گازهای سمی و آلاینده ها، مولد باران و برف اسیدی

گازهای سمی و آلاینده ها، مولد  باران و برف اسیدی

              دکتر حسین جعفری عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد پزشکی تهران گروه فارماکولوژی

حمد و سپاس بی کران خداوندی راست که از سررحمتش انسان را آفرید و او را از انواع نعمت ها بهره مند نمود تا با اراده ای استوار ، راههای فضیلت و کمال را طی نموده و در حرم امن الهی و فردوس برین جاودانه گردد

گازهای آلوده موجود در هوا

 دی‌ اکسید نیتروژن، دی‌ اکسید گوگرد و مونوکسیدکربن از جمله گاز‌های بسیار خطرناکی هستند که افزایش آنها بر روی پوست، مو، چشم و ریه اثرات بسیار مخربی دارد.

یک عامل مهم دیگر آلودگى هوا در اغلب شهرهاى بزرگ گاز ازن در سطح زمین است. ازن در سطح زمین هنگامی تشکیل میشود که گازهاى آلاینده حاصل از اتومبیلها و سایر وسائلى که سوخت مصرف مىکنند با نور خورشید واکنش می کند؛ در نتیجه گاز ازنی به وجود میآید که براى انسان سمى است.این گاز در شرایط ساکن بودن هوا، درخشندگى نور خورشید و آب وهوای گرم بیشتر به وجود میآید. این ازن در سطح زمین را نبایدبا ازن خوب که کیلومترها بالاتر در قسمت فوقانى جو زمین قرار دارد و اشعه ماوراء بنفش مضر خورشید را جذب میکند اشتباه گرفت

.

اگزوز اتومبیل در شهرها آلایندههای متعددى را از خود خارج میکند از جمله مونوکسیدکربن، دی اکسید نیتروژن،

دی اکسید گوگرد، ذرات معلق از جمله ذرات کوچکتر ١٠ میکرومتر،بنزن، فرمالدئید، هیدروکربنهای چندحلقهای.

اوزن که جزء اصلی مه دود است، گازی است که از ترکیب اکسید نیتروژن و هیدروکربنها در حضور نور آفتاب بوجود میآید. در اتمسفر ، ازن بطور طبیعی به صورت لایهای که ما را از اشعه ماورای بنفش محافظت میکند، وجود دارد.

ولی زمانی که در سطح زمین تولید شود، کشنده است.

اوزن از کجا میآید؟     اتومبیلها ، کامیونها و ... ، یکی از اصلی ترین منابع اوزن هستند.

در سال ١٩٨٦ ، مقدار حیرت انگیز ٥.٦ میلیون تن هیدروکربنهای مختلف و ٥.٨ میلیون تن اکسیدهای نیتروژن توسط خودروهای موتوری وارد هوا شدند. نیروگاهها ، کارخانه های شیمیایی و پالایشگاههای نفت نیز سهم بزرگی در همین مساله دارند و نیمی از انتشار هیدروکربنها و نیتروژن در کشور آمریکا مربوط به آنهاست.

خطر مه دودصدمات ریوی ناشی از هوای آلوده به اوزون ، خطری است که هر ٣ نفر از ٥ نفر با آن روبرو هستند. اکثر مردم نمیدانند که مه دود به غیر از انسان به سایر موجودات زنده هم آسیب میرساند. مه دود ازنی ، مسئول صدمات زیاد به درختان کاج و نابودی محصولات کشاورزی در بسیاری از مناطق کشاورزی است.

تهدید اکوسیستمها

کشورهای پیشرفته بیش از هفتاد هزار ماده شیمیایی مختلف تولید میکنند که بیشتر آنها بطور کامل از نظر ایمنی آزمایش نشدهاند. استفاده نامحتاطانه از این مواد ، مواد غذایی و آب و هوای ما را آلوده کرده ، اکوسیستمهایی را که ما به آنها متکی هستیم، شدیدا" تهدید می کند.

راهیابی مواد شیمیایی به محیط زیست

مواد شیمیایی به بخش جدا نشدنی از زندگی روزانه ما تبدیل گشتهاند. ما از وسایل رفاهی مانند پلاستیکها ، پودرهای رختشویی و آروزولها که از مواد شیمیایی ساخته شدهاند، استفاده میکنیم. ولی اغلب از هزینه پنهانی که ناشی از آنهاست بیخبریم. نهایتا آنها از طریق محلهای دفن زباله ، زهکشیها و فاضلابها به آب و یا زمین راه پیدا می کنند.

