Нанотехнології в медицині – наше майбутнє! Нанотехнології у медицині Приватні випадки успішного фармакологічного застосування наночастинок.

Вступ

Вчені стверджую, що настане той день, коли за допомогою нанотехнологій у кров'яні клітини людини можна буде вбудовувати мікроскопічні датчики, що попереджають про появу ознак радіаційного випромінювання чи розвитку хвороби. Прогнозований термін продажу - перша половина XXI століття.

А поки вчені працюють над створенням медичних нанороботів, журналісти та громадськість сперечаються, чи можуть наносенсори вплинути згубно на організм людини? Адже невідомо, як відреагує організм на введені в нього чужорідні тіла? Як висловився Ерік Дрекслер: "невидима зброя всесвітнього перевороту, що покривають землю "сіра слиз" (gray goo)". Коротше кажучи, крихітна причина кінця світу.

Чи справді, нанотехнології можуть стати причиною кінця світу чи це лише багата фантазія деяких учених?

Що таке нанотехнологія?

Перш ніж говорити про можливі ризики та перспективи нанотехнологій, спочатку треба сказати, що ж це таке? І тому поняття немає вичерпного визначення. "Нанотехнології" - це технології, що оперують величинами порядку нанометра. Це мізерно мала величина, в сотні разів менша за довжину хвилі видимого світла і порівнянну з розмірами атомів. Розвиток нанотехнології ведеться у трьох напрямках:

Виготовлення електронних схем розміром із молекулу (атом);

Розробка та виготовлення машин;

Маніпуляція атомами та молекулами.

Що таке наномедицина?

«Наномедицина» - це стеження, виправлення, конструювання та контроль над біологічними системами людини на молекулярному рівні, використовуючи розроблені нанороботи та наноструктури (Р. Фрейтас).

В даний час наномедицини поки не існує, є лише проекти, втілення яких у реальність і призведе до наномедицини. Через кілька років, коли вже, нарешті, буде створено перший наноробот, знання, накопичені наномедичною, втіляться в життя. А тоді за лічені хвилини ви позбавитеся вірусу грипу або позбавитеся раннього атеросклерозу. Нанороботи зможуть повернути навіть дуже стару людину в той стан, у якому він був у молодості. Від операції в органах ми перейдемо на операції на молекулах і, таким чином, стане «безсмертними».

Перспективи розвитку

Вчені зі штату Мічиган стверджують, що за допомогою нанотехнологій можна буде вбудовувати мікроскопічні датчики в кров'яні клітини людини, які попереджатимуть про ознаки радіації чи розвитку хвороби. Так, у США, за пропозицією NASA, ведеться розробка таких наносенсорів. Джейм Бейнер уявляє собі «наноборьбу» з космічними випромінюваннями так перед стартом астронавт використовуючи шприц для підшкірних ін'єкцій, вводять у ліжечок прозору рідину, насичену мільйонами наночастинок на час польоту він вставляє собі у вухо маленький пристрій (на зразок слух). Протягом польоту цей пристрій буде використовувати маленький лазер для пошуку клітин, що світяться. Це може бути, т.к. клітини проходять по капілярах барабанної перетинки. По бездротовому зв'язку інформація клітин передаватиметься на головний комп'ютер космічного корабля, а потім обробляється. У разі чого вживатимуться необхідних заходів.

Все це може втілитись у реальність приблизно через 5-10 років. А наночастки вчені використовують уже понад 5 років.

А зараз, сенсори тонші за людську волосину можуть виявитися в 1000 разів чутливішими за стандартні аналізи ДНК. Американські вчені, які розробили ці наносенсори, вважають, що лікарі зможуть проводити цілий спектр різних аналізів, користуючись лише краплею крові. Однією з переваг цієї системи є можливість миттєво пересилати результати аналізу на кишеньковий комп'ютер. Дослідники вважають, що на розробку повністю функціональної моделі наносенсора, яким зможуть скористатися лікарі у повсякденній роботі, знадобиться близько п'яти років.

За допомогою нанотехнологій медицина зможе не лише з будь-якою хворобою, а й запобігати її появі, зможе допомагати адаптації людини у космосі.

Чи можуть впливати застарілі нанороботи на людину?

Коли механізм завершить свою роботу, нанолікарі повинні видаляти нанороботів з організму людини. Тому небезпека того, що «застарілі нанороботи», які залишилися в тілі людини працюватимуть невірно, дуже мала. Нанороботи повинні будуть спроектовані так, щоб уникнути збоїв у роботі та зменшити медичний ризик. А як нанороботи буде видалено з тіла? Деякі з них будуть здатні до видалення з організму людини шляхом природних каналів. Інші будуть спроектовані таким чином, щоб їх могли видалити медики. Процес видалення залежатиме від пристрою цього наноробота.

Що може бути зроблено неправильно під час лікування нанороботами людини?

Вважається, що першорядною небезпекою для пацієнта буде некомпетентність лікаря. Але ж помилки можуть відбуватися і в несподіваних випадках. Одним із непередбачених випадків може бути взаємодія між роботами при їх зіткненні. Такі несправності важко визначити. Ілюстрацією такого випадку може бути робота двох видів нанороботів А і В в організмі людини. Якщо наноробот А видалятиме наслідки роботи робота В, то це призведе до повторної роботи А, і цей процес продовжуватиметься до нескінченності, тобто нанороботи виправлятимуть один одного. Щоб таких ситуацій не виникало, лікар повинен постійно стежити за роботою нанороботів і в разі чого перепрограмувати їх. Тому кваліфікація лікаря дуже важливий чинник.

Як буде реагувати організм людини на нанороботи?

Як відомо, наша імунна система реагує на чужорідні тіла. Тому розмір наноробота відіграватиме важливу роль при цьому, так само як шорсткість поверхні та рухливість пристрою. Стверджується, що проблема біосумісності не дуже складна. Виходом із цієї проблеми буде створення роботів на основі алмазоїдних матеріалів. Завдяки сильній поверхневій енергії та алмазоїдній поверхні та сильній її гладкості зовнішня оболонка роботів буде хімічно інертною.

