Не все то золото, что серебро

Реферат

На тему:

Микрочастицы в медицине и биологии

Выполнили: студентки 1 курса

леч.факультета, 17 группа

Яковенко Анна,

Миняева Ира,

Рожкова Альбина

Применение нанотехнологий и микрочастиц в медицине: будущее наномедицины

Наномедицина - направление в современной медицине, основанное на использовании уникальных параметров наноматериалов и нанообъектов для отслеживания, конструирования и конфигурации био систем человека на наномолекулярном уровне.

Естественно, сейчас мы можем только Не все то золото, что серебро выдвигать догадки о том, какими способами будет развиваться наука грядущего, и мед наука а именно. Некие из этих догадок будут более обусловлены, другие наименее. Так, можно более либо наименее уверенно ждать, что современные способы получат и предстоящее развитие. К примеру, микроустройства будут становиться все более маленькими и совершенными Не все то золото, что серебро, а их функции - все более обеспеченными.

С другой стороны, можно ждать, что на этом пути нас повстречают внезапные повороты. Некие из подходов, которые кажутся на данный момент многообещающими, окажутся бесплодными. Другие, которые кажутся на данный момент фантастикой, могут оправдать себя.

От мини к нано

История современной медицины – это бег Не все то золото, что серебро от огромного к малому. Многие диагностические аппараты из громыхающих чудовищ равномерно перевоплотился в стильные чемоданчики. Достаточно большие мензурки с микстурами и капельницы эволюционировали до крохотных пилюль, подкожных резервуаров с лекарствами либо даже пластырей. Устрашающие взор полостные операции поменяли крохотные проколы, через которые доктора манипулируют под взором камеры.

Но нет предела совершенству Не все то золото, что серебро. Многие заболевания начинаются с конфигураций в считанных клеточках тела человека, а болезнетворные бактерии и вирусы тоже вещества микроскопичные. Потому медицина дерзко грезит вылечивать болезнь там, где она появляется, – в клеточке.

Нанотехнологиями сейчас интенсивно занимаются приблизительно в 50 странах. Лидируют США, Япония, Южная Корея, ФРГ. Наша родина занимает место во Не все то золото, что серебро 2-ой 10-ке. Но по числу публикаций по нанотематике мы на знатном 8-м месте

А воплотить эти мечты можно только при помощи нанотехнологий – манипуляций на уровне молекул, атомов и искусственных конструкций тех же размеров. Представить их нереально, так как людскому глазу сопоставить их не с чем. Но мы знаем, что 1 нанометр Не все то золото, что серебро – это миллиардная толика метра.

Кто все это выдумал

Идея о применении микроскопичных устройств в медицине в первый раз была высказана в 1959 году известным южноамериканским физиком Ричардом Фейнманом в нашумевшей лекции «Там, понизу, много места». Он обрисовал микроробота, который сумеет просачиваться через сосуд в сердечко и делать там операцию по исправлению клапана.

В Не все то золото, что серебро 1967 году биохимик и писатель-фантаст Айзек Азимов первым выдвинул идею «мокрой технологии» – использования для исцеления людей живых устройств, имеющихся в природе. А именно, собирать их из нуклеиновых кислот и ферментов. Позже Роберт Эттингер предложил использовать измененные бактерии для ремонта клеток.

Термин «нанотехнология» обширно распространился в мире после Не все то золото, что серебро выхода в 1986 году известной книжки «Машины творения» физика Эрика Дрекслера. Он стал именовать свои предложения по конструированию отдельных молекул, владеющих данными качествами, «молекулярной нанотехнологией». Так что история нанотехнологий уже насчитывает более 20 лет.

Способности беспредельны…

Что все-таки нанотехнологии сулят медицине кроме уже обширно разрекламированных, но пока мистических «нанороботов», которые будут шастать Не все то золото, что серебро снутри человека и чего-нибудть починять?

По сути куда больше. Они сумеют создавать:

· наноматериалы с данными качествами – микрочастицы (фуллерены и дендримеры)

· микро- и микрокапсулы (к примеру, с лекарствами снутри)

· нанотехнологические детекторы и анализаторы – наноинструменты и наноманипуляторы

· автоматические наноустройства (кроме все тех же нанороботов).

