Презентация на тему: Нанотехнологии в медицине

Организационные требования при освоении курса Наличие программы курса. Программа курса размещена на сайте философского факультета WWW.PHILOS.MSU.RU в разделе Учебный отдел/Методическое обеспечение учебных курсов/каф. Философии и методологии науки. Наличие конспектов лекций по курсу в отдельной тетради. Выполнение текущих работ по темам курса на лекциях. Сдача зачета по итогам компьютерного тестирования (выборка из 50 вопросов (открытые и закрытые вопросы) по всем темам курса). 900igr.net

Информация о зачете 1 сдача 22 декабря(понедельник) 15.30-17.00 Группа 103 (ауд. г340) Группа 104 (ауд. г302) 24 декабря(среда) 15.30-17.00 Группа 102 (ауд. г302) 17.30-19.00 Группа 106 (ауд. г302) 25 декабря(четверг) 15.30-17.00 Группа 101 (ауд. г302) группа 105 (ауд. г340) 2 сдача 29 декабря(понедельник) с 15.30-17.00 студенты всех групп (ауд. г302) 3 сдача Дата будет уточнена. Место проведения зачета: Ломоносовский проспект, д.27, корпус 4, 3 этаж (зона г – направо от лифтового холла), Первый учебный корпус МГУ на новой территории Зачет включает: Компьютерное тестирование (выборка из 50 вопросов по всем темам курса, необходимо ответить правильно не менее, чем на половину вопросов); Проверку конспектов лекций. На зачете с собой необходимо иметь: Зачетную книжку, студенческий билет. Конспекты лекций. Старостам групп взять в учебной части зачетную ведомость на группу.

Ценностные регулятивы развития современного естествознания Вопросы: Понятия «НАНОНАУКА» и «НАНОТЕХНОЛОГИЯ» Сферы применения нанотехнологий

Наноразмеры «нано» означает изменение масштаба в 10-9 1 нм = 10-9 м

Наноразмеры

Определения Нанонаука – междисциплинарная наука, относящаяся к фундаментальным физико-химическим исследованиям объектов и процессов с масштабами в несколько нм. Нанотехнология - совокупность прикладных исследований нанонауки и их практических применений в технологии создания объектов, потребительские свойства которых определяются необходимостью контроля и манипулирования отдельными атомами, молекулами, надмолекулярными образованиями.

Нанотехнология: хронология

Перспективы применения нанотехнологии Нанотехнология самая междисциплинарная отрасль. Она связана с химией, физикой, медициной, физическим материаловедением электроникой и многими другими дисциплинами.

Типы наноматериалов Согласно рекомендациям 7 Международной конференции по нанотехнологиям (Висбаден, 2004 год) выделяют следующие типы наноматериалов: Нанопористые структуры Наночастицы Нанотрубки и нановолокна Нанодисперсии (коллоиды) Наноструктурированные поверхности и пленки Нанокристаллы Нанокластеры.

Свойства наноматериалов Наноматериалы характеризуются несколькими основными свойствами, по сравнению с другими материалами: суперминиатюризация; большая удельная площадь поверхности, ускоряющая взаимодействие между ними и средой, в которую они помещены; нахождение вещества в наноматериала в особом «наноразмерном» состоянии.

Оптические микроскопы Правило оптической техники (1873 г): минимальные объекты различаемых деталей рассматриваемого объекта не могут быть меньше, чем длина света, используемого для освещения. Самые короткие длины волн диапазона соответствуют примерно 400 нм, разрешающая способность оптических микроскопов принципиально ограничена половиной этой величины, то есть составляет около 200 нм.

Электронный микроскоп Просвечивающие электронные микроскопы (ПЭМ): электронный пучок пропускается через тонкие слои исследуемого вещества с толщиной не менее 1 мкм

Электронный микроскоп Сканирующие электронные микроскопы (СЭМ): электронный пучок последовательно отражается от маленьких участков поверхности.

Сканирующее электронно-зондовые микроскопы Сканирующее электронно-зондовые микроскопы (СЭЗМ) сканируют поверхность исследуемого образца при помощи зонда или щупа в виде крошечной металлической иголки.

Сканирующее электронно-зондовые (туннельные) микроскопы Между зондом и поверхностью приложено электрическое напряжение, в результате чего возникает туннельный эффект. Туннельный эффект – преодоление микрочастицей потенциального барьера в случае, когда ее полная энергия (остающаяся при туннелировании неизменной) меньше высоты барьера.