 مواد سمی در پلاستیکها

اگر چه مصرف کنندگان به ندرت محصولات پلاستیکی را که روزانه ساخته میشود و بسته بندی که در آن خرید می کنند، به مساله آلودگی سمی ربط میدهند، باید دانست که اکثر مواد شیمیایی که در تولید و ساخت پلاستیکها مورد استفاده قرار میگیرند، بسیار سمی هستند. برحسب درجه بندی EPA باید دانست که از ٢٠ ماده شیمیایی که تهیه آنها موجب تولید بیشترین مقدار کل مواد زاید خطرناک میشود، پنج ماده شیمیایی از شش مورد اولی ، موادی هستند که بطور مستمر در صنایع پلاستیکسازی مورد استفاده قرار میگیرند.

آلودگی هوا و باران اسیدی

باران اسیدی چیست؟

یکی از آثار و نتایج آلودگی هوا باران اسیدی است. در دو دهه اخیر و در برخی نواحی صنعتی و بر اثر فعالیتهای کارخانه ها میزان دی اکسید گوگرد و دی اکسید ازت در هوا افزایش یافته است. این دو ماده در اتمسفر با اکسیژن و بخار آب واکنش شیمیایی ایجاد میکند و به صورت اسید نیتریک و اسید سولفوریک در میآید. این ذرات اسیدی مسافتهای طولانی را بوسیله باد طی میکنند و به صورت باران اسیدی بر سطح زمین فرو میریزند. چنین بارشهایی ممکن است به صورت برف یا باران یا مه نیز در بیاید

.

باران اسیدی وپیامدهای آن

باران اسیدی باعث از بین رفتن بناها و آثار تاریخی بخصوص در ساختمانهایی که از سنگ مرمر یا آهک ساخته شده باشند، میشود.

باران اسیدی میزان حاصلخیزی خاک را کاهش میدهد و حتی ممکن است مواد سمی را وارد خاکها کند .

باران اسیدی موجب نابودی درختان و کاهش مقاومت آنها بخصوص در برابر سرما میشود

.

باران هنگامی اسیدی است که میزان PH آب آن کمتر از 5،6 باشد. این مقدار PH بیانگر تعادل شیمیایی بوجود آمده میان دی‌اکسید کربن و حالت محلول آن یعنی بی‌کربنات (HCO₃) در آب خالص است. باران اسیدی دارای نتایج زیانبار اکولوژیکی می‌باشد و وجود اسید در هوا نیز بر روی سلامتی انسان اثر مستقیم دارد. همچنین بر روی پوشش گیاهی تأثیرات نامطلوبی می‌گذارد.

در چند دهه اخیر میزان اسیدیته آب باران ، در بسیاری از نقاط کره زمین افزایش یافته و به همین خاطر اصطلاح باران اسیدی رایج شده است. برای شناخت این پدیده سوالات زیادی مطرح گردیده است که به عنوان مثال می‌توان به این موارد اشاره کرد: چه عناصری باعث تغییر طبیعی باران می‌شوند؟ منشأ این عناصر چیست؟ این پدیده در کجا رخ می‌دهد؟

معمولا نزولات جوی به علت حل شدن دی‌اکسید کربن هوا در آن و تشکیل اسید کربنیک بطور ملایم اسیدی هستند و PH باران طبیعی آلوده نشده حدود 5.6 می‌باشد. پس نزولاتی که به مقدار ملاحظه‌ای قدرت اسیدی بیشتری داشته باشند و PH آنها کمتر از 5 باشد، باران اسیدی تلقی می‌شوند

.

 

آزمایشات مراکز مختلف دانشگاهی در تهران نشان داده‌اند که برف پایتخت حاوی ترکیبات اسیدی و حتی سولفوری بوده که علاوه بر آسیب‌هایی که می‌تواند به پوست و موی تهرانی‌ها بزند، اقلیم خاکی، آبی و هوایی تهران را هم در دراز مدت تهدید می‌کند.

در آزمایشات یک گروه ژاپنی چندین گونه یونی شامل سولفات، آرسنیک، مولیبدن، آنتیموان، تالیوم و باریوم از ذوب کردن برفها به دست آمده که نشان میدهد برف آلوده این روزها دیگر چندان بی پشتوانه علمی نیست. در ایران هم چند تیم پژوهشی مختلف از سوی شرکت کنترل کیفیت هوای تهران تحقیقاتی را روی برف های قدیمی بعضی از نقاط رشته کوه البرز انجام داده‌اند که نشان میدهد تهران هم استعداد بارش برف آلوده را دارد.

