Светлое будущее медицины в отдельно взятом атоме

Актуальность.

Сегодня сам Президент нашей страны уверен в том, что будущее России - нанотехнологии. На создание мощной нанодержавы государственная казна выделила 200 млрд. рублей.

Заявленная цель - обеспечить процветание России к 2020 году.

На заседании правительства, посвященному развитию нанотехнологий в России, наш премьер В.В.Путин сформулировал ставшую на настоящий момент крылатой фразу: "Половина из присутствующих здесь не знает, что это такое, но все знают, что без этого жить нельзя".

Цель данной работы:

изучение возможностей применения современных достижений науки и техники (нанотехнологий) в медицинской практике.

Для реализации этой цели мы поставили следующие задачи:

Поиск и анализ литературных данных об использовании нанотехнологий в народном хозяйстве;

Поиск и анализ литературных данных о применении достижений нанотехнологий в медицине;

Анализ литературных данных по истории изучаемого вопроса и вкладе зарубежных и отечественных ученых в развитие нанотехнологий;

Изучение перспектив и проблем применения нанотехнологий в медицине;

Анкетирование школьников об отношении к данной проблеме.

Светлое будущее медицины в

отдельно взятом атоме

Проект выполнила: Сухарева Галина

Научный руководитель:

Воликова Нина Николаевна,

учитель физики МБОУ Углеродовской СОШ

АКТУАЛЬНОСТЬ

Сегодня сам Президент нашей страны уверен в том, что будущее России - нанотехнологии. На создание мощной нанодержавы государственная казна выделила 200 млрд. рублей.

Заявленная цель - обеспечить процветание России к 2020 году.

На заседании правительства, посвященному развитию нанотехнологий в России, наш премьер В.В.Путин сформулировал ставшую на настоящий момент крылатой фразу: "Половина из присутствующих здесь не знает, что это такое, но все знают, что без этого жить нельзя".

Цель

Цель данной работы:

изучение возможностей применения современных достижений науки и техники (нанотехнологий) в медицинской практике.

ЗАДАЧИ

Для реализации этой цели мы поставили следующие задачи:

• Поиск и анализ литературных данных об использовании нанотехнологий в народном хозяйстве;
• Поиск и анализ литературных данных о применении достижений нанотехнологий в медицине;
• Анализ литературных данных по истории изучаемого вопроса и вкладе зарубежных и отечественных ученых в развитие нанотехнологий;
• Изучение перспектив и проблем применения нанотехнологий в медицине;
• Анкетирование школьников об отношении к данной проблеме.

Что же такое нанотехнология?

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 атомарной структурой путём контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами .

Термин «нанотехнология» относительно молод, ему еще нет и двадцати лет. «Нано» — первая составная часть сложных слов и названий единиц измерения, обозначающая уменьшение в миллиард раз. То есть их величина приближается к размерам атомов и молекул. Созданные с такими параметрами вещества называют наноматериалами или нанокомпозитами, а способы их производства и применения - нанотехнологиями.

История нанотехнологий

хронология научных открытий:

1883 год. Первый нанотехнологический прорыв совершил американский изобретатель Джордж Истмэп, придумав фотопленку. Впоследствии он основал известную компанию Kodak.

1905 год. Альберт Эйнштейн опубликовал работу, в которой доказывал, что размер молекулы сахара составляет примерно 1 нанометр.

1931 год. В Германии создан электронный микроскоп, впервые позволивший исследовать нанообъекты.

1974 год. Японский физик Норио Танигучи ввел в научный оборот слово "нанотехнологии", которым предложил обозначать не сам процесс, а механизмы, размером менее одного микрона

1981 год. Немецкие физики Герд Бипниг и Генрих Рорер создали микроскоп, способный показывать отдельные атомы.

1993 год. В США присуждена первая Фейимановская премия.

Нанотехнологии в

народном хозяйстве

Сегодня прогресс в области нанотехнологий связан с разработкой наноматериалов для аэрокосмической, автомобильной, электронной промышленности. Одной из перспективнейшей областью применения нанотехнологий становится медицина.

Нанотехнологии в медицине

НАНОМЕДИЦИНА

Нано-

инструменты

и нано-

манипуляторы

Нано-

частицы

Нано-

структури-

рованные

материалы

Микро- и

наноустройства

различной степени

автономности

Микро- и

нанокапсулы

Медицинское

Нано

применения

технологические

сканирующих

сенсоры

и анализаторы

зондовых микроскопов

НАНОМАТЕРИАЛЫ

Наноматериалы - это материалы, структурированные на уровне молекулярных размеров. В медицине материалы с наноструктурированной поверхностью могут использоваться для замены тех или иных тканей. Клетки организма опознают такие материалы как "свои" и прикрепляются к их поверхности.

НАНОМАТЕРИАЛЫ

В настоящее время достигнуты успехи в изготовлении наноматериала, имитирующего естественную костную ткань. Одним из возможных применений таких материалов могло бы стать изготовление биореакторов для выращивания стволовых клеток. Использование материалов с наноразмерной структурой поверхности для управления процессами пролиферации и дифференциации стволовых клеток представляет собой огромное поле для исследований.