Фуллерен – это 5-ая (не считая Не все то золото, что серебро алмаза, графита, карбина и угля) форма углерода, которую поначалу предсказали на теоретическом уровне, а позже открыли в природе. По виду молекула фуллерена (С60) похожа на футбольный мяч, сшитый из пятиугольников и шестиугольников. Медицине же фуллерены увлекательны тем, что могут пролезать в молекулу ДНК, искривлять и даже «расплетать» ее.

Дендримеры – это древовидные Не все то золото, что серебро полимеры (длинноватые молекулы, состоящие из циклических схожих частей). Они способны доставлять прицепленные к ним лекарства прямо в клеточки, к примеру, раковые.

…а заслуги умеренны

Но какими бы захватывающими ни были перспективы нанотехнологий, реальные заслуги пока невелики.

Америкосы сделали материал, имитирующий реальную костную ткань. Применив способ самосборки волокон, имитирующих природный коллаген Не все то золото, что серебро, они «посадили» на их нанокристаллы гидрооксиапатита. А уже позже на эту «шпатлевку» приклеивались собственные костные клеточки человека – таким материалом можно замещать недостатки костей после травм либо операций.

Другая разработка, напротив, не дает клеточкам приклеиваться к поверхности. Это необходимо, например, для сотворения биореакторов, в каких будут содержаться Не все то золото, что серебро стволовые клеточки. Неувязка в том, что, как стволовая клеточка «села» на какую-то поверхность, она немедля начинает специализироваться – преобразовываться в клеточку определенной ткани. А чтоб она сохраняла собственный потенциал, нужно не давать ей «присесть».

Экспериментируя с фуллеренами и дендримерами, на данный момент в почти всех странах отыскивают действенные лекарства от Не все то золото, что серебро СПИДа, гриппа, заболевания Паркинсона, рака и т.п. Нанокапсулы с нанопорами могут послужить нездоровым диабетом 1-го типа – они сумеют доставить в человеческий организм клеточки поджелудочной железы животного и впору выделять инсулин, при всем этом оставаясь невидимыми для иммунной системы человека.

Искусственно сконструированная клетка-респироцит сумеет поменять недостающие в крови эритроциты Не все то золото, что серебро – она умеет переносить и кислород, и углекислый газ. При всем этом взвеси респироцитов пригодится в сотки раз меньше, чем препаратов донорской крови либо кровезаменителей.

Не все то золото, что серебро

У русской науки есть и свои рекорды на широком поле нанотехнологий. Так, мы – очевидные фавориты в исследовании и Не все то золото, что серебро применении микрочастиц металлов в медицине. На хорошей научной конференции «Нанотехнологии и наноматериалы для биологии и медицины», которая прошла в конце прошедшего года в Новосибирске, чуть ли не 90% докладов посвящались золоту, серебру, цинку, висмуту и разным композициям полимеров, сорбентов и т.п.

Антибактериальные и ранозаживляющие характеристики серебра известны медицине издавна. Но Не все то золото, что серебро наши ученые узнали, что если серебро и остальные металлы перевоплотить в микрочастицы, эти характеристики резко растут. И обосновали это на бессчетных клинических исследовательских работах. Ожоги, огнестрельные раны, переломы, кожные, гинекологические и остальные воспаления/раны заживают существенно резвее и эффективнее. Наши ученые сделали 10-ки препаратов, основанных на спасительных свойствах этих металлов Не все то золото, что серебро. Только не отыскиваете в аптеках – их нет. Почему – это уже вопрос не к ученым, а к тем, кто закупает завезенные из других стран лекарства, в тыщи раз более дорогие.

Меж иным, наша сибирячка Нина Богданчикова, которая в Рф занималась как раз исследовательскими работами серебра, а позже переехала в Не все то золото, что серебро Мексику и начала работать в Государственном институте, стала зачинателем развития этого научного направления во всей Латинской Америке. И сейчас оно бурно развивается на материке. Понятно почему – серебра там хоть завались, а препараты из него получатся не очень дорогими. Кончится все, как обычно, тем, что начнем их импортировать.

