جایزه مصطفی (ص) بهعنوان معتبرترین جایزه علم و فناوری در جهان اسلام هر دو سال یکبار به دانشمندانی اعطا میشود که دستاوردهای برجستهای در حوزههای علمی و فناورانه داشته باشند. در ششمین دوره این جایزه در سال ۲۰۲۵، پروفسور مهمت تونر، پژوهشگر برجسته مهندسی زیستپزشکی به پاس توسعه سامانههای نانومیکروفلوییدیک با کاربردهای بالینی بهویژه در جداسازی سلولهای نادر خون، موفق به دریافت این جایزه شد. نوآوریهای او در طراحی تراشههای بسیار کوچک، دریچهای تازه به تشخیص زودهنگام سرطان، پایش روند درمان و توسعه پزشکی فردمحور گشوده است. او در توضیح درباره پژوهشهایی که در این حوزه انجام داده است، میگوید: فناوری پیشرفته ما در جداسازی سلولهای نادر خون و بیوپسی مایع، پس از آغاز تجاریسازی در حوزه سرطانهای متاستاتیک، طی ۵ تا ۱۰ سال آینده بهطور گسترده در خدمت بیماران جهان قرار خواهد گرفت.
گفتوگو با پروفسور مهمت تونر، نشان میدهد چگونه پژوهشهای او در مرز میان مهندسی و پزشکی، ابزارهایی نوآورانه برای تشخیص و پایش سرطان خلق کرده است.
الهام شما برای ورود به دنیای فناوری و انرژی از کجا بود؟
الهام من از کارتونهای کودکیام بود. زمانی که کارتونهای فضایی و روباتیک را میدیدم، سفینهها، فضاپیماها و آدمفضاییها را با تجهیزات عجیبوغریب به تصویر میکشیدند، چیزی که در زندگی روزمره امکان دیدنش نبود. این تصاویر باعث شد به آینده فناوری و انرژی فکر کنم.
اولین تجربه شما با فناوریهای واقعی مشابه آنچه در کارتونها دیده بودید چه بود؟
اولین تجربه من با ماشینحساب نوری پدرم بود. این ماشینحساب یک بخش شیشهای و تیرهرنگ داشت که انرژی موردنیازش از نور تامین میشد و بدون باتری یا آداپتور کار میکرد. بعدها فهمیدم این یک نمونه اولیه از فناوری فتوولتائیک است.
سیستمهای فتوولتائیک چگونه انرژی خورشیدی را به برق تبدیل میکنند؟
سیستمهای فتوولتائیک، انرژی نورانی خورشید را به جریان الکتریکی تبدیل میکنند. فوتونهای تابشی به سطح سلولهای خورشیدی برخورد میکنند و توسط لایههای سیلیکونی جذب میشوند. انرژی فوتونها موجب آزادسازی الکترونها میشود و میدان الکتریکی موجود در سلول، حرکت آنها را هدایت میکند تا جریان برق تولید شود. این پدیده بهعنوان «اثر فتوولتائیک» شناخته میشود.
ریشههای صنعتی این فناوری چگونه شکل گرفت؟
ریشههای توسعه صنعتی سلولهای فتوولتائیک به پژوهشهای راس اوهل در سال ۱۹۴۱ بازمیگردد. او نخستین سلول خورشیدی سیلیکونی را در آزمایشگاه بل اختراع کرد و مسیر تجاریسازی و توسعه گسترده فناوری فتوولتائیک را هموار ساخت.
نخستین کاربردهای عملی سلولهای خورشیدی چه بودند؟
نخستین کاربردها در محیطهای شبیهسازیشده و سامانههای مرتبط با قمرهای مصنوعی بود. اما یکی از اولین مواجهههای عمومی با این فناوری، ماشینحسابهای خورشیدی بود که بدون نیاز به باتری یا آداپتور، انرژی خود را از نور دریافت میکردند.