Нанотехнології, які застосовуються в медицині останнім часом

Вже зараз нанотехнології застосовують у медицині. Основними областями її застосування є: технології діагностики, лікарські апарати, протезування та імплонтанти.

Яскравим прикладом є відкриття професора Азіза. Людям, які страждають на хворобу Паркінсона, через два крихітних отвори в черепі впроваджують у мозок електроди, які підключені до стимулятора. Приблизно за тиждень хворому вживлюють і сам стимулятор у черевну порожнину. Регулювати напругу пацієнт може за допомогою перемикача. З болем вдається впоратися вже у 80% випадках:

У когось біль зовсім зникає, у когось затихає. Через метод глибокої стимуляції мозку пройшло близько чотирьох десятків людей.

Багато колег Азіза кажуть, що цей метод не ефективний і може мати негативні наслідки. Професор переконаний, що метод дієвий. Ні те, ні інше зараз не доведено. Мені здається треба вірити лише сорока пацієнтам, які позбулися нестерпного болю. І знову захотіли жити. І якщо вже 8 років цей метод практикується і не позначається негативно на здоров'я хворих, чому б тоді не розширити його застосування.

Ще одним революційним відкриттям є біочип - невелика платівка з нанесеними на неї в певному порядку молекулами ДНК або білка, які застосовуються для біохімічних аналізів. Принцип роботи біочіпа простий. На пластикову пластинку наносять певні послідовності ділянок розщепленої ДНК. При аналізі на чіп поміщають матеріал, що досліджується. Якщо він містить таку ж гінетичну інформацію, то вони зчеплюються. Внаслідок чого можна спостерігати. Перевагою біочіпів є велика кількість біологічних тестів із значною економією досліджуваного матеріалу, реактивів, трудовитрат та час на проведення аналізу.

Висновок

Перспективи розвитку нанотехнологій за допомогою нанотехнологій дуже великі. Нанотехнології, що застосовуються в даний час, нешкідливі, прикладом є наночипи і сонцезахисна косметика на основі нанокристалів. А такі технології, як нанороботи та наносенсори, поки що перебувають у процесі розробки. Розмови про те, що через нескінченний процес самовідтворення нанороботів товстий шар «сірого слизу» може покрити всю Землю, є поки що лише теорією, не підтвердженою жодними даними. Як я зрозуміла в процесі написання своєї роботи, нанотехнологія є тією галуззю науки, яка зазнає найжорстокішої критики, перш ніж вводить якісь нововведення. Чи правдива ця критика, чи ні, я судити не можу.

Науковці NASA кажуть, що вони успішно проводили випробування нанороботів на тваринах. Але чи варто цьому вірити? Кожен вирішує це сам собі. Особисто я вважаю, що використання, наприклад, таких нанотехнологій, як наносенсори, може мати ризикований характер. Адже будь-яка навіть найпростіша система може давати збої, що вже тоді говорити про такі передові технології, як нанороботи? І крім того, треба враховувати індивідуальні фізіологічні особливості кожної людини.

Отже, перспективи розвитку нанотехнологій великі. Стверджується, що в найближчому майбутньому за допомогою них можна буде не тільки подолати будь-яку фізичну хворобу, а й запобігти її появі. Але про ризики вчені NASA нічого не говорять. Є лише незліченні статті у жовтій пресі про те, що люди під впливом нанороботів стануть некерованими як зомбі.

Я думаю, що можливі ризики будуть зіставні з перспективами. Тож громадськості треба більше приділяти уваги цьому питанню. Щоб вчені не тільки розглядали «обидві сторони монети», а й повідомляли суспільство про це.

Нанотехнології в медицині надають нові можливості для якісного лікування та обстеження пацієнтів.

Останні розробки дослідників підняли медицину нового рівня.

У статті розповімо, які прориви в науці сталися останнім часом.

Актуальна інформація, яку слід знати медпрацівникам.

↯ Більше статей у журналі

Головне у статті

Нанотехнології: нові можливості

Застосування нанотехнологій у медицині розширює звичні методи лікування пацієнтів. Так, традиційна медицина продовжує використовувати голки, капсули та таблетки, які доставляють в організм хворого лікувальні препарати, що зачіпають здорові клітини та органи.

Однак нові розробки здатні мінімізувати ризики, які вводять лікарський засіб тільки туди, де це необхідно – без уколів та ковтання неприємних ліків.

Сьогодні наномедицина використовує «інтелектуальні» частинки, що є самостійними об'єктами, розміром від 1 до 100 нанометрів.

Такий приклад систем доставки ліків транспортує активні речовини препарату лише у безпосередні джерела хвороби.

Як працюють такі нанотехнології в медицині та в яких країнах вони вже застосовуються?

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

ЗАКЛАД ОСВІТИ

Гродненський державний університет ім. Я.Купали

Реферат

на тему:«Наноматеріали в медицині»

Підготувала: студентка Бобрицька Катерина Олегівна

Викладач: Тріфонова І.В.

Вступ

Більшість із нас не може уявити життя без сучасних благ цивілізації, досягнень науки, техніки, медицини. Наступним кроком у цьому розвитку стане освоєння нанотехнологій, зокрема систем дуже малого розміру, здатних виконувати команди людей.

Технічний прогрес спрямований у бік розробки більш потужних, швидких, компактних та витончених машин. Межею такого розвитку можна вважати машини, розміром із молекулу. Машина, побудована з ковалентно зв'язаних атомів, надзвичайно міцна, швидка та мала. Розробкою, створенням та керуванням такими машинами займається молекулярна нанотехнологія. Ця галузь відкриває небачені раніше, фантастичні перспективи взаємодії людини зі світом.

