Это исследование и разработка систем в нанометровом масштабе, нанотехнология отвечает за изучение материи в диапазоне от 1 до 100 нанометров. Нанотехнология используется для определения методов, которые применяются на наномасштабном уровне, то есть чрезвычайно малых измерений, которые позволяют работать и манипулировать молекулярными структурами и их атомами.
нанонауки-нанотехнологических-итайСлово «нано» происходит от греческого «νάνος», что означает карлик. Это префикс Международной системы единиц, эквивалентный коэффициенту 10 -9, который в применении к единицам длины соответствует одной миллиардной части метра (10 -9 метров), то есть 1 нанометру.
Для сравнения: размер атома меньше 1 нанометра, а размер молекулы может быть больше. Именно в этом масштабе можно наблюдать совершенно новые явления, которые служат для открытия свойств, которые регулируются законами квантовой механики, используемых исследователями для создания новых материалов или технологических устройств, это создает возможность производства наноматериалов и наномашин для начиная с перегруппировки атомов и молекул.
Все эти достижения могут обеспечить решения множества проблем, с которыми сегодня сталкивается человечество, среди которых выделяются энергия, окружающая среда и здоровье, однако их применение может стать неограниченным.
История нанотехнологий
| Краткая хронология | |
| 1936 | Эрвин Мюллер из Siemens изобрел автоэмиссионный микроскоп, который позволил получать изображения материалов с разрешением, близким к атомному. |
| 1940 | Фон Нейман изучает возможность создания самовоспроизводящихся систем как способ сокращения затрат. |
| 1956 | Артур фон Хиппель из Массачусетского технологического института ввел термин «молекулярная инженерия». |
| 1958 | Джек Килби из Texas Instruments разрабатывает и строит первую интегральную схему, за которую он позже получил Нобелевскую премию в 2000 году. |
| 1959 | Ричард Фейнман (Нобелевская премия по физике 1965 г.) выступает на конференции о будущем научных исследований: «На мой взгляд, принципы физики не выступают против возможности маневрирования объектов атом за атомом», Он внес большой вклад в квантовую механику и физику элементарных частиц. |
| 1974 | Норио Танигучи из Токийского университета наук ввел термин «нанотехнология» для обозначения пространственной структуры в атомном масштабе. |
| 1985 | Бакминстерфуллерены (семейство фуллеренов или футболлеренов) впервые были обнаружены Гарольдом Кото, Джеймсом Хитом, Шоном О'Брайеном, Робертом Керлом и Ричардом Смолли в Университете Райса. |
| тысяча девятьсот девяносто шесть | Гарри Крото (вместе с другими коллегами) получает Нобелевскую премию по химии за открытие фуллеренов. |
| 1997 | Исследователи из Корнельского университета делают самую маленькую гитару в мире. Он размером с эритроцит. |
| 1998 | Углеродную нанотрубку можно превратить в нанокарандаш, способный писать в пространстве размером 2 × 2 нанометра. |
| 1999 | На рынке начинают появляться потребительские товары с использованием нанотехнологий:
• Автомобильные бамперы с защитой от вмятин и царапин. • Мячи для гольфа летят прямо • более жесткие теннисные ракетки • Бейсбольные биты с большей гибкостью • Носки с антибактериальным покрытием из нано-серебра. • Прозрачные солнцезащитные кремы. • Одежда без морщин и пятен. • Лечебная косметика глубокого проникновения • Устойчивые к царапинам стеклянные подкладки. • Более быстрая подзарядка аккумуляторных батарей для электроинструментов. • Улучшения экранов для телевизоров, мобильных телефонов и цифровых фотоаппаратов. |
| 2001 | Джеймс Гимзевски внесен в Книгу рекордов Гиннеса за изобретение самого маленького калькулятора в мире. |
| Основные достижения в исследованиях | |
| 2003 | Наоми Халас, Дженнифер Уэст, Ребека Дрезек и Рената Паскуалин из Университета Райса разрабатывают золотые нанокапсулы, которые, будучи «настроены» по размеру для поглощения света в ближнем инфракрасном диапазоне, служат платформой для комплексного обнаружения, диагностики и лечения рака. без инвазивной биопсии, хирургического вмешательства или деструктивного системного облучения или химиотерапии. |
| 2006 | Джеймс Тур и его коллеги из Университета Райса построили наноразмерный «автомобиль» из олигонуклеотида (этиниленфенилен) с алкинильными осями и четырьмя сферическими колесами из фуллерена C60 (бакиболл). В ответ на повышение температуры нанокарка двигалась по золотой поверхности за счет колес - бакибола, как движется обычная машина. При температуре выше 300 ° C он двигался слишком быстро, чтобы химики могли его уследить. |
| 2007 | Анджела Белчер и ее коллеги строят в Массачусетском технологическом институте литий-ионную батарею с вирусом, который не опасен для человека, используя недорогую и экологически безопасную процедуру. Батареи обладают такой же энергоемкостью и энергетическими характеристиками, что и современные аккумуляторные батареи (гибридные автомобили, личные электронные устройства). |
| 2009 | Надриан Симан и его коллеги из Нью-Йоркского университета создают различные устройства в нанометровом масштабе с роботизированной сборкой ДНК посредством процесса создания трехмерных структур ДНК с использованием синтетических последовательностей кристаллов ДНК, которые можно запрограммировать для самосборки с использованием концов. липкие и размещение в заданном порядке и ориентации.
