Выполнил : Московкин Е. В.,7 класс, МАОУ СОШ 25, г. Томск Руководитель : Семененко Н. М., учитель физики, МАОУСОШ 25, г. Томск Томск 2013

Нанотехнология междисциплинарная область фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретического обоснования, практических методов исследования, анализа и синтеза, а также методов производства и применения продуктов с заданной атомной структурой путём контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами. Наука не стоит на одном месте. Технологии развиваются стремительными темпами и позволяют создавать устройства и приложения, которые открывают безграничные возможности в самых различных областях медицины. В результате, человек все больше и больше приближается к пониманию того, что происходит в его организме не только на клеточном, молекулярном, но и атомном уровне - на наноуровне.

Наноботы это поколение наномашин будущего. Они смогут чувствовать окружающую среду и адаптироваться к ее изменениям, выполнять сложные вычисления, общаться, двигаться, проводить молекулярную сборку, ремонт или даже размножаться. Эти устройства имеют большой потенциал для применения в медицинских целях. Нанокомпьютеры. С их помощью происходит управление наноботами. Усилия по созданию нанокомпьютеров, а также движение к квантовым вычислениям открывают новые возможности для медицины. Регенерация клеток. Повреждение клеток организма зачастую очень трудно восстанавливается из - за невероятно малых размеров клеток. Однако с помощью нанотехнологий появляется возможность обойти это. Наноботы или другие устройства могут быть использованы для манипулирования молекулами и атомами на необходимом для регенерации клеток индивидуальном уровне. Лечение рака. На сегоднящний день уже сделаны первые успешные шаги в работе по использованию нанотехнологий в лечении рака. Данный процесс осуществляется благодаря тому, что небольшие специализированные функции некоторых наноустройств можно более точно направить на раковые клетки. При этом происходит уничтожение раковых клеток и не наносится ущерб окружающим их здоровым клеткам.

Виртуальная реальность. Благодаря использованию инъекций наноботов врачам легче изучить оганизм человека. Создание виртуальной реальности может помочь медицинским работникам сделать некоторые операции более " реалистичными ". Доставка лекарств. Системы для автоматизации доставки лекарств способствуют повышению согласованности между системами организма. При этом обеспечивается лекарствами та система, которая в них нуждается. Для обеспечения высвобождения определенных лекарственных веществ в нужное время и без человеческих ошибок с помощью нанотехнологий можно программировать системы доставки. Генная терапия. Нанотехнологии позволяют проникать нанороботам в организм и вносить изменения в геном. Благодаря этому возможно произвести коррекцию генома и в результате вылечить различные генные болезни. Нанопинцеты. Эти устройства предназначены для работы наноструктур. Они могут быть использованы для перемещения наноустройства в теле или для размещения их до установки. Нанопинцеты, как правило, построены с использованием нанотрубок. Регенерация костей. Используя нанотехнологии можно ускорить регенерацию костей. Наночастицы имеют различный химический состав, который может помочь соединить кости вместе и даже может помочь в некоторых случаях повреждения спинного мозга.

Управление протезами. Протезирование продолжает двигаться вперед. Нанотехнологии дают возможность с помощью мозга управлять протезами. Уже есть некоторые примеры использования наночипов с этой целью. Медицинский контроль. С помощью нанотехнологий можно контролировать состояние различных систем организма. Наночипы, имплантированые в тело, контролируют состояние здоровья и отправляют полученные сведения на компьютер или другое устройство. Медицинские отчеты. В дополнение к мониторингу собственных систем организма, нанотехнологии могут быть использованы для отправки информации поставщикам медицинских услуг, тем самым повышая эффективность электронных медицинских записей. Профилактика заболеваний. Наличие наноустройства в организме способно реально помочь предотвратить различные болезни. При правильном программировании возможно избежать некоторых заболеваний, откорректировать возникшие проблемы раньше, чем они станут серьезными проблемами. Наноустройства могут даже помочь предотвратить хронические заболевания. Индивидуальная медицина. Будучи в состоянии точно подстроиться под геном каждого человека в отдельности, нанотехнологии позволят более точно определить надлежащее лечение и настроить план лечения в соответствии с индивидуальными потребностями организма..

Несмотря на широкий арсенал лекарств, применяемых в медицине, одной из важнейших проблем остается их адресная доставка с целью повышения эффективности лечения. Обычно, лекарственная субстанция после адсорбции распределяется по тканям организма относительно равномерно. В частности противоопухолевые препараты не только подавляют деление трансформированных клеток, но и активно делящихся нетрансформированных клеток. С этим связаны побочные эффекты многих цитостатиков. Сильные побочные эффекты противоопухолевых лекарственных средств делают терапию малоэффективной. При этом качество жизни пациента не только не улучшается, но в некоторых случаях снижается. С внедрением новых подходов для решения проблемы адресной доставки лекарств позволит значительно улучшить не только качество жизни пациентов за счет снижения побочных эффектов, но повысить избирательность, следовательно, и эффективность лечения.

Многие трансформированные ( раковые ) клетки имеют на своей поверхности либо специфические рецепторы, либо усиленно продуцируют рецепторы, характерные для нетрансформированного состояния. Например, CD19 экспрессируется на всех неопластических клетках острых лейкозов В - клеточного происхождения, а также присутствует при некоторых формах острых монобластных лейкозов. Число копий на поверхности может достигать на 1 клетку. Эти свойства можно использовать для доставки лекарств к опухолевым клеткам, предварительно конъюгируя антитела к этим рецепторам с наночастицами. Таким образом, за счет антитело - антигенного взаимодействия достигается адресная доставка противоопухолевого лекарства до трансформированных клеток. Аналогичен подход при терапии рака простаты. Одним из важных маркеров рака простаты, иногда некоторых карцином является простатический специфический мембранный антиген (PSMA). Конъюгат антител к PSMA с дендримерами можно использовать для доставки лекарств непосредственно к поверхности клеток рака простаты. На сегодняшний день предполагается более 200 систем ( платформ ) адресной доставки противоопухолевых и других лекарств, в том числе основанных на антителах или их фрагментах, часть из них проходит доклинические и клинические испытания. Помимо лекарственных средств с помощью наночастиц возможно доставлять внутрь клетки гены. Используют различные способы загрузки лекарственных молекул для адресной доставки, например, капсулирование и конъюгирование. Адресная доставка лекарств при противоопухолевой терапии позволит разрешить несколько проблем : Защитить лекарства от деградации и нежелательных взаимодействий с биологическими молекулами ; Увеличить селективную абсорбцию лекарств опухолевыми клетками ; Контроль за фармакокинетикой ; Увеличить биодоступность лекарств внутрь опухолевых клеток.

Предполагается, что типичный медицинский наноробот будет иметь микронные размеры, позволяющие двигаться по капиллярам, и состоять ( на базе нынешних взглядов ) из углерода. Углерод и его производные выбираются по причине высокой прочности и его химической инертности. Конструкции нанороботов ещё не разработаны и находятся в стадии проектирования. Их использование, порядок, время работы и вывода из организма будут зависеть от конкретных задач. Проблема биосовместимости решается за счёт выбора оптимального материала и размеров наноробота. В качестве основных источников энергии предполагается использовать локальные запасы глюкозы и аминокислот в теле человека. Лечение будет заключаться во введении нанороботов в человеческое тело для дальнейшего анализа ситуации и принятия решения о выборе метода лечения. Врач управляет нанороботами, получая информацию от активных нанороботов.