Поняття «нанотехнології», «наноматеріали»

Нанотехнологія - сукупність процесів, дозволяють створювати матеріали, устрою та технічні системи, функціонування яких визначається наноструктурою, тобто. її впорядкованими фрагментами розміром від 1 до 100 нм (10-9м; атоми, молекули). Грецьке слово "нанос" означає "гном". При зменшенні розміру частинок до 100-10 nm і менше, властивості матеріалів (механічні, каталітичні тощо) суттєво змінюються.

Наноматеріали - це матеріали, структуровані лише на рівні молекулярних розмірів чи близькому до них. Структура може бути більш менш регулярною або випадковою. Поверхні з випадковою наноструктурою можуть бути отримані обробкою пучками частинок, плазмовим травленням та іншими методами.

Щодо регулярних структур, то невеликі ділянки поверхні можуть бути структуровані "ззовні" - наприклад, за допомогою зондового скануючого мікроскопа. Однак, досить великі (~1 мк2 і більше) ділянки, а також обсяги речовини можуть бути структуровані, мабуть, лише засобом самоскладання молекул.

Самозбірка поширена в живій природі. Структура всіх тканин визначається їх самозбиранням із клітин; структура клітинних мембран та органоїдів визначається самоскладанням з окремих молекул.

Самоскладання молекулярних компонентів розробляється як спосіб побудови періодичних структур для виготовлення наноелектронних схем, і тут досягнуто помітних успіхів.

У медицині матеріали з наноструктурованою поверхнею можуть використовуватись для заміни тих чи інших тканин. Клітини організму впізнають такі матеріали як "свої" і прикріплюються до їхньої поверхні.

В даний час досягнуто успіхів у виготовленні наноматеріалу, що імітує природну кісткову тканину. Так, вчені з Північно-західного університету (США) Jeffrey D. Hartgerink, Samuel I. Stupp та інші використовували тривимірне самоскладання волокон близько 8 нм діаметром, що імітують природні волокна колагену, з подальшою мінералізацією та утворенням нанокристалів гідроксиапатиту. До отриманого матеріалу добре прикріплювалися власні кісткові клітини, що дозволяє використовувати його як "клей" або "шпаклівку" для кісткової тканини.

Представляє інтерес і розробка матеріалів, які мають протилежну властивість: не дозволяють клітинам прикріплюватися до поверхні. Одним із можливих застосувань таких матеріалів могло б стати виготовлення біореакторів для вирощування стовбурових клітин. Справа в тому, що прикріпившись до поверхні, стовбурова клітина прагне диференціюватися, утворюючи ті чи інші спеціалізовані клітини. Використання матеріалів з нанорозмірною структурою поверхні для управління процесами проліферації та диференціації стовбурових клітин є величезним полем для досліджень.

Мембрани з нанопорами можуть бути використані в мікрокапсулах для доставки лікарських засобів та для інших цілей. Так, вони можуть застосовуватися для фільтрації рідин організму від шкідливих речовин та вірусів. Мембрани можуть захищати нанодатчики та інші пристрої, що вживлюються від альбуміну і подібних обволікаючих речовин.

Застосування нанотехнологій у медицині: сучасний стан

наноматеріал молекулярний структурований лікування

Термін нанотехнології переконливо входить у наше життя. У 1959 р. відомий американський фізик-теоретик Річард Фейнман говорив про те, що існує "напрочуд багатоскладний світ малих форм, а колись люди будуть дивуватися тому, що до 1960 р. жодна людина не ставилася всерйоз до вивчення цього світу". На початковому етапі розвиток нанотехнології визначалося, головним чином, розробкою пристроїв зондової мікроскопії. Ці апарати є ніби очима та руками нанотехнолога.

Прогрес у сфері нанотехнології пов'язаний зі створенням наноматеріалів для аерокосмічної, автомобільної, електронної промисловості.

Але поступово все частіше відзначається як перспективна область використання нанотехнології - медицина. Це викликано тим, що нова технологія дозволяє працювати з речовиною в масштабах, які ще недавно здавалися фантастичними - мікрометрових, і навіть нанометрових. Саме такі величини типові для основних біологічних структур - клітин, їх компонентів (органел) і молекул.

Сьогодні можна стверджувати про виникнення нового напряму – наномедицини. Вперше думка про використання мікроскопічних пристроїв у медицині була висловлена ​​в 1959 р. Р. Фейнманом у своїй знаменитій лекції "Там унизу - багато місця" (з посиланням на ідею Альберта Р. Хіббса). Але лише останні кілька років ідеї Фейнмана наблизилися до реальності.

Зараз ми ще досить далекі від описаного Фейнманом мікроробота, здатного через кровоносну систему потрапити всередину серця і зробити операцію на клапані. Сучасні додатки нанотехнологій у медицині можна розділити на кілька груп: Наноструктуровані матеріали, у т. ч. поверхні з нанорельєфом, мембрани з наноотворами; Наночастинки (в т. ч., фулерени та дендримери); Мікро- та нанокапсули; Нанотехнологічні сенсори та аналізатори; Медичні застосування скануючих зондових мікроскопів; Наноінструменти та наноманіпулятори; Мікро- та наноустрою різного ступеня автономності.

Американська компанія C-Sixty Inc. Проводить передклінічні випробування засобів на основі фулеренових наносфер С60 з впорядковано розташованими на їх поверхні хімічними групами. Ці групи можуть бути підібрані таким чином, щоб зв'язуватися із заздалегідь вибраними біологічними мішенями. Спектр можливих застосувань є надзвичайно широким. Він включає боротьбу з вірусними захворюваннями такими, як грип та ВІЛ, онкологічними та нейродегенеративними захворюваннями, остеопорозом, захворюваннями судин. Наприклад, наносфера може містити всередині атом радіоактивного елемента, а на поверхні групи, що дозволяють їй прикріпитися до ракової клітини.