Симан и его коллеги из китайского Нанкинского университета создают «конвейер по сборке ДНК». |
| 2010 | IBM использует силиконовый наконечник, размер которого составляет всего несколько нанометров на вершине (аналогично наконечникам, используемым в атомно-силовых микроскопах), чтобы вырезать материал с подложки и создать полную трехмерную наноразмерную карту мира (размером примерно с одну тысячную долю). часть крупинки соли) всего за 2 минуты 23 секунды.
Это мероприятие демонстрирует мощную методологию создания узоров и структур в наномасштабе (15 нанометров) с большим сокращением затрат, открывая новые перспективы в таких областях, как • Электроника • Оптоэлектроника. • Медицина. |
| 2013 | Исследователи из Стэнфордского университета разработали первый набор углеродных нанотрубок. |
Развитие нанотехнологий
Развитие дисциплины нанотехнологий происходит по предложениям Ричарда Фейнмана (с 1959 г.).
Использование и создание материалов в атомном масштабе (от 1 нанометра до 1 микрометра) называется искусством малого, которое в настоящее время имеет огромное значение в самых разных областях исследований. Фундаментальным компонентом этого является мультидисциплинарность, поскольку она требует интеграции различных наук для создания новых инструментов и технологий.
Nanoscience
Это область, которая занимается изучением материалов очень малых размеров, поэтому она отличается от химии, физики или биологии, потому что эта область изучается из чрезвычайно малых размеров для лучшего понимания мира и Вселенной, то есть, изучает объекты размером от десятых до сотен нанометров.
Весы
1 нанометр = 0,000000001 метр (одна миллиардная метра). 1 миллиметр = 1 000 000 нанометров.
Его важность в области науки заключается в создании новых инструментов, способных анализировать естественные физические, химические и биологические явления материи в микроскопическом масштабе.
Истоки этих исследований восходят к началу восьмидесятых годов, когда в Швейцарии был изобретен один из микроскопов, способных наблюдать атомы. Позже был изобретен атомно-силовой микроскоп, который мог видеть и анализировать различные типы материалов, которые можно было исследовать. В настоящее время существует бесконечное количество инструментов, облегчающих исследования в различных областях на атомном уровне. В последние годы большинство стран выступили с инициативами по продвижению нанонауки и нанотехнологий через университеты и создание специализированных лабораторий.
Наноматериалы
Все эти материалы разработаны с хотя бы одним измерением в нанометровом масштабе. Когда эта длина также порядка или меньше некоторой критической физической длины, например, уровень Ферми, или магнитного домена 4, появляются новые свойства, которые позволяют разрабатывать материалы и устройства с совершенно новыми функциями и характеристиками.
Эта область включает
- Атомные агрегаты (кластеры) Частицы диаметром до 100 нанометров Волокна диаметром менее 100 нанометров Листы толщиной менее 100 нанометров Нанопоры менее 100 нанометров (созданные белками или материалами) Композитные материалы, содержащие некоторые из этих элементов
Состав наноматериалов может быть разнообразным, но наиболее важными из них являются карбиды, нитриды, силикаты, оксиды, теллиды, сульфиды, бориды, селениды, галогениды, металлические сплавы, металлы, органические полимеры и композиционные материалы.
| Силикаты | Карбиды | Нитриды | Оксиды | бориды | Селениды | |||||
| Telluriums | Сульфиды | Металлические сплавы | металлы | Органические полимеры | Композитные материалы |
значение
Интеграция наноматериалов носит горизонтальный характер, поскольку она способна влиять на все социально-экономические сектора, поскольку ее применение ограничено только ресурсами, которые могут быть выделены на исследования. Их применение может происходить в секторах здравоохранения, электроэнергетики, текстильной промышленности, информационных и коммуникационных технологий (ИКТ), безопасности и транспорта с огромным экономическим потенциалом.
По оценкам Национального научного фонда США, в 2015 году нанотехнологии в мире принесли 1 миллиард долларов (1,012 миллиона долларов), при этом сегмент наноматериалов составляет 31% от общего объема.
Важность наноматериалов заключается в том, что они создают новые свойства материалов, а также улучшают существующие. Эти материалы также могут привести к появлению технологий, которые заменят существующие с гораздо меньшими затратами, как в сырье, так и в производстве.
Nanobiotechnology
Нанобиотехнология объединяет множество научных дисциплин, таких как нанотехнологии, биотехнология, химия, наноматериалы и системная инженерия.
Нанотехнологии предлагают наукам о жизни новые материалы и инструменты, которые могут иметь новые и лучшие характеристики или могут значительно улучшить их текущую работу. С другой стороны, биология предлагает нанотехнологиям невообразимые возможности для исследования, изучения и использования функциональных наноструктур, присущих живым существам.
Поэтому нанобиотехнология
намного больше, чем конвергенция нанотехнологий и биотехнологий, и охватывает две основные области действий:
- Применение инструментов, компонентов и процессов нанотехнологии к биологическим системам (наномедицина), разработка инструментов для профилактики и лечения заболеваний на начальных стадиях. Использование биологических систем в качестве руководства для разработки новых продуктов (наноустройств).
Эти области начинают оказывать большое влияние в ближайшем будущем благодаря их важным приложениям, особенно в постановке диагнозов и создании специализированных методов лечения.
В настоящее время достигнуты большие успехи в раннем обнаружении смертельных заболеваний, таких как рак, о которых будет упомянуто позже, это позволит создать новые диагностические системы, поэтому их раннее лечение на клеточном уровне, методы лечения более эффективны, чем существующие, и менее инвазивные заболевания, а также последующий мониторинг их эволюции станут возможными в ближайшем будущем благодаря применению разрабатываемых нанобиотехнологических инструментов, которые улучшат качество жизни.
