Фармациядағы нанотехнология

С.Ж.Асфендияров атындағы Қазақ ұлттық университеті

Реферат

Тақырыбы: Фармациядағы нанотехнология

Орындаған:Бақыт Назерке

ФӨТ:17-001-02

Тексерген:Өмірбекова.З

1. Нанотехнология-бұл адамның көзіне көрінбейтін майда бөлшектерді белгілі бір ретке келтіре отырып, оның ерекшеліктерін алдын-ала белгілеп беру арқылы әлдебір құрылымды қарастыруға қажетті жекелеген атомдарды ыңғайлап орналастыру. Нанометр дегеніміз бір метрді миллиардқа бөлгендегі ұсақ бөлігі (1 нанометр=10^-9 метр). Нанотехнология – осындай кішігірім өлшемдермен айналысатын ғылым. 1986 жылы студент Эрик Дрексел «Жасампаз машина» атты футуристік эссесінде алғаш рет «молекулярлы технология» деген сөз тіркесін қолданған болатын. Эрик Дрессел фантаст-жазушы Станислав Лемнің тұжырымдамаларына өз ойындағы қиялдарды үстей отырып, «Саналы тіршілік ортасының» негізгі бейне-кескінін ойлап шығарған. Осы болжамға сәйкес, XXI ғасырда нанороботтар мен технологиялар әрбір ағзаның, заттың құрамына енгізіледі де, адамзат өзін қоршаған әлеммен бірге тұтастай саналы суперкомпьютерге айналады. Нанотехнология терминін қолданысқа алғаш рет 1974 жылы жапон физигі Норио Танигути енгізген. «Нанотехнология» деген сөзді өзіміздің қазақ тілінде түсіндіретін болсақ, «кішкентай өлшемді технология» дегенді білдіреді. Бұл жерде «нано» сөзі «миллиардтың бір бөлшегі» деген мағынаны береді. Қысқасы, кез келген заттың миллиардтан бір бөлшегі бастапқы тегінен ерекшеленді де, басқа физикалық қасиеттерге ие болады. Міне, осы заңдылық арқылы, яғни, материяның белгілі бір күйден екіншісіне өту кезіндегі өзгерістер арқылы өмірге, бұрын ешкімге белгісіз жаңа технология еніп жатыр. Қазіргі заманауи «сандық» технологиялармен үйлесімді жұмыс істейтін электронды құрылғылар – осы нанотехнологияның жемісі десек, қателесіп отырған жоқпыз. Бұған мысал ретінде байланыс саласындағы талшықты-оптикалық жүйелерді жатқызуға болады. Яғни, ешқандай сым-баусыз ақпараттарды бір нүктеден екінші нүктеге ауа ағынындағы талшықтарды өз еркіміз бойынша басқару арқылы оп-оңай жеткізе аламыз. Менделеев кестесіндегі көптеген химиялық элементтер нанотехнологияның әсерінен өзгерістерге ұшырап, басқа да бір қасиетке ие болып жатқаны осылайша анықталған болатын. Қысқасы, на­нотехнология адамзат өмі­рін­дегі ең төңкерісті жаңалықтардың бірі болды десек, артық айтқандық емес. Ал оның бүгінгісінен бола­ша­ғы әлдеқайда «жемісті».

Нанометр дегеніміз бір метрдің миллиардтан бір бөлігі (1 нанометр=109 метр). Нанотехнология осындай ауқымды өлшемдермен айналысады.Нанотехнология – кеңістіктің нанометрлік аймағындағы жеке атомдарға, молекулаларға, молекулалық жүйелерге әсер ету арқылы жаңа физика-химия қасиеттері бар молекулалар,наноқұрылымдар, наноқұрылғылар мен материалдар алу мүмкіндіктерін зерттейтін қолданбалы ғылым.

1. Нанотехнологияның қолдану аясы.

Генетика, медицина, клондау, микроағзалардағыбактерияларға әсер ету және машина жасау, электроника, т.б. өндірістерге арналған жаңа материалдар алу, техника мен өндірістің барлық түрлерін жаңа сапа деңгейіне көтеру мәселелерін нанотехнологияны дамыту арқылы ғана шешуге болады.

