Использование нанотехнологий в медицине. Наночастицы и нанотехнологии в биологии и медицине

Наука шагает вперед семимильными шагами. Стремительное развитие технологий дало возможность создавать приложения и устройства, которые способны открыватьбесконечные возможности в различных направлениях медицины. Используя нанотехнологии в медицине, человек все ближе подходит к постижению того, какие процессы происходят в его организме как на клеточном или молекулярном уровне, так и на атомном уровне или на наноуровне.

Наноботы - это наномашины будущего поколения. Они могут ощущать изменения в окружающей среде и адаптироваться к ним, делать сложные расчеты, общаться, активно двигаться, совершать сборку на молекулярном уровне, проводить ремонт или даже обзаводиться потомством. Такие продвинутыенанотехнологииимеют огромный потенциал для использования их в медицине.

Нанокомпьютеры. Это машины, благодаря которым становитсявозможным управлять нанороботами. Тяга к созданию нанокомпьютеров, а также стремление производить квантовые вычисления открывают безграничные возможности для того, что бы использовать нанотехнологии в медицине.

Вот лишь несколько примеров того, как используют нанотехнологии в медицине:

  1. Регенерация на клеточном уровне. Поврежденные клетки организма часто невозможно или очень сложно восстановить, поскольку они очень малы. Однако нанотехнологии в медицине позволяютнарушить это правило. Наноботы а также иные устройства, могут использоваться для манипуляций, которые необходимо произвестина молекулярном уровне для восстановления клеток.
  2. Болезни сердечнососудистой системы. Существует реальная возможность научиться использоватьнанотехнологии в медицине сердечной деятельности. Вчастности, нанороботы могут выполнять множество функций, например таких, как восстановление поврежденных сердечных тканей.Другим вариантом использования нанотехнологийв медицинеявляется очищение артерий отвозникающих в них атеросклеротических бляшек и для устранения иного рода проблем.
  3. Лечение рака. Первые шаги, во время совершения которых использовались нанотехнологии в медицине лечения рака, были уже сделаны и имели большой успех.Функциональность некоторых наноустройств позволяет им наиболее точно нацелиться нараковые клетки и уничтожить их, не причиняя вреда здоровым клеткам, которые их окружают.
  4. Старение. Нанотехнологии вмедицинемогут использоваться для устранения некоторых признаков приближающейся старости.К примеру, лазерные технологии могут повлиять на проявление возрастных изменений на коже, таких как пятна, линии или морщины. В скором будущем, благодарямощным нанотехнологиям, в медицинестанет возможным полное устранение таких признаков.
  5. Имплантация устройств.На смену имплантатам, которые на сегодня использует традиционная медицина, придет внедрение в организм нанороботов для создания внутринего необходимых структур.
  6. Нанопинцет. Это устройство является еще одним ярким примером того, как можно использовать нанотехнологии в медицине. Оно предназначено для работы наноструктур. Нанопинцет может использоваться для перемещения наноустройств в теле или для размещения таких устройств до установки. Как правило, при построении нанопинцетов используют нанотрубки.
  7. Доставка медикаментов и лекарств. Автоматические устройства, доставляющие лекарства в организм, повышают согласованность между его системами, посколькуобеспечиваютмедикаментами именно ту систему, которой они необходимы. Такие нанотехнологии в медицине позволяют программироватьсистемы доставки так, что они высвобождают определенные лекарственные вещества в нужное время и без возможности совершения ошибки со стороны человека.
  8. Виртуальная реальность. Нанотехнологии в медицине облегчают врачам изучение человеческого организма через применение инъекций наноботов. Созданная виртуальная реальность помогает медицинским работникам некоторые сложные операции сделать более «реалистичными»
  9. Регенерация костей. Использование нанотехнологий помогает ускорить восстановление костей. Наночастицы обладают различным химическим составом, способным соединить костную ткань и даже помочь в случаях с повреждением спинного мозга.
  10. Генная терапия. Нанотехнологии в медицине также применяютсядляпроникновения в организм человека с целью внесения коррективов в его геном. Это, как следствие, позволитвылечить разного рода генные болезни.
  11. Стволовые клетки. Нанотехнологии в медицине могут помочь зрелым стволовым клеткам преобразоваться в любой нужный тип клеток. Исследования, проведенные на мышах, показали возможность превращения взрослых стволовых клеток в функционирующие нейроны с помощью нанотрубок.
  12. Визуализация. Использование нанотехнологий в медицине позволяет быстро получить специфическое и очень точное изображение. Молекулярная визуализация позволяет улучшить диагностику различных заболеваний.
  13. Сахарный диабет. Сбор крови для определения уровня сахара становиться излишним,если использоватьв медицине такие нанотехнологии, как линзы. Они дают возможность определитьналичие сахара в крови, изменяя свой цвет.
  14. Хирургия. Таким изобретением современного мира, как хирурги-роботы на сегодня никого не удивишь. В то время, как нанохирургия является перспективной отраслью для использования некоторых лазеров, наноустройств, запрограммированных на выполнение хирургических операций.
  15. Эпилепсия. Это еще одна проблема, для решения которой применяютнанотехнологии в медицине. Разрабатывают наночипы, которыеспособны управлятьприпадками судорог у эпилептиков. Они предназначены для того, что бы улавливатьсигналы, подаваемые мозгом, анализироватьих и выполнять настройки мозга так, что б облегчить контроль надприступами.
  16. Обратная сенсорная связь. Наночипы могут помочь людям, утратившим возможность чувствовать свое собственное тело.Они способны перехватывать электрические импульсы и интерпретировать их.
  17. Управление протезами. Нанотехнологии в медицине протезирования также находят свое законноеместо. Онипомогают мозгу справляться с управлением протезами. Уже есть достаточно примеров, когда наночипы использовались с этой целью.
  18. Медицинский контроль. Благодаря использованию нанотехнологий в медицине, стало возможным вести контроль надсостоянием систем организма. Наночипы, вживленные в тело, могут следить за состоянием здоровья и отправлять принятые сведения на компьютер или иное электронное устройство.
  19. Медицинские отчеты.Помимо мониторинга собственных систем человеческого организма, нанотехнологии в медицине могут использоваться для отправки информационных известий поставщикам, оказывающим медицинские услуги, повышая, таким образом, эффективность медицинских записей в электронном виде.
  20. Профилактика заболеваний.Нанотехнологии в медицинеспособны реально предотвратить возникновение различных болезней. Так, наноустройтсва, если их правильно запрограммировать могут помочь избежать многих заболеваний, выявляя проблемы раньше, чем они превратятся в серьезные. Они также способны помочьпредупредить появление хронических заболеваний.
  21. Пренатальная диагностика. Нанотехнологии, используются в медицине для пренатальной диагностики. Наноустройства могут проникнутьвнутрь матки или даже внутрь самого плода, не вызывая при этом никаких повреждений. Таким образом, они способны помочь выявить и устранитьпроблемы плода, возникающие еще в материнской утробе.
  22. Индивидуальная медицина.Обладающие способностьюприспосабливаться к геному любого человека, нанотехнологии в медицине позволяют наиболее точно назначить лечение, а также определить егоходс учетом индивидуальных потребностей организма.
  23. Исследования.Нанотехнологии в медицине дают возможность стремительно продвигать вперед медицинские исследования, предоставляя для этого необходимые инструменты,благодаря которым человек познает новое о функционировании и построении своего организма. А благодаря исследованиям, проводимым в областях химии и физики, нанотехнологии в медицинемогут обеспечить организм человека необходимым строительным материалом.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