Подібні розробки проводяться й у Росії. В Інституті експериментальної медицини (Санкт-Петербург) використовували аддукт фулерену з полівінілпіролідоном (ПВП). Це з'єднання добре розчиняється у воді, а порожнини в його структурі близькі за розмірами молекул С60. Порожнина легко заповнюється молекулами фулерену, і в результаті утворюється водорозчинний аддукт з високою антивірусною активністю. Оскільки сам ПВП не має антивірусної дії, вся активність приписується молекулам С60, що містяться в аддукті.

У перерахунку на фулерен його ефективна доза становить приблизно 5 мкг/мл, що значно нижче за відповідний показник для ремантадину (25 мкг/мл), що традиційно використовується в боротьбі з вірусом грипу. На відміну від ремантадину, який найбільш ефективний у ранній період зараження, адукт С60/ПВП має стійку дію протягом усього циклу розмноження вірусу. Інша відмінна особливість сконструйованого препарату – його ефективність проти вірусу грипу А- та В-типу, тоді як ремантадин діє лише на перший тип.

Наносфери можуть використовуватися і в діагностиці, наприклад, як рентгеноконтрастна речовина, що прикріплюється до поверхні певних клітин і показує їх розташування в організмі.

Особливий інтерес викликають дендримери. Вони являють собою новий тип полімерів, що мають не звичну лінійну, а будову, що гілкується.

Власне кажучи, перше з'єднання з такою структурою було отримано ще у 50-ті роки, а основні методи їх синтезу розроблено переважно у 80-ті роки. Термін "дендримери" з'явився раніше, ніж "нанотехнологія", і спочатку вони між собою не асоціювалися. Однак останнім часом дендримери все частіше згадуються саме в контексті їх нанотехнологічних (і наномедичних) застосувань.

Це з цілою низкою особливих властивостей, якими мають дендримерные сполуки. Серед них: передбачувані, контрольовані та відтворювані з великою точністю розміри макромолекул; наявність у макромолекулах каналів і пір, що мають добре відтворювані форми та розміри; здатність до високовиборчої інкапсуляції та іммобілізації низькомолекулярних речовин з утворенням супрамолекулярних конструкцій "гість-господар".

Мікро- та нанокапсули

Для доставки лікарських засобів у потрібне місце організму можуть бути використані мініатюрні (~1 мк) капсули з нанопорами. Вже випробовуються подібні мікрокапсули для доставки і виділення фізіологічно регульованого інсуліну при діабеті 1-го типу. Використання пір з розміром близько 6 нм дозволяє захистити вміст капсули від впливу імунної системи організму. Це дає можливість поміщати в капсули інсулін-продукуючі клітини тварини, які інакше були відкинуті організмом.

Мікроскопічні капсули порівняно простої конструкції можуть узяти на себе також дублювання та розширення природних можливостей організму. Прикладом такої концепції може бути запропонований Р. Фрейтасом; також респіроцит - штучний носій кисню та двоокису вуглецю, що значно перевершує за своїми можливостями як еритроцити крові, так і існуючі кровозамінники (наприклад, на основі емульсій фторовуглеців).

Медичні застосування скануючих зондових мікроскопів

Скануючі мікроскопи є групою унікальних за своїми можливостями приладів. Вони дозволяють досягати збільшення достатнього, щоб розглянути окремі молекули та атоми. При цьому можна вивчати об'єкти, не руйнуючи їх і, навіть, що особливо важливо з точки зору медико-біологічних застосувань, у деяких випадках вивчати живі об'єкти. Скануючі мікроскопи деяких типів дозволяють також маніпулювати окремими молекулами та атомами.

Хороший огляд можливостей скануючих мікроскопів щодо біологічних об'єктів міститься у книзі. Унікальні можливості мікроскопів, що сканують, визначають перспективи їх застосування в медико-біологічних дослідженнях. Це насамперед вивчення молекулярної структури клітинних мембран.

Наноманіпулятори

Наноманіпуляторами можна назвати пристрої, призначені для маніпуляцій з нанооб'єктами – наночастинками, молекулами та окремими атомами. Прикладом можуть бути скануючі зондові мікроскопи, які дозволяють переміщати будь-які об'єкти до атомів.

В даний час створено прототипи кількох варіантів "нанопінцету". В одному випадку використовувалися дві вуглецеві нанотрубки діаметром 50 нм, розташовані паралельно на сторонах скляного волокна діаметром близько 2 мкм. При подачі на них напруги нанотрубки могли розходитися і сходитися на зразок половин пінцету.

В іншому випадку використовувалися молекули ДНК, що змінюють свою геометрію при конформаційному переході, або розрив зв'язків між нуклеотидними основами на паралельних гілках молекули.

Однак маніпулятор для нанооб'єктів може відрізнятися своїм пристроєм від макроінструментів. Так, було продемонстровано можливість переміщати нанооб'єкти за допомогою лазерного променя. У недавній роботі вчених Корнельського та Массачусетського університетів їм вдалося "розмотати" молекулу ДНК із нуклеосоми. При цьому вони тягли її за кінець за допомогою такого лазерного пінцету.

Мікро-та наноустрою

В даний час все більшого поширення набувають мініатюрні пристрої, які можуть бути поміщені всередину організму для діагностичних, а можливо, і лікувальних цілей.

Сучасний пристрій, призначений для дослідження шлунково-кишкового тракту, має розмір кілька міліметрів, несе на борту мініатюрну відеокамеру та систему освітлення. Отримані кадри передаються назовні.

Пристрої такого роду було неправильно відносити до області наномедицини. Однак відкриваються широкі перспективи їх подальшої мініатюризації та інтеграції з наносенсорами описаних вище типів, бортовими системами управління та зв'язку на основі молекулярної електроніки та інших нанотехнологій, джерелами енергії, що утилізують речовини, що містяться у внутрішніх середовищах організму. Надалі такі пристрої можуть бути забезпечені пристроями автономної локомоції і навіть маніпуляторами того чи іншого роду. У цьому випадку вони виявляться здатними проникати в потрібну точку організму, збирати там локальну діагностичну інформацію, доставляти лікарські засоби і, в ще більш віддаленій перспективі, здійснювати "нанохірургічні операції" - руйнування атеросклеротичних бляшок, знищення клітин з ознаками злоякісного переродження, відновлення пошкоджених нервових волокон. і т. д. Докладніше такі пристрої (нанороботи) будуть розглянуті нижче.