проблемы
Сегодня необходимо решить огромные проблемы, которые в настоящее время рассматриваются как необходимость в биологической и медицинской областях:
| Обнаружение заболеваний | Регенерация тканей |
Возможность раннего обнаружения заболеваний, врожденных или развитых, внешних факторов и генетических дефектов.
Способность восстанавливать поврежденные органы и ткани в организме человека.
Поиск эффективного и недорогого решения без долгосрочных побочных эффектов или последствий для этих проблем окажет большое влияние на качество жизни человечества.
Не секрет, что увеличивается частота хронических дегенеративных заболеваний, таких как диабет или гипертония, и сердечно-сосудистых заболеваний, таких как сердечные приступы и аритмия, а также рака различных типов. Однако таким же образом увеличивается продолжительность жизни, но с более высокой заболеваемостью.
Это должно стать стимулом для поиска новых диагностических и терапевтических методов, которые были бы более быстрыми и эффективными, чем существующие, а также максимально снижали бы стоимость анализов и услуг, но в то же время были бы менее инвазивными для пациентов.,
Nanomedicine
Нанотехнологии используются для управления материей и манипулирования ею в нанометрическом масштабе (на уровне атомов и молекул). Среди своих исследований и приложений он может сосредоточиться на области здоровья, это называется наномедициной, и это один из наиболее многообещающих аспектов для продвижения медицинских исследований, ищущих возможность обнаружения и лечения заболеваний на клеточном уровне. Таким образом, цель наномедицины - предотвращать, диагностировать и лечить болезни, когда они находятся на небольшой стадии.
Инструменты и методы наномасштаба позволяют создавать наноматериалы с новыми и улучшенными характеристиками. Это должно сделать возможным понимание живых клеток и биологических компонентов и манипулирование ими, поэтому это открывает потенциальный путь для получения новых биосенсоров, наноинструментов или систем адресной доставки лекарств.
Эти успехи обусловлены интеграцией нанотехнологий, биологии и медицины.
Nanobiosensors
Эти наноинструменты используются для обнаружения заболеваний и имеют большой потенциал для разработки неинвазивных методов лечения.
| Углеродные нанотрубки | Микро рычаги | Фотонные резонаторы | ||
| Квантовые точки | Nanointerferometer | Фотонные кристаллы |
- Углеродные нанотрубкиМикроуровниФотонные резонаторыКвантовые точкиНаноинтерферометрФотонные кристаллы
изучение
| Администрация
лекарства |
Новые материалы для трансплантатов |
Более прямое и эффективное введение лекарств и разработка новых материалов для трансплантатов, среди прочего, - это некоторые из достижений, над которыми в настоящее время работают во многих лабораториях нанотехнологических центров по всему миру.
- Возможность создания сенсоров, которые активируются при изменении определенных биологических констант. Например, больным диабетом может быть полезно получать инсулин, инкапсулированный в искусственные клетки, которые выделяют его при повышении уровня глюкозы в крови. Это также делает обследование очень простым, даже в домашних условиях для самодиагностики. Биосенсоры используются во многих областях, например, для обнаружения сибирской язвы. Пористый силикон также может использоваться в качестве интеллектуальной системы доставки лекарств, В отличие от традиционного, он биосовместим и не оказывает токсического действия. Пористая характеристика была создана с помощью нанотехнологии, и с ее помощью также можно делать трансплантаты. «Это впечатляющая платформа, очень полезная, а силикон дешевый»,утверждает Форд…. Другими носителями являются дендримеры, состоящие из разветвленных полимеров. Каждая веревка может иметь разные свойства. Дендримеры можно проглотить и выполнить ряд довольно сложных функций, таких как поиск повреждений внутри тела и их восстановление. (Получено в Немецкой клинике).
В рамках медицинских исследований считается, что есть потенциальные области, которые могут означать революцию в специализированном уходе и лечении, среди которых выделяются следующие:
| профилактика | Мониторинг | Ремонт тканей | контроль | |||||||||
| Системная защита | диагностика | Администрация
лекарства |
||||||||||
- Профилактика здоровья Мониторинг визуализации Восстановление и регенерация тканей Контроль развития болезни Улучшение и защита биологических систем человека Постановка диагнозов, лечения и профилактика заболеваний Введение лекарств на клеточном уровне.
Nanodiagnosis
Его цель - выявить появление болезни на ранних стадиях на клеточном уровне, а в идеале - на уровне отдельной клетки, с помощью наночастиц и наноустройств, таких как нанобиосенсоры, ДНК-биочипы, лаборатории-на-чипе, нано-зажимы. или нанозонды.
В настоящее время наиболее широко используемыми наночастицами являются наночастицы, структуры размером в несколько нанометров (1-10 нм), которые будут излучать свет (разных цветов) при освещении светом определенной длины волны, таким образом, служа биологическими маркерами.
Эти наночастицы исследуются для диагностики опухолей, поскольку они могут быть сконструированы так, чтобы они специфически связывались с раковыми клетками и, таким образом, обнаруживали опухоль in vivo даже раньше, чем это можно было бы сделать с помощью методов, используемых в настоящее время.
Чтобы это было возможно и связываться определенным образом, они несут на своей поверхности антитела против опухолевых белков, и поэтому они не обнаруживаются и не поглощаются макрофагами (клетками иммунной системы, которые «поедают» или фагоцитируют патогены и другие вредные молекулы. для нашего тела) покрыты полиэтиленгликолем. Этот диагностический метод все еще находится на стадии экспериментов на животных, но, если он пройдет все стадии исследования, его можно будет использовать на людях со всеми вытекающими отсюда социальными, медицинскими и экономическими последствиями.