Гродненский государственный университет им. Я.Купалы

Реферат

на тему: «Наноматериалы в медицине»

Подготовила: студентка Бобрицкая Екатерина Олеговна

Преподаватель: Трифонова И.В.

Введение

Большинство из нас не может представить себе жизнь без современных благ цивилизации, достижений науки, техники, медицины. Следующим шагом в этом развитии станет освоение нанотехнологий, в частности, систем очень малого размера, способных выполнять команды людей.

Технический прогресс направлен в сторону разработки более мощных, быстрых, компактных и изящных машин. Пределом такого развития можно считать машины, размером с молекулу. Машина, построенная из ковалентно связанных атомов, чрезвычайно прочна, быстра и мала. Разработкой, созданием и управлением такими машинами занимается молекулярная нанотехнология. Эта отрасль открывает невиданные ранее, фантастические перспективы взаимодействия человека с миром.

Понятия «нанотехнологии», «наноматериалы»

Нанотехнология - совокупность процессов, позволяющих создавать материалы, устройства и технические системы, функционирование которых определяется наноструктурой, т.е. её упорядоченными фрагментами размером от 1 до 100 нм (10-9м; атомы, молекулы). Греческое слово "нанос" примерно означает "гном". При уменьшении размера частиц до 100-10 nm и менее, свойства материалов (механические, каталитические и т.д.) существенно изменяются.

Наноматериалы - это материалы, структурированные на уровне молекулярных размеров или близком к ним. Структура может быть более или менее регулярной или случайной. Поверхности со случайной наноструктурой могут быть получены обработкой пучками частиц, плазменным травлением и некоторыми другими методами.

Что касается регулярных структур, то небольшие участки поверхности могут быть структурированы "извне" - например, с помощью зондового сканирующего микроскопа. Однако, достаточно большие (~1 мк2 и больше) участки, а также объёмы вещества могут быть структурированы, видимо, только способом самосборки молекул.

Самосборка широко распространена в живой природе. Структура всех тканей определяется их самосборкой из клеток; структура клеточных мембран и органоидов определяется самосборкой из отдельных молекул.

Самосборка молекулярных компонентов разрабатывается как способ построения периодических структур для изготовления наноэлектронных схем, и здесь были достигнуты заметные успехи.

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.

В настоящее время достигнуты успехи в изготовлении наноматериала, имитирующего естественную костную ткань. Так, учёные из Северо-западного университета (США) Jeffrey D. Hartgerink, Samuel I. Stupp и другие использовали трехмерную самосборку волокон около 8 нм диаметром, имитирующих естественные волокна коллагена, с последующей минерализацией и образованием нанокристаллов гидроксиапатита, ориентированных вдоль волокон. К полученному материалу хорошо прикреплялись собственные костные клетки, что позволяет использовать его как "клей" или "шпатлёвку" для костной ткани.

Представляет интерес и разработка материалов которые обладают противоположным свойством: не позволяют клеткам прикрепляться к поверхности. Одним из возможных применений таких материалов могло бы стать изготовление биореакторов для выращивания стволовых клеток. Дело в том, что, прикрепившись к поверхности, стволовая клетка стремится дифференцироваться, образуя те или иные специализированные клетки. Использование материалов с наноразмерной структурой поверхности для управления процессами пролиферации и дифференциации стволовых клеток представляет собой огромное поле для исследований.

Мембраны с нанопорами могут быть использованы в микрокапсулах для доставки лекарственных средств и для других целей. Так, они могут применяться для фильтрации жидкостей организма от вредных веществ и вирусов. Мембраны могут защищать нанодатчики и другие вживляемые устройства от альбумина и подобных обволакивающих веществ.

Применение нанотехнологий в медицине: современное состояние

наноматериал молекулярный структурированный лечение

Термин нанотехнологии убедительно входит в нашу жизнь. В 1959 г. известный американский физик-теоретик Ричард Фейнман говорил о том, что существует "удивительно многосложный мир малых форм, а когда-нибудь люди будут удивляться тому, что до 1960 г. ни один человек не относился всерьез к изучениям этого мира". На начальном этапе развитие нанотехнологии определялось главным образом разработкой устройств зондовой микроскопии. Эти аппараты являются как бы глазами и руками нанотехнолога.

Прогресс в сфере нанотехнологии на данный момент связан с созданием наноматериалов для аэрокосмической, автомобильной, электронной промышленности.

Но постепенно все чаще отмечается как многообещающая область использования нанотехнологии - медицина. Это вызвано тем, что новая технология позволяет работать с веществом в масштабах, еще недавно казавшихся фантастическими - микрометровых, и даже нанометровых. Как раз такие величины типичны для главных биологических структур - клеток, их компонентов (органелл) и молекул.

Сегодня можно утверждать о возникновении нового направления - наномедицины. Впервые мысль об использовании микроскопических устройств в медицине была высказана в 1959 г. Р. Фейнманом в своей знаменитой лекции "Там внизу - много места" (со ссылкой на идею Альберта Р. Хиббса). Но всего лишь в последние несколько лет идеи Фейнмана приблизились к реальности.

Сейчас мы еще довольно далеки от описанного Фейнманом микроробота, способного через кровеносную систему попасть внутрь сердца и сделать там операцию на клапане. Современные приложения нанотехнологий в медицине можно разделить на несколько групп: Наноструктурированные материалы, в т. ч., поверхности с нанорельефом, мембраны с наноотверстиями; Наночастицы (в т. ч., фуллерены и дендримеры); Микро- и нанокапсулы; Нанотехнологические сенсоры и анализаторы; Медицинские применения сканирующих зондовых микроскопов; Наноинструменты и наноманипуляторы; Микро- и наноустройства различной степени автономности.