Нанотехнология саласы енді ғана дамып келе жатқанымен, оның жемістері әскери, әуе және космонавтика салаларында баяғыдан бері қолданылып келеді. Бірақ, құпиялық жағдайға байланысты, бұл технология туралы ақпарат тек ғалымдар мен әскер басшыларына ғана белгілі болатын. Кейінгі кездерде алынған нанотехнология нәтижелерін өндірісте (медицина, электроника, ауыл шаруашылығы, машина құрастыру тб.) көптеп қолдану мүмкіндігінің ашылуына байланысты, алдыңғы қатарлы дамыған мемлекеттерде көптеген зерттеу жұмыстары жүргізілумен қатар, сол зерттеулерге байланысты қолданылатын техникалар өндіріліп жатыр.

 Қазақ жерінде нанотехнологияларды дамыту мақсатымен мемлекет тарапынан қолдау көрсетіліп жатыр. Мемлекет басшысы Нұрсұлтан Әбішұлы Назарбаевтың жетекші он жоғары оқу орындарында инженерлік зертханалар құру тапсырмасына байланысты мемлекет тарапынан қаржы бөлініп, сатып алынған электронды микроскоптар, спектрометрлер тб. құралдар нанотехнология элементтерін жүзеге асыруға мүмкіндік берумен қатар, оның әрі қарай дамуына үлес қосып жатыр. Ал көлемді зерттеу жүргізу қиын іс болғандықтан, көптеген зерттеулерді шет мемлекеттерде жүргізуге мәжбүр болып отырмыз. Себебі, нанотехнологияның қазіргі жағдайы химия, физика, информатика, механика сынды ғылымды жетік меңгерген, біліктілігі мол  мамандардың бірлесе отырып жұмыс істеуін қажет етеді. Бұған қоса, мамандар заманауи техникамен жұмыс істей білуі қажет. Ал ол үшін, әрине, мол тәжірибе қажет. Ал «Болашақ» бағдарламасының ғылыми тағылымдамадан өту бастамасы мамандарымыздың біліктілігін арттыруға мүмкіндік беретіні сөзсіз.

2003 жылдан бастап қазақ ғалымдары жоғарыда айтылған ғылым саласында жаңалық ашуға қолдарындағы бар күшті салып келеді. Елімізде нанотехнологиялық зерттеулерді жүргізетін зертханалар бой көтеріп, арнайы ғылыми ұжымдар құрылған болатын. Алайда, еліміз нанотехнология саласында ғылыми терең зерттеулер жүргізуге арналған қымбат құрылғыларға қол жеткізе алмай жүр. Осының салдарынан біздің ғалымдарға зерттеулерді көрші мемлекеттердің ғылыми-технологиялық зертханаларында жүргізуге тура келеді. Елімізде ғылым мен техниканы қатар дамыту - елімізде зияткерлік әлеуметті сақтау мен дамытуға, оған қоса, республикамыздың қаржылай-экономикалық  жағдайдың дамуына үлкен ықпал етеді.

3.Нанотехнологияны елімізде дамытудың алдыңғы шарттары.

2007-2008 жылдары отандық жоғары оқу орындарында инженерлік бағыттағы 15 ғылыми зертхана құрылып, жұмыс істей бастады. Бұл салаға республикалық бюджеттен азды-көпті қаражат та бөлінген. Алдағы 10-15 жылда нанотехнологиялық материалдарды қолдану тәсілімен шығарылатын бұйымдардың көлемі триллион доллар болады деп күтілуде. Бүкіл әлем аса бір құштарлықпен айналысып отырған нанотехнологияны дамытуды қолға алмағанды айтпағанда, оның не екенін, пайдасы қандай болатындығын біз әлі күнге дейін жетік білмейміз. Ресей мемлекеті нанотехнологияны дамытуға бір миллиард АҚШ долларын бөліп, зертханалар ашуда. Біз олардан қалыспауымыз қажет.

