2009 оны 10-р сарын 05

Нано ертөнц дэх анагаах ухаан, эмийн бүтээгдэхүүн

STRF-ийн редакторууд нанотехнологийн талаархи материалыг үргэлжлүүлэн хэвлүүлсээр байна. Энэ удаад бид нано анагаах ухааны талаар ярих болно өнгөрсөн жилонцгой хурдацтай хөгжиж байгаа бөгөөд зөвхөн бодит амжилтаараа бус нийгэмд оруулсан хувь нэмрээрээ хүн бүрийн анхаарлыг татаж байна.

Нанотехнологи нь нано бүтэц, төхөөрөмж, системийг судлах, зохион бүтээх, үйлдвэрлэх, ашиглахад ашигладаг онолын үндэслэл, техник, аргуудын цогц, түүний дотор хэлбэр дүрсийг чиглүүлэх, өөрчлөх, суурь болон хэрэглээний шинжлэх ухаан, технологийн салбар дундын салбар юм. хэмжээ, тэдгээрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн харилцан үйлчлэл, нэгдэл.нано хэмжээний элементүүд (ойролцоогоор 1-100 нм), шинэ химийн, физик, биологийн шинж чанартай объектуудыг олж авах.

Зарчмын хувьд нанотехнологи нь бодисын бие даасан атомуудыг удирдах замаар ямар ч объектыг бий болгох боломжийг олгоно. Энэ нь бусад технологийг орлох нь хөгшрөлт, өвчнийг ялан дийлэхээс гадна хүн төрөлхтнийг гайхалтай материаллаг баялагаар хангах боломжийг олгоно. Практикт анагаах ухаан, эм зүй болон холбогдох салбар дахь нанотехнологи нь өнөөдөр дараахь үндсэн зорилтуудыг шийдэж байна.

• Бүтээл хатуу бодисболон өөрчлөгдсөн молекулын бүтэцтэй гадаргуу. Практикт энэ нь метал, органик бус болон органик нэгдлүүд, нано хоолой, биологийн хувьд нийцтэй полимер (хуванцар) болон амьд организмын эд эсийг дуурайдаг бусад материалаар хангаж, эм дамжуулах тээврийн хэрэгсэл эсвэл суулгацын үүрэг гүйцэтгэдэг.
• Вектор эм хүргэх наноконтейнер технологийг хөгжүүлэх.
• Химийн урвалгүйгээр молекул үүсгэх замаар шинэ химийн нэгдлүүдийн нийлэгжилт. Энэ нь ойрын 10-20 жилд синтетик, эм зүйч, эмч нар тодорхой өвчин, тэр ч байтугай тодорхой өвчтөнд үндэслэн "загвар зохион бүтээх" цоо шинэ эмүүдийг бий болгоход хүргэнэ.
• Биосимиляр - бактери, вирус, эгэл биетүүд дээр суурилсан өөрийгөө хуулбарлах (өөрийгөө үржүүлэх) системийг хөгжүүлэх.
• Нарийвчилсан эмнэлгийн наноманипулятор, оношлогооны төхөөрөмжийг бий болгох.

Нанотехнологичид нэг атомыг нарийн ширийн зүйл гэж үзэн эдгээр нарийн ширийн зүйлсээс тодорхой шинж чанартай материал бүтээх аргыг боловсруулдаг. Олон компаниуд атом, молекулуудыг тодорхой бүтцэд хэрхэн нэгтгэхээ мэддэг болсон. Тохиромжтой томъёогоор тайлбарлаж болох химийн тогтвортой бүтцийг барьж байгуулах боломжтой тул ирээдүйд хүүхдийн дизайнер шиг ямар ч молекулыг угсарна.

Нано анагаах ухааны хөгжил

Энэ салбарын тэргүүлэх эрдэмтэн Р.Фрейтасын каноник тодорхойлолтоор наноанагаах ухаан нь: “хүний ​​биологийн системийг молекулын түвшинд, боловсронгуй нано төхөөрөмж, нано бүтцийг ашиглан хянах, тогтоох, зохион бүтээх, хянах” юм. Тиймээс анагаах ухаанд нанотехнологийг ашиглах хэтийн төлөв нь эцсийн дүндээ наноробот эсвэл бусад нано технологийн тусламжтайгаар эсийн бүтцийг молекулын түвшинд өөрчлөх шаардлагад оршдог.

Нано анагаах ухаан сүүлийн жилүүдэд онцгой хурдацтай хөгжиж байгаа бөгөөд цэвэр бодит амжилтаараа төдийгүй нийгэмд оруулсан хувь нэмрээрээ хүн бүрийн анхаарлыг татаж байна. Энэ нэр томъёог (мөн ирээдүйг тусгасан) өнөөдөр өвчнийг оношлох, хянах, эмчлэхэд нанотехнологийг ашиглах гэж ойлгогддог.

Нано анагаах ухааны хөгжил нь геномик ба протеомикийн хувьсгалт дэвшилтэй нягт холбоотой бөгөөд энэ нь эрдэмтдийн ойлголтод ойртсон юм. молекулын суурьөвчин. Геном, протеомикийн өгөгдлүүдийг нанометрийн түвшинд шинэ шинж чанартай материал бий болгох боломжуудтай хослуулсан наном анагаах ухаан хөгжиж байна.

Анагаах ухаанд нанотехнологийн хэрэглээний 5 үндсэн чиглэл байдаг: идэвхтэй эм хүргэх, нанометрийн түвшинд эмчилгээний шинэ арга, хэрэгсэл, in vivo оношлогоо, in vitro оношлогоо, эмнэлгийн имплант.

Нанометрийн ертөнцөд эм, био идэвхит молекулуудын байр суурь

1959 онд Америкийн нэрт онолын физикч Р.Фейнман “Жижиг хэлбэрийн гайхалтай ээдрээтэй ертөнц байдаг бөгөөд хэзээ нэгэн цагт (жишээлбэл, 2000 онд) 1960 оноос өмнө энэ ертөнцийн судалгаанд хэн ч нухацтай хандаж байгаагүйд хүмүүс гайхах болно” гэж хэлсэн байдаг. Анагаах ухаан, эм зүй нь нанотехнологичдын хамгийн чухал практик хэрэглээний нэг юм, учир нь дээр дурдсан ертөнц бол эдгээр шинжлэх ухааны салбаруудын ертөнц юм. Эдгээр хэмжээсүүд нь биологийн үндсэн бүтэц болох эсүүд, тэдгээрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд (органеллууд) ба молекулуудын онцлог шинж юм. Анагаах ухаанд микроскопийн төхөөрөмжийг (нано бөөмсийг багтаасан байх ёстой) ашиглах санааг анх удаа Р.Фейнман "Тэнд маш их орон зай бий" хэмээх алдарт лекцэндээ илэрхийлжээ. Гэхдээ сүүлийн жилүүдэд л Фейнманы саналууд бодит байдалд ойртож байгаа боловч түүний санал болгосон микророботоос хол хэвээр байгаа бөгөөд цусны эргэлтийн системээр дамжуулан зүрхэнд нэвтэрч, хавхлага дээр мэс засал хийх чадвартай, мөн бидний тэмдэглэж байна. мөн төсөөллийг гайхшруулдаг ижил төстэй процедурыг бүхэлд нь гүйцэтгэдэг.

Дээр дурдсан үзэл бодлыг тодорхой болгохын тулд анагаах ухаанд нанотехнологийн өнөөгийн тодорхой зорилтуудыг хэд хэдэн бүлэгт хувааж болно: нано бүтэцтэй материалууд, түүний дотор нано-рельеф бүхий гадаргуу, нанохолболт бүхий мембранууд; нано бөөмс (фуллерен ба дендример орно); бичил болон нанокапсул; нано технологийн мэдрэгч ба анализатор; сканнерийн микроскопын эмнэлгийн хэрэглээ; nanotools болон nanomanipulators; янз бүрийн түвшний бие даасан микро ба нано төхөөрөмж .

Энэ нь "нано" ( Грек- тэрбум дахь хэсэг) нь тайлбарласан объектуудад хэрэглэхэд тэдгээрийн хэмжээ нь атомаас дэд эс хүртэлх биологийн зохион байгуулалтын түвшинд тохирч байгаа 10-9 м-ийн зайд байгааг илтгэнэ. Тиймээс бараг ямар ч супрамолекул (супрамолекуляр) цогцолборууд нь "нано бөөмс" гэсэн тодорхойлолтод багтдаг, өөрөөр хэлбэл ион эсвэл ковалент хэлбэрээр баригдсан молекулуудтай "жижиг" ба асар том органик молекулууд (орчин үеийн нэр томъёоны дагуу - "хост") үүсдэг (" зочин "). Гэсэн хэдий ч биологи, анагаах ухааны ном зохиолд аль хэдийн тогтсон уламжлалын дагуу нано бөөмс нь нэлээд өвөрмөц (мөн юуны түрүүнд зохиомлоор бий болгосон) молекулын бүтцийг илэрхийлдэг.

Өнөөдөр эдгээр санаанууд нь хамгийн дээд зэргийн нарийвчлалыг шаарддаг.

Хэдхэн хоногийн өмнө нийтэлсэн түүний тоймдоо (9-р сарын 13, сэтгүүл Байгалийн Нанотехнологи, 2009, DOI: 10.1038/nnano.2009.242), АНУ, Францын судлаачид "нано бөөмс" гэсэн нэр томъёог өөрчлөхийг шаардаж байна. Цаашид судалгаа хийж, янз бүрийн салбарт практикт ашиглахын тулд эдгээр бөөмсийг илүү нарийвчлалтай системчлэх шаардлагатай гэж тэд үзэж байна. Энэ үзэл бодолтой эв нэгдэлтэй байх боломжгүй, гэхдээ ийм саналууд өмнө нь нэлээд олон удаа гарч байсныг бид тэмдэглэж байна.

Жишээлбэл, зарим бодисын (молекул, тоосонцор) молекулуудын хэмжээг нанометрээр (Хүснэгт 1) үзүүлэв.

Хүснэгт 1.

Бодис	Диаметр, нм
Азотын	0.32
Ус	0.30
Устөрөгч	0.25
Гелий	0.20
Хүчилтөрөгч	0.30
Хүхрийн (IV) исэл	0.34
Нүүрстөрөгчийн дутуу исэл (IV)	0.33
Нүүрстөрөгчийн дутуу исэл (II)	0.32
Хлор	0.37
Устөрөгчийн хлорид	0.30
Тоосны ширхэгийн хэмжээ	0.1-0.001мм
Манангийн ширхэгийн хэмжээ	0.01-0.001 мм
Брауны ширхэгийн хэмжээ	40
Гемоглобины молекулын хэмжээ	0.4
Амин хүчил, нуклеотид, моносахарид (мономер)	0.5-1
Уураг, нуклейн хүчил, полисахарид (макромолекул)	3-300
жижиг хэрэм	4
Хромосом	1
Вирусууд	20-300
Органеллууд	20-оос
Рибосомууд	20 орчим

Мэргэжилтнүүд шинэ объектыг наноматериалд хамааруулах нь "хэмжээнд нь харамгүй" үндэслэх ёсгүй, харин өгөгдсөн хэмжээ нь ийм объектын шинэ шинж чанарыг бий болгоход хүргэдэг эсэх дээр үндэслэх ёстой гэсэн хамгийн чухал санааг илэрхийлж байна.

Хэдийгээр олон оронд наноматериалыг гоо сайхны бүтээгдэхүүн, нарнаас хамгаалах тос зэрэгт өргөн хэрэглэж ирсэн ч эдгээр оронд нано бөөмсийн аюулгүй хэрэглээг зохицуулсан тодорхой дүрэм журам байдаггүй бөгөөд "нано бөөмс" гэсэн ойлголтыг тодорхой тайлбарлаагүй нь ойлгомжтой. , ерөнхийдөө ийм дүрмийн дүр төрхийг хүлээх нь бараг тохиромжтой биш юм. Хэмжилтийнх нь дор хаяж нэг нь 100 нм-ээс бага хэмжээтэй аливаа объектыг нанообъект гэж үзэх ёстой гэсэн үзэл бодол байдаг. Байгалийн нанотехнологи,судлаачид илүү хатуу ангиллыг нэвтрүүлэхийг шаардаж байна.

Шүүмжийн зохиогчид нано бөөмсийг "бүгдийг нэг сойз дор сэлүүрдэх" нь зүгээр л ангилах боломжгүй гэж тэмдэглэсэн ч "жижиг" бүх зүйл заавал наноматериал биш гэдгийг нэмж хэлэв. Наноматериалыг системчлэхдээ ямар шалгуурыг баримтлах ёстой вэ гэсэн асуулт гарч ирнэ. Энэхүү тоймд санал болгож буй шинэ ангиллын үндэс болох физик-химийн янз бүрийн шинж чанаруудыг авч үздэг. Жишээлбэл, наносистемийн хэмжээ нь түүний талст бүтцийн бүтцэд нөлөөлдөг бөгөөд энэ нь нано бөөмсийн реактив байдал, тэдгээрийн хүрээлэн буй орчинтой харилцах онцлогийг тодорхойлдог. Жишээлбэл, 10-30 нм хэмжээтэй нано бөөмсийн шинж чанар нь том формацаас эрс ялгаатай болохыг олж мэдсэн.

Энэ юу вэ - эмийн нанотехнологи?

