Нанодисперсті жүйелерді биология мен медицина саласында қолдану

Нанодисперсті жүйелерді биология мен медицина саласында қолдану

 

Орындаған: Әлиханова М.

Шыганова  Л.

ОЗХТ-208 топ

Нанотехнология  ғылымы 

 

• 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 сол кездегі 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» 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.

 

  
Нанотехнологияның негізгі міндеттері  

 

• Қазір ғалымдар тұсауы жаңа кесілген 'нанотехнологияның үш негізгі міндеттерін айқындап алды:
• Біріншіден, осының көмегіне сүйене отырып, атомдарды өз қалауымызша тікелей орналастыру жүзеге асырылады, яғни ерекше қасиеттерге ие болған материалдар жасалады.
• Екіншіден, көлемдері жекелеген молекулаларға немесе атомдарға тең белсенді элементтері бар электрондық схемалардың  өндірісін ұйымдастыру көзделіп отыр.
• Үшіншіден, ғалымдар көлемі молекулаға тең механизмдер мен роботтар, яғни наномашина жасауды көздеуде.

 

Қолдану аясы  

 

• Генетика, медицина, клондау,микроағзалардағы бактерияларға 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. Қазақстанда наноқұрылымдардызерттеу ҚР білім және ғылым министрлігінің іргелі ғылыми-зерттеулер бағдарламасы бойынша  2003 жылдан  жүргізіле бастады. Нанотехнологиялық зерттеулерде белгілі жетістіктерге жеткен ғылым ұжымдарды топтастырып, олардың жұмыстарын үйлестіру мақсатында Алматы қкаласы маңындағы Алатау кентіндегі ақпараттық технологиялар бағы аймағына кіретін фихика-техника  институты жанынан ұлттық  нанотехнология  лабораториясы ұйымдастырылған. Мұндағы ғылыми-зерттеулер нақты жобалардан тұратын бағдарламалар бойынша жүргізіледі.

Медицина  мен биология саласындағы нанотехнология

 

• Биология мен медицина саласында наножүйелерді қолданудың себептері: 
•   наножүйелер жасушаға ене алады және тірі организм ішінде  жылжиды
•   наножүйелер нанокомпозиттер құрады              ( нанобөлшектер, биологиялық белсенді қабықша )

Наномедицина

 

• Нанотехнология ғылымының бұл саласына өз үлесін қосқан ғалымдардың бірі Р.Фрейтастың айтуынша: “Наномедицина – адам ағзасындағы биологиялық жүйелерді наноқұрылымдар мен наноқұрылғылар арқылы бақылауға, қадағалауға, реттеуге, құрастыруға мүмкінді беретін ғылым саласы.

• Нанобөлшектерден тұратын электрлік, магниттік, механикалық тағы басқа материалдардың қасиеттерінің тұрақты болуы, бөлшектердің мөлшерлері мен формаларына байланысты болады.Наноқұрылымды материалдардың кейбір қасиеттерін әр түрлі ғылым салаларында, соның ішінде медицинада кеңінен қолдануға болады.Қазіргі таңда наноматериалдардың ерекше  қасиеттеріне байланысты жаңа медициналық құрылғылар, дәрі – дәрмектер, препараттар өндірілуде.

• Қазіргі таңда технологияның жылдам қарқынмен дамып келе жатырғанына байланысты биохимиктер жарақат кезіндегі нервы рецепторларын өсіру жолын тапты.Имплантант нервы рецепторларын өсіруге бағытталған полимерли наноталшықтардан тұрады.Сонымен қатар осы наноталшықтар арқылы биобелсенді лікті жоғарылатуға болады.

Диагностика, мониторинг және биосенсорлар

 

• Quantum Dot Corporation қызметкерлері рак ауруына диагностика жүргізу үшін нанокристаллдар ұсынды.Олардың ерекше қасиеті мөлшеріне байланыссыз түсін өзгертуде.Осындай қасиет басқа да нанобөлшектерге тән. Металдағы нанобөлшектердің диэлектрлік ядросының айналасындағы қабықша қалыңдығы жарықтың жұтылу ұзындығына, яғни бөлшек түсіне әсер етеді. Осының арқасында инфрақызыл сәулелерімен жұмыс істеуге болады.