Медичний наноробот

Нанотехнологія дозволить інженерам побудувати складних нанороботів, яких можна безпечно вводити в людське тіло для транспортування важливих молекул, управління мікроскопічними об'єктами та сполучення з лікарями за допомогою мініатюрних датчиків, вони будуть оснащені двигунами, маніпуляторами, генераторами потужності та комп'ютерами молекулярного масштабу.

Ідея будувати таких нанороботів ґрунтується на факті, що тіло людини - природний наномеханізм: безліч нейтрофілів, лімфоцитів і білих клітин крові постійно функціонують в організмі, відновлюючи пошкоджені тканини, знищуючи мікроорганізми, що вторглися, і видаляючи сторонні частинки з різних органів.

Наноробототехніка виникла у разі необхідності працювати з мініатюрними об'єктами на молекулярному рівні. Нанороботи – наноелектромеханічні системи, призначені для виконання певних завдань з точністю в нанодіапазоні. Їхня перевага перед звичайною медициною полягає в їх розмірі. Розмір частинок впливає на тривалість і масштабність впливу, отже ліки в мікромасштабах можуть використовуватися з нижчою концентрацією і мають більш ранній початок терапевтичного впливу. Також забезпечується можливість доставки препарату до конкретного місця застосування.

Типовий медичний наноустрій ймовірно буде роботом розміром близько мікрона, зібраним з нано елементів. Ці нанороботи можуть діяти за командами зовні або за заданою програмою для виконання робіт макромасштабу.

Нанотрубки та інфрачервоне випромінювання

Фототермічна терапія з використанням наноматеріалів нещодавно привернула до себе увагу як ефективну стратегію у розробці нового покоління засобів лікування раку.

Одношарові вуглецеві нанотрубки (SWNT) є потенційним кандидатом на роль фототермічного терапевтичного фактора, оскільки виробляють значну кількість тепла при опроміненні хвиль ближнього інфрачервоного світла (NIR, довжина хвилі - 700-1100 nm). Для хвиль такої довжини біологічні тканини, включаючи шкіру, практично прозорі. Фототермічний ефект спричиняє теплову смерть ракових клітин, причому процес протікає неінвазивно.

Ефективність комбінованої терапії нанотрубками та опроміненням продемонстрована на результатах знищення in vivo солідної злоякісної пухлини. Такий спосіб лікування мишей показав повне руйнування пухлин без шкідливих побічних ефектів та рецидивів протягом 6 наступних місяців. У контрольній групі при лікуванні звичайними засобами було продемонстровано постійне зростання пухлини до смерті тварин.

З'являється модифікація одношарових вуглецевих нанотрубок за допомогою фосфоліпідів. Так як одношарові нанотрубки виявляють гідрофобні властивості, практично неможливо досягти їх проникнення в клітини уражених тканин. Такий підхід дозволив групі корейських вчених оминути цю складність.

Пухлини, пересаджені на спини мишей, є карциномою ротової порожнини людини. Для опромінення миші були поміщені під ІЧ лампу потужністю 76 Вт/см3. Тривалість сеансу становила 3 ​​хвилини. Пухлина повністю зникла через 20 днів після одноразового лікування. При цьому спочатку спостерігалося збільшення вмісту нанотрубок у м'язі, що оточувало пухлину, селезінці, крові та шкірі. Протягом наступних семи днів нанотрубки накопичувалися в крові та печінці. Через сім днів кількість нанотрубок у всіх органах різко зменшилась. Майже всі ін'єктовані нанотрубки було виведено печінкою та нирками протягом двох місяців.

Такі результати дозволяють розглядати фототермічний чинник ефективний метод лікування ракових пухлин.

Склянка з наноматеріалів марки «ХуаШен».Лікування низки захворювань структурованою водою

Про застосування наноматеріалів у медицині я чула багато, а от про склянку з наноматеріалів марки «ХуаШен» почула вперше. Лікування із застосуванням склянки з наноматеріалів марки «ХуаШен», це лікування за допомогою структурованої (низькомолекулярної) води.

Торгова марка «ХуаШен» належить Тяньзіньській корпорації «ХуаШен», яка об'єднує 6 груп компаній та підприємств із системою багатопрофільної діяльності: освоєння наукових технологій, виробництво та реалізація інформаційних продуктів та лікарських препаратів із натуральної сировини. Всі продукти виготовляються з урахуванням досвіду та традицій китайської медицини. На Російському ринку продукція «ХуаШен» вперше з'явилася у 2000 році, у Білорусії та Україні – у 2002 році, у Казахстані, Киргизії та Таджикистані – у 2004 році.

До складу наноматеріалів, що використовуються при виготовленні склянки марки «ХуаШен», входять такі речовини:

· Титановий ангідрит;

· окис цинку;

· Більше 10 різних мікроелементів.

Залита в склянку з наноматеріалів вода перетворюється через 20 хвилин, а потім її можна використовувати. У цей проміжок часу наноматеріали, з яких виготовлена ​​склянка, перетворюють макромолекули води (що складаються з 13-15 молекул) мікромолекули (з 5-7 молекул). Отримана вода називається «низькомолекулярною» і має 4 особливості:

· Високорозчинна дія;

· Розщеплюючу дію;

· Проникаюча дія;

· Дія щодо активізації обмінних процесів.