اگر برف در شرایطی ببارد که هوا گرم شده و ذرات معلق به سطوح بالاتر جو بروند احتمال بارش برفی آلوده شدیدتر می‌شود. در تهران ما در شرایط جغرافیایی خاصی قرار داریم که هر گونه آلودگی را چند برابر کرده و تاثیرگذاری آن را روی نزولات آسمانی افزایش می‌دهد.

ریزگرد haze    دیدهای است که از ترکیب ذرات ریز گرد و غبار با آلاینده های شهری به وجود میآید و این ترکیب برای بیماران تنفسی بسیار مضر است.

در ایران منشاء اصلی این پدیده کویرها و باتلاقهای در حال خشک شدن عراق است. سه کشور ایران، عراق و عربستان به صورت مشترک هزینه های مالچ پاشی این اراضی را تأمین و تمام اراضی در فصل خاصی از سال مالچ پاشی میشد. مالچ ماده چسبنده گرفته شده از مواد نفتی است که برای تثبت شنهای روان در اراضی بیابانی استفاده میشود. به علت بروز برخی مشکلات و تغییر رویه دولتها در این ارتباط، این اقدام صورت نگرفت و پدیده ریزگرد به صورت گسترده بخشهایی از کشور مارا مورد هجوم قرار داد.

آلودگی هوا چه علائمى در فرد ایجاد میکند؟

آلودگی هوا میتواند باعث تحریک چشم و گلو و ریه ها شود. سوزش چشم سرفه و احساس سنگینى در سینه در هنگام قرار گرفتن در معرض آلودگى شدید شایع است. افراد مختلف واکنشهای متفاوتى به آلودگى هوا نشان میدهند.برخى ممکن است از احساس سنگینى در قفسه سینه و سرفه شدیداً ناراحت باشند و برخى دیگر ممکن است هیچ واکنشى نشان ندهند و متوجه آلودگى هوا نباشند.

با توجه به اینکه ورزش و فعالیت جسمى نیاز به تنفس سریعتر و عمیقتر دارد، ممکن است باعث تشدید علائم فوق شود. بیمارانى که مبتلا به بیمارى قلبى مانند آنژین صدری، بیمارى هاى ریوى مانند آسم یا آمفیزم هستند، معمولاً حساسیت بیشترى به آلودگى هوا دارند و زود تر از دیگران متوجه آن می شوند.

 

تاثیر آلودگى هوا بر سلامتی

خوشبختانه در اغلب افراد سالم با برطرف شدن آلودگى هوا علائم ناشى از آن هم برطرف میشود. اما برخى افراد حساسیت بیشترى به اثرات آلودگى هوا نشان دهند.

ریه هاى کودکان ممکن است با میزان کمتر آلودگى هوا احساس ناراحتى کنند. کودکان در مناطق داراى هواى آلوده بیشتر دچار برونشیت و گوش درد مى شوند.

مبتلایان به بیمارى قلبى یا ریوى با شدت بیشترى به هواى آلوده واکنش نشان میدهند.این افراد در طول دوره آلودگى شدید هوا باید فعالیتهاى خود را در بیرون خانه محدود کنند و مراقبتهاى پزشکى بیشترى را خواستار شوند.

به غیر از مرگ و میرهاى ناشى از آلودگى بسیار شدید هوا در کوتاه مدت، هر روز بیشتر و بیشتر مشخص میشود که آلودگى هوا به مقدار کم در درازمدت میتواند اثرات زیان آوری بر روی انسانها داشته باشد.

هر ساله با آغاز سرد شدن هوا، افزایش آلودگی به خصوص در شهرهای بزرگ به موضوعی مهم تبدیل می‌شود. عوارض ناشی از افزایش آلاینده ها بر سلامت مردم، اهمیت توجه به این مشکل را بیشتر می‌کند.

آلودگی هوا روی بافت‌های بدن، دستگاه تنفسی و قلب و عروق تاثیر فراوانی دارد.

همچنین مطالعه اخیر محققان علوم پزشکی نشان می‌دهد؛ افراد جوانی که در مناطق آلوده به دود زندگی می‌کنند، بیشتر در معرض خطر ابتلا به بیماریهای گوارشی قرار دارند.

اکسیدهای نیتروژن چیست ؟

شامل منو اکسید نیتروژن (NO) ، دی اکسید نیتروژن NO2  ، نیترو اکسید (N2O) نیتروژن سیسکواکسید (N2O3) ، نیتروژن تترااکسید (N2O4) و نیتروژن پنتواکسید (N2O5) هستند

از بین 7 اکسید مختلف ازت، آنچه در آلودگی هوا اهمیت دارد NO و NO2 ا ز نظر سلامت انسان و N2O به عنوان گاز گلخانه در گرمایش زمین می باشند.