Диагностика, мониторинг және биосенсорлар

 

• Oak Ridge National Laboratory  зертханасында жоғары селективті, сезімтал сенсор жасалды. Оның ұшында диаметрі 50нм болатын оптикалық талшық бар. Оған белгілі бір молекулаларды айқындайтын антиденелер жалғанған. Протеинді наносымдардың негізі бойынша биосенсорлар жасалды. Әсіресе, ғалымдардың бұл жерде зерттейтіні:

  протеинді  талшықтардың сулы ортадағы  электрөткізгіштік  қабілетін

  өткізгіштік тің өзгеруін өлшеу негізінде сенсорлардың жасалу мүмкіндігін

       Кішкентай өлшемді биосенсорлы кремнийлі наносымдар жасалды. Кішкентай өлшеміне қарамастан, оларға жоғары сезімталдық тән.

 

Дәрі  – дәрмектер мен сорбенттер

 

• Ағылшын ғалымдары ең бірінші рет адам ағзасына тірі жасушаны  көміртекті нанотүтікше арқылы енгізді. Олар мембрананы тесетіндей қатты, иілгіш және ине пішіндес болып келеді.Сондықтан оларды жасушаға дәрілер мен ДНҚ фрагменттерін жеткізу үшін қолданады.

 

Нейрочип

 

• Жүйке талшықтарымен  биологиялық үйлесімділікке тән наноматериалдардың жаңа бір түрін NASA-ның  зерттеушісі Джун Ли және оның командасы жасап шығарды. Болашақта ғалымдар жүйке қызметтерін атқару қабілеті бар нейрочипті жасауды жоспарлауда. Мысалы, оның көмегімен Паркинсон ауруымен ауратын адамдардың өмірін жеңілдетуге болады.

Наномедицинаның су асты тастары

 

• Әлемдегі барлық ғалымдар нанобөлшектердің  адам денсаулығын жақсартудағы жолдарын іздестіруде. Бірақ,адам организміне улы әсерлер және наномедицинамен бірге келетін этикалық мәселелер сұрақ тудыртады. Осы сұрақтарға көп көңіл бөлу керек.

Протез, имплантант және жасанды мүшелер

 

• Өздерінің ерекше қасиеттеріне байланысты наноматериалдарды жасанды мүшелер мен тканьдерді өсіруде қолдануға болады. Нанобөлшектерден тұратын композиттерге беріктілік, иілгіштік, химиялық тұрақтылық тән. Болашақта  ғалымдар тканнің жазылуына және өсуіне мүмкіндік беретін наноматериалды жасап шығаруды жоспарлауда.

• Американдық биолог  рак ауруына карсы антиденелер тапқан. Ол антиденелер – нанобөлшектер. Алтын – 198-дің рак ауруын жоятыны баяғыдан мәлім, бірақ алтынның нанобөлшектерінің  қажет көлемі белгісіз болды. Нанобөлшектер қаншалықты үлкен болса, соншалықты оның күші артатын  Каттешема Катти айтқан болатын.

Қазақстандағы нанотехнология

 

• 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.

Нанотехнологияның болашағы

 

• Бұған ғылыми фантастикаға ден қойған бірқатар жаңашылдардың да сенімсіздік танытары күмәнсіз. Мәселен, Scientifus America  журналының болжамына сүйенсек, таяу арада көлемі почта маркасына тең медициналық құрылғы жасалады екен. Соны жарақат алған жерге қойса жеткілікті, ол қанның құрамын, қандай дәрі қажет екенін анықтап, сол дәрі-дәрмекті қанның құрамына өзі жібереді. 2025 жылы дайын атомнан кез-келген затты құрастыруға қабілетті алғашқы нанороботтар  жасалмақшы. Ауыл шаруашылығында да айтарлықтай өзгерістер болады: нанороботтар өсімдіктер мен жануарларды алмастырып, азық-түлік өндіретін дәрежеге қол жеткізеді. 

Назарларыңызға  рахмет!!!