Американская компания C-Sixty Inc. Проводит предклинические испытания средств на основе фуллереновых наносфер С60 с упорядоченно расположенными на их поверхности химическими группами. Эти группы могут быть подобраны таким образом, чтобы связываться с заранее выбранными биологическими мишенями. Спектр возможных применений чрезвычайно широк. Он включает борьбу с вирусными заболеваниями такими, как грипп и ВИЧ, 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.

Подобные разработки проводятся и в России. В Институте экспериментальной медицины (Санкт-Петербург) использовали аддукт фуллерена с поливинилпирролидоном (ПВП). Это соединение хорошо растворимо в воде, а полости в его структуре близки по размерам молекулам С60. Полости легко заполняются молекулами фуллерена, и в результате образуется водорастворимый аддукт с высокой антивирусной активностью. Поскольку сам ПВП не обладает антивирусным действием, вся активность приписывается содержащимся в аддукте молекулам С60.

В пересчете на фуллерен его эффективная доза составляет примерно 5 мкг/мл, что значительно ниже соответствующего показателя для ремантадина (25 мкг/мл), традиционно используемого в борьбе с вирусом гриппа. В отличие от ремантадина, который наиболее эффективен в ранний период заражения, аддукт С60/ПВП обладает устойчивым действием в течение всего цикла размножения вируса. Другая отличительная особенность сконструированного препарата - его эффективность против вируса гриппа А- и В-типа, в то время как ремантадин действует только на первый тип.

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

Особый интерес вызывают дендримеры. Они представляют собой новый тип полимеров, имеющих не привычное линейное, а ветвящееся строение.

Собственно говоря, первое соединение с такой структурой было получено еще в 50-е годы, а основные методы их синтеза разработаны в основном в 80-е годы. Термин "дендримеры" появился раньше, чем "нанотехнология", и первое время они между собой не ассоциировались. Однако последнее время дендримеры все чаще упоминаются именно в контексте их нанотехнологических (и наномедицинских) применений.

Это связано с целым рядом особых свойств, которыми обладают дендримерные соединения. Среди них: предсказуемые, контролируемые и воспроизводимые с большой точностью размеры макромолекул; наличие в макромолекулах каналов и пор, имеющих хорошо воспроизводимые формы и размеры; способность к высокоизбирательной инкапсуляции и иммобилизации низкомолекулярных веществ с образованием супрамолекулярных конструкций "гость-хозяин".

Микро-и нанокапсулы

Для доставки лекарственных средств в нужное место организма могут быть использованы миниатюрные (~1 мк) капсулы с нанопорами. Уже испытываются подобные микрокапсулы для доставки и физиологически регулируемого выделения инсулина при диабете 1-го типа. Использование пор с размером порядка 6 нм 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.

Микроскопические капсулы сравнительно простой конструкции могут взять на себя также дублирование и расширение естественных возможностей организма. Примером такой концепции может послужить предложенный Р. Фрейтасом; также респироцит - искусственный носитель кислорода и двуокиси углерода, значительно превосходящий по своим возможностям как эритроциты крови, так и существующие кровезаменители (например, на основе эмульсий фтороуглеродов).

Медицинские применения сканирующих зондовых микроскопов

Сканирующие микроскопы представляют собой группу уникальных по своим возможностям приборов. Они позволяют достигать увеличения достаточного, чтобы рассмотреть отдельные молекулы и атомы. При этом возможно изучать объекты, не разрушая их и, даже, что особенно важно с точки зрения медико-биологических применений, в некоторых случаях изучать живые объекты. Сканирующие микроскопы некоторых типов позволяют также манипулировать отдельными молекулами и атомами.

Хороший обзор возможностей сканирующих микроскопов при изучении биологических объектов содержится в книге. Уникальные возможности сканирующих микроскопов определяют перспективы их применения в медико-биологических исследованиях. Это в первую очередь изучение молекулярной структуры клеточных мембран.

Наноманипуляторы

Наноманипуляторами можно назвать 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.

В настоящее время созданы прототипы нескольких вариантов "нанопинцета". В одном случае использовались две углеродные нанотрубки диаметром 50 нм, расположенные параллельно на сторонах стеклянного волокна диаметром около 2 мкм. При подаче на них напряжения нанотрубки могли расходиться и сходиться наподобие половинок пинцета.

В другом случае использовались молекулы ДНК, меняющие свою геометрию при конформационном переходе, или разрыве связей между нуклеотидными основаниями на параллельных ветвях молекулы.

Однако манипулятор для нанообъектов может и отличаться своим устройством от макроинструментов. Так, была продемонстрирована возможность перемещать нанообъекты с помощью луча лазера. В недавней работе ученых Корнельского и Массачусетского университетов им удалось "размотать" молекулу ДНК с нуклеосомы. При этом они тянули ее за конец с помощью такого "лазерного пинцета".

Микро- и наноустройства

В настоящее время все большее распространение получают миниатюрные устройства, которые могут быть помещены внутрь организма для диагностических, а возможно, и лечебных целей.

Современное устройство, предназначенное для исследования желудочно-кишечного тракта, имеет размер несколько миллиметров, несет на борту миниатюрную видеокамеру и систему освещения. Полученные кадры передаются наружу.

Устройства такого рода было бы неправильно относить к области наномедицины. Однако открываются широкие перспективы их дальнейшей миниатюризации и интеграции с наносенсорами описанных выше типов, бортовыми системами управления и связи на основе молекулярной электроники и других нанотехнологий, источниками энергии, утилизирующими вещества, содержащиеся во внутренних средах организма. В дальнейшем такие устройства могут быть снабжены приспособлениями для автономной локомоции и даже манипуляторами того или иного рода. В этом случае они окажутся способны проникать в нужную точку организма, собирать там локальную диагностическую информацию, доставлять лекарственные средства и, в еще более отдаленной перспективе, осуществлять "нанохирургические операции" - разрушение атеросклеротических бляшек, уничтожение клеток с признаками злокачественного перерождения, восстановление поврежденных нервных волокон и т. д. Подробнее такие устройства (нанороботы) будут рассмотрены ниже.

Медицинский наноробот

Нанотехнология позволит инженерам построить сложных нанороботов, которых можно безопасно вводить в человеческое тело для транспортировки важных молекул, управления микроскопическими объектами и сообщения с врачами посредством миниатюрных датчиков, они будут оснащены двигателями, манипуляторами, генераторами мощности и компьютерами молекулярного масштаба.

Идея строить таких нанороботов основывается на факте, что тело человека - естественный наномеханизм: множество нейтрофилов, лимфоцитов и белых клеток крови постоянно функционируют в организме, восстанавливая поврежденные ткани, уничтожая вторгшиеся микроорганизмы и удаляя посторонние частицы из различных органов.