 NO گازیست بی رنگ و بی بو در حالیکه NO2 گازیست قرمز متمایل به نارنجی نزدیک به قهوه ای دارای نقطه جوش 21/2 درجه سلسیوس و فشار جزئی کم که آن را در حالت گازی نگه می دارد. این گاز خورنده اکسیدان قوی و از نظر فیزیولوژیکی محرک مجاری تنفسی و سمی است، سمیت آن چندین برابر NO می باشد.

 

اثرات

افزایش مت هموگلوبین میزان مت هموگلوبین در خون بطور طبیعی بی ن صفر تا 8 درصد هموگلوبین است وقتی در اثر تماس در محیط آلوده غلظت آن در خون به 10 تا 15 درصد هموگلوبین برسد (این غلظت در هوای آزاد بدست نمی آید ) علائمی مانند تنگی نفس که به نارسایی اکسیژن و یا هیپوکسی با افزایش متهموگلوبین منجر می شود.البته غلظت بالاتر که منجر به سیانوز و مرگ در حیوانات بوده، مشاهده شده است.

اثرات مجاری تنفسی

تغییرات در فعالیت ریه ها تماس با غلظت تا 50 پی پی ام درکوتاه مدت یا غلظت های کم در مدت طولانی تر با افزایش تعداد تنفس و کاهش ظرفیت ریه ها همراه بوده است.

دی اکسید نیتروژن گازی است مرئی با رنگ قهوه ای مایل به زرد یا قهوه ای مایل به قرمز که طی فرایندهای پیچیده اتمسفر به ذرات معلق نیترات (NO3) تبدیل می شود. و همچون اکسید نیتریک یکی ازآلاینده های اصلی مه دود است. این گاز در شهرها به علت فعالیتهای انسانی ازغلظت بالایی برخوردار است.

 

اکسیدهای ازت به دو طریق مستقیم و غیرمستقیم بر سلامت انسان اثر می گذارند . اثر مستقیم آنها بستگی به نوع و ترکیب اکسیددارد زیرا NO2 نزدیک به چهار برابر بیشتر از NO سمی است و در غلظت های مساوی با CO از آن زیان آورتر است . اثرات ثابت شده NO2 بر روی انسانهاکاملا به اثر تنفسی محدود نمی شود بلکه باعث پیامدهائی نظیر اختلال در بویائی ،بیحالی ، خستگی ، ناراحتی های حفره بینی ، اشکالات تنفسی ، تحریک گلو ،چشم ، ناراحتی های اعصاب ، گشادی مردمک چشم ، افزایش

برونشیت حاد و تولیدنیتروزامین در بدن میگردد.

اکسید نیتروژن مخاط برونش ها را تحریک می کند و بدین وسیله سبب افزایش عفونت های تنفسی در کودکان و افزایش شکایات تنفسی مثل سرفه و خلط در بزرگسالان می شود. بیماران مبتلا به آسم به اثرات ناشی از این گاز به شدت حساس

هستند

.

گاز    SO2    :    گاز بی رنگ فوق العاده محرک سمی و غیر قابل اشتعال است

دی اکسید گوگرد معمولا در مکانهای که سوخت های فسیلی مصرف میشود به عنوان آلودگی هوا وجود دارد این گاز بروی مخاط به سهولت حل میشود قسمت فوقانی دستگاه تنفسی عمدتا محل اثر این گاز ها میباشد اما در غلظت های بالا شبیه سایر گاز های محرک باعث اسیب مجاری تنفسی ادم ریوی و سوختگی قرنیه میشود مواجه شغلی با این گاز در صنایع فراوری نفت صنایع کاغذ مواد غذایی و تولید اسیدسولفوریک روی میدهد غلظت 3تا5 ملیون دی اکسید گوگرد در هوا به راحتی قابل تشخیص است

در غلظت های پایین ایجاد اشک ریزش عطسه و سرفه میشود

مسمومیت شدید نادر است زیرا به علت تحریک کنند گی بالا افرادی که در معرض آن قرار گیرند ناگزیر به دور شدن هستند چنانچه فرار مشکل باشد فرد دچار اختلال شدید تنفسی شده و جان میسپارد

دی اکسید گوگرد خود یکی از عوامل اصلی تشکیل دهنده ی باران های اسیدی است و در بدن مسمومیت ایجاد می کند. یونانیان قدیم در حدود 1000 سال پیش از میلاد مسیح برای ضدعفونی کردن خانه های خود از دی اکسید گوگرد حاصل از سوختن گوگرد جامد استفاده می کردند. غلظت زیاد این ماده در هوای شهرهای بزرگ که ناشی از سوخت خودروها ست نه تنها در تغذیه ی گیاهان ایجاد مشکل می کند بلکه باعث سوختگی گیاهان و مسمومیت در گیاهان نیز می شود. بنابراین اثرات سمی آن (به خصوص در گیاهان) به مراتب بیشتر از دی اکسید نیتروژن است همچنین از محرک ترین مواد در تحریک سلول های مجاری تنفسی است.