Мансууруулах бодис болон зорилтот объектууд нь харилцан үйлчлэлцдэг объектууд нь молекулын объектууд байдаг тул шинэ эмийн чиглэлийн загвар, эсвэл эмийн загвар (эм - эм, дизайн - дизайн, бүтээн байгуулалт) нь нанотехнологийн сэдэвтэй шууд холбоотой юм. Эмийн загварт хэрэглэгддэг үндсэн ойлголтууд нь зорилтот болон эм юм. Зорилтот нь тодорхой үйл ажиллагаатай холбоотой макромолекулын биологийн бүтэц бөгөөд зөрчил нь өвчинд хүргэдэг бөгөөд тодорхой нөлөө үзүүлэх ёстой. Хамгийн түгээмэл зорилтууд нь рецептор ба ферментүүд юм. Мансууруулах бодис нь химийн нэгдэл (ихэвчлэн бага молекул жинтэй) бөгөөд зорилтот бодистой тусгайлан харилцан үйлчилж, зорилтот бодисын үүсгэсэн эсийн хариу урвалыг ямар нэг байдлаар өөрчилдөг. Хэрэв рецептор зорилтот үүрэг гүйцэтгэдэг бол эм нь түүний лиганд, өөрөөр хэлбэл рецепторын идэвхтэй хэсэгтэй тусгайлан харьцдаг нэгдэл байх болно. Жишээлбэл, ургамлын эс дэх фотосинтезийн үйл явцыг оролцуулаад бүх организмд эрчим хүчний нийлэгжилтийг хангадаг ферментүүдийн бүлэгт хамаарах F1-аденозин трифосфатаза (F1-ATPase). Ферментийн молекулын диаметр нь 10-12 нм байна.

Супрамолекулууд нь геометрийн болон химийн харилцан уялдаатай хэсгүүдээс молекул хоорондын ковалент бус бондоор холбогдсон хоёр ба түүнээс дээш химийн хэсгүүдийн нэгдэл юм (нэмэлт). Молекулуудын дахин зохион байгуулалт нь тэдгээрийн олон янзын хослолд хүргэдэг. Ийм системүүд нь супрамолекулын химийн судалгааны сэдэв юм (энэ нэр томъёог санал болгосон Нобелийн шагналтанЖ.-М. Лен) ба "зочин зочин" химийн бодисууд, тэдгээрийн үндсэн дээр өвөрмөц шинж чанартай шинэ материалыг аль хэдийн бий болгосон боловч бага зэрэг судлагдсаар байна. Жишээлбэл, "хост"-ын үүрэг гүйцэтгэдэг сүвэрхэг бүтцийг ашиглах нь (бусад тохиолдолд энэ үүргийг ихэвчлэн органик лиганд гүйцэтгэдэг) нано хэмжээст "зочин" -ыг сонгон тээвэрлэх, урвуу байдлаар байрлуулах боломжийг олгодог. мансууруулах бодис ялгаруулах. Нанокристаллуудын хажууд супрамолекулын бүтэц нь нарийвчилсан судалгааны ирээдүйтэй объект болох нь дамжиггүй. Эдгээр нэр томъёогоор, зорилтот эм (1-10 нм хэмжээтэй) био зорилтот (уураг эсвэл уургийн систем, 100 нм хүртэл хэмжээтэй) харилцан үйлчлэл нь "лиганд-био зорилтот" цогцолбор ("субстрат-рецептор" гэх мэт) үүсгэдэг. эсвэл "хостин-зочин") , бүх мэдэгдэж буй шинж чанаруудын дагуу супрамолекулын бүтэц (супрамолекулын цогцолбор) юм. Ийм системийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь өөрөө нанотехнологийн бүтцийн объектууд гэдэгт эргэлзэх зүйл алга.

Эдгээр эргэцүүллийг үргэлжлүүлж, зорилтот эмийн биозорилтод үзүүлэх эмчилгээний нано хэмжээний нөлөөг зөвхөн дээд молекулын наносистем "лиганд-био зорилтот" бий болсон тохиолдолд л хийж болно гэдгийг бид санаж байна.

Өөрөөр хэлбэл, зорилтот эмийг боловсруулах нь нанотехнологийн дээрх тодорхойлолтод багтдаг, учир нь тэдгээрийн үйл ажиллагааны механизм нь өвчнийг хариуцдаг био зорилтот бүлэгтэй чиглэсэн харилцан үйлчлэлд суурилдаг. Энэ нь ковалент бус (мөн зохицуулалт, түүний дотор устөрөгч) замаар хэрэгждэг нано хэмжээст харилцан үйлчлэл юм. химийн холбооболовсруулах явцад судлагдсан эм (лиганд) ба уураг (зорилтот) хоёрын хооронд, өмнөх үеийн эмтэй харьцуулахад зорилтот эмийн сонгомол, үр дүнтэй, бага хоруу чанарыг тодорхойлдог, өөрөөр хэлбэл хэрэглээний шинж чанарыг сайжруулдаг.

Түүнээс гадна, оршин тогтнох хугацаандаа "лиганд-био зорилтот" систем нь бүх шинж чанараараа биомашин бөгөөд түүний ажлын үр дүн нь өвчний өөрчлөлт (бүрэн эсвэл хэсэгчлэн эдгэрэх) болно. Тиймээс нанобиомашины үр ашиг нь хэлэлцэж буй цогцолборын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн холболтын хүч, үргэлжлэх хугацаанаас хамаардаг бөгөөд энэ нь байнгын зорилтот бүлгийн хувьд зөвхөн шинэлэг зорилтот эмийн лигандын шинж чанараас хамаардаг.

Дараа нь үзэл баримтлалыг албан ёсоор болговол эмийн нанотехнологи нь судлах, зохион бүтээх, үйлдвэрлэх, ашиглах арга, техникүүдийн цогц бөгөөд үндсэн үе шатуудыг авч үзэх ёстой гэж үзэж болно.

• биологийн скрининг, өөрөөр хэлбэл био зорилтот (уураг эсвэл уургийн систем 100 нм хүртэл хэмжээтэй) харилцан үйлчлэлцдэг идэвхтэй молекулуудыг (1-10 нм) хайх.
• үйл ажиллагааны механизмыг судлах (биозорилтыг хайх, идэвхтэй молекулын харилцан үйлчлэлийн механизмыг тодорхойлох).
• хэд хэдэн нанометрийн зайд нэр дэвшигч молекулууд ба био зорилтот (уураг) хоорондын харилцан үйлчлэлийн энергийг тооцоолох замаар идэвхтэй байж болзошгүй нэгдлүүдийн компьютерийн дизайн, өөрөөр хэлбэл ийм харилцан үйлчлэлийн хамгийн бага энергитэй (динамик) тохирох молекулуудын боломжит бүтэц, байрлалыг тооцоолох. 200 орчим терафлоп хүчин чадалтай суперкомпьютер дээр симуляци 24 цаг зарцуулдаг).
• Нано хэмжээст элементүүдийн хэлбэр, хэмжээ, харилцан үйлчлэл, нэгтгэлийг зориудаар хянах, өөрчлөх ("лиганд-био зорилтот", ойролцоогоор 1-100 нм), энэ нь нэмэлт үйл ажиллагааны болон/эсвэл хэрэглээний шинж чанар, шинж чанарыг сайжруулах, харуулахад хүргэдэг. олж авсан бүтээгдэхүүн (үр ашгийг нэмэгдүүлэх, био хүртээмжийг нэмэгдүүлэх, шинэлэг эмийн хоруу чанар, гаж нөлөөг бууруулах).
• нано хэмжээтэй бэлэн тунгийн хэлбэрийг үйлдвэрлэх (липосом хэлбэр, био задрах полимер, зорилтот тээвэрлэлтийн нано хэсгүүд гэх мэт).
• эмчилгээний үр дүнд хүргэдэг биозорилтод нано хэмжээний нөлөө үзүүлдэг зорилтот шинэлэг эмийг хэрэглэх.

Академич В.Л.Гинзбургийн хэлсэн үгийг эргэн санахыг хүсч байна: "Үүний зэрэгцээ биологи нь ихэвчлэн илүү дэвшилтэт физик аргуудыг ашиглан хурдацтай хөгжиж, 1953 онд генетикийн кодыг тайлсаны дараа ялангуяа хурдацтай хөгжиж эхэлсэн. Өнөөдөр биологи, ялангуяа молекул биологи нь тэргүүлэх шинжлэх ухааны байр суурийг эзэлдэг. Ийм нэр томъёо, шинжлэх ухаан дахь "газар" -ын үндсэндээ ач холбогдолгүй хуваарилалттай санал нийлэхгүй байж болно. Би зүгээр л бүх физикчдэд, ялангуяа Орост ойлгогддоггүй баримтуудыг онцлон тэмдэглэхийг хүсч байна. Бидний хувьд физик бол амьдралын залуу, үзэсгэлэнтэй хэвээр байгаа ч хүний ​​нийгэм, түүний хөгжилд физикийн оронд биологи орж ирсэн."

Биологийн идэвхт бодисыг хүргэх систем

Мансууруулах бодисын молекулыг хүний ​​биед хүргэх хамгийн энгийн бөгөөд үр дүнтэй аргуудын нэг бол арьсаар дамжих (арьсаар дамжин) юм. Биологийн идэвхт нэгдлүүдийн дийлэнх нь мэдэгдэж байгаа нэгдлүүдийг ийм аргаар хүргэхийг хориглосон онолын хувьд ямар ч онолын хориг байдаггүй нь түүний энгийн байдлаас шалтгаална. молекул жин(хэмжээ) эсвэл физик химийн шинж чанар. Гэсэн хэдий ч доор тайлбарласан нано тээвэрлэгчдийн хувьд арьсаар дамжих аргыг нанообъектуудыг тээвэрлэх боломжит аргуудын нэг гэж үздэг. (Зурагт эмчилгээний молекулуудыг хүргэхэд ашигладаг нано хэсгүүдийг харуулав: 1 - липосом ба аденовирус; 2 - полимер нано бүтэц; 3 - дендример; 4 - нүүрстөрөгчийн нано хоолой

Төрөл бүрийн нэг бүрэлдэхүүн хэсэг, олон бүрэлдэхүүн хэсэг липосомуудлипидийн уусмалд үүсдэг. Практик зорилгоор 20-50 нм-ээс ихгүй хэмжээтэй липосомууд сонирхолтой байж болох бөгөөд эдгээр нь биологийн зорилтот бодис руу эмийг хүргэх хэрэгсэл болгон ашигладаг. Нэмж дурдахад байгаль өөрөө олон тооны нано тээвэрлэгчийг урьдчилан бэлтгэсэн, жишээлбэл, вирусууд. Тодорхой аргаар эмчилсэн бол аденовирусыг арьсаар дамжин вакцинжуулалтад үр дүнтэй ашиглаж болно. Зорилтот хүргэх чадвартай хиймэл биоген нано хэсгүүдэд липосомоос гадна липидийн нано гуурс орно. , липидийн гаралтай нано бөөм ба наноэмульс, зарим цикл пептид, хитозан, нуклейн хүчлүүдийн нано хэсгүүд.

Бактерийг нанобиомашин гэж үздэгэм хүргэх. Бактерийг өвчтэй эдэд чиглэсэн эмийг хүргэх хэрэгсэл болгон ашиглаж болох нь аль хэдийн батлагдсан. Мэргэжилтнүүд MC-1 бактерийг хархны цусны системд нэвтрүүлсэн. Эдгээр бактери нь далбаагаа эргэдэг тул хурдан хөдөлж чаддаг боловч үүнээс гадна соронзон нано бөөмс агуулдаг бөгөөд энэ нь тэднийг соронзон орны нөлөөнд мэдрэмтгий болгож, хүчний шугамын дагуу хөдөлдөг. Ийм хүчний шугамуудЖишээ нь, соронзон резонансын төхөөрөмжийг бий болгох чадвартай. Хүний биеийг дамжин хөдөлж чадах хиймэл наномашин бүтээх оролдлого хийхээсээ өмнө байгалийн аль хэдийн бий болсон бүтээлүүдэд анхаарлаа хандуулах хэрэгтэй гэж судлаачид үзэж байна.

Наносфер болон нанокапсулууд нь гэр бүлд хамаардаг полимер нано хэсгүүд. Хэрэв нано бөмбөрцөг нь полимер гадаргуу дээр идэвхтэй бодис тархсан хатуу матриц юм бол нанокапсулд полимер бүрхүүл нь шингэнээр дүүрсэн хөндий үүсгэдэг. Үүний үр дүнд идэвхтэй бодис нь янз бүрийн механизмаар бие махбодид ялгардаг - нано бөмбөрцөгөөс ялгарах нь экспоненциал, нанокапсулаас ялгарах явцтай байдаг. тогтмол хурдУдаан хугацааны туршид. Полимер нано хэсгүүдийг полисахарид, полилактик ба полигликолийн хүчил, полилактид, полиакрилат, нийлэг полимер, полиэтилен гликол (PEG) болон түүний аналог гэх мэт байгалийн болон синтетик полимеруудаас гаргаж авч болно. Полимер материалыг эмийн үнэ цэнэтэй шинж чанараараа тодорхойлдог. тээвэрлэлт, тухайлбал био нийцтэй байдал, био задрах чадвар, үйл ажиллагааны нийцтэй байдал.

Ялангуяа сонирхолтой байдаг дендромерууд. Эдгээр нь ердийн шугаман бус, харин "салбарласан" бүтэцтэй шинэ төрлийн полимеруудыг төлөөлдөг. Эхний дээжийг 1950-иад онд олж авсан бөгөөд тэдгээрийг нэгтгэх үндсэн аргуудыг 1980-аад онд боловсруулсан. "Дендример" гэсэн нэр томъёо нь "нанотехнологи" -ээс өмнө гарч ирсэн бөгөөд эхэндээ тэд хоорондоо холбоогүй байв. Гэсэн хэдий ч сүүлийн үед дендримерийг нанотехнологи болон наноанагаахын хэрэглээний хүрээнд улам их дурдах болсон. Дендримерүүд нь полимерүүдийн өвөрмөц ангилал бөгөөд тэдгээрийн хэмжээ, хэлбэрийг химийн синтезийн явцад маш нарийн тодорхойлж чаддаг бөгөөд энэ нь нано тээвэрлэгчдийн хувьд маш чухал юм. Дендримерүүдийг мономеруудаас дараалсан конвергент ба дивергент полимержилтийг (түүний дотор пептидийн синтезийн аргыг ашиглан) гаргаж авдаг бөгөөд ингэснээр салбарлалтын шинж чанарыг тогтоодог. Синтезд ашигладаг ердийн мономерууд нь полиамидоамин ба амин хүчлийн лизин юм. "Зорилтот" молекулууд нь дендримерүүдтэй холбогддог бөгөөд тэдгээрийн гадаргуутай цогцолбор үүсгэдэг эсвэл бие даасан гинжин хэлхээний хооронд гүн шигтгэдэг. Нэмж дурдахад дендримерүүдийн гадаргуу дээр шаардлагатай функциональ бүлгүүдийг тусгайлан зохион байгуулах боломжтой байдаг. хамгийн их нөлөөвирус, эсүүдтэй харьцах болно. Дендример дээр суурилсан идэвхтэй бодисыг бий болгох жишээ бол ХДХВ-ийн халдвараас хамгаалах гель болох Vivigel юм.