Якщо вірити різним джерелам, то клінічні дослідження підтверджують, що структурована вода:

· зменшує вміст холестерину в крові та очищає кровоносні артерії;

· Поліпшує травні функції, регулює кислотність;

· сприяє пришвидшеній регенерації тканин;

· сприяє виведенню шлаків та токсинів з організму;

· Підтримує імунну систему;

· Збільшує тривалість життя;

· оновлює метаболічний баланс;

· Очищає кишечник;

· активізує та нормалізує роботу нирок;

· Допомагає при лікуванні запалення слизової порожнини рота;

· Вона ефективна при лікуванні кишкових захворювань у дітей.

Структурована (низькомолекулярна) вода зі склянки марки «ХуаШен» фахівцями рекомендується для застосування при наступних захворюваннях:

· Шлункові захворювання (гастрит, виразка шлунка, виразка дванадцятипалої кишки, підвищеної кислотності, диспепсії та ін.) – вода сприяє покращенню виділення шлункового соку, стимулює перистальтику шлунка та кишечника, покращує травлення, підвищує засвоюваність їжі.

· Цукровий діабет – вода нормалізує обмін клітин підшлункової залози.

· Серцево-судинні захворювання: більшість захворювань серця виникають через те, що на венозних артеріях накопичується жир, що перешкоджає вільному току крові. При вживанні води зі склянки наноматеріалів жирові відкладення руйнуються і виводяться з організму. В результаті покращується постачання серця, нормалізується робота серцевих м'язів.

· Гіпертонія: у більшості хворих, головною причиною захворювання є підвищене всмоктування жиру, на стінках кровоносних судин накопичуються бляшки холестерину, і просвіт у судинах звужується. При регулярному вживанні води зі склянок марки "ХуаШен" кров очищається від кислотних речовин, внаслідок чого знижується тиск та пом'якшуються кровоносні судини.

· Запори - вода, оброблена із застосуванням наноматеріалів, вносить активний кисень, внаслідок чого запор швидко минає.

· Косметичний ефект: усунення бляклості шкіри, зморшок, огрубіння шкіри, сухості, пігментних плям, запалень шкіри та ін.

Порядок приготування та використання структурованої (низькомолекулярної) води наступний:

· У склянку з наноматеріалів марки "ХуаШен" заливається звичайна вода, краще очищена, яка витримується в ньому протягом 20-30 хвилин. У цей проміжок часу вода перетворюється на низькомолекулярну.

· Вже структуровану (низькомолекулярну) воду можна пити, вживати для приготування їжі, використовувати для вмивання, використовувати для поливу квітів та ін.

· Структуровану воду зі склянки можна додавати у ємності із звичайною, очищеною водою у пропорції 0,5 літра на 10 літрів (1:20). Після 20-30 хвилин вода і додаткової ємності набуде правильну структуру. Так збільшуються обсяги готової для споживання води.

· Структура води, яка отримана за допомогою наноматеріалів, поза склянкою зберігається протягом 18-24 годин.

· На 1 кг ваги людини рекомендується вживати 30 мл. води, тобто. людина вагою 70 кг. повинен випивати на добу не менше 2,1 літра води, а вагою 100 кг. - 3 літри на добу.

· Для отримання бажаного ефекту від лікування структуровану воду бажано вживати постійно.

За допомогою використання склянки з наноматеріалів марки "ХуаШен" окремо вибрані хвороби не лікуються. Вживання низькомолекулярної води дає комплексне оздоровлення всього організму. Відбувається самоочищення тіла від десятків видів різноманітних отрут та шлаків. Крім того, структурована вода збагачує клітини організму киснем, створюючи середовище, яке протидіє утворенню ракових клітин.

З одного боку, перспективи нанотехнологічної галузі воістину грандіозні. Нанотехнологій кардинально змінять всі сфери життя людини. Але з іншого боку, нанотехнології можуть бути небезпечними для суспільства.

Дослідники та захисники навколишнього середовища зробили прогноз, що найнебезпечнішими екологічними загрозами у майбутньому стануть наноматеріали, віруси, створені людиною, та роботи. Весь перелік загроз складається з 25 пунктів. Найбільш серйозні проблеми, на думку фахівців, будуть пов'язані з біороботами, які можуть стати новими інвазивними видами, з кліматичними експериментами, такими як «добриво» океану та розгортання щитів, що захищають землю від сонця.

Крім того, небезпека для екології становитиме попит, що виріс, на біомасу, необхідну для виготовлення біопалива, руйнування морських екосистем, викликане офшорним виробництвом електроенергії, а також експерименти з контролю інвазивних видів з використанням генетично модифікованих вірусів.

Інші загрози зі списку, які можуть сильно нашкодити навколишньому середовищу, належать, скоріше, до теоретичних. Серед них проблеми з роботами, які імітують поведінку тварин, і з мікробами, створеними з синтетичних молекул. Фахівці вважають, що якщо ці штучні форми життя будуть випущені у дику природу, вони можуть почати поводитись як інвазивні види.

Час стрімко штовхає нас до вершин нових перемог та відкриттів, нанороботи не є винятком, все лише на початку шляху, а нам залишається лише спостерігати, як молекулярні наномашини змінюватимуть життя навколо нас.

Список літератури

1. Рибалкіна М. – «Нанотехнологи для всіх», 2005 р.

2. Г.Г. Оленін – «Нанотехнології. Наноматеріали, наноустрою»

Розміщено на Allbest.ru

Подібні документи

Вивчення дії та застосування відомих фармакопейних лікарських рослин. Дослідження принципів та особливостей складання рослинних зборів для профілактики та лікування захворювань. Огляд нових технологій упаковки та зберігання лікарських трав.

реферат, доданий 19.05.2012


Характеристика апітерапії як загальної назви методів лікування різних захворювань людини із застосуванням живих бджіл, а також продуктів бджільництва. Сутність та роль методу лікування бджолоужалення. Принципи лікування медом. Аналіз бджолиних продуктів.

презентація , доданий 29.03.2015


Визначення поняття "десмургія". Ознайомлення з основами вчення про правила накладання та застосування пов'язок. Вивчення класифікації пов'язок та матеріалів для їх здійснення. Розгляд правил бинтування. Методи застосування шини, медичного гіпсу.