Наноробототехника возникла при появлении необходимости работать с миниатюрными объектами на молекулярном уровне. Нанороботы - наноэлектромеханические системы, предназначенные для выполнения определенных задач с точностью в нанодиапазоне. Их преимущество перед обычной медициной заключается в их размере. Размер частиц влияет на длительность и масштабность воздействия, следовательно лекарства в микромасштабах могут использоваться с более низкой концентрацией и обладают более ранним началом терапевтического воздействия. Также обеспечивается возможность доставки препарата к конкретному месту применения.

Типичное медицинское наноустройство вероятно будет роботом размером около микрона, собранным из нано частей. Эти нанороботы могут действовать по командам снаружи либо по заданной программе для выполения работ макро-масштаба

Нанотрубки и инфракрасное излучение

Фототермическая терапия с использованием наноматериалов недавно привлекла к себе внимание как эффективная стратегия в разработке нового поколения средств лечения рака.

Однослойные углеродные нанотрубки (SWNT) являются потенциальным кандидатом на роль фототермического терапевтического фактора, так как производят значительное количество тепла при облучении волнами ближнего инфракрасного света (NIR, длина волны - 700-1100 nm). Для волн такой длины биологические ткани, включая кожу, практически прозрачны. Фототермический эффект вызывает тепловую смерть раковых клеток, причем процесс протекает неинвазивно.

Эффективность комбинированной терапии нанотрубками и облучением продемонстрирована на результатах уничтожения in vivo солидной злокачественной опухоли. Такой способ лечения мышей показал полное разрушение опухолей без вредных побочных эффектов и рецидивов в течение 6 последующих месяцев. В контрольной группе при лечении обычными средствами был продемонстрирован постоянный рост опухоли до самой смерти животных.

Появляется модификация однослойных углеродных нанотрубок с помощью фосфолипидов. Так как однослойные нанотрубки проявляют гидрофобные свойства, практически невозможно добиться их проникновения в клетки пораженных тканей. Такой подход позволил группе корейских ученых обойти эту сложность.

Опухоли, пересаженные на спины мышей, являются карциномой ротовой полости человека. Для облучения мыши были помещены под ИК лампу мощностью 76 Вт/см3 . Продолжительность сеанса составила 3 минуты. Опухоль полностью исчезла через 20 дней после однократного лечения. При этом сначала наблюдалось увеличение содержания нанотрубок в мышце, окружавшей опухоль, селезенке, крови и коже. В течение следующих семи дней нанотрубки накапливались в крови и печени. Через семь дней количество нанотрубок во всех органах резко уменьшилось. Практически все инъецированные нанотрубки было выведены печенью и почками в течение двух месяцев.

Такие результаты позволяют рассматривать фототермический фактор как эффективный метод лечения раковых опухолей.

Стакан из наноматериалов марки «ХуаШен». Лечение ряда заболеваний структурированной водой

О применении наноматериалов в медицине я слышала много, а вот о стакане из наноматериалов марки «ХуаШен» услышала впервые. Лечение с применением стакана из наноматериалов марки «ХуаШен», это лечение с помощью структурированной (низкомолекулярной) воды.

Торговая марка «ХуаШен» принадлежит Тяньзиньской корпорации «ХуаШен», которая объединяет 6 групп компаний и предприятий с системой многопрофильной деятельности: освоение научных технологий, производство и реализация информационных продуктов и лекарственных препаратов из натурального сырья. Все выпускаемые продукты изготавливаются с учетом опыта и традиций китайской медицины. На Российском рынке продукция «ХуаШен» впервые появилась в 2000 году, в Белоруссии и Украине - в 2002 году, в Казахстане, Киргизии и Таджикистане - в 2004 году.

В состав наноматериалов, используемых при изготовлении стакана марки «ХуаШен» входят следующие вещества:

· титановый ангидрит;

· окись цинка;

· более 10 различных микроэлементов.

Залитая в стакан из наноматериалов вода преобразуется уже через 20 минут, а затем ее можно использовать. В этот промежуток времени наноматериалы, из которых изготовлен стакан, превращают макромолекулы воды (состоящие из 13-15 молекул) в микромолекулы (из 5-7 молекул). Полученная вода называется «низкомолекулярной» и имеет 4 особенности:

· высокорастворяющее действие;

· расщепляющее действие;

· проникающее действие;

· действие по активизации обменных процессов.

Если верить различным источникам, то клинические исследования подтверждают, что структурированная вода:

· уменьшает содержание холестерина в крови и очищает кровеносные артерии;

· улучшает пищеварительные функции, регулирует кислотность;

· способствует убыстренной регенерации тканей;

· способствует выведению шлаков и токсинов из организма;

· поддерживает иммунную систему;

· увеличивает продолжительность жизни;

· обновляет метаболический баланс;

· очищает кишечник;

· активизирует и нормализирует работу почек;

· помогает при лечении воспаления слизистой полости рта;

· она эффективна при лечении кишечных заболеваний у детей.

Структурированная (низкомолекулярная) вода из стакана марки «ХуаШен» специалистами рекомендуется для применения при следующих заболеваниях:

· Желудочные заболевания (гастрит, язва желудка, язва двенадцатиперстной кишки, повышенной кислотности, диспепсии и др.) - вода способствует улучшению выделения желудочного сока, стимулирует перистальтику желудка и кишечника, улучшает пищеварение, повышает усваиваемость пищи.

· Сахарный диабет - вода нормализует обмен клеток поджелудочной железы.

· Сердечнососудистые заболевания: большинство заболеваний сердца возникают из-за того, что на венозных артериях скапливается жир, что препятствует свободному току крови. При употреблении воды из стакана из наноматериалов жировые отложения разрушаются и выводятся из организма. В результате улучшается снабжение сердца, нормализуется работа сердечных мышц.

· Гипертония: у большинства больных, главной причиной заболевания является повышенное всасывание жира, на стенках кровеносных сосудов накапливаются холестериновые бляшки, и просвет в сосудах сужается. При регулярном употреблении воды из стаканов марки «ХуаШен» кровь очищается от кислотных веществ, вследствие чего снижается давление и смягчаются кровеносные сосуды.

· Запоры - вода, обработанная с применением наноматериалов, вносит активный кислород, в результате чего запор быстро проходит.

· Косметический эффект: устранение блеклости кожи, морщин, огрубения кожи, сухости, пигментных пятен, воспалений кожи и др.

Порядок приготовления и использования структурированной (низкомолекулярной) воды следующий:

· В стакан из наноматериалов марки «ХуаШен» заливается обыкновенная вода, лучше очищенная, которая выдерживается в нем в течение 20-30 минут. В этот промежуток времени вода преобразуется в низкомолекулярную.