سیستمهای فتوولتائیک چگونه در ایران مورداستفاده قرار میگیرند؟
در سالهای اخیر، بهدلیل کمبود تولید برق، کسری تراز انرژی و قطعیهای مکرر، توجه عمومی و تخصصی به انرژی خورشیدی و احداث نیروگاههای فتوولتائیک افزایشیافته است. پروژههای متعدد خورشیدی در نقاط مختلف ایران امید به استفاده گسترده از این منبع تجدیدپذیر را تقویت کردهاند. کمبود برق و اتلاف انرژیهای فسیلی موجب شده است حاکمیت اهتمام بیشتری به بهرهبرداری از ظرفیت بینظیر منابع تجدیدپذیر، بهویژه خورشید، داشته باشد.
وضعیت جهانی انرژی خورشیدی چگونه است؟
در هزاره سوم و عصر آکواریوس، الگوهای تامین انرژی دچار دگرگونی اساسی شدهاند. حتی بزرگترین تولیدکنندگان نفت و گاز جهان به احداث نیروگاههای خورشیدی روی آوردهاند. برای نمونه:
هند: ایالت راجستان با ظرفیت ۲۲۴۵ مگاوات، سالانه میلیاردها کیلوواتساعت برق تولید میکند.
چین: نیروگاه تینگچینگ با ظرفیت ۱۵۴۷ مگاوات، برق ۱٫۳ میلیون واحد مسکونی را تامین میکند.
مراکش و پاکستان: پروژههایی با ظرفیتهای ۵۸۰ و هزار مگاوات.
عربستان، آمریکا و دیگر قدرتها نیز مسیر استراتژیک خود را بهسمت بهرهگیری از انرژی خورشیدی تغییر دادهاند.
در حالحاضر ظرفیت انرژی خورشیدی ایران چقدر است؟
ایران در کمربند خورشیدی زمین (عرض جغرافیایی ۲۵ تا ۴۰ درجه شمالی) قرار دارد و تابش بالایی دارد (۲۸۰ تا ۳۲۰ روز آفتابی در سال). خشکی نسبی هوا، رطوبت پایین و نبود ابرهای گسترده بازدهی پنلها را افزایش میدهد. توسعه نیروگاههای خورشیدی به کاهش آلودگی هوا و حفاظت محیطزیست کمک میکند.
بهترین مناطق ایران برای احداث نیروگاههای خورشیدی کداماند؟
اراضی بیابانی و نیمهبیابانی در سراسر کشور، بهدلیل وسعت و نبود جمعیت، بهترین فضاها برای احداث نیروگاههای خورشیدی هستند و نیازمند توجه ویژه رگولاتورهای انرژیاند.
نقش بخش خصوصی در توسعه انرژی خورشیدی چیست؟
بخش خصوصی در توسعه انرژی خورشیدی پیشرو است و سرمایهگذاری داخلی و خارجی موجب احداث نیروگاههای بزرگ شده است. تجربه نشان داده در رقابت میان بخش خصوصی و دولت، بخش خصوصی همواره پیشتاز است.
مهمترین نیروگاههای خورشیدی ایران کداماند؟
نیروگاههای جلفا، قشم، کرمانشاه، زنجان، همدان، یزد، کاشان، مشهد، تایباد، شیراز، اصفهان و اهواز از مهمترین پروژهها هستند. علاوه بر این، نیروگاههای کوچک پراکنده نیز در سراسر کشور وجود دارند.
کاربردهای پیشرفته انرژی خورشیدی در جهان چیست؟
تامین برق شاتلها، کاوشگرها و رباتهای فضایی با راندمان بالاتر از پنلهای تجاری نمونهای از کاربردهای پیشرفته این فناوری است.
انرژی خورشیدی چگونه میتواند در زندگی روزمره کاربرد داشته باشد؟
– تامین برق دکلهای مخابراتی حتی در صورت قطعی شبکه
– تولید برق برای پوشاک و البسه فتوولتائیک
– برق پمپهای آب کشاورزی
– تامین برق ساختمانها و فروش برق مازاد
– ایستگاههای شارژ خودروهای برقی و هیبریدی
– شارژ تلفن همراه بدون باتری یا شارژر سنتی
چشمانداز آینده انرژیهای تجدیدپذیر را چگونه ارزیابی میکنید؟
نسلهای آینده دستاوردهای شگرفی در حوزه علموفناوری خواهند داشت. فناوریهای فعلی انرژی خورشیدی ممکن است جای خود را به روشهای نوین و کارآمدتر بدهند. مسیر پیش روی ما «بهسوی بینهایت و فراتر از آن» خواهد بود.
