
2-4-4-2- استافیلوکوکهای کواگولاز منفی:
اغلب اولین باکتری است که درشیر گاوانی که در آغاز اولین دوره شیر واری می باشند . دیده می شود این باکتری روی پوست وجود داشته و راه انتقال آن بخوبی مشخص نشده است (7-22) CMT را مثبت نمی سازد . در واقع برای پستان بیماریزا نبوده و ورم پستان احتمالی ناشی از آن سبک میباشد (18-22) بالا رفتن تعداد این باکتری در شیر نشانه عدم رعایت بهداشت می باشد.
2-4-4-2-1-استافیلوکوک اپیدرمیس:
یک نوع استافیلوکوک کواگولاز منفی است که در محیط کشت بلاد آگار کنیهای سفید رنگی بوجود می آورد. محل زندگی آن روی پوست بدن گاو خصوصاً پوست پوستان گاو و اطراف کارتیه ها است البته این باکتری می تواند از دست کارگر شیردوش هم به پستان گاو منتقل شود . چرا که در مواقعیکه بهداشت زمان شیردوشی رعایت نگردد میزان این باکتری در سطح کارتیه گاو بالا می رود . از طریق مجرای سرپستانک وارد شده وایجاد جراحت می کند البته ضایعات ایجاد شده در پستان خفیف می باشد و این عوامل با فعال شدن سیستم دفاع پستان و رعایت بهداشت زمان شیردوشی خود بخود از بین می رود نیاز به درمان ندارد .
2-4-4-2-2-استافیلوکوک ساپروفیکوس
این باکتری هم استافیلوکوک کواگولاز منفی است محل زندگی مثل اپیدرمیس روی پوست بدن گاو و پستان است این پاتوژن بیماریزا نیست و در شرایطی که بهداشت شیردوشی( ضد عفونی پستان بعد از شیردوشی، ضد عفونی دستگاه شیردوشی، شستشوی دست کارگر، استفاده از دستمال یکبار مصرف جهت خشک کردن پستان گاو) رعایت نگردد این عامل می تواند ضایعات خفیف در پستان گاو ایجاد کند که این ضایعات بدون درمان بصورت خود بخود بهبود پیدا می کند.
2-4-4-3- کورینه باکتریوم بوویس:
این باکتری یکی از ساکنین معمولی پستان گاو می باشد وبطور کلی غیر بیماریزا تلقی می شود اما گاه تنها میکروبی است که در شیر ورم پستانی یافت می شود که البته ممکن است ظهور آن بعد از ناپدید شدن عامل اصلی بوده یا اینکه واقعاً عامل اصلی باشد (4-24) چون وجود آن تا حدی موجب افزایش تعداد سلول های سوماتیک شیر می گردد حضور آن در پستان مقاومت کارتیه ها نسبت به پاتوژن های اصلی یا فرصت طلب را افزایش می دهد (5-18) گزارش شده در برخی گله ها توانسته ایجاد ورم پستان کندو نیز احتمال داده اند می تواند در تولید شیر به میزان کمی کاهش ایجاد کند و نیاز به کنترل و پیشگیری ندارد(24)
2-4-4-4-مایکوپلاسما:
حداقل 7 نوع مایکوپلاسما از موارد کلینیکی ورم پستان جدا شده اند که تقریباً نیمی از عفونت های داخل پستانی مایکوپلاسما بوسیله مایکوپلاسما بوویس و یک چهارم آن بوسیله مایکوپلاسما کالیفرنیکم ایجاد میشود و مایکو پلاسما الکالسنس ، مایکوپلاسما یجنیتالیوم ، مایکوپلاسما کانادانس و بندرت مایکوپلاسما مولیکوتس مابقی انواع ورم پستان مایکوپلاسمایی را ایجاد می کنند (8-29) گونه های مایکوپلاسما عوامل بیماریزایی دارند که سیستم ایمنی گاو را با روش های پیچیده مهار می کنند . اگر چه ترشحات موارد بالینی عفونت های داخل پستان مایکوپلاسمایی ، محتوی غلظت بالایی از نوتروفیل ها است ولی مایکوپلاسماها تحت تاثیر فاگوسیتوز قرار نگرفته و به تکثیر خود ادامه می دهند (8) گونه های مایکوپلاسما فعال کننده لنفوسیت های B هستند و تولید سیتوکینها و سلول های T سیتوتوکسیک را تحریک می کنند.گزارش شده است که توانایی ویژه مایکوپلاسماها در تحریک یا مهار سیستم ایمنی که پاسخ شدید داخل پستانی به عفونت مایکوپلاسمایی نامیده شده است به جای محافظت سبب بروز تغییرات هیستو پاتولوژی و مشاهده واکنش التهابی می شود( 29) نشان داده شده است که مایکوپلاسمابوویس پلی ساکارید پیچیده ای تولید می کند و به عنوان یک توکسین التهابی قوی فعالیت نموده و نفوذ پذیری عروق را افزایش می دهد و لکوسیتها را به وسیله کموتاکسی( جاذبه شیمیایی) به محل التهاب جذب می کند(8)