· Уже структурированную (низкомолекулярную) воду можно пить, употреблять для приготовления пищи, использовать для умывания, использовать для полива цветов и др.

· Структурированную воду из стакана можно добавлять в емкости с обычной, очищенной водой в пропорции 0,5 литра на 10 литров (1:20). После 20-30 минут вода и в дополнительной ёмкости приобретет правильную структуру. Так увеличиваются объемы готовой к употреблению воды.

· Структура воды, которая получена с помощью наноматериалов, вне стакана сохраняется в течение 18-24 часов.

· На 1 кг веса человека рекомендуется употреблять 30 мл. воды, т.е. человек весом 70кг. должен выпивать в сутки не менее 2,1 литра воды, а весом в 100 кг. - 3 литра в сутки.

· Для получения желаемого эффекта от лечения, структурированную воду желательно употреблять постоянно.

С помощью использования стакана из наноматериалов марки «ХуаШен» отдельно выбранные болезни не лечатся. Употребление низкомолекулярной воды дает комплексное оздоровление всего организма. Происходит самоочистка тела от десятков видов разнообразных ядов и шлаков. Кроме того, структурированная вода обогащает клетки организма кислородом, создавая среду, которая противодействует образованию раковых клеток.

С одной стороны перспективы нанотехнологической отрасли поистине грандиозны. Нанотехнологий кардинальным образом изменят все сферы жизни человека. Но с другой стороны нанотехнологии могут быть опасными для общества.

Исследователи и защитники окружающей среды сделали прогноз, что самыми опасными экологическими угрозами в будущем станут наноматериалы, вирусы, созданные человеком, и роботы. Весь список угроз состоит из 25 пунктов. Наиболее серьезные проблемы, по мнению специалистов, будут связаны с биороботами, которые могут стать новыми инвазивными видами, с климатическими экспериментами, такими как «удобрение» океана и развертывание щитов, защищающих Землю от солнца.

Кроме того, опасность для экологии будут представлять выросший спрос на биомассу, необходимую для изготовления биотоплива, разрушение морских экосистем, вызванное оффшорным производством электроэнергии, а также эксперименты по контролю инвазивных видов с использованием генетически модифицированных вирусов.

Другие угрозы из списка, которые могут сильно навредить окружающей среде, относятся, скорее, к теоретическим. В их числе проблемы с роботами, которые имитируют поведение животных, и с микробами, созданными из синтетических молекул. Специалисты считают, что если эти искусственные формы жизни будут выпущены в дикую природу, они могут начать вести себя как инвазивные виды.

Время стремительно толкает нас к вершинам новых побед и открытий, нанороботы не являются исключением, все только в начале пути, а нам остается только наблюдать, как молекулярные наномашины будут изменять жизнь вокруг нас.

Список литературы

1. Рыбалкина М. - «Нанотехнологи для всех», 2005 г.

2. Г.Г. Еленин - «Нанотехнологии. Наноматериалы, наноустройства»

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

    Изучение действия и применения известных фармакопейных лекарственных растений. Исследование принципов и особенностей составления растительных сборов для профилактики и лечения заболеваний. Обзор новых технологий упаковки и хранения лекарственных трав.

    реферат , добавлен 19.05.2012

    Характеристика апитерапии как общего названия методов лечения различных заболеваний человека с применением живых пчёл, а также продуктов пчеловодства. Сущность и роль метода лечения пчелоужаления. Принципы лечения медом. Анализ пчелиных продуктов.

    презентация , добавлен 29.03.2015

    Определение понятия "десмургия". Ознакомление с основами учения о правилах наложения и применения повязок. Изучение классификации повязок и материалов для их осуществления. Рассмотрение правил бинтования. Способы применения шины, медицинского гипса.

    презентация , добавлен 03.02.2016

    Анализ показаний к применению стимулирующей терапии: снижение показателей реактивности, отсутствие эффектов от лечения. Характеристика методов общего лечения заболеваний пародонта у детей. Знакомство с физиотерапевтическими методами лечения пародонта.

    презентация , добавлен 16.05.2014

    Дерматомикозы (Dermatomykoses) как группа заболеваний кожи и ее придатков, вызванных внедрением в нее грибов. Симптомы, описание клинических признаков заболеваний, препараты для лечения ряда грибковых заболеваний. Описание противогрибковых препаратов.

    лекция , добавлен 27.11.2009

    Место воспалительных заболеваний лимфоидного кольца глотки в структуре патологии ЛОР-органов. Проявление, симптомы и диагностика ряда заболеваний: различных видов тонзиллита, фарингомикоза, дифтерии глотки, аденоидов. Специфика лечения этих заболеваний.

    реферат , добавлен 17.02.2012

    История введения понятия "невроз" в медицине. Общие механизмы и характеристики этого явления. Классификация неврозов в отечественной психиатрии. Описание симптомов различного рода неврозов, их взаимосвязь с другими заболеваниями, особенности лечения.

    реферат , добавлен 09.11.2010

    Механизмы электрического и электромагнитного воздействия на организм человека. Электротерапия как метод лечения, реабилитации и профилактики заболеваний. Методы лечебного применения тока. Показания и противопоказания к применению электротерапии.

    реферат , добавлен 16.04.2019

    Понятие и принципы реализации рефлексотерапии. Анализ и оценка публикаций, посвященных использованию этих методов на различных этапах лечения онкологических заболеваний. Исследование эффективности данных приемов и перспективы их применения в будущем.

    презентация , добавлен 29.11.2015

    Черты и классификация травм челюстно-лицевой области. Вывихи и переломы зубов, переломы нижней челюсти. Вывихи нижней челюсти: причины, клинические проявления, лечение. Разработка методов диагностики и лечения заболеваний челюстно-лицевой области.

Добро пожаловать в клетку

Словечко «нано» стремительно входит в моду. Особенно у рекламистов и пиарщиков: «нанокефир» и «нанокремы» они уже придумали, скоро создадут «нанососиски» и «наноколготки». Но в реальности многие отрасли знания уже вовсю имеют дело с наночастицами. Среди них и медицина .

От мини к нано

История современной медицины – это бег от большого к малому. Многие диагностические аппараты из громыхающих монстров постепенно превратились в элегантные чемоданчики. Довольно объемные мензурки с микстурами и капельницы эволюционировали до крошечных таблеток, подкожных резервуаров с лекарствами или даже пластырей. Устрашающие взгляд полостные операции заменили крошечные проколы, сквозь которые хирурги манипулируют под взглядом видеокамеры.

Но нет предела совершенству. Многие болезни начинаются с изменений в считанных клетках человеческого тела, а болезнетворные бактерии и вирусы тоже вещества микроскопические. Поэтому медицина дерзко мечтает лечить болезнь там, где она возникает, – в клетке.