انرژی خورشیدی چگونه میتواند قطعی برق در کشور را جبران کند؟
با نصب پنلهای خورشیدی در دکلهای مخابراتی و تجهیزات حساس، حتی در صورت قطع برق شبکه سراسری، این تجهیزات میتوانند بهصورت مستقل انرژی خود را دریافت کنند. این موضوع به پایداری ارتباطات و خدمات شهری کمک میکند.
آیا انرژی خورشیدی میتواند در تولید برق برای پوشاک و البسه کاربرد داشته باشد؟
شرکتهایی در جهان، با بهرهگیری از سیستمهای فتوولتائیک، برق موردنیاز کاربران خود را از طریق پوشاک و البسه تامین میکنند. این برق میتواند حداقل برای شارژ تلفنهای همراه و دستگاههای هوشمند کافی باشد و نیاز به پاوربانک یا منابع جایگزین برق کاهش یابد.
در کشاورزی چگونه میتوان از انرژی خورشیدی استفاده کرد؟
بسیاری از زمینهای کشاورزی در ایران به شبکه برق سراسری دسترسی ندارند و برای تامین انرژی پمپهای آب از ژنراتور استفاده میشود. نصب پنلهای خورشیدی این نیاز به برق شبکه را برطرف کرده و بهرهوری انرژی در کشاورزی را افزایش میدهد.
انرژی خورشیدی چگونه میتواند در ساختمانها استفاده شود؟
فضای خالی پشتبام ساختمانهای مسکونی میتواند با نصب پنلهای خورشیدی بخش یا تمام برق مصرفی ساختمان را تامین کند. در شرایط مناسب، برق مازاد تولیدشده میتواند به شبکه سراسری فروخته شده و درآمد مستمر برای شهروندان ایجاد کند.
انرژی خورشیدی چه نقشی در خودروهای برقی دارد؟
همزمان با افزایش خودروهای برقی، زیرساختهای شارژ محدود است. استفاده از انرژی خورشیدی میتواند برق ایستگاههای شارژ خودروهای تمام برقی و هیبریدی را تامین کند، وابستگی به شبکه کاهش یابد و انتشار آلایندهها کاهش یابد.
آیا میتوان تلفن همراه را با انرژی خورشیدی مستقیما شارژ کرد؟
بله فناوریهایی مشابه ماشینحسابهای خورشیدی در برخی موبایلها امکان شارژ بدون باتری یا شارژر سنتی را فراهم کرده است. انتظار میرود در آینده، استفاده از شارژرهای سنتی کاهش یابد و انرژی موردنیاز موبایلها از منابع پایدار تامین شود.
چه دستاوردهایی از انرژی خورشیدی برای نسلهای آینده وجود دارد؟
مطمئنا نسلهای آینده دستاوردهای شگرفی در حوزه علموفناوری خواهند داشت. فناوریهای فعلی انرژی خورشیدی که کمبازده یا کمکاربرد به نظر میرسند، ممکن است جای خود را به روشهای نوین و کارآمدتر بدهند. مسیر پیش رو «بهسوی بینهایت و فراتر از آن» خواهد بود.
«بهسوی بینهایت و فراتر از آن» دقیقا اشاره به چه موضوعی دارد؟
چون ظرفیت خورشید و منابع تجدیدپذیر، نامحدود است و آینده انرژی قابلپیشبینی نیست. نسلهای بعدی فناوریهای انرژی ممکن است روشهای جدیدتر و کارآمدتری را ارایه دهند و بنابراین عبارت «فراتر از آن» اشاره به آینده نامعلوم و گستره فناوریهای انرژی دارد.
چه کسانی در الهامگرفتن ما برای استفاده از انرژی خورشیدی نقش داشتهاند؟
نمیتوان بهطورقطع گفت دقیقا چه کسانی دراینخصوص نقش داشتهاند. ولی میتوان به ژولورن، جورج اورول، ادیسون و تسلا اشاره کرد که در آثار خود به استفاده از نور برای تولید انرژی توجه داشتهاند. همچنین اطلاعی از اینکه توماس آلوا ادیسون یا نیکولا تسلا رویای تبدیل انرژی خورشید به برق را داشتند در دست نیست. بااینحال، آثار و ایدههای آنها الهامبخش بوده و مسیر تفکر درباره انرژیهای نو را برای نسلهای بعد بازکرده است.