Нам есть чем Не все то золото, что серебро гордиться

2-ое направление, на котором мы могли бы лидировать в мире, – создание биочипов. Чип – это малая пластинка, на поверхности которой расположены сенсоры к разным субстанциям – белкам, токсинам, аминокислотам и т.п. Довольно капнуть на чип крохотную каплю плазмы, крови либо другой био воды, как «родственные» молекулы прикрепятся к рецепторам. А Не все то золото, что серебро позже прибор-анализатор считает информацию.

Биочипы, сделанные в Институте молекулярной биологии им. Энгельгардта РАН под управлением академика Андрея Мирзабекова, уже могут фактически одномоментно выявлять возбудителей туберкулеза, ВИЧ, особо небезопасных зараз, многие ядовитые вещества, антитела к раку и т.п. При этом наши биочипы оказались намного дешевле и выигрышнее Не все то золото, что серебро американских. Но внедрение этой новой технологии в практическую медицину идет еще медлительнее, чем хотелось бы.

Сейчас разглядим, какими методами в дальнейшем могут быть осуществлены диагностика и исцеление на клеточном, субклеточном и молекулярном уровнях.

Сейчас предполагаемые пути к этому могут быть разбиты на три группы.

1)Подход "Сверху вниз". Так Не все то золото, что серебро можно именовать подход, заключающийся в предстоящем усовершенствовании имеющихся микроустройств, сначала - в их предстоящей миниатюризации. Идею подхода "сверху вниз" (как и идею нанотехнологии в целом) в первый раз поочередно выложил в 1959 г. Ричард Фейнман.

Внедрение способов современной микроэлектронной технологии позволяет изготовлять элементы размером наименее микрона. Эти способы могут быть всераспространены за границы чисто Не все то золото, что серебро электрической техники. Примерами являются микроэлектромеханические системы (micro electro-mechanical systems - MEMS) и микрофлюидика - управление потоками воды на микронных масштабах. Современная разработка позволяет изготовлять огромное количество устройств таких, как микромоторы, акселерометры, гироскопы, различные микродатчики, микроклапаны, микронасосы и шестеренчатые передачи.

В текущее время целый ряд групп ученых в мире Не все то золото, что серебро трудится над созданием микроустройств, которые могли бы работать снутри организма человека. Такие устройства могут быть стационарно закрепленными в тканях, передвигаться пассивно - к примеру, повдоль желудочно-кишечного тракта - либо интенсивно. В последнем случае они могут "ползти" по поверхностям внутренних полостей организма человека, плавать во внутренних жидкостях либо, даже, "пробуравливать Не все то золото, что серебро" для себя ходы в тканях.

Диагностика. Для диагностики наноустройства могут использовать достаточно огромное количество разнооб-разных способов:

· измерение макроскопических характеристик среды (температуры, давления, вязкости).

· измерение хим характеристик (Ph, концентрации кислорода, углекислого газа, наличия антигенов, полинуклеотидов, гормонов, нейротрансмиттеров).

· атомно-силовое сканирование поверхности клеточки.

· оптическая микроскопия близкого поля

· акустическая микроскопия (по принципу эхолокатора Не все то золото, что серебро; акустического томографа).

· магнито-резонансная томография.

· электромониторинг активности нейронов, мышечных клеток и др.

· хим мониторинг синапсов.

Можно представить, что в дальнейшем будут выдуманы и другие, еще больше действенные способы диагностики.

Наносенсоры станут звеном перехода к индивидуализированной медицине. Используя свои нанотехнологические средства - GeneEngine- компания Дженомикс из США уже нашла варианты генов на Не все то золото, что серебро цепочках ДНК, это 200000 главных пар в длину. Компания предсказывает возможность расшифровки всего генома человека, состоящего из 3 млн.пар. При всем этом будут употребляться способности индивидуализированной терапии с применением нанотехнологической доставки фармацевтических средств

Создание новых линий производства приведет к понижению цен. Сейчас такие компании как Роше Дайагностикс употребляют технологию Не все то золото, что серебро цепной реакции полимеразы для диагностики и выявления таких болезней как ВИЧ и гепатит. Система диагностики, сделанная из нанокристаллов, схожих квантовым точкам, обещает огромную точность и понижение цены методом использования способов производства, разработанных для полупроводниковой индустрии.