Зөвхөн нүүрстөрөгчийн атомуудаас үүссэн нүүрстөрөгчийн нано хэсгүүдийн дотроос хамгийн өргөн тархсан нь фуллеренболон нано хоолой, химийн болон физик-химийн янз бүрийн аргуудыг ашиглан гаргаж авах боломжтой. Жишээлбэл, үйлдвэрлэлийн хэмжээнд фуллеренийг инертийн хийн орчинд, бууруулсан даралтаар, катализаторын дэргэд нүүрстөрөгчийн харыг дулаанаар цацах замаар үйлдвэрлэдэг. Мэргэжилтнүүдийн үзэж байгаагаар фуллерен нь зөвхөн хүргэх системд төдийгүй шинэ бүлгийн эмийн үндэс болж чадна. Гол онцлог нь тэдгээрийн хүрээний хэлбэр юм: молекулууд нь "бүрхүүл" дотор хаалттай, хөндий мэт харагддаг. Нүүрстөрөгчийн хүрээний бүтцийн хамгийн алдартай нь C 60 фуллерен бөгөөд 1985 онд гэнэтийн нээлт нь энэ чиглэлээр судалгаа хийхэд ихээхэн түлхэц болсон (1996 онд химийн салбарын Нобелийн шагналыг фуллеренийг нээсэн хүмүүст олгосон). Макро хэмжигдэхүүнээр фуллерен авах арга техникийг боловсруулсны дараа бусад олон, хөнгөн буюу хүнд фуллеренүүдийг олж илрүүлсэн: C 20-оос C 70, C 82, C 96 ба түүнээс дээш. Фуллерен дээр үндэслэн ХДХВ-ийн халдвартай өвчтөнүүд болон хорт хавдартай өвчтөнүүдийг эмчлэхэд зориулагдсан эм хүргэх тээврийн хэрэгслийг боловсруулж байна.

1991 онд дахин - гэнэтийн байдлаар (онолчид тэдний оршин тогтнохыг урьдчилан таамаглаагүй) урт, цилиндр хэлбэртэй нүүрстөрөгчийн формацуудыг олж илрүүлсэн бөгөөд энэ нь нэрийг авсан юм. нано хоолой. Тэдгээр нь янз бүрийн хэлбэрээр тодорхойлогддог: том, жижиг, нэг давхарга ба олон давхаргат, шулуун ба спираль; өвөрмөц хүч чадал, хамгийн гэнэтийн цахилгаан, соронзон, оптик шинж чанаруудыг бүхэлд нь харуулдаг. Үнэн хэрэгтээ нано хоолой нь уураг, хорт хий, түлшний бүрэлдэхүүн хэсэг, тэр ч байтугай хайлсан металл зэрэг химийн болон биологийн идэвхт бодисуудыг тээвэрлэхэд микроскопийн сав болгон ашиглаж болно. Анагаах ухааны хэрэгцээнд зориулж нано хоолой нь липидийн бүтцэд ихээхэн хамааралтай байдаг бөгөөд тэдгээр нь пептид ба ДНХ олигонуклеотидуудтай тогтвортой цогцолбор үүсгэж, тэр ч байтугай эдгээр молекулуудыг бүрхэж чаддаг. Эдгээр шинж чанаруудын хослол нь вакциныг үр дүнтэй хүргэх систем болгон ашиглахыг тодорхойлдог генетикийн материал.

руу органик бус нано хэсгүүдНано тээвэрлэгчдийн хамгийн чухал ангиллын нэг болох цахиурын ислийн нэгдлүүд, түүнчлэн төрөл бүрийн металлууд (алт, мөнгө, цагаан алт) орно. Ийм нано бөөмс нь ихэвчлэн цахиурын цөм, металл атомуудаас бүрдсэн гадна бүрхүүлтэй байдаг. Металлын хэрэглээ нь хэд хэдэн өвөрмөц шинж чанартай тээвэрлэгчийг бий болгох боломжийг олгодог. Тиймээс тэдний үйл ажиллагааг (ялангуяа эмчилгээний бодис ялгаруулах) дулааны нөлөөллөөр (хэт улаан туяаны цацраг), түүнчлэн соронзон орны өөрчлөлтөөр зохицуулж болно. Нэг төрлийн бус хатуу фазын нийлмэл материалын хувьд, тухайлбал, сүвэрхэг тулгуурын гадаргуу дээрх металл нано бөөмс, тэдгээрийн харилцан үйлчлэлийн улмаас шинэ шинж чанарууд гарч ирдэг.

Магадгүй хамгийн түгээмэл платформ технологинь микро капсул, түүнчлэн матриц, олон давхаргат, бүрхүүлийн шахмал, капсул үйлдвэрлэх технологи юм. Тухайлбал, био нийцтэй, задрах синтетик болон байгалийн полимер бүхий идэвхтэй бодисын нано хэмжээний цогцолборыг бий болгох платформын технологийг Орос улсад боловсруулж, одоо патентжуулж байна. Наноформуляци нь эмийн үйл ажиллагааг 2-4 дахин нэмэгдүүлэхээс гадна илүү тод эмчилгээний шинж чанарыг бий болгоход хүргэдэг. Зарим тохиолдолд шинэ нано баглаа боодол дахь мэдэгдэж буй эмийн эмнэлзүйн өмнөх судалгаа аль хэдийн хийгдэж байна (жишээлбэл, таксол эсвэл удаан хугацааны үйлчилгээтэй Нурофен). Эмийг хяналттай ялгаруулах платформ технологи нь хорт хавдрын эсрэг өндөр хортой эмийг зорилтот түвшинд хүргэхэд хамаатай. Уламжлалт онкологийн эмүүд нь биеийн бүх хэсэгт жигд тархсан байдаг: тэдгээр нь өвчний голомт руу орж, эрүүл эрхтэнд ордог. Биологийн задралд ордог полимерийн хамт зорилтот эмийг хүргэх замаар асуудлыг шийдэж болно - дараа нь эмийг шууд гаргадаггүй, харин полимер задрах тусам. Гэхдээ генетикийн материал, ДНХ эсвэл РНХ-ийн нано бөөмсийг ашиглан зорилтот эм хүргэх илүү дэвшилтэт аргууд байдаг. Ойролцоогоор 200 нанометр буюу түүнээс бага хэмжээтэй хэсгүүд нь зөвхөн үрэвслийн голомт буюу хялгасан судас өргөссөн нүх сүвтэй газарт цусны урсгалыг орхиж болно.

Цусны урсгалаар дамжин өнгөрөх явцад нано хэсгүүд нь цусны сийвэнгийн уургаар бүрхэгдэж, дархлааны хамгаалалт болох макрофагуудад шингэдэг. Бие дэх нано хэсгүүдийн оршин суух хугацааг уртасгахын тулд полимер гинжийг тэдгээрт холбодог. Өөр нэг сонголт бол нано бөөмтэй хавсаргах явдал юм эсрэгбиезорилтот арга замыг мэддэг хавдрын эсүүд ба хорт хавдарыг устгах антибиотик. Тухайлбал, эрдэмтэд халуунд мэдрэмтгий липосомуудыг полимерээр ороож, "хүргэх хаяг"-ыг тодорхойлох эсрэгбие бүхий липосомын хорт хавдрын эсрэг эмийг зохион бүтээж байна.

Олон тооны вакцинжуулалтБүх төрлийн өвчнөөс урьдчилан сэргийлэх нь ердийн журам болсон боловч техник нь өөрөө өнгөрсөн зуунд бараг өөрчлөгдөөгүй. Ойрын ирээдүйд эсрэгтөрөгчийн уусмал бүхий тариурыг тэнд байгаа дархлааны эсүүдэд арьсаар дамжуулан эсрэгтөрөгчийг хүргэх чадвартай нано тээвэрлэгчээр (500 нм хүртэл хэмжээтэй) солих болно. Жижиг нано хэсгүүдийг (ердөө 40 нм) ашиглах нь эсрэгтөрөгчийг үсний уутанцараар шууд дамжуулах боломжтой болохыг харуулсан.

Үүний зэрэгцээ, идэвхтэй бодис дамжуулах систем нь өнөөдөр эрсдэлтэй, өөрөөр хэлбэл гаж нөлөөтэй холбоотой байдаг. Эмийн аварга Новартис, концерн Ciba болон бусад зарим томоохон компаниуд энэ чиглэлийн цаашдын хөгжлийг зөвхөн биологийн задралд ордог нано тээвэрлэгчтэй холбосон нь ямар ч үндэслэлгүй юм.

Нано эмчилгээ

Нанометрийн молекулуудыг мөн идэвхтэй бодис болгон ашиглаж болно. Шинэ аялалуудын нэг нь бутлахнанометрийн хэмжээтэй идэвхтэй эмийн бодисууд - одоогоор боловсруулагдаж байгаа шинэ идэвхтэй бодисын тал орчим хувь нь уусдаг, өөрөөр хэлбэл биологийн хүртээмж хангалтгүй байдаг.

Идэвхтэй эмийн нано-бодисын талстууд нь идэвхтэй бодисоос бүрдэх ба суспенз (наносуспенз) хэлбэрээр үйлдвэрлэгдэж, судсаар тарьж хэрэглэх ба амаар хэрэглэхэд мөхлөг, шахмал хэлбэрээр үйлдвэрлэж болно. Энэ нь полимер матрицыг шаарддаггүй бөгөөд үүнийг устгах нь зарим эрдэмтдийн үзэж байгаагаар эсэд хортой нөлөө үзүүлдэг. Нанокристаллуудын ердийн хэмжээ нь 200-600 нм байдаг. Эмнэлзүйн практикт 2000 онд нэвтэрсэн нанокристалл эмүүдийн нэг бол эрхтэн шилжүүлэн суулгасны дараа хэрэглэдэг дархлаа дарангуйлах эм болох Rapamune (Wyeth-Ayers Laboratories) юм. Нано бөөмс бүхий дулаан эмчилгээасар их боломж байгаа нь харагдаж байна. Ойролцоох IR цацраг нано хоолойд тусах үед тэдгээр нь чичирч, эргэн тойрон дахь бодисыг халааж эхэлдэг нь мэдэгдэж байна. Ийм эмчилгээний үр дүн маш өндөр болсон: олон давхаргат нано гуурсан хоолойн уусмалын тунг хүлээн авсан хулгануудын 80 хувьд нь бөөрний хорт хавдар хэсэг хугацааны дараа бүрэн арилжээ. Энэ бүлгийн бараг бүх хулгана 9 сар орчим үргэлжилсэн судалгааны төгсгөл хүртэл амьд үлджээ. Тархины хавдар, түрүү булчирхайн хорт хавдрыг эмчлэх дулааны эмчилгээний эмнэлзүйн туршилтууд хийгдэж байна. Эрдэмтэд хулганын гэмтсэн ясны эдтэй нано гуурсыг шүргэх нь ясны нөхөн төлжилтийг хурдасгаж, эмчилгээний явцад үрэвсэх магадлалыг бууруулдаг болохыг тогтоожээ. Үүний нэгэн адил наноголдны тоосонцор нь микробуудыг устгаж, хорт хавдрын эсийг таньж, устгадаг.

Нано бөөмсийг мөн төрөлхийн нөхөн төлжих механизмыг идэвхжүүлэхэд ашиглаж болно. Энд гол анхаарал нь насанд хүрсэн үүдэл эсийг зохиомлоор идэвхжүүлж, удирдах явдал юм. Энд хэд хэдэн дэвшил байна: гэмтсэн нугасыг нөхөн сэргээхэд эсийн өсөлтийг дэмждэг амфифил уураг; тархины хавдрын хэсгүүдийг соронзон нано бөөмс, ферментэд мэдрэмтгий хэсгүүдээр бүрэх; эсийн доторх эм дамжуулах, генийн илэрхийлэлд зориулсан нано бөөмс, хүний ​​хөхний хорт хавдрын биомаркерыг илрүүлж, тоон үзүүлэлтээр тодорхойлдог квант цэгүүд.

НаноэсрэгбиеЭдгээр нь өнөөг хүртэл мэдэгдэж байгаа уургийн эсрэгтөрөгчийг таних хамгийн жижиг молекулууд юм (2-4 нм хэмжээтэй). Эдгээр нь тодорхой нэг домэйн эсрэгбиемүүдийн фрагментууд (хувьсах домэйн) юм - тэдгээр нь зөвхөн нэг таслагдсан иммуноглобулины хүнд гинжин хэлхээний димерээс бүрдэх ба хөнгөн гинж байхгүй үед бүрэн ажиллагаатай байдаг. Синтез хийсний дараа наноэсрэгбие нь аль хэдийн ажиллаж байгаа бөгөөд орчуулгын дараах өөрчлөлтийг шаарддаггүй. Энэ нь тэдгээрийг нэн даруй бактерийн эс эсвэл мөөгөнцөрт үйлдвэрлэх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь эдгээр уураг үүсгэх арга замыг илүү хэмнэлттэй болгодог. Наноэсрэгбиеийн тусламжтайгаар бүх төрлийн генетикийн инженерчлэлийн заль мэхийг хийх, жишээлбэл, хоёр ба түүнээс дээш наноэсрэгбие, түүнчлэн бусад уургийн домэйн эсвэл функциональ бүлгүүдийг багтаасан илүү үр дүнтэй хосолсон бүтцийг бий болгоход маш хялбар байдаг. Ийм эсрэгбие нь хүний ​​биед байдаггүй тул тэдгээрт дасан зохицох чадвар байдаггүй. Тиймээс хүний ​​дархлааны тогтолцоонд дасан зохицож чадсан хэвийн бус, эмгэг эс, бичил биетний заль мэхийг тойрч гарах, тэдний хамгаалалтын сул холбоосыг олох боломжтой болно.

