XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Введение

США впервые выделили значительные бюджетные средства на развитие нанотехнологий при президенте Билле Клинтоне. В анонсирующей данный факт речи (была произнесена в 2000 году), Клинтон объяснил, что нанотехнологии позволяют создать из куска вещества, размером с кусочек сахара, материал, который в десять раз крепче стали. Это определение ныне воспринимается, как вульгарное и донельзя примитивное, однако нет гарантии, что и нынешние определения нанотехнологии в обозримом будущем не устареют, и не будут выглядеть кошмарным анахронизмом. Вероятно, наибольшие шансы на выживание имеет определение, данное Ритой Колвелл, директором Национального Фонда Науки США: "Нанотехнологии - это ворота͵ открывающиеся в иной мир".

Общемировые затраты на нанотехнологические проекты сейчас превышают $9 млрд. в год. На долю США ныне приходится примерно треть всех мировых инвестиций в нанотехнологии. Другие главные игроки на этом поле - Европейский Союз и Япония. Исследования в этой сфере активно ведутся также в странах бывшего СССР, Австралии, Канаде, Китае, Южной Корее, Израиле, Сингапуре, Бразилии и Тайване. Прогнозы показывают, что к 2015 году общая численность персонала различных отраслей нанотехнологической промышленности может дойти до 2 млн. человек, а суммарная стоимость товаров, производимых с использованием наноматериалов, составит, как минимум, несколько сотен миллиардов долларов и, возможно, приблизится к $1 трлн.

Применение нанотехнологий в промышленности

Нанотехнологии принято делить на три типа. Промышленное применение наночастиц в красках для автомобилей и автокосметике - пример "инкрементных" нанотехнологий. "Эволюционные" нанотехнологии представлены наномерными датчиками, использующими флуоресцентные свойства квантовых точек (диаметром от 2 до 10 нанометров) и электрические свойства углеродных нанотрубок (диаметром от 1 до 100 нанометров), хотя эти разработки пока находятся в зачаточном состоянии. "Радикальные" нанотехнологии пока что не встречаются, их можно увидеть только в фантастических триллерах. Стоит также ожидать сближения этих трех технологий.

Ключевой возможностью для реализации нанотехнологий представляется медицина современного мира, что создаёт свежее направление – наномедицину. Впрочем, на сегодняшний день нет четкого определения наномедицины. предоставленная междисциплинарная область распологается в стадии становления, она базируется на всех познаниях в медицинской области, приобретенных ранее.

Развитие наномедицины

Наномедицина содержит анализ, контроль организма человека, генетическую коррекцию на молекулярном уровне, используя информационные технологии, наноструктуры и наноустройства.

Наномедицина модернизирует уже существующие способы лечения и регулирует функциональные состояния организма человека; стремится к возможности раскрыть в медицине совершенно новые способы лечения органов и нервной системы.

Что подразумевается под развитием наномедицины, как независимой области? В первую очередь, применение компьютерного интеллектуального образного способа для управления и корректировки биологическими предметами организма с целью извлечения способности регенерирования материалов и органов, тем самым продлить жизнь человека в физической форме.

Рассматривая определенные направления формирования современной медицины, можно выделить следующие:

Манипуляция особыми приборами и прочими составными элементами с веществами, атомами, молекулами для корректировки человеческого генома;

Разработка нанокомпьютеров, обладающих искусственный интеллект, которые в масштабах могут быть подобны масштабам атомов и молекул, призванных ликвидировать патологически неизлечимые состояния человека, уничтожить инфекционные агенты из организма, которые в дальнейшем стимулируют развитие серьезных заболеваний;

Формирование полипараметрической нанотехнологии (органной и функциональной), а также морфологической диагностики на основании когнитивной графики и интеллектуально-образных систем, призваны проводить глубокую диагностику и контроль над состоянием организма человека;

Формирование телекоммуникационных и информационных технологий.

Стоит отметить, что переход от классической медицины к «наномедицине» является качественным переходом, который дает возможность управлять розными составляющими клеточного вещества. Другими словами, наномедицина функционирует с составляющими его элементами.