   

دی اکسید گوگرد هم منشا طبیعی دارد و هم حاصل فعالیت های انسانی است افزایش مصرف سوخت میزان آن بالا می رود. به طوری که در زمستان ها در کانون های شهری حتی به پنج دهم تا شش دهم میلی گرم در هر متر کعب از هوا می رسد. معمولا 70 درصد از دی اکسید گوگرد موجود در هوا بر اثر سوخت زغال در کارخانه های مولد برق تولید می شود. این کارخانه ها در هر سال 100 میلیون تن از این گاز را وارد هوا می کنند.

آتشفشان ها نیز منبع مهمی در تولید دی اکسید گوگرد به شمار می آیند به طوری که در اثر فعالیت های آتشفشانی سالانه در

حدود 2 میلیون تن از این گاز وارد اتمسفر می شود. این گاز توسط مو تورهای دیزلی و نیروگاه ها تولید می گردد.

دی اکسید گوگرد همراه دود عامل مرگ و میر بالا در موارد حاد آلودگی هوا، در شهرهای بزرگ و صنعت جهان است. اثر عمده این آلاینده ها بر ریه هاست. بدین ترتیب که راه های هوایی را تنگ می کند و تنفس را مشکل می سازد و یا تولید اسید به بافت های

بینی، حلق حنجره و ریه آسیب می رساند. این عارضه در بیماران آسمی و کودکان آشکار تر است.

تاثیر دی اکسید گوگرد بر سلامت: دی اکسید گوگرد گازی محرک است که توسط مجاری بینی گرفته میشود.

سطوح فعالیت متوسط که منجر به تنفس دهانی میشود (مانند پیاده روی تند) موجب میشود که دی اکسید گوگرد اثرات خود بر سلامتی را نشان دهد.

گروههای در معرض خطر

 کسانی که آسم دارند و فعالیتهای خارج از منزل دارند بیشتر از دیگران اثرات SO2 را تجربه میکنند. در یک تماس کوتاه، اثر عمده SO2 تنگی مجاری تنفسی مثل تنگی برونش ها خواهد بود. این موضوع منجر به خس خس کردن هنگام تنفس، کوتاهی تنفس و فشردگی در قفسه سینه میشود. علائم با افزایش میزان SO2 و یا میزان تنفس افزایش می یابد.

وقتی که تماس با SO2 قطع مینشود عملکرد ریه ظرف یک ساعت به صورت نرمال باز میگردد. در سطوح بالای SO2، ممکن است فشردگی قفسه سینه خس‌خس و کوتاه تنفس برای کسانی که آسم هم ندارند اتفاق بیفتد. تماسهای بلند مدت با

دی اکسیدگوگرد می‌تواند بیماری‌های تنفسی را موجب شود، مکانیسم‌های دفاعی ریه را کاهش داده و بیماری های قلب را تشدید نماید.

دی اکسید گوگرد گازی است بی رنگ و غیر قابل انفجار که بویی خفه کننده دارد و تقریبا دو برابر هوا وزن دارد و یکی از آلاینده های هوا محسوب می شود و همچنین تخمین زده می شود که به طور متوسط 2 تا 4 روز در هوا باقی بماند. بیش از 80 درصد اکسید های گوگرد به دست بشر در جریان احتراق سوخت های فسیلی از منابع ثابت آلوده کننده، تولید می شود. از این مقدار سهم نیروگاه های تولید برق 85 درصد و سهم خودروها تنها 2 درصد است. پالایش گاه های نفت، صنایع مس، کاغذ سازی و کارخانه های سیمان نیز از جمله منابع غیر احتراق تولید اکسید های گوگرد به شمار می روند

.........................................................

................................................................................................................................................................................

زندگی صحنه ی یکتای هنرمندی ماست         هر کسی نغمه خود خواند و از صحنه رود

صحنه پیوسته   بجاست. .....                          خرم آن نغمه که مردم بسپارند به یاد

خدایا کمکم کن دیرتر برنجم ، زودتر ببخشم ، کمتر قضاوت کنم و بیشتر فرصت دهم .....................

بخاطر بسپاریم  همراهی  خدا با انسان مثل نفس کشیدن است   آرام ، بی صدا ، همیشگی...............