Сол жылдан бастап еліміздің 10 алдыңғы қатарлы жоғары оқу орындарында қазіргі талапқа сай жабдықтармен жабдықталған инженерлік зертханалар ашылған болатын. Солардың қатарында Әл-Фараби атындағы қазақ мемлекеттік университеті мен М.Х.Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университетіндегі «Наноинженерлік зерттеу әдістері» зертханасы. Әл-Фараби атындағы қазақ мемлекеттік университетінде аты дүние жүзіне мәшһүр профессор Г.А. Мун, Тараз мемлекеттік университетінде профессор И.И. Бекбасаров басшылық жасайды. 2012 жылы Қ. Жұбанов атындағы Ақтөбе мемлекеттік университетінде "Нанотехнологиялар" ғылыми зертханасы ашылды. Тараз мемлекеттік университетінде бүгінгі күні электронды микроскоптар мен рентгендік микроталдаулар жасалып, құрылыстық, композициялық материалдарды, азық-түлік өнімдерін физикалық-химиялық зерттеу әдістері жалғасын табуда.

Оқу орнына мемлекет тарапынан бөлінген қаражатқа жапондық микроскоп алынды. Бір айта кетерлігі, мұндай микроскоп Қазақстанда екеу ғана, оның екіншісі Республикалық ядролық физика ғылыми зерттеу институтында. Бір жағынан мақтаныш болғанымен, бұл ретте аталған микроскоп бүгінгі таңда алдыңғы қатарлы деп те айтуға болмайды. Өйткені, жапондарда бұл жабдық ескірген болып есептеледі. Қазіргі уақытта дүние жүзінде 1600 ғылыми-техникалық компаниялар мен фирмалар, зертханалар мен орталықтар нанотехнологиялық зерттеулермен айналысуда. Оның 28 пайызы АҚШ-та, 24 пайызы Жапонияда, 10 пайызы Ұлыбританияда, 9 пайызы Алманияда, және 5 пайызы Австрияда екен. Франция, Италия, Қытай елдері 3 пайыздан, басқа мемлекеттер, соның ішінде Ресей барлығы 14 пайызды құрайды. Ал, Қазақстан сол он төрт пайыздың ішінде де жоқ. Осыдан-ақ елімізде бұл саланың дамуының мән-жағдайын білуге болады

4. Наномедицинаға өз үлесін қосқан ғалымдар.

Ричард Фейнман  (1918–1988), американдық  физик, 1965 жылы  Нобель сыйлығына ие болды.

Ричард Фейнман  нанотехнология ғылымының негізін қалап, дамуына зор үлес қосты. Миниатюрлі компьютер және автономды құрылыстарды ойлап тапты. Осы құрылғылар өздерінде көптеген ақпараттар сақталды. Олар әрі хирургия саласында адам ағзасына операция жасауға мүмкіншілік тудырды. Фейнман : «… Қызықты болар еді егер де сіз хирургті жұтып қойсаңыз. Механикалық хирург қан тасымалдайтын сосудтарға түсіп сол арқылы жүректі қарап шығады….»

Роберт Фрейтас зерттеуші, «Наномедицина» атты еңбектің авторы.

Берілген ғылым саласында жетекші ғалым Р. Фрейтастің канондық ұйғарымы бойынша наномедицина бұл: “наноқұрылымдарды пайдалана отырып бақылау, түзету, конструкциялау және адамның биологиялық жүйелерін молекулалық деңгейде қадағалау”.Ол ұсынған жүйе бойынша  нанотехнологияның  әдістері мен техникасын  адамның қартайуын баяулатуға  қолдануға болады.

5.Наномедицина.

Наномедицина-ның  қолдану аясы:

1) Адамның өмірін ұзартуға кедергі жасайтын аурулардың алдын алу және диагностиканың  жаңа нанотехнологиялық  әдістерін нақты тіжіриебиеде зерттеу.

2) Умозрителді құрылмның жалғасуы.Оның мақсаты адамның ағзасын аурулардан қорғау және оны емдеу.

Нанобөлшектер  медицинада.

Бұл ғылым саласындағы тәжіриебиелік жұмыстардың негізгі бағыты наноөлшемді бөлшектерді кең қолдану. Нанобөлшектердің орташа өлшемі ~20-30 нм, сондықтан олар адамның қанына еңгізіліп ең жіңішке капилярлардан оңай өтеді.

NCD системасы (Nanorobot Control Design). 