درمناطقی از پستان که فرایند التهاب به اندازه کافی شدید است . پس از کاهش مرحله حاد حبابچه ها و مجاری بطور پیشرفته و کامل توسط فیبروز جایگزین می شوند در مناطقی از پستان که با شدت کمتری درگیری شدند واکنش التهابی حاد ممکن است کاهش یافته و تولید شیر در سطح کمتر یا در شیر دهی بعدی از سرگرفته شود (29) آبسه های متعدد در اندازه کوچک (میکروسکوپی) تا قطر cm 1 بطور معمول تشکیل می شوند . آبسه ها ممکن است برجستگی هایی قابل مشاهده و لمس ایجاد کنند . از آنجا که آبسه ها محتوی مایکوپلاسمای زنده هستند وجود آن ها ممکن است مسئول دفع متناوب مایکوپلاسما ازگاوهایی باشد که بطور مزمن عفونی شده اند(8). از اصلی ترین مشخصات ورم پستان مایکو پلاسمایی عدم پاسخ آن نسبت به درمانهای آنتی بیوتیکی معمولی ورم پستان است و چنانچه مواردی از ورم پستان در گله رخ داد که به درمان پاسخ نداده و در آزمایشات کشت باکتری نیز ارگانیسمی مشخص نشد باید به ورم پستان مایکوپلاسمایی مشکوک شد ( 8-29) ورم پستان مایکوپلاسمایی به دو فرم تحت بالینی و بالینی (درجه II,I ) بوده و ممکن است درهر مرحله از شیر واری یا دوره خشکی رخ دهد در گاوان تازه زا یا خشک نشانه های آن شدید تر می باشد علائم بالینی این نوع ورم پستان عبارتند از :
1-کاهش ناگهانی شیر تا آنجا که ممکن است در فاصله بین شیردوشی میزان تولید شیر به صفر برسد ( 12-20)
2- تورم مفاصل و حتی لنگش
3- پنومونی (25)
4- تغییر حالت شیر به این نحو که اگر شیر را مدتی بی حرکت در جایی قرار دهند ذرات شن مانندی در آن رسوب کرده و مایع آبی کدری در روی آن باقی می ماند.
5- ترشحات پستان حالت دلمه ای و چرکی یافته ممکن است تغییر رنگ دهد( قرمز ، قهوه ای ، خاکستری) : این ترشحات ممکن است هفته ها و حتی ماهها ادامه یابند .
در کارتیه مبتلا تورم شدید و تقریباً بدون درد دیده می شود (8) در بسیاری از مبتلایان میزان تولید شیر هرگز به مقدار قبلی نمی رسد و دامهاییکه بهبود یافته و مجدداً شیر تولید می کنند متناوباً میکروارگانیسم را دفع خواهند نمود (24) این ورم پستان نسبت به درمان های معمول ورم پستان مقاومت بوده و حتی درمان با آنتی بیوتیک های پستانی معمولی بر شدت آن می افزاید.( 8)
2-4-4-5-کلی فرم ها
عوامل اصلی ورم پستان کلی فرمی عبارتند از : اشر یشیاکلی ، آنتروباکتر آئروژنز، کلبسیلا پنو مونیه این باکتریها در محیط زندگی گاو شایع بوده و E.Coli را می توان از دستگاه گوارش ، مدفوع ومواد آلوده به مدفوع مانند بستر و یا وسایل شیردوشی جدا کرد. ( 8-18)
اغلب آن ها فرم حاد درجه III فرم بالینی ورم پستان را ایجاد کرده و ندرتاً فرم تحت بالینی را بوجود می آورند(18). گزارش شده است که در گله هایی که میزان آلودگی با استرپتوکوکها واستافیلوکوک ها پایین بوده و پیشگیری از آن ها با موفقیت انجام گرفته، حساسیت بیشتری نسبت به اورام پستان کلی فرمی ایجاد می شود (8). انگلستان طی مطالعه ای در سال 1991 بر روی 180 راس گاو مبتلا به ورم پستان بالینی مشخص گردید که %80 از اورام پستان بالینی ناشی از کلی فرم ها بوده و در آمریکا مطالعه ای دیگر در سال 1998 بر روی 1500 راس گاو معلوم شد که E.coli و کلبسیلا و آنتروباکتر %12 از اورام پستان حاد را بوجود آورده اند. (8-18)