Применение этих инструментов позволит развить способность более быстрого реагирования для выявления и лечения заболеваний, восстановления или восстановления поврежденных тканей и даже органов человека.
Наносистемы можно применять in vitro или in vivo. В диагностических приложениях in vitro наноустройства способны обнаруживать с большой скоростью, точностью и чувствительностью присутствие патогенов или дефектов в ДНК в образцах жидкостей или тканей организма. В диагностических приложениях in vivo могут быть разработаны биосовместимые устройства, которые, например, могут проникать в организм человека для выявления ранних стадий заболевания, идентификации и количественного определения присутствия определенной молекулы или раковых клеток.
Таким образом, наномедицина становится фундаментальной ветвью многообещающих приложений нанонауки. Вероятно, один из самых мощных для человека. Немало тех, кто предупреждает о немаловажных рисках, которые могут быть связаны с этими достижениями.
Проблемы наномедицины
Наномедицина сталкивается с проблемой разработки нанотерапевтических средств, которые специально нацелены на больные ткани и органы, таким образом избегая повреждения здоровых клеток, находящихся в периметре действия.
Одна из важнейших областей исследования - рак, поскольку у него большой долгосрочный потенциал. Есть надежда на разработку противоопухолевой терапии без серьезных последствий для иммунной системы. Национальный институт рака США имеет программу по искоренению рака, основанную на следующих моментах:
- Системы диагностики и визуализации, позволяющие обнаружить начало ракового процесса и способные идентифицировать тип рака. Многофункциональные устройства, способные избегать биологических барьеров для транспортировки множества терапевтических агентов непосредственно к раковым клеткам и тем тканям, которые играют роль критически важны для роста и метастазирования рака. Системы, которые предоставляют информацию в реальном времени о терапевтических и / или хирургических эффектах на область опухоли. Агенты, которые могут предсказывать молекулярные изменения и предотвращать превращение предраковых клеток в злокачественные.
Хотя одним из основных драйверов развития наномедицины является улучшение диагностики заболеваний и их лечения, возможности этой отрасли могут быть расширены и на другие области:
| Дизайн лекарств | Мониторинг окружающей среды | Косметика | ||||||
| силы | электроника | |||||||
Наномашины
Термин наномашины относится к молекулярному производству сборочных машин (сборщиков), микромашин, квантовых машин или нанороботов., с помощью которых он предназначен для минимизации затрат на производство, сырье, энергию и элементы, которые участвуют в их разработке, с возможным применением в области наномедицины (профилактика и лечение заболеваний, восстановление тканей, среди прочего).
В настоящее время трактуется как футуристическая область исследований, подлежащая построению сборщиками. Ассемблер - это строительная машина наноразмеров, которая позволяет манипулировать атомами для создания отдельных молекул.
Среди задач нанотехнологий, сосредоточенных в этой области, - воспроизведение ассемблера из самого себя с возможностью его перепрограммирования. Это дало бы ему возможность сделать полную копию самого себя из сырья и энергии, которые у него есть, имитируя функцию воспроизводства клеток. MIT указывает, что возможное решение находится в литографии, с помощью нанопечати (нанолитографии).
Теоретический принцип гласит, что, получив достаточное количество доступных ассемблеров, первые наномашины будут иметь миссию перепрограммировать себя для создания чего-то более полезного, следуя функциям некоторых бактерий, которые можно перепрограммировать для выполнения задач генной инженерии.
В этой области есть важные достижения, позволяющие встроить определенный белок в гены бактерий. Одним из первых примеров этого является гормон иммунной системы интерферон., Есть три семейства интерферонов.
| Лейкоциты | Фибробласты | Лимфоциты |
- Тип а или интерферон лейкоцитов - лейкоциты. Тип b или интерферон фибробластов - клетки соединительной ткани. Тип g или интерферон лимфоцитов являются клетками иммунной системы.
Наномашины могут представлять собой новую промышленную революцию для человечества и концепцию другой жизни в совершенно другой среде. Социальные, деловые и политические последствия будут иметь далеко идущие последствия.
сельское хозяйство
В такой важной области, как сельское хозяйство, нанотехнологии могут создать решение для лечения болезней растений, раннего обнаружения возбудителей, их вызывающих, улучшения усвоения растениями основных питательных веществ и даже создания нанобиосенсоров. важен в определенных биологических процессах.
Его использование может повысить эффективность коммерческих пестицидов и инсектицидов за счет уменьшения количества их внесения в почву до значительно более низких доз, необходимых для сельскохозяйственных культур, с улучшением окружающей среды, которое это подразумевает. По оценкам некоторых исследований, от 13 до 14% всей сельскохозяйственной продукции теряется из-за насекомых, вредителей и сорняков.
Традиционные стратегии сокращения этих потерь основаны на таких стратегиях, как севооборот, использование здоровых и устойчивых сортов растений, изменение сроков посева и комплексная борьба с вредителями, что подразумевает биологический контроль над ними. однако они эффективны только в небольшом масштабе.
Индустриализация сельского хозяйства привела к отказу от этих методов в пользу других, более эффективных, но более агрессивных по отношению к окружающей среде. Синтетические химические вещества использовались для контроля и уменьшения этих потерь. Одна из проблем массового использования этих веществ заключается в том, что они также уничтожили, вместе с насекомыми и вредителями, своих естественных врагов. Кроме того, злоупотребление ими в течение многих лет привело к селективному давлению, которое сегодня создают многие устойчивые к ним виды.