Нанотехнологиями сегодня активно занимаются примерно в 50 странах. Лидируют США, Япония, Южная Корея, ФРГ. Россия занимает место во второй десятке. Но по числу публикаций по нанотематике мы на почетном 8-м месте

А воплотить эти мечты можно только с помощью нанотехнологий – манипуляций на уровне молекул, атомов и искусственных конструкций тех же размеров. Представить их невозможно, поскольку человеческому глазу сравнить их не с чем. Однако мы знаем, что 1 нанометр – это миллиардная доля метра.

Представим, что мы с вами ростом в 1 нанометр. Тогда земная дистанция всего в один метр превратилась бы для нас в 1 миллиард метров (т.е. 1 млн км), или примерно в кратчайший путь до Луны (356 тыс. км), повторенный три раза. То есть с Луны мы бы с вами уже не вернулись… Вот так же кружит голову и попытка представить себе эти загадочные нанометры.

Кто все это придумал

Мысль о применении микроскопических устройств в медицине впервые была высказана в 1959 году знаменитым американским физиком Ричардом Фейнманом в нашумевшей лекции «Там, внизу, много места». Он описал микроробота, который сможет проникать через сосуд в сердце и выполнять там операцию по исправлению клапана.

В 1967 году биохимик и писатель-фантаст Айзек Азимов первым выдвинул идею «мокрой технологии» – использования для лечения людей живых механизмов, существующих в природе. В частности, собирать их из нуклеиновых кислот и ферментов. Потом Роберт Эттингер предложил использовать модифицированные микробы для ремонта клеток.

Термин «нанотехнология» широко распространился в мире после выхода в 1986 году знаменитой книги «Машины творения» физика Эрика Дрекслера . Он стал называть свои предложения по конструированию отдельных молекул, обладающих заданными свойствами, «молекулярной нанотехнологией». Так что история нанотехнологий уже насчитывает более 20 лет.

Возможности безграничны…

Что же нанотехнологии сулят медицине помимо уже широко разрекламированных, но пока нереальных «нанороботов», которые будут шастать внутри человека и что-нибудь починять?

На самом деле куда больше. Они смогут создавать :

  • наноматериалы с заданными свойствами – наночастицы (фуллерены и дендримеры)
  • микро- и нанокапсулы (например, с лекарствами внутри)
  • нанотехнологические сенсоры и анализаторы – наноинструменты и наноманипуляторы
  • автоматические наноустройства (помимо все тех же нанороботов).

Надеюсь, что тут вам все понятно, кроме разве что «фуллеренов» и «дендримеров». Фуллерен – это пятая (кроме алмаза, графита, карбина и угля) форма углерода, которую сначала предсказали теоретически, а потом открыли в природе. По виду молекула фуллерена (С60) похожа на футбольный мяч, сшитый из пятиугольников и шестиугольников. Медицине же фуллерены интересны тем, что могут пролезать в молекулу ДНК, искривлять и даже «расплетать» ее.

Дендримеры – это древовидные полимеры (длинные молекулы, состоящие из повторяющихся одинаковых элементов). Они способны доставлять прицепленные к ним лекарства прямо в клетки, например, раковые.

…а достижения скромны

Но какими бы захватывающими ни были перспективы нанотехнологий, реальные достижения пока невелики.

Американцы создали материал, имитирующий настоящую костную ткань . Применив метод самосборки волокон, имитирующих природный коллаген, они «посадили» на них нанокристаллы гидрооксиапатита. А уже потом на эту «шпатлевку» приклеивались собственные костные клетки человека – таким материалом можно замещать дефекты костей после травм или операций.

Другая разработка, напротив, не дает клеткам приклеиваться к поверхности . Это нужно, к примеру, для создания биореакторов, в которых будут содержаться стволовые клетки. Проблема в том, что, как только стволовая клетка «села» на какую-то поверхность, она немедленно начинает специализироваться – превращаться в клетку конкретной ткани. А чтобы она сохраняла свой потенциал, надо не давать ей «присесть».

Экспериментируя с фуллеренами и дендримерами, сейчас во многих странах ищут эффективные лекарства от СПИДа, гриппа, болезни Паркинсона, рака и т.п. Микрокапсулы с нанопорами могут послужить больным диабетом 1-го типа – они смогут доставить в организм человека клетки поджелудочной железы животного и вовремя выделять инсулин, при этом оставаясь невидимыми для иммунной системы человека.

Искусственно сконструированная клетка-респироцит сможет заменить недостающие в крови эритроциты – она умеет переносить и кислород, и углекислый газ. При этом взвеси респироцитов понадобится в сотни раз меньше, чем препаратов донорской крови или кровезаменителей.

Не все то золото, что серебро

У российской науки есть и свои рекорды на обширном поле нанотехнологий . Так, мы – явные лидеры в изучении и применении наночастиц металлов в медицине. На солидной научной конференции «Нанотехнологии и наноматериалы для биологии и медицины» , которая прошла в конце прошлого года в Новосибирске, чуть не 90% докладов посвящались золоту, серебру, цинку, висмуту и различным комбинациям полимеров, сорбентов и т.п.

Бактерицидные и ранозаживляющие свойства серебра известны медицине давно. Однако наши ученые выяснили, что если серебро и прочие металлы превратить в наночастицы, эти свойства резко возрастают. И доказали это на многочисленных клинических исследованиях. Ожоги, огнестрельные раны, переломы, кожные, гинекологические и прочие воспаления/раны заживают значительно быстрее и эффективнее. Наши ученые создали десятки препаратов, основанных на спасительных свойствах этих металлов. Только не ищите в аптеках – их нет. Почему – это уже вопрос не к ученым, а к тем, кто закупает импортные антибиотики, в тысячи раз более дорогие.

Между прочим, наша сибирячка Нина Богданчикова , которая в России занималась как раз исследованиями серебра, а потом переехала в Мексику и начала работать в Национальном университете , стала инициатором развития этого научного направления во всей Латинской Америке. И теперь оно бурно развивается на континенте. Понятно почему – серебра там хоть завались, а препараты из него получатся не слишком дорогими. Кончится все, как обычно, тем, что начнем их импортировать.

Нам есть чем гордиться

Второе направление, на котором мы могли бы лидировать в мире, – создание биочипов. Чип – это маленькая пластинка, на поверхности которой размещены рецепторы к различным веществам – белкам, токсинам, аминокислотам и т.п. Достаточно капнуть на чип крошечную каплю плазмы, крови или другой биологической жидкости, как «родственные» молекулы прикрепятся к рецепторам. А потом прибор-анализатор считает информацию.