2)"Влажная" нанотехнология. Этот подход основан на использовании готовых устройств, имеющихся в живой природе. Пожалуй, в первый Не все то золото, что серебро раз эта мысль была сформулирована в 1967 г. южноамериканским биохимиком (и, по совместительству, писателем-фантастом) Айзеком Азимовым . Он первым предложил использовать механизмы, состоящие из молекул нуклеиновых кислот и энзимов. Годом позднее Вайт предложил использовать на генном уровне измененные вирусы в качестве устройств для ремонта клеток.

1964 г. физик Роберт Эттинджер в собственной Не все то золото, что серебро книжке "Перспективы бессмертия" предложил использовать замораживание до сверхнизких температур (крионику) для сохранения организма человека до того времени, пока развитие науки не позволит его разморозить, воскресить и вылечить. Отлично понимая, какие повреждения повлечет такое замораживание на клеточном уровне, Эттинджер представил, что в дальнейшем станут вероятны механизмы, способные такие повреждения Не все то золото, что серебро исправлять. В 1972 г. Эттинджер представил, что для восстановления покоробленных клеток можно будет использовать биороботов на базе на генном уровне модифицированных имеющихся микробов. (Подробнее идеи крионики подвергнутся рассмотрению ниже).

Биотехнология.

Внедрение имеющихся организмов в качестве базы для сотворения биороботов обещает целый ряд преимуществ. Начальный организм обеспечивает готовые системы энергоснабжения, размножения, перемещения Не все то золото, что серебро, саморемонта и т.д. Есть переработанные способы получения генетических модификаций; опыт использования микробов с разными целями. Очевидно, пройдут годы либо даже десятилетия до этого, чем станет может быть сделать вправду действенного биоробота.

Вирус как бот. В текущее время вирусы уже интенсивно употребляются для внесения в клеточки нового Не все то золото, что серебро генетического материала. В перспективе можно представить для себя внедрение различных роботов-вирусов, способных распознавать клеточку определенного типа, находящуюся в определенном состоянии. Зависимо от определенной ситуации таковой робот-вирус сумеет уничтожить эту клеточку (к примеру, возбудителя заболевания) либо ввести в нее нужные молекулы ДНК либо РНК - прямо до полной подмены Не все то золото, что серебро покоробленного генетического материала.

Клетка-робот. Клеточки в человеческом организме способны преднамеренно передвигаться, время от времени на огромные расстояния, уничтожать другие клеточки либо, напротив, встраиваться в покоробленные ткани на место погибших. Не так тяжело представить для себя клеточки, искусственно измененные так, чтоб они разрушали атеросклеротические бляшки, регенерировали покоробленные органы, конечности Не все то золото, что серебро и т.д. Клеточки могут нести метки, дозволяющие смотреть за их перемещением по организму, выделять в окружающую среду вещества, несущие диагностическую информацию.

Можно упомянуть несколько типов клеток, которые представляются многообещающими в качестве базы для биоробота.

Во-1-х, это разные бактериальные клеточки. Они могут владеть готовыми механизмами перемещения и даже внедрения Не все то золото, что серебро в клеточки организма-хозяина. Генетический аппарат микробов достаточно легко видоизменять. Они способны к достаточно сложному "поведению". Они могут производить самые различные белки и другие вещества зависимо от ситуации. Бактерии способны даже к согласованию собственных действий методом выделения в окружающую среду разных сигнальных веществ. Они могут передавать и значимые Не все то золото, что серебро объемы инфы, обмениваясь кольцевыми молекулами ДНК - плазмидами.

Очевидно, геномы микробов должны быть изменены таким макаром, чтоб они не представляли угрозы для человека. Так, бактерии могут быть лишены способности плодиться в самом организме; нужные количества будут получаться вне его в особых критериях.

Во вторых, это людские клеточки - такие, как Не все то золото, что серебро фибробласты. Достоинство фибробластов в том, что они не несут на собственной поверхности так именуемых антигенов системы HLA, которые в главном и определяют отторжение иммунной системой организма чужеродных тканей.

Очередной тип клеток, который кажется очень многообещающим, это лимфоциты. В человеческом организме существует несколько типов лимфоцитов, выполняющих разные задачки в рамках Не все то золото, что серебро обеспечения иммунной защиты. Многие из их способны на очень сложное "поведение". Не исключено, что окажется может быть на генном уровне видоизменять собственные (и поэтому не отторгаемые) лимфоциты человека так, чтоб придать им те либо другие дополнительные функции.