Существуют исследования, подтверждающие, что металлические наночастицы эффективны против патогенов растений, насекомых и вредителей. Фактически, наночастицы можно использовать в качестве новых составов пестицидов, инсектицидов и репеллентов от насекомых с использованием методов наноэмульсии или наноинкапсулирования.
Будущее сельскохозяйственной промышленности может произойти за счет использования этих материалов в качестве нанопестицидов, нанофунгицидов и наногербицидов.
Текущие расследования
Молекулярные вычисления
Работа ведется над молекулярными вычислениями, основанными на способности ДНК хранить и обрабатывать информацию, достижении кодирования данных в цепочках ДНК и использовании методов молекулярной биологии для выполнения логических и арифметических операций.
Диагноз рака
Текущие исследования сосредоточены на использовании нанотехнологий, чтобы изменить способ диагностики, понимания и лечения рака. Примером этого является CIQA (Центр исследований в области прикладной химии) в рамках проекта «Нанотехнологии против рака, наноустройства», целью которого является разработка наноустройств на основе микроэмульсий для борьбы с раком.
Микроэмульсия создается путем объединения поверхностно-активного вещества., масло и вода в подходящих пропорциях. Это исследование проверяет эфирные масла, такие как мята перечная, корица и тимьян, так же, как и их производные, с витамином Е и маслом жожоба, которые обладают противораковыми свойствами.
Как только микроэмульсии сформированы, они загружаются лекарствами, такими как пактлитаксел или метотрексат, используемыми для лечения раковых заболеваний, и активным куркумином. Созданное исследователями наноустройство будет протестировано на различных типах линий раковых клеток, таких как шейка матки, груди, простаты или лейкемии, чтобы бороться с болезнью, а также определять ущерб, наносимый здоровым клеткам.
Среди новинок, представленных этой технологией, - усиление противоопухолевой активности препаратов с маслами и устранение побочных эффектов у пациентов, таких как головокружение, рвота, выпадение волос и другие. Также предполагается, что эти наноустройства имеют низкую стоимость, чтобы облегчить доступ к ним для пациентов.
На сегодняшний день проект находится на стадии доклинических исследований, поэтому его выполнение оценивается на 30%. Ожидается, что через 5 лет появится возможность передавать знания для его производства фармацевтическим компаниям.
Nanotherapy
В рамках этой ветки идет локализованный выпуск лекарств. Эта терапия позволила бы, действуя локализованным образом, дозы препарата могли быть уменьшены в дополнение к более индивидуализированному лечению, так что вторичные повреждения, связанные с лечением, были бы меньше. Основа этой нанотерапии аналогична основе нанодиагностики: лекарство находится внутри частицы, имеющей специфические рецепторы на своей поверхности, так что она направляется прямо к интересующему месту, и только там лекарство высвобождается. Этот метод также предотвращает модификацию препарата и изменяет его свойства до тех пор, пока не достигнет своей цели действия.
Вакцина
Группа исследователей из Уханьского института вирусологии (при Китайской академии наук) разработала вакцину против гриппа с использованием нанотехнологий, эта нановакцина вводится через нос и может атаковать широкий спектр вирусов гриппа и вызывать мощный иммунный ответ.
Исследование показывает, что интраназальная нановакцина была эффективной против вирусных инфекций H1N1 и H9N2 у мышей. Результаты показывают, что нановакцина может работать против нескольких типов гриппа. Особенность этого метода в том, что его вводят через нос, избегая использования игл.
Покрытия
Испанский технологический центр компонентов работает над покрытием, которое продлевает срок службы цемента, мрамора и композитных материалов, установленных на открытом воздухе, делая их более устойчивыми к внешним воздействиям, таким как вода, свет и истирание.
Эти конструкционные материалы и волокна требуют очень сложной конструкции в дополнение к поиску способа замены традиционных конструкционных материалов с низкой стоимостью.
Нано солнечные элементы
Разрабатывается фотоэлектрический материал, который распространяется как пластик или краска. Ожидается, что он может быть интегрирован с другими строительными материалами, помимо низких производственных затрат.
Тканевая инженерия
Его миссия - заменить традиционные трансплантации органов. В настоящее время внедряется метод, при котором в суставы вводят специально разработанные смеси полимеров, клеток и стимуляторов роста, которые укрепляют и формируют здоровые ткани.
Тканевая инженерия возникла из области разработки биоматериалов и относится к практике объединения биологически активных каркасов, клеток и молекул для создания функциональных тканей. Целью тканевой инженерии является сбор идей или теорий, которые восстанавливают, поддерживают или улучшают поврежденные ткани или целые органы. Искусственная кожа и хрящ - примеры искусственно созданных тканей, одобренных FDA.
В настоящее время он играет небольшую роль в лечении пациентов. Пациентам имплантировали дополнительные мочевые пузыри, мелкие артерии, кожные трансплантаты, хрящи и даже целую трахею, но эти процедуры все еще экспериментальны и очень дороги. Хотя ткани более сложных органов, таких как сердце, легкие и печень, были успешно воссозданы в лаборатории, они все еще далеки от того, чтобы быть полностью воспроизводимыми и готовыми к имплантации пациенту.
Он предназначен для восстановления определенных тканей, поврежденных по разным причинам (например, ожоги или увечья).
Наномедицина объединяет три фундаментальных направления исследований:
| Nanodiagnosis | Высвобождение наркотиков | перерождение |
- Нанодиагностика разрабатывает системы анализа и визуализации для выявления заболеваний или неисправностей клеток на самых ранних стадиях. Наносистемы доставки лекарств транспортируют лекарства только к пораженным клеткам или участкам, потому что это сделает лечение более эффективным и с Меньше побочных эффектов Регенеративная медицина направлена на восстановление или замену поврежденных тканей и органов с помощью нанобиотехнологических инструментов.