Биочипы, созданные в Институте молекулярной биологии им. Энгельгардта РАН под руководством академика Андрея Мирзабекова , уже умеют практически мгновенно выявлять возбудителей туберкулеза, ВИЧ, особо опасных инфекций, многие яды, антитела к раку и т.п. Причем наши биочипы оказались намного дешевле и удачнее американских. Однако внедрение этой новейшей технологии в практическую медицину идет гораздо медленнее, чем хотелось бы.

Примеры наночастиц

Применение в медицине

Фуллерены – углеродные полые сферические образования

Используются как противовирусные (Schinazi et al, 1993) и антибактериальные (Bosi et al., 2000) агенты;

В качестве фотосенсибилизаторов для фотодинамической терапии онкологических заболеваний (Mroz et al., 2007);

Антиоксидантные и антиапоптотические эффекты используются при лечении бокового амиотрофического склероза и болезни Паркинсона (Dugan et al., 2000).

Дендримеры – разветвленные макромолекулы

В качестве носителей лекарственных препаратов: противомикробных, противовирусных и нестероидных противовоспалительных средств (Cheng et al., 2008); химиотерапевтических препаратов (Kojima et al., 2000), ДНК (Fu et al., 2007)

Как наноконтейнеры контрастных веществ для магнитно-резонансной томографии (MPT) (Kobayashi et al., 2003) (Cheng et al., 2008).

Липосомы – шаровидные частицы, ограниченные билипидной мембраной, в полости которой находится водная среда. Активное вещество может располагаться в ядре липосомы (водорастворимые вещества) либо в ее липидной оболочке (жирорастворимые вещества).

не получили широкого распространения из-за их относительной нестабильности, невозможности обеспечить стандартное действие в различных партиях препаратов, трудностей стерилизации и недостаточная загрузка лекарственным препаратом (Fenske et al., 2008)

Мицеллы - частицы, имеющие гидрофобную внутреннюю часть (ядро) и гидрофильную поверхность (оболочку).

применяются как переносчики гидрофобных лекарственных препаратов: амфотерицин В, пропофол и паклитаксел (Kwon, 2003).

Наночастицы золота

Для усиления сигнала при проведении иммуноферментного анализа за счет их связывания с антителами (Tanaka et al., 2006);

Для диагностики однонуклеотидных генных полиморфизмов и точечных мутаций (Doria et al., 2007); - - - для детекции микобактерий туберкулеза в биологических средах (Baptista et al., 2006)

Квантовые точки – полупроводниковые нанокристаллы

для диагностики многих заболеваний. При возбуждении они дают палитру четких цветов. Флуоресценция квантовых точек возбуждается белым светом, причем частицы нанокристаллов могут быть присоединены к биомолекулам и обеспечивать длительно существующий сигнал, многократно превосходящий по яркости используемые в настоящее время красители (Azzazy et al., 2007). Квантовые точки активно используются для распознавания опухолевых клеток (Wu et al., 2003), маркирования внутриклеточных органелл (Hanaki et al., 2003), визуализации микрососудов (Lim et al., 2003) и многих других биомедицинских исследований.

Суперпарамагнитные частицы (для медицинских целей чаще всего используется оксид железа (Tartaj et al., 2003)

При проведении магнитно-резонансной томографии (Ji et al., 2007); --- -- для термической деструкции патологических тканевых образований (в первую очередь, опухолей). (Laurent et al., 2008)

Однако на сегодняшний день недостаточно данных, касающихся влияния наноматериалов и на здоровье человека и окружающую среду. Некоторые наночастицы могут оказывать токсическое действие на клетки различных тканей (V.L.Colvin, 2003; P.H.M. Hoet, 2004; G.Oberdorster, E.Oberdorster, J.Oberdorster, 2005). Предполагается, что их высокая проникающая способность повышает потенциальную опасность по сравнению макроскопическими материалами. Так, цитотоксичность частиц титана резко увеличивается по мере уменьшения из размера (Y.Sato, A.Yokoyama, K.Shibata et al., 2005).

Токсичность наночастиц определяется (I. Fenoglio, M. Tomatis, D. Lison, 2006) :

    их формой;

    появлением новых функциональных групп на их поверхности, что обуславливает различную химическую реакционную способность;

    временем жизни в организме, определяемым низкой растворимостью или медленным выведением.

К сожалению, информация, касающаяся потенциальных опасностей, связанных с введением животным наночастиц разного происхождения, является недостаточной и противоречивой. Предварительные результаты по использованию фуллеренов свидетельствуют о возможности развития аллергических реакций в организме. Некоторые фуллерены могут разрушать ткани мозга. Вдыхание наночастиц полистирола не только вызывает воспаление легочной ткани, но также провоцирует тромбоз кровеносных сосудов (Ю.М. Евдокимов, 2008). Определенные опасения в плане биосовместимости и безопасности дендримеров вызывают данные о разрушении клеточных мембран положительно заряженными дендримерами (Mecke et al., 2004).

В 2004 г. Лондонское королевское общество и Королевская инженерная академия провели исследование роли нанотехнологий в современном обществе. В полученных результатах эксперты рекомендуют относиться к применению наночастиц с осторожностью, проверять их безопасность, подвергать коммерческие продукты научной экспертизе, подробно информировать потребителя и т.д. В 2005 г. Совет по научной политике Агентства по охране окружающей среды (США) опубликовал Белую книгу, в которой сообщается об опасности применения нанотехнологий. Наночастицы могут накапливаться в воздухе, почве и сточных водах, оказывая влияния на экологические цепи в живой природе. Наночастицы могут разрушаться под действием света и химических веществ, а также при контактах с микроорганизмами, но и эти процессы плохо изучены. Наноматериалы легко вступают в химические превращения и способны образовывать соединения с ранее неизвестными свойствами. Это обстоятельство заставляет уделять дополнительное внимание рискам, связанным с наночастицами (Ю.М. Евдокимов, 2008). Так, фармацевтическая корпорация Novartis, концерн Ciba после анализа данных по безопасности различных наноносителей приняли решение сосредоточиться на разработке лекарственных препаратов с расщепляемыми системами доставки, поскольку безопасность стабильных наночастиц вызывает сомнения и нужны дополнительные исследования для ее подтверждения (Feiertag A., 2007).

Многие российские ученые также высказывают опасения по поводу безопасности использования наночастиц. Необходимо проведение широкомасштабных исследований по выяснению опасностей и рисков, связанных с загрязнением наночастицами среды обитания. В 2007 г. Президент РФ В.В. Путин подписал указ о создании корпорации «Нанотехнология», что способствовало реализации программы нанотехнологических исследований в России.

