НАНОТЕХНОЛОГИИ И МЕДИЦИНА

Нанотехнологии Нанотехнологии - это совокупность технологий и методик, позволяющих манипулировать отдельными атомами и молекулами с размерами нанометров. Фундаментальной основой для нанотехнологии являются физика, химия и молекулярная биология в совокупности с их математическим аппаратом.

История начала Впервые это научное направление обозначил Нобелевский лауреат по физике Ричард Фейнман в своей лекции с образным названием «внизу полным-полно места», прочитанной в 1969 году, в которой он обосновал практически неограниченные перспективы материалов и устройств, построенных на частицах с размерами, соизмеримыми с размерами единичных атомов или молекул, а интенсивное развитие этого направления уже в настоящее время привело к целому ряду открытий в естествознании и технологии.

Задачи нанотехнологии Важнейшая задача нанотехнологии – конструирование, создание, синтез материалов и объектов с заранее заданными свойствами. Установление зависимости физико-химических свойств от размера наночастиц или количества атомов в ней одной из основных задач нанотехнологии. Следующий этап нанотехнологии – целенаправленное создание не материалов, а готовой продукции с принципиально новыми качественными характеристиками и назначением.

ПРИМЕНЕНИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ В МЕДИЦИНЕ В медицине проблема применения нанотехнологий заключается в необходимости изменять структуру клетки на молекулярном уровне, т. е. осуществлять «Молекулярную хирургию» с помощью нанороботов.

Ожидается создание молекулярных роботов-врачей, которые могут «жить» внутри человеческого организма, устраняя все возникающие повреждения, или предотвращая возникновение таковых.

Наноматериалы В настоящее время достигнуты успехи в изготовлении наноматериала, имитирующего естественную костную ткань. Так, учёные из северо-западного университета Jeffrey D. Hartgerink, Samuel I. Stupp и другие использовали трёхмерную самосборки волокон около 8 нм диаметром, имитирующих естественные волокна коллагена, ориентированных вдоль волокон. К полученному материалу хорошо прикреплялись собственные костные клетки, что позволяет использовать его «клей» или «шпатлёвку» для костной ткани.

Микро - и нанокапсулы Для доставки лекарственных средств в нужное место организма могут быть использованы миниатюрные капсулы с нанопорами. Уже испытываются подобные микрокапсулы для доставки и физиологически регулируемого выделения инсулина при диабете 1- го типа.

Микро - и нанокапсулы Использование пор с размером порядка 6 нм позволяет защитить содержимое капсулы от воздействия иммунной системы организма. Это даёт возможность помещать в капсулы инсулин - продуцирующие клетки животного, которые иначе были бы отторгнуты организмом.

Микроскопические капсулы сравнительно простой конструкции могут взять на себя также дублирование и расширение естественных возможностей организма. Примером такой концепции может послужить предложенный Р. Фрейтасом респироцит – искусственный носитель кислорода и двуокиси углерода, значительно превосходящий по своим возможностям, как эритроциты крови, так и существующие кровезаменители.

Нанотехнологические сенсоры и анализаторы Использование микро - и нанотехнологий позволяет многократно повысить возможности по обнаружению и анализу сверх малых количеств различных веществ. Одним из вариантов такого рода устройства является «лаборатория на чипе». Это пластинка, на поверхности которой упорядоченно размещены рецепторы к нужным веществам, например, антитела. Прикрепление молекулы вещества к рецептору выявляется электрическим путём или по флюоресценции. На одной пластинке могут быть размещены датчики для многих тысяч веществ.

Такое устройство, способное обнаруживать буквально отдельные молекулы может быть использовано при определении последовательности оснований ДНК или аминокислот, обнаружения возбудителей инфекционных заболеваний, токсических веществ. Устройство размером в несколько миллиметров может быть помещено на поверхности кожи или внутри организма. При этом оно сможет сообщать о состоянии внутренней среды организма, сигнализировать о любых подозрительных изменениях.

Наноманипуляторы Наноманипуляторами можно назвать устройства, предназначенные для манипуляций с нано объектами – наночастицами, молекулами и отдельными атомами. Примером могут служить сканирующие зондовые микроскопы, которые позволяют перемещать любые объекты вплоть до атомов.

Возможности нанотехнологий: Нанотрубки В 100 раз прочнее стали и в 6 раз легче её; Броня, бронежилеты; Космический лифт км; Геостационарная орбита, канат – км.

Модификация человека Продолжение жизни ( лет); Радикальное продолжение жизни ( лет); Нанороботы, чистящие кровеносную систему; Респироциты, переносящие в 20 раз больше кислорода; Укрепление костей и зубов с помощью алмазов; Индивидуальные лекарства; Изменение механизма биосинтеза; Наделение сверхспособностями; Новые органы чувств.

Системы тотального контроля и наблюдения Контроль за инфраструктурой (мониторинг целостности); Контроль за передвижениями; Контроль за состоянием организма; Контроль за психикой и сознанием;

Заключение В настоящее время нанотехнологии - это весьма обширная область исследований, включающая в себя целый ряд направлений физики, химии, биологии, электроники, медицины и других наук. Воздействие нанотехнологий на жизнь обещает иметь всеобщий характер, изменить экономику и затронуть все стороны быта, работы, социальных отношений. С помощью нанотехнологий мы сможем экономить время, получать больше благ за меньшую цену, постоянно повышать уровень и качество жизни.

Подготовила студентка группы СС Мешкова Елена