НАНОЧАСТИЦЫ

Спектр возможных применений наночастиц чрезвычайно широк. Он включает борьбу с вирусными заболеваниями такими, как грипп, онкологическими и нейродегенеративными заболеваниями, остеопорозом, заболеваниями сосудов. Например, наносфера может содержать внутри атом радиоактивного элемента, а на поверхности -группы, позволяющие ей прикрепиться к раковой клетке.

Наносферы могут использоваться и в диагностике, например, как рентгеноконтрастное вещество, прикрепляющееся к поверхности определенных клеток и показывающее их расположение в организме.

Микро- и нанокапсулы

Миниатюрные капсулы могут быть использованы для доставки лекарственных средств в нужное место организма. Уже испытываются подобные микрокапсулы для доставки и физиологически регулируемого выделения инсулина при диабете 1-го типа. Использование таких размеров позволяет защитить содержимое капсулы от воздействия иммунной системы организма. Это дает возможность помещать в капсулы инсулин-продуцирующие клетки животного, которые иначе были бы отторгнуты организмом.

Сенсоры и анализаторы

• Использование микро- и нанотехнологий позволяет многократно повысить возможности по обнаружению и анализу сверхмалых количеств различных веществ. Одним из вариантов такого рода устройства является "лаборатория на чипе".
• Такое устройство, способное обнаруживать отдельные молекулы и может быть использовано при определении последовательности оснований ДНК или аминокислот с целью идентификации, выявления генетических или онкологических заболеваний, обнаружения возбудителей инфекционных заболеваний, токсических веществ.

Зондовые микроскопы

Сканирующие микроскопы позволяют достигать увеличения достаточного, для того чтобы рассмотреть отдельные молекулы и атомы. Это, дает возможность изучать живые объекты, не разрушая их.

НАНОМАНИПУЛЯТОРЫ

Наноманипуляторы – это устройства, предназначенные для манипуляций с нанообъектами - наночастицами, молекулами и отдельными атомами. Примером могут служить сканирующие зондовые микроскопы, которые позволяют перемещать любые объекты вплоть до атомов.

Микро- и наноустройства

Микро- и наноустройства могут быть помещены внутрь организма для диагностических и лечебных целей. Эти устройства, предназначены для исследования желудочно-кишечного тракта, несут миниатюрную видеокамеру и систему освещения. Полученные кадры передаются наружу .

Вполне возможно, что после усовершенствования для обеспечения "вечной молодости" наноботы уже не будут нужны или они будут производиться самой клеткой. Для достижения этих целей человечеству необходимо решить три основных вопроса:

Выявление

последствий

интоксикации,

включающей

опасность для системы

воспроизводства

потомства

Изучение

процессов превращения

продуктов НТ

в организме человека и

особенности их

метаболизма

Необходимость

разработки

нормативно-

методической

базы

Проблемы развития нанотехнологий

Изучение возможностей

неблагоприятного

влияния продуктов НТ

на генные структуры

Оценка воздействия

сверхмалых количеств

вещества и

возникновение

пародоксальных

эффектов

Дискуссии по поводу проблем развития нанотехнологий

АНКЕТА

Знаете ли вы что такое нанотехнологии?

а) да;

б) нет; впервые слышу;

в) имею общее представление.

2. Имеете ли вы представление о применении нанотехнологий в медицине?

а) да;

б) нет.

Каковы, по-вашему мнению, аспекты применения нанотехнологий в медицине:

а) диагностика заболеваний;

б) повышение эффективности лечения больных;

в) замедление старения организма;

г) невозможность использования традиционных методов лечения;

д).исключение побочных негативных явлений при приеме обычных лекарственных средств.

Как вы считаете, наносят ли вред применение нанотехнологий здоровью человека?

а) нет; не наносят;

б) да, наносят непоправимый вред;

в) не знаю.

Думаете ли вы, что применение нанотехнологий облегчает процессы лечения больных?

а) да;

б) нет

в). не знаю;

Как вы думаете, почему на сегодняшний день в России нанотехнологии применяются не так широко, как в других высокоразвитых странах?

а) слабо развита научная база;

б) недостаточное финансирование данной отрасли;

в) недостаток кадров;

г) затрудняюсь ответить.

7.Чтобы вы предпочли выбрать?

а) традиционные методы диагностики и лечения;

б) нанотехнологии.

Результаты анкетирования

Проанализировав, полученные данные мы выяснили, что 54% респондентов точно знают, что такое нанотехнологии, и 45% имеют представление о применении нанотехнологий в медицине. Только 1% опрошенных не знает о возможностях этого современного метода, ни вообще, ни в медицинской практике.

Аспекты применения нанотехнологий

Как вы считаете, наносят ли вред применение НТ здоровью человека?

Почти половина опрашиваемых считают, что применение нанотехнологий абсолютно безвредно для здоровья человека, такое же количество не знает о существовании побочных эффектов, и только 4% считают, что применение нанотехнологий наносит непоправимый вред здоровью.

50%

46%

4%

Что бы вы предпочли выбрать?

При выборе предпочтения способа лечения мнения респондентов разделились 38% выбирают традиционные методы лечения и диагностики, а 62% - нанотехнологии.

Спасибо за внимание !