Последние успехи нанотехнологий, по словам ученых, могут оказаться весьма полезными в борьбе с раковыми заболеваниями. Разработано противораковое лекарство непосредственно к цели - в клетки, пораженные злокачественной опухолью. Новая система, основанная на материале, известном как биосиликон. Наносиликон обладает пористой структурой (десять атомов в диаметре), в которую удобно внедрять лекарства, протеины и радионуклиды. Достигнув цели, биосиликон начинает распадаться, а доставленные им лекарства берутся за работу. Причем, по словам разработчиков, новая система позволяет регулировать дозировку лекарства.

На протяжении последних лет сотрудники Центра биологических нанотехнологий работают над созданием микродатчиков, которые будут использоваться для обнаружения в организме раковых клеток и борьбы с этой страшной болезнью.

Новая методика распознания раковых клеток базируется на вживлении в тело человека крошечных сферических резервуаров, сделанных из синтетических полимеров под названием дендримеры (от греч. dendron - дерево). Эти полимеры были синтезированы в последнее десятилетие и имеют принципиально новое, не цельное строение, которое напоминает структуру кораллов или дерева. Такие полимеры называются сверхразветвленными или каскадными. Те из них, в которых ветвление имеет регулярный характер, и называются дендримерами. В диаметре каждая такая сфера, или наносенсор, достигает всего 5 нанометров - 5 миллиардных частей метра, что позволяет разместить на небольшом участке пространства миллиарды подобных наносенсоров.

Оказавшись внутри тела, эти крошечные датчики проникнут в лимфоциты - белые кровяные клетки, обеспечивающие защитную реакцию организма против инфекции и других болезнетворных факторов. При иммунном ответе лимфоидных клеток на определенную болезнь или условия окружающей среды - простуду или воздействие радиации, к примеру, - белковая структура клетки изменяется. Каждый наносенсор, покрытый специальными химическими реактивами, при таких изменениях начнет светиться.

Чтобы увидеть это свечение, ученые собираются создать специальное устройство, сканирующее сетчатку глаза. Лазер такого устройства должен засекать свечение лимфоцитов, когда те один за другим проходят сквозь узкие капилляры глазного дна. Если в лимфоцитах находится достаточное количество помеченных сенсоров, то для того, чтобы выявить повреждение клетки, понадобиться 15-секундное сканирование, заявляют ученые.

Здесь ожидается наибольшее влияние нанотехнологии, поскольку она затрагивает саму основу существования общества - человека. Нанотехнология выходит на такой размерный уровень физического мира, на котором различие между живым и неживым становится зыбким - это молекулярные машины. Даже вирус отчасти можно считать живой системой, поскольку он содержит в себе информацию о своём построении. А вот рибосома, хотя и состоит из тех же атомов, что и вся органика, но такой информации не содержит и поэтому является лишь органической молекулярной машиной. Нанотехнология в своём развитом виде предполагает строительство нанороботов, молекулярных машин неорганического атомного состава, эти машины смогут строить свои копии, обладая информацией о таком построении. Поэтому грань между живым и не живым начинает стираться. На сегодняшний день создан лишь один примитивный шагающий ДНК-робот.

Наномедицина представлена следующими возможностями:

  • 1. Лаборатории на чипе, направленная доставка лекарств в организме.
  • 2. ДНК - чипы (создание индивидуальных лекарств).
  • 3. Искусственные ферменты и антитела.
  • 4. Искусственные органы, искусственные функциональные полимеры (заменители органических тканей). Это направление тесно связано с идеей искусственной жизни и в перспективе ведёт к созданию роботов обладающих искусственным сознанием и способных к самовосстановлению на молекулярном уровне. Это связано с расширением понятия жизни за рамки органического
  • 5. Нанороботы-хирурги (биомеханизмы осуществляющие изменения и требуемые медицинские действия, распознавание и уничтожение раковых клеток). Это является самым радикальным применением нанотехнологии в медицине будет создание молекулярных нанороботов, которые смогут уничтожать инфекции и раковые опухоли, проводить ремонт повреждённых ДНК, тканей и органов, дублировать целые системы жизнеобеспечения организма, менять свойства организма.

Рассматривая отдельный атом в качестве кирпичика или "детальки" нанотехнологии ищут практические способы конструировать из этих деталей материалы с заданными характеристиками. Многие компании уже умеют собирать атомы и молекулы в некие конструкции.

В перспективе, любые молекулы будут собираться подобно детскому конструктору. Для этого планируется использовать нанороботов (наноботов). Любую химически стабильную структуру, которую можно описать, на самом деле, можно и построить. Поскольку нанобот можно запрограммировать на строительство любой структуры, в частности, на строительство другого нанобота, они будут очень дешевыми. Работая в огромных группах, наноботы смогут создавать любые объекты с небольшими затратами, и высокой точностью. В медицине проблема применения нанотехнологий заключается в необходимости изменять структуру клетки на молекулярном уровне, т.е. осуществлять "молекулярную хирургию" с помощью наноботов. Ожидается создание молекулярных роботов-врачей, которые могут "жить" внутри человеческого организма, устраняя все возникающие повреждения, или предотвращая возникновение таковых. Манипулируя отдельными атомами и молекулами, наноботы смогут осуществлять ремонт клеток. Прогнозируемый срок создания роботов-врачей, первая половина XXI века.

Несмотря на существующее положение вещей, нанотехнологии - как кардинальное решение проблемы старения, являются более чем перспективными.

Это обусловлено тем, что нанотехнологии имеют большой потенциал коммерческого применения для многих отраслей, и соответственно помимо серьезного государственного финансирования, исследования в этом направлении ведутся многими крупными корпорациями.

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:

  • 1. Разработать и создать молекулярных роботов, которые смогут ремонтировать молекулы.
  • 2. Разработать и создать нанокомпьютеры, которые будут управлять наномашинами.
  • 3. Создать полное описание всех молекул в теле человека, иначе говоря, создать карту человеческого организма на атомном уровне.

Основная сложность с нанотехнологией - это проблема создания первого нанобота. Существует несколько многообещающих направлений.

Одно из них заключается в улучшении сканирующего туннельного микроскопа или атомносилового микроскопа и достижении позиционной точности и силы захвата.

Другой путь к созданию первого нанобота ведет через химический синтез. Возможно, спроектировать и синтезировать хитроумные химические компоненты, которые будут способны к самосборке в растворе.

И еще один путь ведет через биохимию. Рибосомы (внутри клетки) являются специализированными наноботами, и мы можем использовать их для создания более универсальных роботов.

Эти наноботы смогут тормозить процессы старения, лечить отдельные клетки и взаимодействовать с отдельными нейронами.

Работы по изучению начаты сравнительно недавно, но темпы открытий в этой области чрезвычайно высоки, многие полагают, это будущее медицины.