МИНОБРНАУКИ РФ ПЕНЗЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ Кафедра

МИНОБРНАУКИ РФ ПЕНЗЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ Кафедра « Информационные технологии и менеджмент в медицинских и биотехнических» на тему: «Нанотехнологии» по дисциплине «Биофизика» Выполнила Студентка гр. 12 ПБ 1 б Кирасирова Д. И. Проверил: Сафронов А. И. Пенза, 2014

Технологии

• Нанотехноло гия — 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.

400 г. до н. э. Отцом нано-технологии можно считать греческого философа Демокрита. Примерно в 400 г. до н. э. он впервые использовал слово «атом» , что в переводе с греческого означает "нераскалываемый", для описания самой малой частицы вещества. Демокрит

«Приближать» предметы умели и иными способами — знаменитый римский философ Сенека писал об увеличении предметов с помощью наполненных водой прозрачных сосудов. Луций Анней Сенека (4 г. днэ – 65 г. нэ)

1538 г. В XVI веке человек, вопреки всем страхам и запретам, научился делать первые микроскопы, позволявшие различать мелкие и мельчайшие детали, доселе надежно от человеческого взгляда скрытые. Джероламо Фракасторо (1478 -1553) Лекарь по фамилии Фракасторо в одном из своих трудов 1538 года толково и внятно изложил систему работы микроскопа как комбинации двух линз, с помощью которых различимы разнообразные мелкие предметы.

1592 г. Около 1590 года появился микроскоп конструкции голландца Ханса Янсена из городка Миддельсбург. Вскоре подобные мысли пришли в голову земляку Янсена из Миддельсбурга Яну Липерсгею и другому голландцу — Якову Метиусу. Ханс Липперсхей (1560 -1619)

1609 г. К этой гонке технологий в начале XVII столетия присоединился неутомимый Галилей, придумавший «оччилино» — составной микроскоп с выпуклой и вогнутой линзами, который в 1609 году был представлен публике, а спустя три года его уже стали производить мелкими партиями. Галилео Галилей (1564 -1642)

1614 г. В 1614 году в европейский научный лексикон вошли слова «микроскоп» и «телескоп» . Христиан Гюйгенс (1629— 1695) Примерно в то же время знаменитый голландский физик Кристиан Гюйгенс придумал простую двулинзовую систему окуляров, которая регулировалась ахроматически и по этой причине стала настолько серьезным шагом вперед в развитии микроскопов, что окуляры по рецепту Гюйгенса производятся и сегодня.

1665 г. Все эти открытия позволили британцу Роберту Гуку в 1660 -х годах разглядеть невидимую до того структуру растений — наблюдая в микроскоп срезы бузины, морковки и укропа, он установил, что они состоят из клеток (термин придумал именно Гук). Книга Роберта Гука Micrographia (1665).

1673 г. Революцию в микроскопном ремесле устроил самый хитрый из увлеченных им голландцев — Антон ван Левенгук из города Дельфта. Он пошел другим путем и смастерил микроскопы с однойединственной сферической линзой небольшого размера. Увеличение получилось удивительным — до 300 раз. Современники поразились, а потомки часто называли именно Левенгука изобретателем микроскопа, хотя это было не так. Антони Ван Левенгук (1632— 1723) Публикуемые тайны природы Левенгука открыли чудеса микромира Джонатану Свифту.

Устройства Левенгука иронически прозвали «блошиными стеклами» , а его самого многие считали шарлатаном, но солидные микроскопы из составных линз достигли такого качества изображения лишь спустя полтора века.

ОТ МИКРО К НАНО В ХХ веке на фоне стремительно пополнявшегося списка научных чудес микротехнологии поначалу оставались в тени. Микроскоп для большинства обычных людей стал рутинным объектом для практического постижения школьного курса биологии, а ученым казалось, что превзойти естественный предел и различать структуры с расстоянием между элементами до 0, 20 микрометра невозможно. Этого вполне хватало для наблюдения микроорганизмов, растительных и животных клеток, мелких кристаллов, деталей микроструктуры металлов и сплавов.

1959 г. Новая революция грянула в 1959 -м, когда американский физик Ричард Фейнман прочел доклад с провокативным названием «Там внизу полно места» . Он предложил создать систему манипуляторов, способных в конечном итоге выйти на отдельно взятый атом. Ричард Фейнман Тактика Фейнмана основывалась на том, чтобы построить механизм, создававший свою уменьшенную копию. Процедура повторялась до тех пор, пока размеры механизма не сравнивались с параметрами одного атома.