آینده انرژیهای تجدیدپذیر چگونه خواهد بود؟
نسلهای آینده دستاوردهای شگرفی در حوزه علموفناوری خواهند داشت. فناوریهای فعلی انرژی خورشیدی ممکن است جای خود را به روشهای نوین و کارآمدتر بدهند. مسیر پیش روی ما «بهسوی بینهایت و فراتر از آن» است و همواره باید منتظر تحول و نوآوری در این حوزه باشیم.
چرا استفاده از انرژی خورشیدی برای محیطزیست اهمیت دارد؟
توسعه نیروگاههای خورشیدی موجب کاهش مصرف سوختهای فسیلی میشود و آلودگی هوا را کاهش میدهد. این موضوع در شهرهای بزرگ مانند تهران اهمیت ویژه دارد، جایی که سوزاندن سوختهای فسیلی برای گرمایش و برق باعث انتشار آلایندهها و مشکلات جدی زیستمحیطی شده است. کاهش آلایندهها سلامت انسانها و سایر موجودات زنده را بهبود میبخشد.
تفاوت پنلهای خورشیدی در کاربردهای فضایی و تجاری چیست؟
پنلهای خورشیدی مورداستفاده در شاتلها، کاوشگرها و رباتهای فضایی، راندمان بسیار بالاتری نسبت به پنلهای تجاری دارند و چندین برابر برق تولید میکنند. این سطح فناوری بهدلیل پیچیدگی و ماهیت اختصاصی معمولا به سایر کشورها منتقل نمیشود و برای کاربردهای عمومی در بازار تجاری استفاده نمیشود.
کاربرد انرژی خورشیدی در تامین برق دکلهای مخابراتی چگونه است؟
با نصب پنلهای خورشیدی روی دکلهای مخابراتی و سایر تجهیزات ارتباطی، حتی در صورت قطعی شبکه سراسری، برق موردنیاز این تجهیزات بهصورت مستقل تامین میشود. این روش موجب افزایش پایداری شبکه و کاهش وابستگی به برق سنتی میشود.
آیا فناوریهای فعلی انرژی خورشیدی کمبازده هستند؟
بعضی فناوریهای فعلی انرژی خورشیدی ممکن است در مقایسه با روشهای پیشرفتهتر کمبازده به نظر برسند اما همین فناوریها، پایهای هستند برای توسعه نسلهای بعدی فناوریهای کارآمدتر. حتی پنلهای تجاری موجود نیز میتوانند نیازهای روزمره را پوشش دهند و با بهینهسازی، راندمان آنها افزایش یابد.
ظرفیت خورشید تقریبا نامحدود است و میتواند منبعی پایدار برای نسلهای آینده باشد. این ویژگی، انرژی خورشیدی را به گزینهای مناسب برای کاهش وابستگی به سوختهای فسیلی و مقابله با تغییرات اقلیمی تبدیل کرده است.
تونر تاکید دارد که همکاریهای بینالمللی بهویژه با دانشمندان ایرانی میتواند شتابدهنده این مسیر باشد.
پروفسور مهمت تونر کیست؟
مهمت تونر در سال ۱۹۵۸ در ترکیه متولد شد. او از پیشگامان عرصه مهندسی زیستپزشکی بهشمار میآید و در حوزه علم و فناوری زیستی و پزشکی (Life and Medical Science and Technology) فعالیت گستردهای دارد. تونر تحصیلات دانشگاهی خود را در رشتههای مهندسی مکانیک و مهندسی پزشکی آغاز کرد و سپس به ایالاتمتحده مهاجرت کرد. او بیش از سه دهه است که در مدرسه پزشکی هاروارد و بیمارستان عمومی ماساچوست تدریس و پژوهش میکند.