Биологийн идэвхит нэмэлтүүд(BAA) нь нанотехнологийг ашиглан бүтээгдсэн, наноцеуттик (наноцеут) гэж нэрлэгддэг, бие махбодийн чадавхийг хүчирхэгжүүлэхэд чиглэгдсэн: хүнсний идэвхтэй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн шимэгдэлтийг сайжруулахаас эхлээд сэтгэцийн үйл ажиллагаа, анхаарлаа төвлөрүүлэх чадварыг сайжруулахад чиглэгддэг. орчин үеийн зах зээл. Гэсэн хэдий ч хэрэглэгчийн эрхийг хамгаалах нийгэмлэгүүд дэлгүүрийн лангуун дээр гарч буй бүтээгдэхүүний бодит аюулгүй байдал, үр дүнтэй байдалд төрийн хяналтыг чангатгахыг шаардаж байна.

Эрүүл мэндийн салбарт нано технологийн аюулгүй байдлын тухай

Мэргэжилтнүүдийн ерөнхий дүгнэлт бол судлаачид эрүүл мэндийн салбарт нанотехнологитой холбоотой эрсдлийг 100% үнэлэхэд шаардлагатай багаж хэрэгслийг хараахан бүтээгээгүй байна. Ийм бүтээн байгуулалт нь 3-5 жил үргэлжилдэг бөгөөд зарим тооцоогоор, хамгийн чухал эмнэлгийн наноматериалуудыг бодитоор бүтээхэд хоцрогдсон байдаг. Наноматериалууд нь цоо шинэ бүтээгдэхүүний ангилалд хамаарах бөгөөд хүний ​​эрүүл мэнд, хүрээлэн буй орчны төлөв байдалд үзүүлэх болзошгүй аюулын шинж чанарыг бүх тохиолдолд заавал дагаж мөрдөх ёстой. Нано бөөмс ба наноматериалууд нь физик, химийн шинж чанар, биологийн нөлөө (хортой гэх мэт) бүхий цогц шинж чанартай байдаг бөгөөд тэдгээр нь ихэвчлэн нэг бодисын шинж чанараас тасралтгүй фаз эсвэл макроскопийн дисперс хэлбэрээр эрс ялгаатай байдаг (Хүснэгт 2).

Нано хэмжээст төлөвт байгаа бодисын зан үйлийн физик, химийн шинж чанарууд	Физик, химийн шинж чанар, биологийн (хортой гэх мэт) өөрчлөлтүүд
Их хэмжээний муруйлттай гадаргуугийн хил дээрх бодисын химийн потенциалын өсөлт	Гадаргуу дээрх атомуудын холболтын топологи өөрчлөгдөх нь тэдгээрийн химийн потенциал, нано бөөмс ба тэдгээрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн уусах чадвар, урвалд орох чадвар, катализаторын чадвар өөрчлөгдөхөд хүргэдэг.
Наноматериалын өндөр хувийн гадаргуугийн талбай (нэгж масс тутамд)	Шингээх чадвар, химийн урвал, катализаторын шинж чанар нэмэгдэх нь чөлөөт радикалуудын үйлдвэрлэлийг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг. идэвхтэй хэлбэрүүдхүчилтөрөгч, цаашлаад биологийн бүтцэд (липид, уураг, нуклейн хүчил, ялангуяа ДНХ) гэмтэл учруулдаг.
Жижиг хэмжээтэй, олон янзын хэлбэрийн нано бөөмс	-тай холбох боломжтой нуклейн хүчил(ДНХ-ийн нэмэлтүүд үүсэхэд хүргэдэг), уураг, мембранд нэгдэх, эсийн органеллд нэвтрэн орох, улмаар био бүтцийн үйл ажиллагааны өөрчлөлт. Агаар, усны урсгалтай орчинд нано бөөмсийг зөөвөрлөх үйл явц, тэдгээрийн хөрс, ёроолын хурдас дахь хуримтлал нь том бодисын хэсгүүдийн үйл ажиллагаанаас эрс ялгаатай байж болно.
Өндөр шингээх үйл ажиллагаа	Нано бөөмс дээр янз бүрийн бохирдуулагчийг шингээж, эс рүү зөөвөрлөхөд туслах боломжтой бөгөөд энэ нь сүүлчийн хоруу чанарыг эрс нэмэгдүүлдэг. Олон тооны наноматериалууд нь гидрофобик шинж чанартай эсвэл цахилгаанаар цэнэглэгддэг бөгөөд энэ нь янз бүрийн хорт бодисыг шингээх процессыг сайжруулж, бие махбодийн саадыг нэвтрүүлэх чадварыг нэмэгдүүлдэг.
Өндөр хадгалах багтаамжтай	Магадгүй жижиг хэмжээтэй тул нано бөөмс нь бие махбодийн хамгаалалтын системд танигдахгүй, биотрансформацид орохгүй, биеэс гадагшлахгүй байх нь ургамал, амьтны биед наноматериал хуримтлагдахад хүргэдэг. бичил биетэнд, дамжин халдварлах хүнсний сүлжээҮүний үр дүнд - хүний ​​биед тэдний хэрэглээг нэмэгдүүлэх

Танилцуулга

Нано технологийн тусламжтайгаар хүний ​​цусны эсэд цацраг туяанд өртсөний шинж тэмдэг илрэх, өвчин үүсэхээс сэрэмжлүүлдэг микроскоп мэдрэгчийг суулгах өдөр ирнэ гэж эрдэмтэд хэлж байна. Төлөвлөсөн хэрэгжүүлэх хугацаа нь 21-р зууны эхний хагас юм.

Эрдэмтэд эмнэлгийн наноробот бүтээхээр ажиллаж байхад сэтгүүлчид болон олон нийт нано мэдрэгч нь хүний ​​биед хортой нөлөө үзүүлэх эсэх талаар маргаж байна? Эцсийн эцэст, биед нэвтэрсэн гадны биетүүдэд хэрхэн хариу үйлдэл үзүүлэх нь мэдэгдэхгүй байна уу? Эрик Дрекслерийн хэлснээр: "дэлхийн үймээн самууны үл үзэгдэх зэвсэг, дэлхийг бүрхсэн саарал гуа". Товчхондоо, дэлхийн төгсгөлийн өчүүхэн шалтгаан.

Нанотехнологи үнэхээр дэлхийн төгсгөлийг үүсгэж чадах уу, эсвэл зарим эрдэмтдийн баялаг төсөөлөл үү?

Нанотехнологи гэж юу вэ?

Нанотехнологийн болзошгүй эрсдэл, хэтийн төлөвийн талаар ярихаасаа өмнө энэ нь юу болохыг хэлэх ёстой юу? Энэ ойлголтын бүрэн тодорхойлолт байхгүй байна. "Нанотехнологи" гэдэг нь нанометрийн дарааллаар ажилладаг технологи юм. Энэ нь үзэгдэх гэрлийн долгионы уртаас хэдэн зуу дахин бага, атомын хэмжээтэй харьцуулж болохуйц өчүүхэн үнэ цэнэ юм. Нанотехнологийн хөгжил 3 чиглэлээр явагддаг.

Молекул (атом) хэмжээтэй электрон хэлхээний үйлдвэрлэл;

Машин боловсруулах, үйлдвэрлэх;

Атом ба молекулуудын манипуляци.

Нано анагаах ухаан гэж юу вэ?

"Наномедицин" нь хүний ​​биологийн системийг молекулын түвшинд, боловсруулсан наноробот болон нано бүтэц (Р. Фрейтас) ашиглан хянах, залруулах, дизайн хийх, хянах явдал юм.

Одоогоор нано анагаах ухаан хараахан байхгүй, зөвхөн төслүүд л бий, түүнийг хэрэгжүүлснээр нано анагаах ухаанд хүргэх болно. Хэдэн жилийн дараа анхны наноробот бүтээгдэх үед нано-анагаах ухаанд хуримтлуулсан мэдлэг амьдралд хэрэгжинэ. Тэгээд хэдхэн минутын дотор та томуугийн вирүсээс ангижрах эсвэл эрт үеийн атеросклерозоос ангижрах болно. Наноботууд нь маш өндөр настай хүнийг ч залуу насандаа байсан байдалд нь буцааж өгөх боломжтой болно. Бид эд эрхтний үйл ажиллагаанаас молекулын үйл ажиллагаа руу шилжиж, улмаар "үхэшгүй" болно.

Хөгжлийн хэтийн төлөв

Мичиганы эрдэмтэд нано технологи нь хүний ​​цусны эсэд бичил харуурын мэдрэгч суулгаж, цацраг туяа эсвэл өвчний шинж тэмдгийг сэрэмжлүүлэх боломжтой гэж мэдэгджээ. Тиймээс АНУ-д НАСА-гийн санал болгосноор ийм наносенсоруудыг бүтээж байна. Жеймс Бейнер сансрын нисгэгч сансар огторгуйн цацраг бүхий "нано тулалдаан"-ыг хөөргөхөөсөө өмнө тариураар арьсан доорх тарилга, нислэгийн үеэр олон сая нано бөөмсөөр ханасан тунгалаг шингэнийг хүүхдийн ор руу шахаж, чихэндээ жижиг төхөөрөмж (сонсголын аппарат гэх мэт) оруулдаг. Нислэгийн үеэр энэ төхөөрөмж жижиг лазераар гэрэлтэж буй эсүүдийг хайх болно. Учир нь энэ нь боломжтой юм эсүүд тимпаник мембраны хялгасан судсаар дамждаг. Үүрэн мэдээлэл үндсэн компьютерт утасгүй дамжих болно сансрын хөлөгдараа нь боловсруулдаг. Энэ тохиолдолд шаардлагатай арга хэмжээг авна.

Энэ бүхэн ойролцоогоор 5-10 жилийн дараа бодит байдал болж чадна. Эрдэмтэд нано бөөмсийг 5 жил гаруй ашиглаж байна.

Одоо хүний ​​үснээс нимгэн мэдрэгч нь стандарт ДНХ-ийн шинжилгээнээс 1000 дахин илүү мэдрэмтгий байж болох юм. Эдгээр наносенсоруудыг бүтээсэн Америкийн эрдэмтэд эмч нар ганц дусал цусаар янз бүрийн шинжилгээ хийх боломжтой гэж үзэж байна. Энэхүү системийн давуу талуудын нэг нь шинжилгээний хариуг шууд халаасны компьютерт илгээх боломжтой юм. Эмч нарын өдөр тутмын ажилдаа ашиглах бүрэн ажиллагаатай наносенсорын загварыг бүтээхэд ойролцоогоор таван жил шаардлагатай гэж судлаачид үзэж байна.

Анагаах ухаан нь нано технологийн тусламжтайгаар аливаа өвчнийг эмчлэхээс гадна түүнээс урьдчилан сэргийлж, хүний ​​сансарт дасан зохицоход нь туслах болно.

"Хоцрогдсон нанороботууд" хүнд нөлөөлж чадах уу?

Механизм ажиллаж дуусахад нано эмч нар хүний ​​биеэс нанороботуудыг зайлуулах шаардлагатай болно. Тиймээс хүний ​​биед үлдсэн “хуучирсан нанороботууд” буруу ажиллах аюул тун бага. Нанороботууд нь доголдлоос зайлсхийх, эрүүл мэндийн эрсдэлийг бууруулах зорилгоор зохион бүтээх шаардлагатай болно. Мөн нанороботуудыг биеэсээ яаж зайлуулах вэ? Тэдний зарим нь байгалийн сувгаар хүний ​​биеэс өөрийгөө зайлуулах чадвартай байх болно. Бусад нь эмч нар арилгах боломжтой байхаар зохион бүтээгдэх болно. Устгах үйл явц нь тухайн нанороботын загвараас хамаарна.

Хүний нанороботоор эмчлэх явцад ямар алдаа гарах вэ?

Өвчтөнд үзүүлэх гол аюул нь эмчлэгч эмчийн чадваргүй байх болно гэж үздэг. Гэхдээ гэнэтийн тохиолдлуудад алдаа гарч болно. Урьдчилан таамаглаагүй тохиолдлуудын нэг нь роботууд мөргөлдөх үед тэдний хоорондын харилцан үйлчлэл байж болох юм. Ийм алдааг тодорхойлоход хэцүү байх болно. Ийм тохиолдлын жишээ нь хүний ​​биед хоёр төрлийн А ба В нанороботуудын ажил байж болно. Хэрэв А наноробот В роботын ажлын үр дагаврыг арилгах юм бол энэ нь А-г дахин дахин ажиллуулахад хүргэж, энэ үйл явц тодорхойгүй үргэлжлэх болно, өөрөөр хэлбэл нанороботууд бие биенийхээ ажлыг засах болно. Ийм нөхцөл байдлаас зайлсхийхийн тулд эмчлэгч эмч нанороботуудын ажлыг байнга хянаж, энэ тохиолдолд дахин програмчлах ёстой. Тиймээс эмчийн ур чадвар маш чухал хүчин зүйл юм.

Хүний бие нанороботуудад хэрхэн хариу үйлдэл үзүүлэх вэ?