Уже разрабатываются малогабаритные хирургические инструменты и нано-щипцы, которые позволят обнаруживать, разрушать или восстанавливать поврежденные клетки.
Исследования в НИБИБ
Исследования, поддерживаемые NIBIB (Национальный институт биомедицинской визуализации и биоинженерии), включают разработку новых материалов для каркасов и новых инструментов для изготовления, изображения, мониторинга и сохранения искусственных тканей.
Контроль стволовых клеток
Сейчас ищут способ контролировать превращение стволовых клеток в клетки других типов в надежде на создание новых методов лечения. Два исследователя NIBIB вырастили плюрипотентные клетки - стволовые клетки, которые обладают способностью превращаться в любой класс клеток - в различных типах определенных пространств и обнаружили, что это ограничение развязывает очень специфические сети генов, которые определяют окончательную судьбу клеток.
Открытие того, что существует биомеханический элемент, контролирующий превращение стволовых клеток в другие типы клеток, является важной частью головоломки.
Имплантат печени
Ткань печени человека была изготовлена для имплантации мышам. Мышь также сохраняет свою собственную печень и, следовательно, ее нормальную функцию, но дополнительный кусок произведенной человеческой печени может метаболизировать лекарства так же, как это делают люди. Это позволяет исследователям проверить восприимчивость к токсичности и продемонстрировать видоспецифические реакции, которые обычно не проявляются до клинических испытаний.
Создание зрелых костных стволовых клеток
Было проведено первое исследование, которое сделало возможным вывести стволовые клетки из их плюрипотентного состояния в зрелые костные трансплантаты, которые потенциально могут быть трансплантированы пациенту. Кроме того, исследование пришло к выводу, что когда кость была имплантирована мышам с ослабленным иммунитетом, после этого не наблюдалось никаких аномальных разрастаний.
Регенерация новой почки
Регенерация была разработана путем экспериментов на клетках крысы, свиньи и человека, сначала отделяя клетки от донорского органа и используя остальную часть коллагенового каркаса, чтобы помочь направить рост новой ткани. Чтобы регенерировать жизнеспособную ткань почек, исследователи засеяли каркас почек эпителиальными и эндотелиальными клетками. Полученная ткань органа была способна очищать метаболиты, реабсорбировать питательные вещества и вырабатывать мочу у крыс как in vitro, так и in vivo.
Текстильная защита
В течение многих лет из-за большого количества выбрасываемых загрязняющих веществ было необходимо вводить новшества в области защиты текстильных покрытий, чтобы соответствовать требованиям. Nano-Care Deutschland разработала инновационные покрытия для текстиля и других поверхностей. В частности, корпорация сопровождает клиентов под частными торговыми марками в их путешествии в качестве производителей покрытий для поверхностей, дистрибьюторов химических веществ или пользователей высокотехнологичной отделки поверхностей.
Coppel
Сеть отделов Coppel - это пример того, как включить нанотехнологии в свое коммерческое предложение. Эти покрытия легко наносятся и идеально подходят для защиты тканей, будь то обувь, мебель, одежда, фартуки и т.д. В случае если предметы успевают запачкаться, удаление грязи облегчается.
По данным торговой сети, первая стадия испытаний покрытий на основе нанотехнологий будет доступна в 17 регионах страны:
Кулиакан, Леон, Гомес-Паласио, Монтеррей, Гвадалахара, Аскапоцалько, Эрмосильо, Пуэбла, Вильяэрмоса, Истапалапа, Куаутитлан, Икстапалука, Текамак, Веракрус, Мерида, Сан-Педро и Тлакуэпа.
Углеродные нанотрубки
Углеродные нанотрубки из других элементов, вероятно, представляют собой наиболее важный побочный продукт исследований фуллеренов на сегодняшний день. Нанотрубки состоят из одного или нескольких листов графита или другого материала, обернутых вокруг себя. Некоторые нанотрубки закрыты полусферой фуллерена, а другие не закрыты.
Приложения
- Углеродные нанотрубки предлагают новые методы генной терапии Транзисторы на нанотрубках Создание фильтров Устранение бактерий Подавление вибраций
риски
Наночастицы
Команда мексиканских исследователей разработала уникальный в мире каталог. С помощью этого каталога исследователи могут узнать, какие наноматериалы или наночастицы могут быть вредными. Ожидается, что он задаст глобальную тенденцию, потому что, в отличие от тех, что существуют в Европе, он охватывает информацию из всех областей знаний, в которых используются нанотехнологии.
С целью опубликования списка наноматериалов или наночастиц, которые могут представлять опасность для здоровья человека и окружающей среды, многопрофильная группа из более чем 450 мексиканских ученых работает над разработкой Национальной системы нанотоксикологической оценки (Sinanotox) в Мексика.
Sinanotox состоит из разработки системы токсикологических тестов, которая позволяет исследователям, правительству и промышленности оценивать профессиональные риски и характеристики наноматериалов при воздействии различных организмов, а также соответствующие микробиологические исследования. Также включены исследования, связанные с моделированием живых тканей при воздействии различных нанометрических материалов.
По его словам, некоторые из основных рисков, связанных с наночастицами, связаны с биологическим и химическим воздействием, которое оказывают на человека, в дополнение к их циркуляции и концентрации в окружающей среде, что может представлять опасность для организмов или экосистем. Луна Барсенас.