نقش هوش مصنوعی در صنعت داروسازی

دکتر حسین جعفری عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد پزشکی تهران

بنام نامی که نام هااز او نامیده شد          بنام عالمی که علم هااز اوخروشیده شد

                       بنام عاشقی که عشق ها از اوجوشیده شد

هوش مصنوعی(AI) که همان شبیه سازی هوش انسان است به ماشین آلات، قابلیت انجام کارهایی مانند منطق، استدلال، برنامه­ ریزی ، یادگیری و درک یک موضوع را می دهد. این توانایی­ ها می تواند در راستای اعمالی از قبیل یافتن راه حل­ های بهینه برای مشکلات، یافتن الگوها و حتی برای طبقه­ بندی داده­ ها به کار گرفته شود.

یادگیری ماشین (ML:machine learning) و شبکه عصبی مصنوعی (ANN: Artificial neural network) دو مفهوم پرکاربرد در این حوزه هستند که ML به شبیه سازی ذهن انسان از نظر یادگیری و تجزیه و تحلیل موقعیت های جدید و ANN به چارچوب اجرای الگوریتم های هوش مصنوعی اشاره دارد.

 

اخیراً، هوش مصنوعی با ایده هایی نو در حوزه دارو و سلامت وارد شده است و بال های خود را تا کشف و طراحی دارو، توسعه محصول، بهبود فرایند تولید، پایبندی به دارو و تعیین دوز آن، تغییر کاربری دارو ، نشانگرهای زیستی پیش‌بینی کننده ، پیش‌بینی نتایج درمان، شناسایی جمعیت مطالعات بالینی (clinical trials)، بیماریهای کمیاب، شخصی ­سازی داروها ، پردازش داده های زیست پزشکی و بالینی، تصویربرداری پزشکی، تجزیه و تحلیل الگوی بیان ژن ، پیش بینی شیوع بیماریهای همه گیر، نانو پزشکی ترکیبی، نانو انفورماتیک و غیره گسترش داده است.

کاربردهای هوش مصنوعی در بخش های مختلف صنعت داروسازی شامل:

– تحقیق و توسعه و کشف دارو                             _طراحی مطالعات بالینی

– کنترل کیفیت و تضمین کیفیت                          _ توسعه محصولات دارویی

– فرآیند ساخت              _پیش بینی اثرات سینرژیستی و انتاگونیستی داروها

-کاربردهای بالینی                  _ تشخیص بالینی و پزشکی

-نسخه کردن دار                     _ پزشکی دقیق      -مدیریت بازار محصولات دارویی

صورت گرفته است.

تحقیق و توسعه و کشف دارو : با کمک نرم افزارها و الگوریتم­ های مبتنی بر هوش مصنوعی، شرکت های دارویی می‌توانند هزینه های مربوط به آزمایشات بالینی و احتمال ناکارآمدی داروی طراحی شده را کاهش دهند و در وقت و هزینه صرفه جویی کنند. به طور متوسط ، یک دوره تحقیق و توسعه 10-15 سال به طول می انجامد.  به طوری که احتمال یافتن یک مولکول  دارویی مستعد، 1در 10000پروژه است.  ضمن اینکه مولکول به دست آمده با احتمال عدم موفقیت در مطالعات بالینی نیز روبه‌رو است و در نهایت فقط 1 مورد از 10 کاندیدای بالقوه دارویی، پس از گذراندن آزمایشات بالینی مرحله اول ، تا تصویب قانونی و انتهای مسیر می رسند. بنابراین ریسک سرمایه گذاری در تحقیق و توسعه شرکتهای دارویی بسیار زیاد است.

ابزارهای درون رایانه‌ای (In silico) متعددی وجود دارند که امکان غربال داروها و یا پیش‌بینی و بهینه سازی ساختار دارو را تا دست یافتن به ترکیبی با خواص مطلوب از قبیل فعالیت بیولوژیک، ایمنی، انحلال پذیری، نفوذ پذیری و حتی سهولت سنتز ایجاد می­ کنند.  همچنین استفاده از الگوریتم های ML بر مبنای مشابهت یابی میان داروها می تواند فرآیند معرفی کاربرد جدید برای داروها را سرعت ببخشد. زیر ساختهایی نیز که در پایگاههای داده مرتبط (از قبیل PubChem، CheMBL ،  DrugBank و BindingDB) شکل گرفته ­اند می توانند داده های اولیه را در اختیار نرم افزارها تحلیل کننده قرار دهند.