Таны мэдэж байгаагаар бидний дархлааны систем гадны биетүүдэд хариу үйлдэл үзүүлдэг. Тиймээс нанороботын хэмжээ үүнд чухал үүрэг гүйцэтгэхээс гадна төхөөрөмжийн гадаргуугийн барзгар байдал, хөдөлгөөнт байдал зэрэг нь чухал үүрэг гүйцэтгэнэ. Биологийн нийцтэй байдлын асуудал тийм ч хэцүү биш гэж маргаж байна. Энэ асуудлаас гарах арга зам бол алмаз хэлбэрийн материал дээр суурилсан робот бүтээх явдал юм. Гадаргуугийн хүчтэй энерги, алмаз хэлбэрийн гадаргуу, хүчтэй гөлгөр байдлаас шалтгаалан роботуудын гаднах бүрхүүл нь химийн хувьд идэвхгүй байх болно.

Сүүлийн жилүүдэд анагаах ухаанд ашиглагдаж буй нанотехнологи

Нано технологи нь анагаах ухаанд аль хэдийн хэрэглэгдэж байна. Түүний хэрэглээний гол чиглэлүүд нь оношлогооны технологи, эмийн төхөөрөмж, протез, суулгац юм.

Үүний тод жишээ бол профессор Азизын нээлт юм. Паркинсоны өвчтэй хүмүүсийн гавлын ясны хоёр жижиг нүхээр тархинд нь оруулдаг өдөөгчтэй электродуудыг холбодог. Долоо хоногийн дараа өвчтөнд хэвлийн хөндийд өдөөгчийг өөрөө суулгадаг. Шилжүүлэгчийн тусламжтайгаар өвчтөн өөрөө хүчдэлийг тохируулах боломжтой. Өвдөлтийг 80% -д нь эмчлэх боломжтой.

Зарим хүмүүсийн хувьд өвдөлт нь бүрмөсөн алга болдог бол зарим нь багасдаг. Ойролцоогоор 40 орчим хүн тархины гүн өдөөх аргыг туулсан.

Азизын хамт олон энэ аргыг үр дүнгүй, сөрөг үр дагавартай гэж хэлж байна. Профессор энэ аргыг үр дүнтэй гэдэгт итгэлтэй байна. Одоогоор аль аль нь нотлогдоогүй байна. Тэвчихийн аргагүй өвдөлтөөс ангижирсан дөчин өвчтөнд л итгэх ёстой юм шиг надад санагддаг. Тэгээд тэд дахин амьдрахыг хүссэн. Хэрэв энэ аргыг 8 жилийн турш хэрэглэж байгаа бөгөөд өвчтөний эрүүл мэндэд сөргөөр нөлөөлөхгүй бол яагаад хэрэглээгээ өргөжүүлж болохгүй гэж.

Өөр нэг хувьсгалт нээлт бол биочип юм - биохимийн шинжилгээнд ашигладаг ДНХ эсвэл уургийн молекулууд бүхий жижиг хавтан. Бичипийн ажиллах зарчим нь энгийн. ДНХ-ийн хуваагдсан хэсгүүдийн тодорхой дарааллыг хуванцар хавтан дээр хэрэглэнэ. Шинжилгээний явцад туршилтын материалыг чип дээр байрлуулна. Хэрэв энэ нь ижил генетикийн мэдээллийг агуулж байвал тэдгээр нь хоорондоо холбогддог. Үүний үр дүнд та ажиглаж болно Бичипийн давуу тал нь шинжилгээний материал, урвалж, хөдөлмөрийн зардал, дүн шинжилгээ хийхэд ихээхэн хэмнэлттэй олон тооны биологийн туршилтууд юм.

Дүгнэлт

Нанотехнологийн тусламжтайгаар нанотехнологийг хөгжүүлэх хэтийн төлөв маш өндөр байна. Одоогоор ашиглагдаж байгаа нано технологи нь хор хөнөөлгүй, жишээ нь наночип, нано талст дээр суурилсан нарнаас хамгаалах гоо сайхны бүтээгдэхүүн юм. Мөн наноробот, наносенсор зэрэг технологиудыг хөгжүүлэх шатандаа явж байна. Нанороботуудыг өөрөө үржүүлэх эцэс төгсгөлгүй үйл явцын улмаас "саарал гоо" хэмээх зузаан давхарга дэлхийг бүхэлд нь бүрхэж чадна гэдэг нь ямар ч мэдээллээр батлагдаагүй онол хэвээр байна. Би бүтээлээ бичих явцад ойлгосноор нанотехнологи бол аливаа шинэлэг зүйл нэвтрүүлэхээсээ өмнө хамгийн хатуу шүүмжлэлд өртдөг шинжлэх ухааны салбар юм. Энэ шүүмжлэл үнэн үү, үгүй ​​юу гэдгийг би дүгнэж чадахгүй.

НАСА-гийн эрдэмтэд нанороботуудыг амьтад дээр амжилттай туршсан гэж мэдэгдлээ. Гэхдээ үүнд итгэх нь зүйтэй болов уу? Үүнийг хүн бүр өөрийнхөө төлөө шийддэг. Жишээлбэл, наносенсор гэх мэт нано технологи ашиглах нь эрсдэлтэй гэж би хувьдаа боддог. Эцсийн эцэст, хамгийн энгийн систем ч бүтэлгүйтдэг, наноробот гэх мэт дэвшилтэт технологийн талаар бид юу хэлэх вэ? Үүнээс гадна хүн бүрийн бие даасан физиологийн шинж чанарыг харгалзан үзэх шаардлагатай.

Тиймээс нанотехнологийн хөгжлийн хэтийн төлөв их байна. Тэдний тусламжтайгаар ойрын ирээдүйд бие махбодийн аливаа өвчнийг даван туулахаас гадна түүнээс урьдчилан сэргийлэх боломжтой болно гэж маргаж байна. Гэвч НАСА-гийн эрдэмтэд эрсдэлийн талаар юу ч хэлэхгүй байна. Нанороботуудын нөлөөнд автсан хүмүүс зомби шиг хяналтгүй болдог тухай шар хэвлэлээр тоо томшгүй олон нийтлэл гарч байна.

Боломжит эрсдэлийг хэтийн төлөвтэй харьцуулах боломжтой гэж бодож байна. Тэгэхээр энэ асуудалд олон нийт анхаарал хандуулах хэрэгтэй. Тиймээс эрдэмтэд "зоосны хоёр тал"-ыг авч үзэхээс гадна энэ талаар олон нийтэд мэдээлэх болно.

Энэ зууны эхэн үеэс өмнө амьдралынхаа нэлээд хэсгийг туулсан бидний одоогийн цаг үеийг алс холын ирээдүй гэж төсөөлж дассан. Бид багаасаа Blade Runner (2019 онд болсон) шиг кино үзэж өссөн болохоор ирээдүй хэрхэн өрнөх нь бидэнд тийм ч их сэтгэгдэл төрүүлдэггүй - ядаж гоо зүйн үүднээс. Тийм ээ, бидэнд байнга амлаж байсан нисдэг машинууд хэзээ ч байхгүй байж магадгүй юм. Гэхдээ жишээлбэл анагаах ухаанд ийм гайхалтай нээлтүүд гарч байгаа бөгөөд бид практик үхэшгүй байдлын ирмэг дээр аль хэдийн ирээд байна. Ирээдүйд энэ салбарын хэтийн төлөв улам бүр гайхшрах болно.

Биоматериал үеийг солих

Сүүлийн хэдэн арван жилд үе мөч, ясыг солих технологи маш их хөгжиж, хуванцар болон керамик дээр суурилсан эд ангиудыг металл эд ангиудын эд ангиудыг эзэлж, хамгийн шинэ үехиймэл яс, үе мөч нь бүр ч илүү урагшилдаг: тэдгээрийг биоматериалаар хийх бөгөөд ингэснээр тэдгээр нь биетэй бараг нэгддэг.

Энэ нь мэдээжийн хэрэг 3D хэвлэлийн ачаар боломжтой болсон (бид энэ сэдэв рүү дахин дахин ярих болно). Их Британийн Саутхэмптоны нэгдсэн эмнэлгийн мэс заслын эмч нар өндөр настай өвчтөний түнхний суулгацыг өвчтөний өөрийн үүдэл эсээр хийсэн "цавуу"-аар бэхлэх аргыг зохион бүтээжээ. Нэмж дурдахад, Торонтогийн их сургуулийн профессор Боб Пиллиар хүний ​​ясыг дуурайсан шинэ үеийн суулгацыг бүтээснээр энэ үйл явцыг дараагийн шатанд гаргасан.

Ясны орлуулагч бүрэлдэхүүн хэсгийг (хэт ягаан туяа ашиглан) гайхалтай нарийн бүтэцтэй холбосон процессыг ашиглан Пиллиар болон түүний баг суулгац дотор шим тэжээлийг зөөвөрлөх суваг, шуудууны жижиг сүлжээг бий болгодог.

Дараа нь өвчтөний ургасан ясны эсүүд энэ сүлжээний дагуу тархаж, ясыг суулгацаар хаадаг. Цаг хугацаа өнгөрөхөд хиймэл ясны бүрэлдэхүүн хэсэг нь уусаж, байгалийн гаралтай эс, эдүүд суулгацын хэлбэрийг хадгалдаг.

Жижиг зүрхний аппарат

Анхны зүрхний аппаратыг 1958 онд суулгаснаас хойш энэ технологи үнэхээр сайжирсан. Гэсэн хэдий ч 1970-аад оны хөгжлийн асар том үсрэлтийн дараа 80-аад оны дундуур бүх зүйл ямар нэгэн байдлаар зогсонги байдалд орсон. Анхны батарейгаар ажилладаг зүрхний аппаратыг бүтээсэн Medtronic компани анхны төхөөрөмж шигээ зүрхний аппаратад хувьсгал хийх төхөөрөмжөөр зах зээлд нэвтэрч байна. Энэ нь витамины хэмжээтэй тул мэс засал хийх шаардлагагүй.

Энэхүү шинэ загвар нь цавинд (!) катетерээр дамжин, зүрхэнд жижиг шүдтэй бэхлэгдсэн бөгөөд шаардлагатай тогтмол цахилгаан импульсийг дамжуулдаг. Ердийн зүрхний аппаратууд зүрхний ойролцоох төхөөрөмжид "халаас" үүсгэхийн тулд нарийн төвөгтэй мэс засал хийх шаардлагатай байдаг бол жижиг хувилбар нь процедурыг ихээхэн хөнгөвчлөх бөгөөд хүндрэлийн түвшинг 50% бууруулдаг: өвчтөнүүдийн 96% нь хүндрэлийн шинж тэмдэг илрээгүй.

Medtronic нь энэ зах зээлд анхдагч байж болох ч (FDA-ийн зөвшөөрлийг авсан) бусад томоохон зүрхний аппарат үйлдвэрлэгчид өрсөлдөх чадвартай төхөөрөмжүүдийг хөгжүүлж байгаа бөгөөд жил бүр 3.6 тэрбум долларын үнэтэй зах зээлээс гадуур үлдэхгүй. Medtronic 2009 онд бяцхан аврагчдыг хөгжүүлж эхэлсэн.

Google-ийн нүдний суулгац

Хаа сайгүй түгээмэл хайлтын системийн үйлчилгээ үзүүлэгч, дэлхийн ноёрхогч Google нь бидний амьдралын бүхий л салбарт технологийг нэгтгэх төлөвлөгөөтэй байгаа бололтой. Гэсэн хэдий ч Google нь хог хаягдлын хажуугаар үнэ цэнэтэй санаануудыг гаргаж ирдэг гэдгийг ойлгох нь зүйтэй. Google-ийн хамгийн сүүлийн үеийн саналуудын нэг нь дэлхийг өөрчилж, хар дарсан зүүд болгон хувиргаж магадгүй юм.

Google-ийн контакт линз гэж нэрлэгддэг уг төсөл нь контакт линз юм: нүдэнд суулгаж, нүдний байгалийн линзийг (энэ нь үйл явцын явцад устдаг) орлуулж, хараа муутай байдлыг засахад дасан зохицдог. Уг линзийг зөөлөн контакт линз хийхэд ашигладаг ижил материалаар нүдэнд наасан бөгөөд глаукомтой өвчтөнүүдийн цусны даралт, чихрийн шижинтэй өвчтөнд глюкозын хэмжээг унших, өвчтөний харааны бэрхшээлийг утасгүйгээр шинэчлэх зэрэг олон практик хэрэглээтэй байдаг.

Онолын хувьд Google-ийн хиймэл нүд нь харааг бүрэн сэргээж чадна. Мэдээжийн хэрэг, энэ нь таны нүд рүү шууд суулгасан камер хараахан болоогүй ч бүх зүйл үүн рүү явж байна гэж тэд хэлдэг. Үүнээс гадна линз хэзээ зах зээлд гарах нь тодорхойгүй байна. Гэхдээ патентыг хүлээн авсан бөгөөд эмнэлзүйн туршилтууд процедурын боломжийг баталгаажуулсан.

Хуурамч арьс

Сүүлийн хэдэн арван жилийн хугацаанд хиймэл арьсны салбарт гарсан ахиц дэвшил бидэнд мэдэгдэхүйц ахиц дэвшлийг харуулсан боловч огт өөр салбарт гарсан сүүлийн хоёр нээлт нь судалгааны шинэ гарцуудыг нээж өгч магадгүй юм. Массачусетсийн Технологийн Институтын эрдэмтэн Роберт Лангер "хоёр дахь арьс"-ыг бүтээж, түүнийг XPL ("хөндлөн холбоостой полимер давхарга") гэж нэрлэжээ. Гайхамшигтай нимгэн материал нь бат бөх, залуу арьсыг дуурайдаг - энэ нь бүтээгдсэн даруйд харагдах боловч нэг өдрийн дараа арилдаг.

Харин UC Riverside-ийн химийн профессор Чао Вонг илүү футурист полимер материал дээр ажиллаж байна: өрөөний температурт эвдрэлээс өөрийгөө эдгээх чадвартай, цахилгаан гүйдэл дамжуулах чадвартай жижиг металл хэсгүүдээр бүрсэн материал. Профессор супер баатруудад зориулсан арьс бүтээх гэж оролдоогүй гэж хэлсэн ч өөрийгөө Wolverine-ийн том шүтэн бишрэгч гэдгээ хүлээн зөвшөөрч, шинжлэх ухааны уран зөгнөлийг бодит ертөнцөд оруулахыг хичээж байна.