трансгенный
С 1988 по 2017 год посев и распространение трансгенных продуктов в Мексике увеличивалось, см. Данные Центра исследований изменений в сельской местности Мексики (CECCAM). В период с 2005 по 2017 год только четыре штата не имели разрешения на выращивание этого типа продукции: Мехико, Герреро, Оахака и Табаско. Кроме того, за последние 30 лет Мексика перешла от запрета к постепенному апогею легального производства и коммерциализации трансгенных продуктов на большей части своей территории.
Проблема с трансгенными культурами заключается в том, что последствия, которые они вызывают для здоровья и окружающей среды, точно неизвестны. Согласно CECCAM, большинство компаний, которые продвигают этот растущий бизнес, являются иностранными, особенно Bayer и Monsanto, причем последняя является основным бенефициаром со стороны администрации PAN Vicente Fox.
Проблема в том, что генная инженерия, применяемая для создания трансгенов, изменяет гены, не контролируя, где и сколько из них изменено в организме-реципиенте, и не зная, какие побочные эффекты они могут вызвать. В дополнение к этому, посев трансгенных растений в Мексике осуществляется на охраняемых природных территориях, в центрах происхождения продуктов питания и на лучших орошаемых землях.
В период с 2005 по август 2017 года Министерство сельского хозяйства, животноводства, развития сельских районов, рыболовства и продовольствия (SAGARPA) санкционировало выпуск трансгенных животных в 24 штатах республики: Нижняя Калифорния, Южная Нижняя Калифорния, Кампече, Чьяпас, Чиуауа, Коауила, Колима, Дуранго, Гуанахуато, Идальго, Халиско, Морелос, Наярит, Нуэво-Леон, Керетаро, Кинтана-Роо, Сан-Луис-Потоси, Синалоа, Сонора, Тамаулипас, Тласкала, Веракрус, Юкатан и Сакатекас.
В период с 2005 по 2017 год запросы на выпуск трансгенных растений в окружающую среду были сосредоточены на производстве и импорте семян, а также на коммерциализации девяти типов сельскохозяйственных культур:
- Люцерна (3 запроса из 13 одобренных) Хлопок (308 одобренных запросов из 405) Рапс (0 одобренных запросов из 2) Фасоль (1 одобренный запрос из 1) Мексиканский лимон (3 одобренных запроса из 6) Кукуруза (одобрено 194 запроса из 327) Апельсин Сладкое (0 запросов из 3 одобренных) Соя (43 одобренных запроса из 52) Пшеница (43 одобренных запроса из 44)
В конкретном случае кукурузы, несмотря на то, что существует юридический процесс, отменяющий выращивание трансгенных растений, импорт разрешен.
Выдача разрешений на выпуск трансгенных растений началась в три этапа:
Фаза 1. Экспериментальный выпуск с контролями, чтобы избежать контакта трансгенных животных с населением и окружающей средой.
В период с 2005 по август 2017 года 21 штат Мексиканской Республики вступил в экспериментальную фазу выпуска трансгенных животных (Агуаскальентес, Кампече, Чиуауа, Коауила, Колима, Дуранго, штат Мексика, Гуанахуато, Идальго, Халиско, Мичоакан, Морелос, Наярит, Пуэбла, Керетаро, Сан-Луис-Потоси, Синалоа, Тамаулипас, Тласкала, Веракрус и Сакатекас).
Фаза 2. Пилотные программы, которые могут включать или не включать такие меры сдерживания.
Аналогичным образом, в этот период восемь штатов вошли в экспериментальную фазу (Южная Нижняя Калифорния, Чиуауа, Коауила, Дуранго, Синалоа, Сонора, Тамаулипас и Веракрус).
Фаза 3. Коммерческий выпуск (разрешение на неопределенный срок на производство и распространение трансгенных препаратов среди населения).
В настоящее время 15 штатов находятся на коммерческой фазе трансгеников (Нижняя Калифорния, Кампече, Чьяпас, Чиуауа, Коауила, Дуранго, Наярит, Нуэво-Леон, Кинтана-Роо, Сан-Луис-Потоси, Синалоа, Сонора, Тамаулипас, Веракрус и Юкатан).
Тезисное предложение
Предложение
Создание лабораторий по изучению нанотехнологий в Национальном технологическом институте Мексики для разработки инструментов для улучшения качества жизни граждан.
Предложение 2
Разработайте наноботов, которые позволяют измерять концентрацию различных веществ в воде и определять, подходит ли она для употребления в пищу человеком.
Предложение 3
Создание наномашин, позволяющих контролировать различные параметры воды в системах аквапонического посева, генерировать решения при болезнях рыб и растений для обеспечения их качества для потребления человеком.
Предложение 4
Разработка наномашин, позволяющих изучать поведение ВИЧ на разных стадиях заболевания путем контролируемого применения различных лекарств.
вывод
Нанотехнологии - это дисциплина, которая позволяет человечеству разрабатывать инструменты для улучшения качества жизни жителей мира, а также для снижения воздействия на окружающую среду в результате различных выполняемых мероприятий.
Способность лечить болезни, от которых сегодня страдает большая часть жителей разных народов, не за горами. Исследования могут обеспечить решения не только проблем со здоровьем, но и серьезных проблем, таких как неизбежное распространение загрязнения окружающей среды человечеством, благодаря совместным усилиям наций. Точно так же нанотехнология позволяет нам лучше понимать мир и процессы, которые в нем происходят, это имеет первостепенное значение, поскольку нам не удалось воспроизвести большую часть клеточной активности нашего тела, а также физические и химические явления природа, потому что это чрезвычайно сложные процессы, но несомненно, что скоро будет найден способ их воспроизведения, что приведет к решениям, доступным для всех.