  

طراحی مطالعات بالینی:

سازمان غذا و دارو آمریکا در ژوئن 2019 بیش از 30 الگوریتم  AI برای تشخیص مواردی مانند رتینوپاتی دیابتی ، سکته مغزی ، خونریزی مغزی و فیبریلاسیون دهلیزی تصویب کرده و بیش از 300 مطالعه بالینی در پایگاه ثبت مطالعات بالینی (clinicaltrials.gov) تحت عنوان “هوش مصنوعی”، “یادگیری ماشینی” و “یادگیری عمیق” ثبت نموده است. این الگوریتم ها با ارائه تشخیص های سریعتر و دقیقتر و ارائه بینش جدیدی برای درک بیماری ها، خدمت رسانی و دسترسی به مراقبتهای بهداشتی را  بهبود بخشیده اند. همچنین در جریان مطالعات بالینی، هوش مصنوعی می تواند به محقق اجازه دهد نتایج را سریعتر پیش بینی کرده و به بیماران کمتری آسیب برساند یا  ضمن در نظر گرفتن چند متغیر از استراتژی های AI برای انتخاب تصادفی  استفاده کند.

کنترل کیفیت و تضمین کیفیت:

قرار دادن جزئیات فرآیندها از قبیل فرمولاسیون، ساخت و کنترل کیفیت در قالب شبکه ها و ابزار هوش مصنوعی می تواند منجر به افزایش کیفیت محصول و کاهش ضایعات در شرکتهای دارویی شود. به عنوان مثال با بهره گیری از مفاهیمی مانند طراحی بر مبنای کیفیت (Quality-by-Desig  ) یا  (QbD)

  می توان به درک عمیقی از عوامل و فاکتورهای کلیدی موثر در خط تولید محصول دارویی دست یافت.

توسعه محصولات دارویی:

سیستم های تخصصی که قادر به تصمیم گیری بر مبنای قوانین از پیش تعیین شده هستند می توانند در مواردی مانند طراحی و بهینه سازی فرمولاسیون داروها مورد استفاده قرار گیرند و حتی با اتصال سیستم به شبکه های اطلاعاتی موجود، قوانین را درک و استنباط کنند. در آینده نزدیک که استفاده از میکروچیپ ها و نانو ربات برای رسانش و رهاسازی دارو در بیماریهای مزمن مانند دیابت توسعه می یابد، استفادهاز سیستم های مبتنی بر AI، برای کنترل دوز دارو و علایم حیاتی اهمیت بیشتری خواهد یافت و حتی به توسعه روشهای درمان ترکیبی نیز کمک خواهد کرد.

نانو ربات‌ها ماشین‌های کوچکی هستند که برای انجام عملیاتی خاص و بعضا تکرارشونده با دقت بسیار بالا طراحی شده‌اند. با استفاده از دانش نانو تکنولوژی می‌توان نانو ربات‌هایی طراحی کرد که در بدن انسان قرار می‌گیرند و نقش محافظ و درمانگر را ایفا می کنند. این ریز ماشین‌های هوشمند قادرند چندین نسخه از خودشان تهیه کنند و جایگزین بافت‌های فرسوده یا آسیب دیده کنند. این فرایند را خود تکثیری می‌نامند.

تکنولوژی نانو رباتیک آنقدر سریع در حال پیشرفت است که به یقین زندگی انسان از اواسط قرن جاری به کلی متحول خواهد شد. این تغییرات شامل از بین رفتن بسیاری از بیماری‌ها، کاهش عوامل و عوارض بسیاری از امراض و حتی جراحی‌ها است. یکی از مهمترین برنامه‌های گسترش علوم رباتیک و نانو رباتیک در جهان، بیشتر کردن عمر بشر و مبارزه با پیری و عـواقب آن است.

انو ربات‌ها نه تنها قادر به تشخیص محل دقیق سرطان خواهند بود بلکه داروی مناسب برای از بین بردن سلول‌های سرطانی را تزریق می‌کنند.

یکی از شاخه هایی که رشد تکنولوژی در آن بسیار چشمگیر است، دانش پزشکی است. امروزه تحقیقات وسیعی در زمینه درمان بیماری‌هایی چون دیابت، بیماری های قلبی، سرطانی و ایدز در حال انجام است و با ساخت ابزار و وسایل پزشکی در آینده روند پیر شدن کند می شود و مبـارزه بـا بیمـاری‌هـا آسـان تـر و مطمئـن‌تـر خـواهـد شـد. برای مثال” در زمینه کالبدشناسی از نانو ربات‌ها به منظور تعیین محل دقیق آسیب استفاده خواهد‌شد.”

فرآیند ساخت: استفاده از ابزار های تحلیل فرآیند

 (PAT: process analytical technology)

این فرایند می تواند امکان تولید پیوسته را در یک خط تولید فراهم کند که مزیت آن کاهش تنوع کیفیت در بچ های تولیدی و حفظ کیفیت محصول است.