Сонирхолтой нь, LG Flex утасны өөрөө эдгээдэг бүрхүүл гэх мэт өөрийгөө эдгээдэг зарим материалууд аль хэдийн худалдаанд гарсан бөгөөд Вонг ийм технологийг ирээдүйд хэрхэн ашиглах боломжтойг жишээ болгон дурджээ. Товчхондоо, энэ залуу үнэхээр супер баатруудыг бүтээхийг хичээж байна.

Хөдөлгөөний чадварыг сэргээдэг тархины суулгац

Хорин дөрвөн настай Ян Бурхарт арван есөн настайдаа аймшигт ослоос амьд гарч, цээжнээс хөлийн хуруу хүртэл саажилттай болжээ. Сүүлийн хоёр жилийн хугацаанд тэрээр тархинд нь суулгасан төхөөрөмж буюу тархины цахилгаан импульсийг уншиж, хөдөлгөөнд оруулдаг бичил чипийг сайжруулж, туршилт хийсэн эмч нартай хамтран ажиллаж байна. Хэдийгээр уг төхөөрөмж нь төгс биш ч гэсэн - зөвхөн гар дээрх ханцуйндаа суулгацыг компьютерт холбосон үед л лабораторид ашиглах боломжтой - энэ нь өвчтөнд лонхноос тагийг нь тайлж, тэр ч байтугай видео тоглоом тоглох боломжийг олгосон.

Ян эдгээр технологиос ашиггүй байж магадгүй гэдгээ хүлээн зөвшөөрсөн. Тэрээр энэ үзэл баримтлалын боломжийг нотлохын тулд илүү их хийдэг бөгөөд тархинаас нь салгагдсан мөчрүүд нь гаднын тусламжтайгаар дахин холбогдож болохыг харуулахын тулд хийдэг.

Гэсэн хэдий ч түүний долоо хоногт гурван удаа хийдэг тархины мэс засал, туршилтууд нь хойч үедээ энэ технологийг хөгжүүлэхэд ихээхэн дэмжлэг болох магадлалтай. Сармагчны хөдөлгөөнийг хэсэгчлэн сэргээхэд ижил төстэй арга хэрэглэж байсан ч энэ нь хүний ​​саажилт үүсгэдэг мэдрэлийн холболтыг амжилттай даван туулж байгаа анхны жишээ юм.

Био шингэдэг залгаас

Stents - торон полимер хоолой нь мэс заслын аргаар судсанд оруулж, бөглөрөхөөс сэргийлдэг - өвчтөнд хүндрэл учруулж, дунд зэргийн үр дүнтэй байдлыг харуулдаг жинхэнэ муу зүйл юм. Хүндрэл, ялангуяа залуу өвчтөнүүдэд үүсч болзошгүй байгаа нь био шингээх боломжтой судас шилжүүлэн суулгах талаар саяхан хийсэн судалгааны үр дүнг маш ирээдүйтэй болгож байна.

Уг процедурыг эндоген эдийг засах гэж нэрлэдэг. Энгийнээр хэлье: зүрхэнд шаардлагатай зарим холбоогүй төрсөн залуу өвчтөнүүдийн хувьд эмч нар эдгээр холболтыг "шатангийн үүрэг гүйцэтгэдэг" дэвшилтэт материалыг ашиглан үүсгэж, бие нь түүний бүтцийг хуулбарлах боломжийг олгодог. органик материалаар хийгдсэн бөгөөд суулгац өөрөө дараа нь уусдаг. Судалгаа нь хязгаарлагдмал байсан бөгөөд зөвхөн таван залуу өвчтөнтэй байсан. Гэвч тав нь ямар ч хүндрэлгүйгээр эдгэрсэн.

Хэдийгээр энэ ойлголт шинэ биш ч шинэ материал("Өмчлөлийн цахилгаан ээрэх технологи ашиглан хийсэн дээд молекул био шингэдэг полимер" -ээс бүрдэх) нь урагшлах томоохон алхам юм. Өмнөх үеийн стентүүд нь бусад полимер, тэр ч байтугай металл хайлшаас бүрдсэн бөгөөд холимог үр дүнтэй байсан нь дэлхий даяар энэ эмчилгээг удаан хүлээн авахад хүргэсэн.

Био шилний мөгөөрс

Өөр нэг 3D хэвлэсэн полимер хийц нь маш их доройтуулдаг өвчний эмчилгээнд хувьсгал хийж чадна. Лондонгийн Эзэн хааны коллеж болон Милан Бикокагийн их сургуулийн эрдэмтдийн баг мөгөөрсний бат бөх, уян хатан чанарыг агуулсан цахиур-полимерийн хослол болох "био шил" гэж нэрлэдэг материалыг бүтээжээ.

Бидний дээр дурдсан стентүүдийг санагдуулам, гэхдээ огт өөр хэрэглээнд зориулж огт өөр материалаар хийсэн. Ийм суулгацыг ашиглах санал болгож буй нэг арга бол мөгөөрсний байгалийн өсөлтийг дэмжихийн тулд шат барих явдал юм. Тэд мөн өөрийгөө нөхөн сэргээх чадвартай бөгөөд хэрэв холбоо тасарсан бол сэргээгдэх боломжтой.

Аргын эхний туршилт нь нугалам хоорондын дискийг солих боловч мөгөөрс дахин ургах боломжгүй газарт өвдөгний гэмтэл болон бусад гэмтлийг эмчлэхэд зориулагдсан суулгацын өөр нэг байнгын хувилбарыг боловсруулж байна. 3D хэвлэх нь имплантыг манайд одоо байгаа, ихэвчлэн лабораторид ургуулдаг ийм төрлийн имплантуудаас илүү хямд, үйлдвэрлэхэд илүү хялбар, бүр илүү ажиллагаатай болгодог.

Өөрийгөө эдгээх полимер булчингууд

Стэнфордын химич Ченг-Хи Ли бидний сул булчингуудыг давж чадах жинхэнэ хиймэл булчингийн барилгын материал болох материал дээр шаргуу ажиллаж байна. Түүний холболт сэжигтэй байна органик нэгдэлцахиур, азот, хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгч - уртаа 40 дахин сунгах чадвартай, дараа нь хэвийн байрлалдаа буцаж ирдэг.

Мөн цоорсон үед 72 цагийн дотор эдгэрч, бүрэлдэхүүн хэсэг дэх төмрийн "давс"-аас үүссэн хагарлын дараа дахин бэхлэх боломжтой. Үнэн бол булчингийн энэ хэсгийг зэрэгцүүлэн байрлуулах ёстой. Хэсэг хэсгүүд нь бие бие рүүгээ мөлхөөгүй. хүртэл.

Одоогийн байдлаар энэхүү прототипийн цорын ганц сул тал бол цахилгаан дамжуулах чадвар нь хязгаарлагдмал байдаг: цахилгаан талбарт өртөх үед бодис ердөө 2% -иар, харин жинхэнэ булчингууд 40% -иар нэмэгддэг. Үүнийг аль болох хурдан даван туулах хэрэгтэй бөгөөд дараа нь Ли, биологийн шилний мөгөөрсний эрдэмтэд, доктор Волверин нар цугларч, дараа нь юу хийх талаар ярилцах болно.

сүнс зүрх

Техасын зүрхний хүрээлэнгийн нөхөн сэргээх анагаах ухааны захирал Дорис Тэйлорын зохион бүтээсэн энэ арга нь 3D хэвлэсэн биополимер болон дээр дурдсан бусад зүйлсээс тийм ч их ялгаатай биш юм. Доктор Тэйлорын аль хэдийн амьтдад үзүүлсэн арга бол хүмүүст үзүүлэх гэж байгаа арга бол үнэхээр гайхалтай юм.

Товчхондоо, амьтны зүрхийг жишээ нь гахайн химийн ваннд дэвтээж, уургаас бусад бүх эсийг устгаж, сорж авдаг. Үлдсэн зүйл бол хоосон "зүрхний сүнс" бөгөөд дараа нь өвчтөний өөрийн үүдэл эсээр дүүрч болно.

Шаардлагатай биологийн материалыг байрлуулсны дараа зүрх нь хиймэл цусны эргэлтийн систем, уушгийг ("биореактор") орлуулах төхөөрөмжтэй холбож, эрхтэний үүргийг гүйцэтгэж, өвчтөнд шилжүүлэн суулгах боломжтой. Тейлор энэ аргыг харх, гахайд амжилттай харуулсан.

Давсаг, цагаан мөгөөрсөн хоолой гэх мэт нарийн төвөгтэй эрхтэнүүдтэй ижил арга амжилттай болсон. Гэвч энэ үйл явц төгс биш ч түүндээ хүрэхээр шилжүүлэн суулгах зүрхийг хүлээж буй өвчтөнүүдийн дараалал бүрмөсөн зогсох магадлалтай.

тархины сүлжээний тарилга

Эцэст нь хэлэхэд, бид нэг тарилгааар тархийг хурдан, энгийн бөгөөд бүрэн цэвэршүүлэх хамгийн сүүлийн үеийн технологитой. Харвардын их сургуулийн судлаачид цахилгаан дамжуулагч полимер сүлжээг зохион бүтээж, тархинд шууд шахаж, түүний булангуудыг нэвтлэн тархины бодистой нийлдэг.

Одоогийн байдлаар 16 цахилгаан эсээс бүрдсэн сүлжээг хоёр хулганы тархинд таван долоо хоногийн турш дархлаагүй шилжүүлэн суулгасан байна. Хэдэн зуун ижил төстэй элементүүдээс бүрдсэн ийм том хэмжээний төхөөрөмж ойрын ирээдүйд тархины мэдрэлийн эс бүрийг идэвхтэй удирдаж, Паркинсоны өвчин, цус харвалт зэрэг мэдрэлийн эмгэгийг эмчлэхэд тустай гэж судлаачид таамаглаж байна.

Эцсийн дүндээ энэхүү судалгаа нь эрдэмтдийг дээд танин мэдэхүй, сэтгэл хөдлөл болон одоогоор бүрхэг хэвээр байгаа тархины бусад үйл ажиллагааны талаар илүү гүнзгий ойлгоход хүргэж магадгүй юм.

Анагаах ухаанд нанотехнологи нь өндөр чанартай эмчилгээ, өвчтөнд үзлэг хийх шинэ боломжийг олгож байна.

Судлаачдын сүүлийн үеийн хөгжил нь анагаах ухааныг шинэ түвшинд хүргэсэн.

Сүүлийн үед шинжлэх ухаанд ямар ололт амжилт гарсныг бид нийтлэлдээ танд хэлэх болно.

Эрүүл мэндийн мэргэжилтнүүдийн мэдэх шаардлагатай хамгийн сүүлийн үеийн мэдээлэл.

↯ Сэтгүүлд илүү олон нийтлэл

Өгүүллийн гол зүйл

Нанотехнологи: шинэ боломжууд

Анагаах ухаанд нанотехнологийг ашиглах нь өвчтөнийг эмчлэх ердийн аргуудыг өргөжүүлж байна. Тиймээс уламжлалт анагаах ухаан нь өвчтөний биед эрүүл эс, эд эрхтэнд нөлөөлдөг эмийн бэлдмэлийг хүргэдэг зүү, капсул, шахмалыг ашигласаар байна.

Гэсэн хэдий ч шинэ бүтээн байгуулалтууд нь эмийг зөвхөн шаардлагатай газарт тарьж, тарилгагүйгээр, тааламжгүй эмийг залгих замаар эрсдэлийг багасгах боломжтой юм.

Өнөөдөр нано анагаах ухаан нь 1-ээс 100 нанометрийн хэмжээтэй бие даасан биетүүд болох "ухаалаг" бөөмсийг ашигладаг.

Мансууруулах бодис дамжуулах системийн ийм жишээ нь эмийн идэвхтэй бодисыг зөвхөн өвчний шууд эх үүсвэрт хүргэдэг.

Ийм нано технологи нь анагаах ухаанд хэрхэн ажилладаг вэ, аль улс оронд аль хэдийн ашиглагдаж байна вэ?

UDC 621.372.061

Анагаах ухаанд НАНОТЕХНОЛОГИ

Силаков К.И., оюутан; Силакова Т.Т., физик-математикийн шинжлэх ухааны нэр дэвшигч, дэд профессор

Украины Үндэсний Техникийн Их Сургууль "Киев Политехникийн Институт", Киев, Украин

Танилцуулга

Анагаах ухаанд нанотехнологийн боломжит эрсдэл, хэтийн төлөвийн талаар ярихаасаа өмнө энэ нь юу вэ? Энэ ойлголтын бүрэн тодорхойлолт байхгүй байна. "Нанотехнологи" гэдэг нь нанометрийн дарааллаар ажилладаг технологи юм. Энэ нь үзэгдэх гэрлийн долгионы уртаас хэдэн зуу дахин бага, атомын хэмжээтэй харьцуулж болохуйц өчүүхэн үнэ цэнэ юм. Нанотехнологийн хөгжил 3 чиглэлээр явагддаг.

Молекул (атом) хэмжээтэй электрон хэлхээний үйлдвэрлэл;

Машин боловсруулах, үйлдвэрлэх;

Атом ба молекулуудын манипуляци.

Нано анагаах ухаан гэж юу вэ? "Наномедицина" гэдэг нь хүний ​​биологийн системийг молекулын түвшинд, наноробот болон нано бүтэц (Р. Фрейтас) ашиглан хянах, засах, зохион бүтээх, хянах явдал юм.