презентація , доданий 03.02.2016


Аналіз показань для застосування стимулюючої терапії: зниження показників реактивності, відсутність ефектів від лікування. Характеристика методів загального лікування захворювань пародонту в дітей віком. Знайомство із фізіотерапевтичними методами лікування пародонту.

презентація , доданий 16.05.2014


Дерматомікози (Dermatomykoses) як група захворювань шкіри та її придатків, викликаних впровадженням у неї грибів. Симптоми, опис клінічних ознак захворювань, препарати для лікування грибкових захворювань. Опис протигрибкових препаратів.

лекція, доданий 27.11.2009


Місце запальних захворювань лімфоїдного кільця глотки у структурі патології ЛОР-органів. Прояв, симптоми та діагностика низки захворювань: різних видів тонзиліту, фарингомікозу, дифтерії глотки, аденоїдів. Специфіка лікування цих хвороб.

реферат, доданий 17.02.2012


Історія введення поняття "невроз" у медицині. Загальні механізми та характеристики цього явища. Класифікація неврозів у вітчизняній психіатрії. Опис симптомів різноманітних неврозів, їх взаємозв'язок з іншими захворюваннями, особливості лікування.

реферат, доданий 09.11.2010


Механізми електричного та електромагнітного впливу на організм людини. Електротерапія як метод лікування, реабілітації та профілактики захворювань. Методи лікувального застосування. Показання та протипоказання до застосування електротерапії.

реферат, доданий 16.04.2019


Поняття та принципи реалізації рефлексотерапії. Аналіз та оцінка публікацій, присвячених використанню цих методів на різних етапах лікування онкологічних захворювань. Дослідження ефективності даних прийомів та перспективи їх застосування в майбутньому.

презентація , доданий 29.11.2015


Риси та класифікація травм щелепно-лицьової області. Вивихи та переломи зубів, переломи нижньої щелепи. Вивихи нижньої щелепи: причини, клінічні прояви, лікування. Розробка методів діагностики та лікування захворювань щелепно-лицьової області.

Останні успіхи нанотехнологій, за словами вчених, можуть виявитися дуже корисними у боротьбі з раковими захворюваннями. Розроблено протиракові ліки безпосередньо до мети – у клітини, уражені злоякісною пухлиною. Нова система, заснована на матеріалі, відомому як біосилікон. Наносиликон має пористу структуру (десять атомів у діаметрі), в яку зручно впроваджувати ліки, протеїни та радіонукліди. Досягши мети, біосилікон починає розпадатися, а доставлені їм ліки беруться до роботи. Причому, за словами розробників, нова система дозволяє регулювати дозування ліків.

Протягом останніх років співробітники Центру біологічних нанотехнологій працюють над створенням мікродатчиків, які будуть використовуватися для виявлення в організмі ракових клітин та боротьби з цією страшною хворобою.

Нова методика розпізнавання ракових клітин базується на вживленні в тіло людини крихітних сферичних резервуарів, виготовлених із синтетичних полімерів під назвою дендримери (від грец. dendron – дерево). Ці полімери були синтезовані протягом останнього десятиліття і мають принципово нову, не цільну будову, що нагадує структуру коралів або дерева. Такі полімери називаються надрозгалуженими або каскадними. Ті, у яких розгалуження має регулярний характер, і називаються дендримерами. У діаметрі кожна така сфера, або наносенсор, досягає всього 5 нанометрів – 5 мільярдних частин метра, що дозволяє розмістити на невеликій ділянці простору мільярди подібних наносенсорів.

Опинившись усередині тіла, ці крихітні датчики проникнуть у лімфоцити – білі кров'яні клітини, які забезпечують захисну реакцію організму проти інфекції та інших хвороботворних факторів. При імунній відповіді лімфоїдних клітин на певну хворобу або умови навколишнього середовища – застуду чи вплив радіації, наприклад, – білкова структура клітини змінюється. Кожен наносенсор, покритий спеціальними хімічними реактивами, за таких змін почне світитися.

Щоб побачити це світіння, вчені збираються створити спеціальний пристрій, який сканує сітківку ока. Лазер такого пристрою повинен засікати свічення лімфоцитів, коли один за одним проходять крізь вузькі капіляри очного дна. Якщо в лімфоцитах знаходиться достатня кількість помічених сенсорів, то для того, щоб виявити пошкодження клітини, знадобиться 15-секундне сканування, заявляють вчені.

Тут очікується найбільший вплив нанотехнології, оскільки вона торкається самої основи існування суспільства - людини. Нанотехнологія виходить на такий розмірний рівень фізичного світу, на якому різницю між живим і неживим стає хиткім - це молекулярні машини. Навіть вірус частково можна вважати живою системою, оскільки він містить у собі інформацію про свою побудову. А ось рибосома, хоч і складається з тих самих атомів, що і вся органіка, але такої інформації не містить і тому є лише органічною молекулярною машиною. Нанотехнологія у своєму розвиненому вигляді передбачає будівництво нанороботів, молекулярних машин неорганічного атомного складу, ці машини зможуть будувати свої копії, маючи інформацію про таку побудову. Тому межа між живим і не живим починає стиратися. На сьогоднішній день створено лише один примітивний крокуючий ДНК-робот.

Наномедицина представлена ​​такими можливостями:

• 1. Лабораторії на чіпі, спрямована на доставку ліків в організмі.
• 2. ДНК – чіпи (створення індивідуальних ліків).
• 3. Штучні ферменти та антитіла.
• 4. Штучні органи, штучні функціональні полімери (замінники органічних тканин). Цей напрямок тісно пов'язаний з ідеєю штучного життя і в перспективі веде до створення роботів, які мають штучну свідомість і здатні до самовідновлення на молекулярному рівні. Це пов'язано з розширенням поняття життя за рамки органічного
• 5. Нанороботи-хірурги (біомеханізми, що здійснюють зміни та необхідні медичні дії, розпізнавання та знищення ракових клітин). Це є найрадикальнішим застосуванням нанотехнології в медицині створення молекулярних нанороботів, які зможуть знищувати інфекції та ракові пухлини, проводити ремонт пошкоджених ДНК, тканин і органів, дублювати цілі системи життєзабезпечення організму, змінювати властивості організму.