2-4-4-5-1- اشر شیاکلی :
این باکتری شایع ترین عامل ورم پستان در میان عوامل کلی فرمی می باشد. (1-8) . در مدفوع، محیط آب آلوده به مدفوع وجود دارد بنابراین انتشار آن از طریق محیط به گاو می باشد. (18) در شرایط غیر بهداشتی و مرطوب بیشترین میزان وقوع را دارد و اصولاً یکی از عوامل شایع فرم درجه III بالینی می باشد گاو در دروان خشکی معمولاً نسبت به این باکتری مقاوم بوده اما در شروع و انتهای دوره خشکی حساس است. اشر یشیاکلی ، اندوتوکسین تولید می کند. اندوتوکسین موجب افزایش قابل ملاحظه نوتروفیل ها در شیر شده و لذا حالت نوتروپنی مشخص بروز می کند (8) مرگ ممکن است در عرض 1-6 ساعت رخ دهد و در مواردی که اقدام به درمان نمی شود ممکن است ورم مفصل خرگوشی نیز دیده شود (18) اگر گاوها از این فرم نجات یابند تولید شیر آن ها تا حدی بازگشت نموده و در شیرواری بعد تولید آن ها کاملاً به حالت اولیه باز می گردد زیرا این باکتری به بافت پستان تهاجم نکرده و تغییرات غیر قابل برگشت ایجاد نمی کند (8-18). این باکتری به پنی سیلین و کلوکساسیلین مقاوم بوده و حساسیت متغییری نسبت به آنتی بیوتیک های دیگر دارد که تست آنتی بیوگرام را لازم می سازد. ( 22-39)

2-4-4-6-کورینه باکتریوم پیوژنز( اکتینومایسس بیوژنز)
این باکتری پراکندگی گسترده ای داشته و در لوزه ها ، پرده های موکوسی، دستگاه تناسلی و زخم ها یافت می شود. این نوع ورم پستان در ماه های تابستان بسیار شایع بوده و به ورم پستان تابستانه مشهور است (18-24)
بیشترین وقوع بیماری در فصل فعالیت مگس های گزنده دیده می شود. گفته شده است که معمولاً مخلوطی از باکتری های دیگر مانند استرپتوکوک دیس گالاکتیه و میکروکوکوس های بی هوازی مانند پیتوکوکوس ایندولتیکوس همراه با کورینه باکتریوم بیوژنز در ایجاد ورم پستان تابستانه نقش دارند این باکتری همچنین ممکن است به دنبال سایر اورام پستان شدید بطور ثانویه مسئله ساز باشد (8-18) . پنی سیلین در آزمایشگاه بر این باکتری موثر است اما نتایج درمانی آن ضعیف می باشد و ممکن است در صورتیکه تشخیص درمان سریع انجام شود بتواند مقید واقع شود ( 22) . گفته شده سدیم سولفا دیمیدین یا تتراساکلین ها بهتر از پنی سیلین می باشد. (18-22) . کارتیه مبتلا باید مکرراً تخلیه شود (22) در هر حال باید توجه داشت پیش آگهی بیماری خوب نبود و علی رغم درمان ممتد و شدید حداقل %50 کارتیه ها از کار خواهند افتاد در تولید بسیاری از کارتیه هایی که درمان می شوند نیز کاهش می یابد(22)
2-4-4-7- سایر عوامل ایجاد کننده ورم پستان (18)
از سایر کلی فرمها :
1-7: کلبسیلا پنومونیه
2-7: آنترو باکتر آئروژنز
از سایر کورینه باکترها:
8-7: کورینه باکتریوم اولسرانس
باکتری های گرم منفی دیگر:
4-7: پزودموناس آئروژینوزا
5-7 : پاستورلاها
6-7: سراتیا مارسه سنس
7-7: پروتئوس
8-7 سیتوباکتر ، سالمونلا ، مورکسلا

2-4-4-8-عوامل غیرشایع:
1-8: نوکاردیا استروئیدس 5-8 : کلستریدیوم پرفرنژنس
2-8 : باسیلوس سرئوس 6-8 : مخمرها، کپکها، قارچها