В ближайшем будущем наномедицина стремится дать значительный набор исследовательских инструментов и клинически нужных устройств. Национальная нанотехнологическая инициатива ждет свежих применений в индустрии фармацевтики, включающих современные системы доставки лекарств и новые формы терапии.

Медицинские нанороботы обязаны уметь диагностировать болезни, циркулируя в кровеносных и лимфатических системах человека и двигаясь во внутренних органах, посылать лекарства к поражённой области, а также совершать хирургические операции. Дрекслер предполагал, что медицинские нанороботы предоставят возможность оживления людей, замороженных технологиями крионики.

Крупное изучение наночастиц ещё ожидает сделать учёным, потому данные элементы уникальны, что имеет большой потенциал и отдельные ограничения систем.

Например, проходящее исследование выделительных систем мыши показало возможности золотых композитов частично воздействовать на определённые органы в зависимости от их размера и заряда. Эти композиты инкапсулированы в дендример и изобретены под привычный им заряд и соответствующий размер. Оказалось, положительно заряженные золотые наночастицы попадали в почки, а отрицательно заряженные – в печень и селезёнку.

На сегодняшний день проведено большое количество исследований в области наномедицины, разработаны опытные образцы. Из этих результатов возможно установить ключевые преимущества предоставленной сферы.

Небольшой размер наночастиц наделяет их свойствами, которые могут являться очень полезными в онкологии, особенно в получении снимков.

Другим наносвойством является большое отношение площади поверхности к объёму, позволяющее многим функциональным группам добавляться к наночастице для поиска и присоединения к определённым клеткам опухолей.

Вдобавок сенсорные тестовые чипы содержат тысячи нанопроводов, что содействует обнаружению протеинов и прочих биомаркеров, оставленных раковыми клетками. Это позволит выявить и диагностировать рак на ранних стадиях, для этого потребуется несколько капель крови пациента.

Ещё одно преимущество – в фотодинамической терапии частица помещается внутрь тела и освещается светом, идущим снаружи. Область применения данной терапии имеет потенциал неинвазивной процедуры для лечения заболеваний, выростов и опухолей.

Следующее преимущество: устройство сварочного аппарата для плоти, чтобы «сплавить» два куска мяса в один. Данный аппарат для плоти может идеально заваривать артерии.

Отслеживание перемещений наночастиц может помочь установить, как хорошо лекарства распределяются, и как идёт метаболизм.

Достижения в наномедицине

Нанотехнология может помочь восстановить или починить повреждённую ткань. Например, кости могут быть выращены заново на опорах из углеродных нанотрубок. Тканевая инженерия может заменить трансплантацию органов. Продвинутые формы тканевой инженерии могут привести к продлению жизни. Известно, что из нанокристаллов фосфата кальция делаются искусственные костные композиты.

В 2004 году продажи в области наномедицины достигли 6,8 миллиардов долларов. В этой отрасли работают более 200 компаний, в которые инвестируется не менее 3,8 миллиардов долларов ежегодно.

По разным оценкам стабильное применение достижений наномедицины предполагается через 40–50 лет. Хотя многие открытия, разработки и инвестиции в наноотрасли за последнее время вселяют надежду, что это произойдет раньше.

Таким образом, создание специализированных нанотехнологий для медицины приведёт к быстрому проведению исследования организма человека, его лечения, операций, что продлит срок жизни людей, а показатель смертности уменьшиться. Значит, оценка социального, демографического и медицинского благополучия территории возрастёт.

Список литературы:

Мельников и нанофармакология. Физмалит, 2010. 

Наномедицина и её перспектива в дальнейшем [Электронный ресурс] http://wiseanswers.ru/ (Дата обращения: 13.11.2016).

К вопросу огбеспечения качества производственно-технологических процессов // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2016. № 1 (16). С. 34–39.

Копылова замкнутого// Молодежный вестник ИрГТУ. 2016. № 1. С. 16.

Чемезов рисками в инновационной деятельности // Иркутск : Изд-во ИРНИТУ, 2015.

О возможностях зеленых технологий и путях их реализации // Актуальные проблемы обеспечения устойчивого экономического и социального развития регионов сб. материалов X Международной науч.-практ. конф. 2015. С. 32–35.

Код для цитирования: Скопировать