Одоогоор наномедицин гэж байхгүй, зөвхөн хэрэгжсэнээр нано-анагаах ухаанд хүргэх төслүүд л байгаа. Хэдхэн жилийн дараа анхны наноробот бүтээгдсэнээр нано-анагаах ухаанд хуримтлуулсан мэдлэг амьдралд хэрэгжинэ. Дараа нь хэдхэн минутын дотор та томуугийн вирус эсвэл эрт үеийн атеросклерозоос салах болно. Наноботууд нь маш өндөр настай хүнийг ч залуу насандаа байсан байдалд нь буцааж өгөх боломжтой болно. Эрхтэн дээр хийх хагалгаанаас эхлээд молекулууд дээр хийх мэс засал руу шилжих бөгөөд ингэснээр бид "үхэшгүй" болно.

Нано анагаах ухаан. Хөгжлийн хэтийн төлөв, болзошгүй эрсдэлүүд

Нанотехнологийн тусламжтайгаар хүний ​​цусны эсэд цацраг туяанд өртсөний шинж тэмдэг илрэх, өвчин үүсэхээс сэрэмжлүүлдэг микроскоп мэдрэгчийг суулгах өдөр ирнэ гэж эрдэмтэд хэлж байна. Төлөвлөсөн хэрэгжих хугацаа нь 21-р зууны эхний хагас боловч одоогоор сэтгүүлчид болон олон нийт наносенсор хүний ​​биед хортой нөлөө үзүүлж чадах уу? Эцсийн эцэст, бие нь түүнд нэвтэрсэн гадны биетүүдэд хэрхэн хариу үйлдэл үзүүлэх нь мэдэгдэхгүй байна уу? Э.Дрекслерийн хэлснээр: "дэлхийг бүрхсэн дэлхийн хувьсгалын үл үзэгдэх зэвсэг" саарал нялцгай биет "(graygoo)" - дэлхийн төгсгөлийн өчүүхэн шалтгаан.

212 Украины Үндэсний Техникийн Их Сургуулийн мэдээллийн товхимол "KPI"

Нанотехнологи үнэхээр дэлхийн төгсгөлийг үүсгэж чадах уу, эсвэл зарим эрдэмтдийн баялаг төсөөлөл үү? Нэг арга замаар зохион байгуулагдсан атомууд нь байшин, цэвэр агаарыг бүрдүүлдэг; бусдын захиалгаар үнс, утаа үүсгэдэг. Нүүрс ба алмаз, хорт хавдар ба эрүүл эд: атомын дарааллын өөрчлөлт нь хямдыг үнэт зүйлээс, өвчтэйг эрүүлээс ялгаж байв.

Ганц атомыг тоосго буюу "деталь" гэж үзэн нанотехнологичид эдгээр нарийн ширийн зүйлсээс хүссэн шинж чанартай материалыг бүтээх бодит арга замыг хайж байна. Олон компаниуд атом, молекулуудыг тодорхой бүтцэд хэрхэн нэгтгэхээ мэддэг болсон. Ирээдүйд ямар ч молекулууд хүүхдийн загвар зохион бүтээгч шиг угсарна. Үүний тулд наноробот (нанобот) ашиглахаар төлөвлөж байна. Тодорхойлж болох аливаа химийн тогтвортой бүтцийг барьж болно. Наноботыг ямар ч барилга байгууламж барих, тухайлбал өөр нанобот бүтээх программчлах боломжтой тул тэд маш хямд байх болно. Асар том бүлгүүдэд ажилласнаар наноботууд ямар ч объектыг хямд өртөгтэй, өндөр нарийвчлалтайгаар бүтээх боломжтой болно.

Анагаах ухаанд нанотехнологийг ашиглах асуудал нь эсийн бүтцийг молекулын түвшинд өөрчлөх хэрэгцээнд оршдог. наноботуудын тусламжтайгаар "молекулын мэс засал" хийх. Хүний биед "амьдрах" чадвартай, учирч буй бүх эвдрэлийг арилгах эсвэл ийм зүйл үүсэхээс сэргийлж чаддаг молекул робот эмчийг бий болгох төлөвтэй байна. Наноботууд бие даасан атом, молекулуудыг өөрчилснөөр эсийг засах боломжтой болно. Робот эмчийг бий болгох таамагласан цаг бол 21-р зууны эхний хагас юм.

Үнэндээ нано анагаах ухаан хараахан байхгүй, зөвхөн нано төслүүд байдаг бөгөөд тэдгээрийг анагаах ухаанд хэрэгжүүлснээр эцэст нь хөгшрөлтийг арилгах боломжтой болно. Өнөөгийн нөхцөл байдлаас үл хамааран нанотехнологи нь хөгшрөлтийн асуудлыг шийдвэрлэх гол шийдэл болохоос илүү ирээдүйтэй юм. Энэ нь нанотехнологийг олон салбарт арилжааны зориулалтаар ашиглах асар их нөөц бололцоотой бөгөөд үүний дагуу засгийн газрын ноцтой санхүүжилтээс гадна олон томоохон корпорациуд энэ чиглэлээр судалгаа хийж байгаатай холбоотой юм.

Наноботууд эсвэл молекул роботууд нь эсийн геномыг дахин төлөвлөх, генийг өөрчлөх эсвэл эсийн үйл ажиллагааг сайжруулахын тулд шинээр нэмэхэд (генийн инженерчлэлийн хамт болон түүний оронд) оролцох боломжтой. Нэг чухал зүйл бол ирээдүйд ийм өөрчлөлтийг амьд, аль хэдийн байгаа организмын эсүүд дээр хийж, бие даасан эсийн геномыг өөрчилж, организмыг ямар ч байдлаар өөрчлөх боломжтой юм! .

Нанотехнологийн тодорхойлолт нь хол зөрүү мэт санагдаж магадгүй.

Украины Үндэсний Техникийн Их Сургуулийн мэдээллийн товхимол "KPI" 213

Цуврал - Радио инженерчлэл. Радио төхөөрөмж.-2012.-№49

Магадгүй түүний боломж хязгааргүй учраас л нанотехнологийн салбарын мэргэжилтнүүд өнөөг хүртэл Дрекслерийн техникийн аргументуудыг шүүмжилсэн нэг ч нийтлэл хэвлэгдээгүй байгааг тэмдэглэж байна. Түүний тооцоололд хэн ч алдаа олж чадаагүй байна. Үүний зэрэгцээ, энэ чиглэлийн хөрөнгө оруулалт (хэдэн тэрбум доллар) хурдацтай өсч, молекулын үйлдвэрлэлийн зарим энгийн аргууд аль хэдийн эрчимтэй хөгжиж байна.Нано технологи нь дэлхийг технологийн шинэ хувьсгалд хүргэж, зөвхөн эдийн засгийг төдийгүй бүрэн өөрчилж чадна. хүний ​​хүрээлэн буй орчин. Энэ нийтлэлийн хүрээнд бид зөвхөн хүний ​​хөгшрөлтийг арилгах эдгээр технологийн хэтийн төлөвийг авч үзэх болно. "Мөнхийн залуу нас"-ыг хангахын тулд сайжруулсны дараа нанобот хэрэггүй болох эсвэл эс өөрөө үйлдвэрлэх боломжтой. Эдгээр зорилгод хүрэхийн тулд гурван үндсэн зорилтыг шийдвэрлэх шаардлагатай.

1. Молекулыг засах чадвартай молекул роботуудыг зохион бүтээх, бүтээх.

2. Нанома машиныг удирдах нанокомпьютер зохион бүтээж, бүтээнэ.

3. Хүний биеийн бүх молекулуудын бүрэн дүрслэлийг бий болгох, өөрөөр хэлбэл хүний ​​биеийн атомын түвшинд зураглал хийх.

Хамгийн гол бэрхшээл бол анхны нанобот бүтээх явдал юм. Хэд хэдэн ирээдүйтэй чиглэлүүд бий. Үүний нэг нь сканнерийн хонгилын микроскоп эсвэл атомын хүчний микроскопыг сайжруулж, байрлалын нарийвчлал, атгах хүчийг олж авах явдал юм. Анхны нанобот бүтээх өөр нэг арга бол химийн синтез юм. Уусмалд өөрөө угсрах чадвартай химийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг зохион бүтээх, нэгтгэх боломжтой. Өөр нэг арга зам нь биохими юм. Рибосомууд (эс доторх) нь тусгай зориулалтын наноботууд бөгөөд илүү уян хатан робот бүтээхэд ашиглаж болно.

Foresight институтын хэсэг нанотехнологичид нанотехнологийн хурдацтай өсөлт хяналтаас гарч байна гэж мэдэгдсэн ч Билл Жойгоос ялгаатай нь энэ чиглэлийн судалгааг хөгжүүлэхийг зүгээр л хориглохын оронд судалгаанд төрөөс хяналт тавихыг санал болгов. Ийм хяналт нь наноботууд өөрсдийгөө (тодорхойгүй хугацаагаар) бүтээж, үйлдвэр, тэжээвэр амьтад, хүн гэх мэт замдаа тааралдсан бүхнийг барилгын материал болгон ашиглах гэх мэт санамсаргүй сүйрлээс урьдчилан сэргийлж чадна.

Рэй Курцвейл 2020 он гэхэд цусны эргэлтийн системд олон тэрбум эсийн хэмжээтэй наноробот байрлуулах боломжтой гэж мэдэгджээ. Нано-анагаах ухааны салбарын тэргүүлэх эрдэмтэн Роберт Фрейтасын хэлснээр энэ нь 2030-2035 оноос өмнө тохиолдохгүй. Эдгээр наноботууд нь хөгшрөлтийн явцыг удаашруулж, бие даасан эсүүдийг эмчилж, бие даасан мэдрэлийн эсүүдтэй харилцах боломжтой болно. Тиймээс тэд бидэнтэй бараг нэгддэг.

Мичиганы эрдэмтэд нано технологи нь хүний ​​цусны эсэд бичил харуурын мэдрэгч суулгаж, цацраг туяа эсвэл өвчний шинж тэмдгийг сэрэмжлүүлэх боломжтой гэж мэдэгджээ. АНУ-д НАСА-гийн санал болгосноор ийм наносенсор бүтээгдэж байна. Жеймс Бейнер сансрын цацраг бүхий "нано тулаан"-ыг дараах байдлаар төсөөлдөг: сансрын нисгэгч хөөргөхөөсөө өмнө арьсан доорх тариур ашиглан олон сая нано хэсгүүдээр ханасан тунгалаг шингэнийг цусны урсгал руу шахаж, нислэгийн үеэр чихэндээ жижиг төхөөрөмж оруулдаг. Сонсголын аппарат). Нислэгийн үеэр энэ төхөөрөмж жижиг лазераар гэрэлтэж буй эсүүдийг хайх болно. Учир нь энэ нь боломжтой юм эсүүд тимпаник мембраны хялгасан судсаар дамждаг. Эсийн мэдээллийг сансрын хөлгийн үндсэн компьютерт утасгүй дамжуулж, дараа нь боловсруулна. Энэ тохиолдолд шаардлагатай арга хэмжээг авна.

Энэ бүхэн ойролцоогоор 5-10 жилийн дараа бодит байдал болж чадна. Эрдэмтэд нано бөөмсийг 5 жил гаруй ашиглаж байна. Одоо хүний ​​үснээс нимгэн мэдрэгч нь стандарт ДНХ-ийн шинжилгээнээс 1000 дахин илүү мэдрэмтгий байх боломжтой. Эдгээр наносенсоруудыг бүтээсэн Америкийн эрдэмтэд эмч нар ганц дусал цусаар янз бүрийн шинжилгээ хийх боломжтой гэж үзэж байна. Энэхүү системийн давуу талуудын нэг нь шинжилгээний хариуг шууд халаасны компьютерт илгээх боломжтой юм. Эмч нарын өдөр тутмын ажилдаа ашиглах бүрэн ажиллагаатай наносенсорын загварыг бүтээхэд ойролцоогоор таван жил шаардлагатай гэж судлаачид үзэж байна. Нано технологийн тусламжтайгаар анагаах ухаан аливаа өвчинтэй тэмцээд зогсохгүй түүнээс урьдчилан сэргийлж, хүн төрөлхтнийг сансарт дасан зохицоход нь туслах болно.

"Хоцрогдсон нанороботууд" хүнд нөлөөлж чадах уу? Механизм ажиллаж дуусахад нано эмч нар хүний ​​биеэс нанороботуудыг зайлуулах шаардлагатай болно. Тиймээс хүний ​​биед үлдсэн “хуучирсан нанороботууд” буруу ажиллах аюул тун бага. Нанороботууд нь доголдлоос зайлсхийх, эрүүл мэндийн эрсдэлийг бууруулах зорилгоор зохион бүтээх шаардлагатай болно. Мөн нанороботуудыг биеэсээ яаж зайлуулах вэ? Тэдний зарим нь байгалийн сувгаар хүний ​​биеэс өөрийгөө зайлуулах чадвартай байх болно. Бусад нь эмч нар арилгах боломжтой байхаар зохион бүтээгдэх болно. Устгах үйл явц нь тухайн нанороботын загвараас хамаарна.

Хүний нанороботоор эмчлэх явцад ямар алдаа гарах вэ? Өвчтөнд үзүүлэх гол аюул нь эмчлэгч эмчийн чадваргүй байх болно гэж үздэг. Гэхдээ гэнэтийн тохиолдлуудад алдаа гарч болно. Урьдчилан таамаглаагүй тохиолдлуудын нэг нь роботууд мөргөлдөх үед тэдний хоорондын харилцан үйлчлэл байж болох юм. Ийм алдаатай

Украины Үндэсний Техникийн Их Сургуулийн мэдээллийн товхимол "KPI" 215

Цуврал - Радио инженерчлэл. Радио төхөөрөмж.-2012.-№49

sti тодорхойлоход хэцүү байх болно. Ийм тохиолдлын жишээ нь хүний ​​биед хоёр төрлийн А ба В нанороботуудын ажил байж болно. Хэрэв А наноробот В роботын ажлын үр дагаврыг арилгах юм бол энэ нь А-г дахин дахин ажиллуулахад хүргэж, энэ үйл явц тодорхойгүй үргэлжлэх болно, өөрөөр хэлбэл нанороботууд бие биенийхээ ажлыг засах болно. Ийм нөхцөл байдлаас зайлсхийхийн тулд эмчлэгч эмч нанороботуудын ажлыг байнга хянаж, энэ тохиолдолд дахин програмчлах ёстой. Эмч нарын ур чадвар чухал хүчин зүйл юм.