1974 год В 1974 году японский физик Норио Танигучи ввел термин «нано-технологии» , которым предложил называть изделия, измеряемые в нанометрах Один нанометр — это миллионная доля миллиметра. Норио Танигучи

1985 г. Герд Биннинг Верность предположений Фейнмана была подтверждена лишь спустя десятилетия, когда Герд Биннинг изобрел микроскоп, способный эти атомы разглядеть.

ВЛИЯНИЕ НАНО-ТЕХНОЛОГИЙ НА ЗДОРОВЬЕ Устройства микронного размера смогут перемещаться по организму человека, разрушая атеросклеротические бляшки в сосудах, уничтожая раковые клетки и возбудителей инфекционных заболеваний

ВЛИЯНИЕ НАНО-ТЕХНОЛОГИЙ НА ЗДОРОВЬЕ В последние годы используются искусственно созданные объекты нанометровых размеров. Созданные на их основе вещества называют наноматериалами

НАНОРОБОТЫ Главная особенность нанороботов состоит в том, что они способны передвигаться автономно.

Медицинский наноробот общего применения из алмаза

НАНОРОБОТ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ Схематическая конструкция наноробота общего назначения 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 1. Захват манипулятора. Телескопический манипулятор Наноманипулятор Центральный наноманипулятор Сенсор биомолекул Акустический сенсор Сенсор параметров среды Дипольная радиоантенна Стыковочный коннектор Двигательный жгутик Присоска жгутика Гнезда наноманипуляторов

НАНОРОБОТ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ Двигательная система и подсистема заякоривания наноробота.

НАНОРОБОТ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ Сенсорная и обрабатывающая подсистемы.

Транспортная подсистема

Нанороботы в кровеносной системе

НАНОРОБОТ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ Наноробот ремонтирует клетку.

Нано технологии в медицине

Опробован метод лечения рака золотыми наночастицами • Главным ее «орудием» в борьбе с раковой опухолью являются наночастицы золота. Технология эффективна не только в лечении рака, но и в значительном уменьшении побочных эффектов, которые он дает.

Нанотехнологии в медицине для восстановления участков тела • Широкое применение • Широкий диапозон человеческих клеток • Новые нано структурированны е материалы

Созданы наноботы, транспортирующие противораковые препараты • Достаточно быстро сегодня развивается такое направление, как нанотехнологи в области борьбы с раком. В частности, совсем недавно была предложена новая концепция использования наночастиц, которые в загруженном химиотерапевтическими средствами виде, будут доставляться к больным органам, т. е. использоваться в качестве транспорта. В этой области уже активно проводятся клинические испытания, которые показали, что такие специально доставленные лекарственные препараты способны вызвать значительное уменьшение размеров опухолей.

Созданы наноботы, транспортирующие противораковые препараты • Такими разработками занимаются ученые из компании «BIND Biosciences» . Они впервые наполнили специальные полимерные наночастицы таким противораковым препаратом — доцетакселем (производным таксола). Частицы были введены семнадцати пациентам, внутривенно. Все они страдали химиорезистивной мутацией какого-либо онкологического заболевания. • Спустя сорок два дня у пятнадцати участников остановился рост новообразований, а у двоих опухоли уменьшились в размере, причем, значительно. Использование таких наночастиц корректирует работу доцетакселя, который отдельно не различает здоровые и раковые клетки. Маленькие «помощники» реагируют с веществами, характерными именно для раковых клеток, и лишь после этого выпускают находящееся в них лекарственное средство.

Созданы наночастицы, останавливающие внутреннее кровотечение • Такую основу для терапевтического метода, способного остановить внутренние кровотечения, разработали ученые из Западного университета Кейза (Америка).

Созданы наночастицы, останавливающие внутреннее кровотечение • • В настоящее время внутреннее кровотечение — это настоящая проблема, с которой врачи не могут справиться в полевых условиях. Единственный выход — это оперативная доставка пострадавшего в больницу, где проводится специальная операция. Одновременно с этим больному вводят донорские тромбоциты или фактор свертываемости крови. Американские же ученые предлагают неплохую альтернативу, выражающуюся в применении синтетических искусственных тромбоцитов — их можно будет применять вне стен больницы. На рисунке показано, как такие частицы зеленого цвета прилипли к кровяным тельцам (фиолетовый цвет). Синтетические тромбоциты довольно просты в устройстве. Диаметр каждого составляет около трехсот нанометров, состав ядра — это сополимер молочной и гликолевой кислоты. Из этого же материала изготавливается сегодня шовная растворимая нить, которая широко применяется в хирургии. Слипание частиц здесь предотвращает полимерный защитный слой — он же предохраняет тромбоциты от нападений со стороны человеческого иммунитета.