Қазіргі уақыттағы наноэлектромеханикалыққұрылғылар бұл мүмкіндіктері жоғары нанороботтардың прототиптері. Оларды әртүрлі ауруларды емдеуге қолданады. Нанороботтардыңөздері – өлшемдері молекуламен бірдей машиналар. Олар орын ауыстыруға, өндеуге  берілген программаларды орындауға және ақпараттар тасымалдауға негізделген. Адриано Кавалькантидің басшылығымен ғалымдар жақында нанороботтарды зерттеуге үш өлшемді жүйені бүкіл әлемге қарастыруға ұсынды. Осы арқылы олар артериалды  тамырларда вертуалды биомолекулалармен байланысын және олардыңәрекеттерін бақылауға мүмкіндік алды. Бұл жүйені NCD (Nanorobot Control Design) деп атады.бұны медицина саласындағы ревалюциялық жаңалық деп айтуға болады. Берілген жүйе адам  ағзасында  нанороботтардың  жұмыс істеу  процестерін визуализациялауға мүмкіндік береді.

ІСІКТІ ЕМДЕУ 

Нанобөлшектер дәрілерді жасушаларға жеткізуге арналған міңсіз әдіс. Жаңа технологиялардың арқасында нанобөлшектер әртүрлі ауруларды емдеуге  арналған ең көп тараған дәрілердің бірі. 2007 жылғы зерттеулер бойынша ісікті емдеуге плазмондардыңқасиеттерін қолдануға болады. Кровотокқа енгізілген наносфералар тез өсетін ісіктерде концентрленеді.

Инфрақызыл лазерінің жарығы  тері арқылы өтіп, электрондардың резонансты тербелістерін тудыру арқылы  наносфераларды қыздырады.  Жоғары температура ісік жасушаларын өлтіреді, ал айналасындағы сау жасушалар зақымданбайды.

6. Нанотехнологиялар:

•Жаңа дәрі дәрмектердің өңдірілуін тездетеді..

•Аурудың орталығына дәрінің жеткізу әдістерін және жоғары эффективті формаларын тудырады.

•Диагностиканың жаңа әдістерін ұсынады.

•Травмалық емес операцияларды өткізуге мүмкіндік береді.

7. Қорытынды.

Нанотехнология - ХХІ ғасырдағы ғылыми-техникалық дағдарыстың жетістігі десек, қателеспейміз. Өкінішке орай, адамдарға бүгінгі нанотехнологиялар 50 жыл бұрынғы ядролық технология тәрізді таныс емес дүние болып тұр. Себебі, бүгінгі өндіріс пен ғылымның дамуына жаңа бағыт берген нанотехнология жайлы айтылатын ақпарат жоқтың қасы. Дамыған елдердің осы саладағы жетістіктері таң қалдырарлық. Көршілес жатқан Ресей бұл саланы дамытуға 180 млрд. доллар көлемінде қаражат бөліп отыр. Нанотехнология саласына көңіл бөлген елімізде ұлттық зертхана құрылып, жаңа зерттеулерді жүргізуге арналған жаңа  құрылғылар мен технологиялық жүйелер көптеп сатып алынуда.
Сонымен, нанотехнология дегеніміз - молекулалардың жиынтығынан құрылған ерекше бір физикалық қасиеті бар материал. Немесе бір сөзбен айтқанда, заттың бөлшегінен тұтас бір жаңа дүние ойлап шығару дегенді білдіреді. Мәселен, қазір Жапония елінде осы нанотехнологияның арқасында 18 келілік бронды сауыттың орнына жеңіл, әрі киюге ыңғайлы көміртекті бронды жейде жасалынып отыр. Шетелдегідей көп болмағанымен, мұндай жаңалықтан қазақ ғалымдары да құр алақан болып отырған жоқ. Мұрат Құрмашұлы әріптестерімен бірге дәрілік нанокапсула жасап шығарған болатын. Оның ерекшелігі болмашы ғана бөлігін сырқат жүрекке жақса, науқас инфарктан жылдам оңалады. Бұған қоса, нанокапсуланың әсері өте тез.

Осындай ғылыми жетістіктеріміз көбейе берсін деген тілекпен, Қазақстандық ғалымдарға айтарым сәттілік!