مسیر علمی او از دانشگاه فنی استانبول آغاز شد؛ جایی که استادانی، چون استر و رمضان کلیچ با برانگیختن حس کنجکاوی و ترغیب او به پرسشگری علمی، مسیر زندگیاش را بهسوی تحقیقات پیشرفته در عرصه مهندسی زیستپزشکی هدایت کردند.
نخستین پژوهشهای تونر در حوزه انرژی خورشیدی و مهندسی مکانیک بود. در سال ۱۹۸۲ او نقشهبرداری انرژی خورشیدی ترکیه را منتشر کرد، سال بعد مقالهای در زمینه گرمایش ترمینالی رایانههای بزرگ در آلمان ارایه داد؛ مسالهای که هنوز هم یکی از موانع اصلی افزایش سرعت پردازش محسوب میشود. این تجربههای اولیه، او را با مباحث فنی، مدلسازی و تحلیل سیستمهای پیچیده آشنا کرد و زمینه ورودش به فناوریهای پیشرفتهتر را فراهم ساخت.
نوآوری در نانومیکروفلوئیدیک؛ پلی میان مهندسی و پزشکی
مهمترین دستاورد علمی پروفسور تونر توسعه ابزارهای نانو و میکروفلوئیدیک است؛ تراشههایی بسیار کوچکی که قادرند سلولهای نادر را در نمونههای خون شناسایی و جدا کنند، یکی از کلیدیترین کاربردهای این فناوری، شناسایی سلولهای توموری در گردش (Circulating Tumor Cells – CTCs) است؛ سلولهایی که از تومور جدا شده و در جریان خون حرکت کرده و عامل اصلی گسترش سرطان در بدن هستند. تشخیص این سلولها به پزشکان کمک میکند سرطان را در مراحل اولیه شناسایی کرده، روند درمان بیماران را دقیقتر پایش کنند و مسیر پزشکی فردمحور را هموار سازند.
تونر در گفتوگو با «برنا» توضیح میدهد که بخش عمدهای از کار او در حوزه نانو و میکروفناوری بر یافتن همین سلولهای سرطانی در جریان خون متمرکز است.
آقای دکتر درباره تحقیقات خودتان و کاری که صورت گرفته است لطفا توضیح بدهید؟
ما تراشههایی طراحی کردهایم که میتوانند در میان حجم زیادی از سلولهای خونی، سلولهای سرطانی متاستاتیک را شناسایی کنند. این فناوری، امکان تشخیص زودهنگام و دقیق سرطان را فراهم میکند و پنجرهای تازه برای درمانهای هدفمند میگشاید.
این تحقیقات در چه زمانی به ثمر خواهد رسید و وارد مرحله تجاریسازی و عرضه همگانی میشود؟
حضور جهانی تراشههای نانویی تشخیص قطعی سرطان تا ۱۰ ساله آینده صورت خواهد گرفت اما بههرحال مسیر طراحی تا تجاریسازی این تراشهها، مسیری طولانی است، چراکه ساخت و تجاریسازی این ابزارها نیازمند نوآوریهای متعدد در حوزه مکانیک، فناوریهای نوین تولید و همچنین همکاری گسترده با بیمارستانها و بیماران است، ما در این مسیر قدردان بیماران داوطلبی هستیم که با مشارکت خود مسیر پیشرفت این علم را هموار کردهاند.
این فناوری تاکنون برای تشخیص سرطانهای مختلف ازجمله پروستات، ملانوما و پستان به کار رفته و با پیشرفتهای ژنتیکی و مولکولی تلفیق شده است.
ما اکنون به مدد این فناوری میتوانیم به تشخیص قطعیتر و دقیقتر بیماری دست یابیم، ما درحال توسعه آنچه «تشخیص قطعی» (Definitive Diagnostics) مینامیم و نه صرفا غربالگری هستیم. غربالگری سادهتر است اما بهدلیل خطاهای مثبت کاذب زیاد، افراد را نگران میکند. ما بهجای اتکا به نشانگرهای منفرد، سلولهای واقعی تومور را در خون شناسایی میکنیم تا تشخیص، دقیقتر و قابل اعتمادتر باشد.