Хүний бие нанороботуудад хэрхэн хариу үйлдэл үзүүлэх вэ? Таны мэдэж байгаагаар бидний дархлааны систем гадны биетүүдэд хариу үйлдэл үзүүлдэг. Тиймээс нанороботын хэмжээ нь төхөөрөмжийн гадаргуугийн барзгар байдал, хөдөлгөөнт байдал зэрэг чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Биологийн нийцтэй байдлын асуудал тийм ч хэцүү биш гэж маргаж байна. Энэ асуудлаас гарах арга зам бол алмаз хэлбэрийн материал дээр суурилсан робот бүтээх явдал юм. Гадаргуугийн хүчтэй энерги, хүчтэй гөлгөр байдлаас шалтгаалан роботуудын гаднах бүрхүүл нь химийн хувьд идэвхгүй байх болно.

Нано технологи нь анагаах ухаанд аль хэдийн хэрэглэгдэж байна. Түүний хэрэглээний гол чиглэл нь: оношлогооны технологи, эмийн төхөөрөмж, протез, суулгац. Үүний тод жишээ бол профессор Азизын нээлт юм. Паркинсоны өвчтэй хүмүүсийн гавлын ясны хоёр жижиг нүхээр тархинд нь оруулдаг өдөөгчтэй электродуудыг холбодог. Долоо хоногийн дараа өвчтөнд хэвлийн хөндийд өдөөгчийг өөрөө суулгадаг. Шилжүүлэгчийн тусламжтайгаар өвчтөн өөрөө хүчдэлийг тохируулах боломжтой. Өвдөлтийг 80% -д нь арилгах боломжтой. Зарим хүмүүсийн хувьд өвдөлт нь бүрмөсөн алга болдог бол зарим нь багасдаг. Ойролцоогоор 40 орчим хүн тархины гүн өдөөх аргыг туулсан. Азизын хамт олон энэ аргыг үр дүнгүй, сөрөг үр дагавартай гэж хэлж байна. Профессор энэ аргыг үр дүнтэй гэдэгт итгэлтэй байна. Одоогоор аль аль нь нотлогдоогүй байна.

Өөр нэг хувьсгалт нээлт бол биочип юм - биохимийн шинжилгээнд ашигладаг ДНХ эсвэл уургийн молекулууд бүхий жижиг хавтан. Бичипийн ажиллах зарчим нь энгийн. ДНХ-ийн хуваагдсан хэсгүүдийн тодорхой дарааллыг хуванцар хавтан дээр хэрэглэнэ. Шинжилгээний явцад туршилтын материалыг чип дээр байрлуулна. Хэрэв энэ нь ижил генетикийн мэдээллийг агуулж байвал тэдгээр нь хоорондоо холбогддог. Бичипийн давуу тал нь шинжилгээний материал, урвалж, хөдөлмөрийн зардал, дүн шинжилгээ хийхэд ихээхэн хэмнэлттэй олон тооны биологийн туршилтууд юм.

Нанотехнологийн хөгжлийн хэтийн төлөв маш өндөр байна. Одоогоор ашиглагдаж байгаа нано технологи нь хор хөнөөлгүй юм. Жишээ нь нано талст дээр суурилсан наночип, нарнаас хамгаалах гоо сайхны бүтээгдэхүүн юм. Гэх мэт

Украины Үндэсний Техникийн Их Сургуулийн мэдээллийн товхимол "KPI" цуврал - Радио инженерчлэл. Радио төхөөрөмж.-2012.-№49

наноробот, наносенсор зэрэг технологиуд хөгжиж байна. Нанороботуудыг өөрөө үржүүлэх эцэс төгсгөлгүй үйл явцын улмаас "саарал гоо" хэмээх зузаан давхарга дэлхийг бүхэлд нь бүрхэж чадна гэсэн яриа одоог хүртэл ямар ч мэдээллээр батлагдаагүй онол хэвээр байна. Нанотехнологи бол аливаа шинэлэг зүйл нэвтрүүлэхээс өмнө хамгийн хатуу шүүмжлэлд өртдөг шинжлэх ухааны салбар юм. НАСА-гийн эрдэмтэд нанороботуудыг амьтад дээр амжилттай туршсан гэж мэдэгдлээ. Гэхдээ үүнд итгэх нь зүйтэй болов уу? Үүнийг хүн бүр өөрийнхөө төлөө шийддэг. Жишээлбэл, наносенсор гэх мэт нано технологи ашиглах нь эрсдэлтэй байж болно. Эцсийн эцэст ямар ч, тэр байтугай хамгийн энгийн систем ч бүтэлгүйтэж магадгүй, наноробот гэх мэт дэвшилтэт технологийн талаар бид юу хэлэх вэ? Үүнээс гадна хүн бүрийн бие даасан физиологийн шинж чанарыг харгалзан үзэх шаардлагатай.

Тэгэхээр нанотехнологийн хөгжлийн хэтийн төлөв их байна. Ойрын ирээдүйд тэдний тусламжтайгаар бие махбодийн аливаа өвчнийг даван туулах төдийгүй түүний илрэлээс урьдчилан сэргийлэх боломжтой болно. Гэвч эрдэмтэд эрсдэлийн талаар юу ч хэлэхгүй байна. Нанороботын нөлөөнд автсан хүмүүс зомби шиг хяналтгүй болдог тухай шар хэвлэлээр тоо томшгүй олон нийтлэл гарч байна. Тиймээс олон нийт энэ асуудалд илүү анхаарал хандуулах хэрэгтэй бөгөөд ингэснээр эрдэмтэд "зоосны хоёр талыг" авч үзэхээс гадна энэ талаар олон нийтэд мэдээлэх хэрэгтэй.

Уран зохиол

1. Игами М., Оказаки Т. Нанотехнологийн салбарын өнөөгийн байдал: патентын шинжилгээ // Алсын хараа. - 2008.- No3 (7). - хамт. 32-43.

2. Роберт А.Фрейтас Жр. Нано-анагаах ухаан ба эмнэлгийн нанороботикийн өнөөгийн байдал// Тооцооллын болон онолын нано шинжлэх ухааны сэтгүүл.-2005.- V. 2.- P.1-25.

3 Роко М.С. Үндэсний нанотехнологийн санаачилга: Өнгөрсөн, одоо, ирээдүй // Нано шинжлэх ухаан, инженерчлэл, технологийн гарын авлага. Эд. Goddard, W. A et al. CRC, Taylor and Francis, Boca Raton and London.-2007.-P.3.1-3.26.

4. Роберт А.Фрейтас Жр. // Нано анагаах ухаан, үндсэн чадавхи. Landes Bioscience, Остин.- 1999.- V. 1. P. 7-20.

5. К.Эрик Дрекслер. Наносистем: Молекулын машин, үйлдвэрлэл ба тооцоолол.//Жон Уайли ба Хүү, Нью-Йорк, 1992.

6. К.Эрик Дрекслер. // Бүтээлийн хөдөлгүүр: Нанотехнологийн ирэх эрин.- 1986.- V. 2.- Х.17-25.

7. Lipsey R., Carlaw K., Bekar C. Эдийн засгийн өөрчлөлтүүд: Ерөнхий зориулалтын технологи ба урт хугацааны эдийн засгийн өсөлт. // Оксфордын их сургуулийн хэвлэл.-2005.- P. 87, 110, 131, 212-218.

8. Хулман А. Эдийн засгийн хөгжилнанотехнологи: үзүүлэлтүүдийн тойм // Алсын хараа. - 2009.- No 1. - х. 31-32.

9. Youtie J., lacopetta M., Graham S. Нанотехнологийн мөн чанарыг үнэлэх нь: бид шинээр гарч ирж буй ерөнхий зориулалтын технологийг нээж чадах уу? // Технологийн дамжуулалтын сэтгүүл.- 2008. - V. 33. - P. 315-329.

10. Ratner M. / M. Ratner, D. Ratner. Нанотехнологи: өөр нэгэн гайхалтай санааны энгийн тайлбар. // Пер. англи хэлнээс. / М .: Уильямс. - 2004. - S. 20-22.

11. Kearnes M. Эмх замбараагүй байдал ба хяналт: Нанотехнологи ба үүсэх улс төр //

Украины Үндэсний Техникийн Их Сургуулийн мэдээллийн товхимол "KPI" 217

Цуврал - Радио инженерчлэл. Радио төхөөрөмж.-2012.-№49

догол мөр. - 2006. - No 29. - P. 57-80.

12. Igami M. Библиометрийн үзүүлэлтүүд: нано шинжлэх ухааны салбарын судалгаа // Алсын хараа. - 2008. - No 2. - х. 36-45.

13. Миязаки К., Ислам Н. Инновацийн нанотехнологийн систем. Аж үйлдвэр, академийн судалгааны үйл ажиллагааны дүн шинжилгээ // Техноваци. - 2007. - No 27. - P. 661-675.

14. Артюхов И.В., Кеменов В.Н., Нестеров С.Б.// Биоанагаахын технологи. Ажлын төлөв байдал, чиглэлийн тойм. "Вакуум шинжлэх ухаан ба технологи" шинжлэх ухаан, техникийн 9-р бага хурлын материал - М.: МИЭМ.-2002, х. 244-247

15. Артюхов И.В., Кеменов В.Н., Нестеров С.Б.//Нанотехнологи, биологи, анагаах ухаан. "Вакуум шинжлэх ухаан, технологи" 9-р STC-ийн материал - М.: MIEM, 2002, p.248-253.

16. Микрочипийн ид шид. // Шинжлэх ухааны ертөнцөд. - 2002. - No 11. - х. 6-15.

Силаков К.И., Силакова Т.Т. Анагаах ухаанд нанотехнологи. Анагаах ухаанд нанотехнологийн чиглэлээр гарсан уран зохиолын товч тоймыг толилуулж байна. Одоогийн байдлаар зөвхөн нано-анагаах ухаанд хүрэх төслүүд байгаа гэж тэмдэглэжээ. Нанотехнологийн тусламжтайгаар хүний ​​цусны эсэд цацраг туяанд өртсөний шинж тэмдэг илрэх, өвчин үүсэхээс сэрэмжлүүлдэг микроскоп мэдрэгчийг суулгах өдөр ирнэ гэж эрдэмтэд хэлж байна. Мөн хүний ​​биед "амьдрах" чадвартай молекул робот эмч нарыг бий болгож, учирч буй бүх эвдрэлийг арилгах эсвэл ийм зүйл үүсэхээс сэргийлнэ гэж найдаж байна. Наноботууд бие даасан атом, молекулуудыг өөрчилснөөр эсийг засах боломжтой болно. Төлөвлөсөн хэрэгжүүлэх хугацаа нь 21-р зууны дунд үе юм.

Түлхүүр үг: нанотехнологи, наноэлектроник, наноматериал, нанотехнологи, нано анагаах ухаан, нано оношлогоо, наноробот

Силаков К.И., Силакова Т.Т. Анагаах ухаан дахь нанотехнологи.Анагаах ухаанд нанотехнологийн чиглэлээр гарсан уран зохиолын товч тоймыг толилуулж байна. Өнөө үед тэдгээрийг бодитой болгож, нано-анагаах ухааныг бий болгох цөөхөн хэдэн төсөл байгаа бололтой. Өдрийн Vchenі stverdzhuyut scho nastane бол цусан дахь Нийгмийн Халамжийн nanotehnologіy зориулсан "yanі klіtini Lyudin mozhna Buda vbudovuvati mіkroskopіchnі мэдрэгч, манай radіatsіynogo vipromіnyuvannya АВО бүлэг rozvitku hvorobi. Ochіkuєtsya takozh stvorennya molekulyarnihrobotіv-lіkarіv хай харагдсан тухай scho poperedzhayut, SSMSC mozhut" zhiti "vseredinі lyudskogo organіzmu , usuvayuchi бүх vinikayuchi ushkodzhennya, эсвэл zapobigayuchi vyniknennya ийм.

Түлхүүр үг: нанотехнологи, наноэлектроник, наноматериал, нанотехнологи, нано анагаах ухаан, нано оношлогоо, наноробот.

Силаков К.И., Силакова Т.Т. Анагаах ухааны нанотехнологи. Анагаах ухаанд нанотехнологийн чиглэлээр гарсан уран зохиолын товч тоймыг толилуулж байна. Одоогоор нано-анагаах ухаан байхгүй ч бодит амьдрал дээр биелэлээ олж, үр дүнд нь нано-анагаах ухаанд хүрэх төслүүд л байгаа гэдгийг тэмдэглэж байна. Эрдэмтэд нанотехнологийн тусламжтайгаар хүний ​​цуст торонд бичил харуурын мэдрэгч, цацрагийн шинж тэмдэг илэрвэл эсвэл өвчин тусах үед сэрэмжлүүлэг хийх боломжтой өдөр ирнэ гэж баталж байна. Хүний биед "амьдрах" боломжтой молекул робот-эмч нарыг бий болгож, шинээр үүссэн бүх эвдрэлийг арилгах эсвэл ийм гарал үүслийг урьдчилан сэргийлэх боломжтой болно. Тусдаа атом, молекулуудыг удирдаж, нано-боти нь торыг засах боломжтой болно. Хэрэгжүүлэх урьдчилсан хугацаа нь XXI зууны дунд үе юм.

Түлхүүр үг: нанотехнологи, наноэлектроник, наноматериал, нанобиотехнологи, нано анагаах ухаан, нанодиахностика, наноробот.

218 Украины Үндэсний Техникийн Их Сургуулийн мэдээллийн товхимол "KPI"

Цуврал - Радио инженерчлэл. Радио төхөөрөмж.-2012.-№49