Туннельный эффект Схематическое представление классической и квантовой физической ситуации при возникновении барьера на пути частицы

Атомарно-силовой микроскоп В этом приборе измеряемой физической величиной выступают непосредственно силы взаимодействия между атомами, величина которых определяется «шероховатостью» конкретного участка поверхности в точке измерения. АСМ позволяет получать изображения с очень высокой степенью точности (вплоть до 10-10м).

Два главных принципа технологической обработки Подход «сверху-вниз» Подход «снизу-вверх»

Пример нанотехнологии «снизу-вверх»

Фуллерены В 1985 году были экспериментально при исследовании масс-пектров паров графита обнаружены фуллерены – огромные молекулы углерода в виде замкнутых объемных структур, напоминающих по форме футбольный мяч. Термин фуллерен происходит от имени Ричарда Букминстера Фуллера, сконструировавшего оригинальный купол павильона США на выставкев Монреале в форме сочлененных пентагонов (пятиугольники) и гексагонов.

Пример нанотехнологии «снизу-вверх» Углеродные нанотрубки представляют собой крошечные цилиндры или цилиндрические образования с диаметром от 0,5 до 10нм и длиной примерно в 1мкм. Они являются новой формой углерода, открытой в 1991 году.

Квантовая точка Квантовая точка - искусственно созданная область вещества, в которой можно «хранить» небольшие количества электронов.

Нанотехнология в биологии и медицине Причины интереса к применению наносистем в биологии и медицине: наносистемы могут перемещаться внутри живых организмов и проникать внутрь клеток; наносистемы могут создавать нанокомпозиты «наночастица/биологически активная оболочка».

Нанотехнология в медицине Новые парадигмы в медицине: создание долгосрочных и эффективных систем контроля здоровья, непрерывный контроль за состоянием организма. Реализация идей восстанавливающей медицины. Возникновение медицины «малого» вмешательства. Измерение содержания различных веществ в организме, лечебные операции при необходимости. Реализация идей «индивидуальной» медицины. Разработка лекарственных препаратов с новым механизмом действия . Производство искусственных тканей и органов, не вызывающих реакцию отторжения

Мечение живых клеток и визуализация внутриклеточных структур с помощью квантовых точек Dahan M et al., Science302:442–445,2003 .

Выявление раковых маркеров на клетках с помощью квантовых точек

Наночастицы quantum dots для выявления очагов опухолей

Наночиповая технология позволяет генерировать 100 миллионов точек на той же площади, которую занимает одна точка в микрочипе Ginger DS et al , Angew Chem Int Ed Engl 43:30–45,2004

Образование новых кровеносных сосудов после инъекции гена phVEGF165 До инъекции Через 8 недель

Молекулярные моторы – биосовместимые двигатели для нанороботов миозины кинезины динеины REGULATORY LIGHT CHAIN ESSENTIAL LIGHT CHAIN миозин II 7 nm актин Движение полимеров актина по стеклу, покрытому миозином

Нанотехнологии в медицине Структура нанокапсул и микрофотография нанокапсул с захваченными люминесцентными частицами

Ю. Свидиненко , nanotech-now.com Julian Baum/Science Photo Library Нанороботы

Нанотехнология в информационных технологиях Устройства с очень малым энергопотреблением «Карманные» суперЭВМ Запоминающие устройства нового типа Повышение характеристик ЭВМ на три порядка

Нанотехнология в информационных технологиях Основным элементом записывающей системы является оптическое волокно с отверстием диаметром в несколько десятков нм. Наконечник такого оптического волокна двигается над плоскостью записывающего диска на расстоянии всего10-20нм. При освещении поверхности лазерным лучом на поверхности происходит запись информации.

Нанотехнологии и проблемы окружающей среды и энергетики Создание нового типа производств Новые возможности контроля за состоянием среды Создание альтернативных источников энергии и разработка эффективных методов сохранения и передачи энергии

Нанотехнология в сельском хозяйстве Решение проблемы нехватки питания Создание стабильного и достаточного сельскохозяйственного производства Широкое применение техники ДНК-чипов и ДНК-анализа

нанотехнология Нанотехнология выступает связующим звеном, объединяющим подходы и методики разных дисциплин. С этим обстоятельством связана основная трудность в развитии и практическом внедрении нанотехнологий – необходимость постоянного сотрудничества и согласования между учеными разных специальностей.

Нанотехнология Средства, потраченные из бюджета разных стран на нанотехнологии в 1997-2005 годах

Литература: Наноматериалы. Нанотехнологии. Наносистемная техника М.2006 Мейер К., Дэвис С. Живая организация: Компания как живой организм: Грядущая конвергенция информатики, нанотехнологии, биологии и бизнеса. М. 2007