پیش بینی اثرات سینرژیستی و انتاگونیستی داروها: 

در مواردی که دارو به صورت پیوسته برای یک بیمار تجویز میشود، اطلاع از اثرات آنتاگونیستی و سینرژیستی مشاهده شده در مصرف کننده دارو، که میتواند از گزارشات مداوم سیستمهای هوشمند شخصی بیمار استنباط شود، تاثیر قابل توجهی بر تعیین دوز دارو و جلوگیری از عوارض جانبی و سمیت آن خواهد داشت.

کاربردهای بالینی و پزشکی :

استفاده از ترکیب چند ابزار هوش مصنوعی مانند پردازش تصویر، بینایی رایانه، ANN

شبکه عصبی مصنوعی ML یادگیری ماشین، CNN شبکه های عصبی پیچشی) و یادگیری عمیق می تواند کاربردهای تازه ای در بخش پزشکی ارائه کند. تحلیل عکس های رادیولوژی، تشخیص بیماریهای قلبی و در سطح پیچیده تر نرم افزار هایی که می توانند در آینده جایگزین مراجعه به پزشک شوند از جمله این کاربردها هستند.

نسخه کردن دارو : خطاهای نسخه نویسی یکی از مهمترین چالش ها برای بیماران است که در بعضی موارد ، این اشتباهات به دلایل مختلف مانند تداخلات دارویی، باعث بروز وقایع ناخوشایند در زندگی بیماران می شود. هنگام تجویز یک دارو، باید چندین فاکتور توسط پزشکان در نظر گرفته شود که مستلزم بررسی پیشینه بیماران توسط پزشک و تجزیه و تحلیل گزارشات پزشکی قبلی است. ربات های مبتنی بر هوش مصنوعی می توانند به عنوان یک مشاور شخصی، خدماتی به بیماران یا مشتریان دارو ارائه کنند. این رباتها اطلاعات بیمار را بازیابی و به داروخانه ارسال می¬کنند. همچنین ، میتوانند پس از بررسی تاریخچه بیمار، بهترین دارو برای بیمار را توصیه کنند و یا اعتبارسنجی داروی تجویز شده را انجام دهند.

پزشکی دقیق:

پزشکی دقیق یک مدل درمانی جدید را مطرح می‌کند که در آن روند مراقبت از سلامت افراد به کمک تصمیمات پزشکی، تمرین‌ها یا محصولات دارویی مختص هر بیمار صورت می گیرد. در این مدل، روش پیشگیری، تشخیص یا درمان بیماریها بر اساس عوامل ژنتیکی، محیطی و سبک زندگی بیمار تنظیم می¬شود.
تعیین توالی ژنوم ارزان، پیشرفتهای اخیر بیوتکنولوژی، حسگرهای پایش سلامت فرد و ثبت مجموعه ای از اطلاعات مربوط به مراجعات بیمار در سیستم های مرتبط با سلامت توسط ابزارهای هوشمند شخصی مانند تلفن همراه، همگی مقدار زیادی داده تولید کرده اند. برای تبدیل این داده های کلان به دانش بالینی قابل اجرا، به روش های تجزیه و تحلیل کارآمدی نیاز است که AI می تواند آنها را فراهم کند.

مدیریت بازار محصولات دارویی: برند سازی صحیح محصول یکی از جنبه های مهم بازاریابی محصولات دارویی به حساب می آید و تقریباً در تمام برنامه ها و استراتژی های تجاری نقشی اساسی دارد. برخی شرکتها با سرمایه گذاری در بستری مانند موتورهای جستجو سعی می کنند تا محصولات و وب سایت خود را در رتبه بندی بالاتری از رقبا قرار دهند.

روش ها و الگوریتم های تجزیه و تحلیل آماری مانند بهینه سازی ازدحام ذرات ( particle swarm optimization: PSO) نیز نقشی حیاتی در برند سازی محصولات دارویی دارند. هوش مصنوعی با انجام تجزیه و تحلیل جامع بر روی ویژگیهای اساسی محصول از دید مشتری و همچنین درک نیاز بازار ، به طراحی ساختار بازار کمک می کند. از طرفی نرم افزارهای مختلفی که بر اساس الگوریتم های از پیش تعیین شده کار می کنند به حضور مداوم محصول در بازار رقابت کمک می کنند. این نرم افزارها از تکنیک های دیجیتال برای جلب توجه مصرف کننده به محصول استفاده کرده و با استراتژی هایی مانند نمایش تبلیغات و هدایت مصرف کننده به سایت محصول، امکان