Справочные источники
ЕВРОПЕЙСКАЯ ПРЕССА. (22 февраля 2018 г.). CTC работает над новым покрытием на основе нанотехнологий, которое сделает материалы более устойчивыми к воздействию элементов. Март 2018 г., 20 минут Веб-сайт: https://www.20minutos.es/noticia/ 3269831/0 / ctc-works-new-Coating-based-nanotechnology-that-make-стойкие-материалы-под открытым небом /
Euroresidents. (2015). Nanomedicine. Март 2018 г., с веб-сайта Euroresidentes: https://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/dictionary/nanomedicina.ht m
Euroresidents. (2016). Углеродные нанотрубки, нанотрубки, углеродные нанотрубки.
Март 2018 г., с веб-сайта Euroresidentes:
www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/dictionary/nanotubos.htm
Флорес, Э. (5 марта 2018 г.). Мексика была наводнена за 30 лет ГМО от монополий, и сегодня только 4 штата являются «свободными». Март 2018 г., с сайта SinEmbargoMx:
Салат-латук, Л. (март, 2006 г.). Нанобиотехнология: достижения в диагностике и
Therapeutics. Март 2018 г., Мадрид + Веб-сайт:
www.madrimasd.org/revista/revista35/tribuna/tribuna2.asp
Миджангос, О. (15 января 2018 г.). Coppel включает нанотехнологии в свое коммерческое предложение. Март 2018 г., с сайта My Press:
www.mypress.mx/negocios/coppel-incorpora-nanotecnologia-a-su-ofertacomercial-2190
Миджангос, О. (12 февраля 2018 г.). Они заменяют нанотехнологии вредной защитой в текстиле. Март 2018 г., с сайта My Press:
/www.mypress.mx/tecnologia/sustituyen-nanotecnologia-proteccion-nociva-textiles2301
НАЦИОНАЛЬНЫЕ ИНСТИТУТЫ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ США. (Февраль 2014 года). Тканевая инженерия и регенеративная медицина. Март 2018 г., с веб-сайта Национального института биомедицинской визуализации и биоинженерии:
Рамирес, К. (15 февраля 2018 г.). «Нанотехнология против рака» CIQA получила почетную награду INNOVATIS 2017. Март 2018 г., с веб-сайта CONACYT: http://www.conacytprensa.mx/index.php/centros-conacyt/boletinescentros/ 20309-nanotecnologia- против-эль-рак-дель-ciqa-получает-почетную-упоминания в-премии-Innovatis-2017
Написание концертов. (27 февраля 2018 г.). Узнайте, что такое нанотехнология и как ее можно использовать в таких областях, как строительство или здравоохранение. Март 2018 г., с веб-сайта Concierto Chile:
КУБАХОРА ДРАЙТИНГ. (06 марта 2018 г.). Нанотехнологии на Кубе: вымысел или реальность. Март 2018 г., с сайта CubAhora:
Составление еврорезидентов. (2015). Нанотехнологии: История. Март 2018 г., с веб-сайта Euroresidentes: https://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/ Historia_nanotecnologia.htm
Журнал "Панорама". (17 февраля 2018 г.). Китайские ученые разрабатывают новую нанотехнологическую вакцину против гриппа. Март 2018 г., с веб-сайта журнала Panorama Venezuela:
Родригес, Ф. (8 марта 2018 г.). Диана Кироз, 22-летний инженер из Коауила, примет участие в семинаре в Швеции во время присуждения Нобелевской премии. Март 2018 г., с сайта SinEmbargoMx:
Санчес В. (5 марта 2018 г.). Большие риски наночастиц: мексиканцы создают уникальный каталог в мире. 5 марта 2018 г., с веб-сайта КОНАСИТ: http://www.conacytprensa.mx/index.php/tecnologia/nanotecnologia/ 20567-grandes-Riesgos-nanoparticulas
Техада, Л. (10 декабря 2015 г.). НАНОМЕДИЦИНА (I): ВЗГЛЯД НА МЕДИЦИНУ БУДУЩЕГО. Март 2018 г., с веб-сайта Fundación Telefónica:
nanotecnologia.fundaciontelefonica.com/2015/12/10/nanomedicina-unamirada-a-la-medicina-del-futuro-i/
Тортоса, Г. (22 ноября 2012 г.). Нанотехнологии в сельском хозяйстве.
Март 2018 г., с сайта Talking Science:
www.hablandodeciencia.com/articulos/2012/11/22/la-nanotecnologiaaplicada-a-la-agricultura/
Это минимальное количество материала, необходимого для поддержания цепной ядерной реакции. Это зависит от таких свойств, как плотность, обогащение и сечение деления, форма и чистота.
Верхняя часть набора уровня энергии электронов при температуре абсолютного нуля. При этой температуре они имеют самый низкий уровень доступной энергии. Это означает, что подавляющее большинство электронов не может получать энергию от электрических и тепловых процессов. 4 Это область в магнитном материале с однородной намагниченностью. Это означает, что магнитные моменты отдельных атомов выровнены друг с другом и указывают в одном направлении.
Небольшая группа атомов или молекул.
Нанометрические роботы размером с атом в основном находятся на стадии исследований и разработок.
Техника печати, заключающаяся в нанесении рисунка, текста или фотографии на известняк или металлическую пластину.
Это гликопротеины, которые секретируются инфицированными вирусом клетками позвоночных. После связывания с поверхностными рецепторами на других клетках интерфероны переходят в антивирусное состояние, которое предотвращает репликацию широкого спектра РНК и ДНК вирусов.
Вещество, на которое действует поверхностное натяжение на поверхности контакта между двумя фазами.
Скачать оригинальный файл