Розглядаючи окремий атом як цеглину або "детальку" нанотехнології шукають практичні способи конструювати з цих деталей матеріали із заданими характеристиками. Багато фірм вже вміють збирати атоми та молекули в деякі конструкції.

У перспективі, будь-які молекули збиратимуться подібно до дитячого конструктора. Для цього планується використовувати нанороботи (наноботи). Будь-яку хімічно стабільну структуру, яку можна описати, насправді можна побудувати. Оскільки нанобот можна запрограмувати на будівництво будь-якої структури, зокрема на будівництво іншого нанобота, вони будуть дуже дешевими. Працюючи у величезних групах, наноботи зможуть створювати будь-які об'єкти з невеликими витратами та високою точністю. У медицині проблема застосування нанотехнологій у необхідності змінювати структуру клітини на молекулярному рівні, тобто. здійснювати "молекулярну хірургію" за допомогою наноботів. Очікується створення молекулярних роботів-лікарів, які можуть "жити" всередині людського організму, усуваючи всі пошкодження, або запобігаючи виникненню таких. Маніпулюючи окремими атомами та молекулами, наноботи зможуть здійснювати ремонт клітин. Прогнозований термін створення роботів-лікарів, перша половина ХХІ сторіччя.

Незважаючи на існуючий стан речей, нанотехнології - як кардинальне вирішення проблеми старіння є більш ніж перспективними.

Це зумовлено тим, що нанотехнології мають великий потенціал комерційного застосування для багатьох галузей, і, крім серйозного державного фінансування, дослідження в цьому напрямку ведуться багатьма великими корпораціями.

Цілком можливо, що після вдосконалення для забезпечення "вічної молодості" наноботи вже не будуть потрібні або вони будуть вироблятися клітиною.

Для досягнення цих цілей людству необхідно вирішити три основні питання:

• 1. Розробити та створити молекулярних роботів, які зможуть ремонтувати молекули.
• 2. Розробити та створити нанокомп'ютери, які керуватимуть наномашинами.
• 3. Створити повний опис всіх молекул у тілі людини, інакше кажучи, створити мапу людського організму на атомному рівні.

Основна складність із нанотехнологією - це проблема створення першого нанобота. Існує кілька перспективних напрямків.

Одне полягає в поліпшенні скануючого тунельного мікроскопа або атомносилового мікроскопа і досягненні позиційної точності та сили захоплення.

Інший шлях до створення першого нанобота веде через хімічний синтез. Можливо, спроектувати та синтезувати хитромудрі хімічні компоненти, які будуть здатні до самозбирання у розчині.

І ще одна дорога веде через біохімію. Рибосоми (всередині клітини) є спеціалізованими наноботами, і ми можемо використовувати їх для створення більш універсальних роботів.

Ці наноботи зможуть гальмувати процеси старіння, лікувати окремі клітини та взаємодіяти з окремими нейронами.

Роботи з вивчення розпочато порівняно недавно, але темпи відкриттів у цій галузі надзвичайно високі, багато хто вважає, це майбутнє медицини.

Істотну допомогу у вирішенні тих чи інших завдань можуть надати нанотехнології. У біології та інших науках їх застосування найчастіше має значення.

Необхідно сказати, що протягом останніх кількох десятиліть було виявлено близько тридцяти інфекційних патологій. Серед них слід відзначити СНІД, "пташиний грип", вірус Ебола та інші. Щороку у світі діагностуються мільйони нових випадків виникнення онкологічних захворювань. При цьому смертність від цих патологій становить близько п'ятисот тисяч людей на рік.

Мають велике значення для людства. Переваги використання нових методів перед традиційною терапією очевидні. Нанотехнології в медицині, головним чином, припускають хімічну дію на те чи інше захворювання за допомогою введення препаратів. В результаті в організмі формується певне середовище, що сприяє прискоренню процесу одужання.

Як вже було сказано вище, нанотехнології застосовуються в різних людини. Вчені всього світу працюють над створенням різних матеріалів, які можуть бути використані в тій чи іншій галузі. Найпростішим і найяскравішим прикладом застосування нанотехнології в косметології, наприклад, є відомий всім мильний розчин. Він не тільки має дезінфікуючі та миючі властивості. У ньому формуються міцели, наночастки. Сьогодні, зрозуміло, цей матеріал далеко не єдиний, який використовується в тих чи інших цілях для розвитку тієї чи іншої сфери людської діяльності.

Прикладів застосування нанотехнології у медицині досить багато. Так, вчені створили новий клас частинок. Наночастинки – наногільзи – наділені унікальними властивостями оптичного характеру. Ці елементи, володіючи мікроскопічним діаметром (у двадцять разів меншим, ніж у еритроцитів), здатні вільно переміщатися кровоносною системою. До поверхні гільз прикріплюються антитіла. Мета застосування цієї нанотехнології в медицині - знищення Через кілька годин після введення гільз в організм здійснюється опромінення інфрачервоним світлом. Усередині відбувається утворення особливої ​​енергії, за допомогою якої руйнуються ракові клітини.

Треба сказати, що тестування цієї нанотехнології було здійснено на піддослідних мишах. Через десять днів після опромінення відзначалося повне позбавлення від недуги. Більше того, подальші аналізи не показали нових осередків злоякісних формувань.

Вчені припускають, що ця та інші нанотехнології в медицині сприятимуть розвитку оперативних та недорогих методів діагностики та усунення патологій на ранніх стадіях. Крім того, впровадження нових розробок у галузі лікарських препаратів може дозволити відновлювати пошкоджену структуру ДНК.