اگر از شما خواسته شود که نتیجه پژوهشهایتان را به زبان ساده بیان کنید چه تصویری میتوانید ارایه کنید؟
پژوهش ما سلولهای توموری را هنگام انتشار در خون پیدا میکند، این روش، روشی غیرتهاجمی است. با یک نمونه خون میتوان سرطان را بهطور قطعی تشخیص داد، زیرا سلول سرطانی را در دست دارید. این روش «بیوپسی مایع» (Liquid Biopsy) نام دارد. بهجای بریدن بدن و گرفتن تکهای از بافت برای بیوپسی جراحی، پزشک میتواند با یک نمونهگیری ساده خون، به همان هدف برسد.
بیوپسی مایع، انقلابی در تشخیص و پایش سرطان بهوجود آورده و امکان بررسی دینامیک بیماری در طول زمان و بدون آسیب به بیمار را فراهم کرده است.
در این روش، پروتئینهای استفادهشده، پروتئینهای شاخصی هستند که معمولا روی سلولهای سرطانی در انواع مختلف تومورها به کار میروند. ما بهطور خاص اندامی را که تومور از آن منشأ میگیرد مطالعه نمیکنیم، بلکه پروتئینهایی را انتخاب میکنیم که بتوانند انواع تومورها را پوشش دهند و شناسایی کنند.
البته در این زمینه باید بگویم که عملکرد فیزیولوژیک درون سلولهای توموری تغییر میکند و ما هنوز نتوانستهایم از این تغییر عملکرد فیزیولوژیکی بهگونهای استفاده کنیم که تشخیص قطعی تومور را براساس آن انجام دهیم.
ما در این شیوه، بهجای تکیه بر عملکرد فیزیولوژیکی پروتئینها برای شناسایی نوع اندام منشأ، معمولا از توالیهای DNA و RNA استفاده میشود؛ زیرا بیان ژنها در اندامهای مختلف متفاوت است و با تحلیل توالیهای DNA و RNA میتوان نوع تومور، منشأ آن و بافت مربوطه را دقیقتر مشخص کرد.
البته لازم است که بگویم برخی از کاربردها هماکنون در سرطانهای متاستاتیک به مرحله تجاریسازی رسیده است اما برای کاربردی شدن، درمورد سرطانهای اولیه، من بازه زمانی پنج تا ۱۰ سال آینده را پیشبینی کرده و آینده روشنی برای این فناوری میبینم، من معتقدم با پیشرفتهای جاری این ابزارها میتوانند به استاندارد جدیدی در تشخیص سرطان تبدیل شوند.
با توجه به پیشرفتهای ایران در حوزه فناوری نانو و زیستفناوری، آیا در حوزههای مرتبط امکان همکاری با دانشمندان ایرانی وجود دارد؟
امیدوارم چنین شود. هدف بنیادهای جدید، ایجاد همین ظرفیت همکاری است تا بتوانیم این تعاملات را عملی کنیم. برخی بحثهای انجامشده در حاشیه جایزه مصطفی (ص) به طراحی برنامههایی اختصاص یافت که این نوع فعالیتها را ترویج میکنند؛ البته همکاریها باید دوسویه باشد. این برنامهها ساختاری ایجاد میکنند که برای هر دو طرف مفید باشد.
دانشمندان ایرانی منابع محدودتری نسبتبه برخی کشورها مانند ایالات متحده دارند اما از نظر محیط فکری و استعداد در سطحی عالی قرار دارند. من عمیقا باور دارم اگر با هم کار کنیم میتوانیم همکاریهای بزرگی داشته باشیم و تیمهای پژوهشی قدرتمندی بسازیم. دانشمندان ایرانی سختکوش و بااستعدادند.
اگر اجازه بدهید درباره زندگی شخصیتان هم بپرسم که چگونه است؟
زندگی من بهخوبی پیش میرود، دو پسر دارم و با آنها بسیار نزدیک هستم. همچنین خانواده و دوستانم برایم اهمیت زیادی دارند و وقت زیادی را با آنها میگذرانم، در زمان آزاد ورزشهای زیادی انجام میدهم. بیشتر تنیس بازی میکنم و گاهی دوچرخهسواری.
دانشمندان لزوما آدمهای عجیبوغریبی نیستند؛ زندگی عادی دارن
دیدگاهتان را بنویسید