8-8: مایکوباکتریومها 7-8: پروتکا
4-8 : لپتوسپیراها 8-8 : ویروسها
9-8: ریکتزیاها

2-5- مکانیسم دفاعی
عفونت داخل پستانی زمانی حاصل می شود که عامل عفونت موفق به گذر از مجرای سرپستان شده به بافت تولید کننده شیر برسد . این امر حادث نمی شود مگر اینکه بر مکانیسم های متعددی که جهت ممانعت از نفوذ باکتری طراحی شده و رشد باکتری را متوقف می کند چیره شود ابتدا یک سیستم دفاعی غیر اختصاصی اولین مرحله دفاعی را در برابر تهاجم عوامل عفونت زا تشکیل می دهد. این سیستم شامل مجرای سر پستانک، سلول های دفاعی بیگانه خوار و عوامل ضد میکروبی محلول می باشند. در صورتیکه سیستم دفاعی غیر اختصاصی نتواند در برابر هجوم عوامل بیماریزا مقاومت ورزد بافت های غدد پستانی از سیستم اختصاصی دفاعی کمک می گیرند و این سیستم در ایجاد مقاومت در برابر عفونت های بعدی نیز موثر است .لنفوسیت های مختلف تشکیل دهنده دفاع اختصاصی هستند. (36)

2-5-1- مکانیسم های دفاعی غیر اختصاصی پستان گاو:
2-5-1-1- مجرای سرپستان
این مجرا از راه های فیزیکی به همراه بامواد ضد میکروبی و شیمیایی موجود در آن اولین سد را در مواجهه با پاتوژن های مولد ورم پستان تشکیل می دهد این مجرا یک لایه اپیدرم کراتین دار شبیه پوست سرپستان داشته و وقتی نقش آنتی باکتریال موثر دارد که کانال مزبور بسته بوده و عضله اسفنگتر آن چین های اپتیلیوم سنگفرشی را که دندانه دار است در هم نموده یک انسداد ایجاد می کند (6) پس از شیردوشی ماده کراتین به داخل کانال ترشح می شود حدود 20 تا 80 دقیقه پس از دوشش کانال کاملاً بسته می شود. (36)
2-5-1-2- عوامل ضد میکروبی محلول در ترشحات پستان:
2-5-1-2-1-لاکتوفرین :
گلیکو پروتئینی است که خاصیت جذب آهن در حضور بیکربنات را دارا می باشد. میزان این ماده در شیر نرمال بسیار پایین و در غدد پستانی غیر عفونی به میزان1/0 تا 5/0 میلی گرم در میلی لیتر می رسد لاکتوفرین از سلول های اپتیلیوم و لکوسیت های چند هسته ای منشاء دارند خارج کرده بدین طریق رشد این باکتریها را محدود می سازد. (18-22-36)

2-5-1-2-2-لاکتو پراکسیداز
شیر دارای آنزیم Lp می باشد در حضور تیوسیانات و این آنزیم مانع رشد باکتری های گرم مثبت و کشتن باکتری های گرم منفی می شوند. باکتریهای گرم مثبت مانند استرپتوکوکوس یوبریس بعلت اینکه مقدار کافی تولید می کنند این مکانیسم در کنترل آن ها مفید است .سطح تیوسیانات در شیر بستگی به رژیم غذایی دارد وبا مصرف گونه های براسیگا و لگومینه میزان آن بالا می رود ( 36) باکتری های گرم منفی کمتری تولید می کند و این مکانیسم در کنترل آن ها چندان مهم نیست (18)
2-5-1-2-3-کمپلمان:
این واژه مخصوص پروتئین هایی است که وقتی با هم کار می کنند روی باکتری هایی گرم منفی تاثیر کشندگی زیادی دارند. ( 29)
2-5-1-2-4- ایمنوگلوبولینها :
نقش اولیه ندارند گو اینکه آغوز حاوی مقدار زیادی از آن است ولی گاو تازه را به ورم پستان شدید مبتلا می شود نقش آنتی بادیهای اختصاصی کاملاً مشخص نیست و احتمالاً نقش اپسونیزاسیون دارند یعنی به باکتری ها چسبیده و باعث تحریک PMN ها شده و فاگوسیتوز سریعتر انجام می گیرد.( 8-36)
اصولاً چهار دسته آنتی بادی در گاو توصیف شده است که در جدول 1-5 آمده است .
جدول 2-3: توزیع فراوانی انواع آنتی بادهای در ترشحات شیر،آغوز و سرم خون بر حسب mg در 10 میلی لیتر اقتباس از (18)
IgM IgA IgG2 IgG1 ترشحات
88