Способы молекулярной биологии. В человеческом организме существует неограниченное количество различных ферментов (другое их Не все то золото, что серебро заглавие - энзимы). Это белки либо соединения белков, владеющие различной и высокоизбирательной активностью. Некие из их делают очень сложные и ответственные функции. Сначала это относится к тем ферментам, которые вместе с нуклеиновыми кислотами обеспечивают работу генетического механизма. Для примера разглядим фермент ДНК-репаразу. Молекула ее перемещается повдоль двойной спирали ДНК Не все то золото, что серебро и исправляет ошибки в последовательности составляющих эту спираль нуклеотидов. Такие ошибки безизбежно появляются под действием температуры, разных хим веществ, радиации и т.д. Молекула ДНК-репаразы находит молекулу ДНК, перемещается повдоль нее, распознает нарушения в последовательности нуклеотидов, воспринимает решение о том, какую из 2-х нитей ДНК считать правильной, "вылавливает" из среды Не все то золото, что серебро подходящий нуклеотид, удаляет неверный и вставляет на его место верный. Фактически, она ведет себя как бот, решающий достаточно сложную и многовариантную задачку ситуационного поведения.

То, каким образом белковые молекулы оказываются способными на настолько сложное "поведение" далековато не ясно. Так, высказывалось предположение, что комплекс ДНК-фермент способен работать Не все то золото, что серебро как квантовый компьютер. Пока нет способности подтвердить либо опровергнуть эту догадку. Но, сама способность белковых молекул к сложному "поведению", связанному с обработкой инфы, является бесспорным фактом.

Представляется очень соблазнительным попробовать видоизменять имеющиеся белки либо синтезировать новые, способные (может быть, в комплексе с несущей информацию и "программки" ДНК) к решению и Не все то золото, что серебро других, в т.ч., еще больше сложных задач, таких, как исцеление покоробленных либо состарившихся клеток. Необходимо признать, но, что до нужного уровня осознания работы ферментов нам еще достаточно далековато.

Более обычным методом может быть внедрение возможности молекул белков и поболее маленьких полипептидов избирательно связываться вместе и с молекулами Не все то золото, что серебро других веществ. Это должно позволить выполнить самосборку таких молекул в наперед заданную супермолекулярную конструкцию наподобие деталей детского конструктора.

Литература:

  1. Ю. Д. Семчиков. "Дендримеры - новый класс полимеров". Соросовский Образовательный Журнальчик. 1998. № 12, стр. 45-51.
  2. "Мистика микрочипов". "В мире науки", ноябрь, 2002, стр. 6-15.
  3. Сканирующая зондовая микроскопия биополимеров. Под ред. И. В. Яминского. М., "Научный Не все то золото, что серебро мир", 1997.
  4. Роберт Эттингер. Перспективы бессмертия. М., "Научный мир", 2003
  5. Жан-Мари Лен. "Супрамолекулярная химия: концепции и перспективы". Новосибирск, "Наука" , 1998 г.
  6. Р. Ф. Фейнман, "Вы, естественно, шутите, мистер Фейнман?", изд. "Постоянная и хаотическая динамика", 2001 г.
  7. "Квантовые вычисления: за и против" (сборник). Ижевск, 1999.
  8. C.Б. Нестеров. Нанотехнология. Современное состояние и перспективы. "Новые нформационные техноло-гии Не все то золото, что серебро". Тезисы докладов XII Интернациональной студенческой школы-семинара-М.: МГИЭМ, 2004, 421 с., с.21-22.
  9. И.В. Артюхов, В.Н. Кеменов, С.Б. Нестеров. Биомедицинские технологии. Обзор состояния и направления работы. Материалы 9-й научно-технической конференции "Вакуумная наука и техника"-М.: МИЭМ, 2002, с. 244-247
  10. И.В. Артюхов, В.Н. Кеменов, С.Б Не все то золото, что серебро. Нестеров. Нанотехнологии, биология и медицина. Материалы 9-й на-учно-технической конференции "Вакуумная наука и техника"-М.: МИЭМ, 2002, с. 248-253


ne-uvolnyajte-instruktora-8-glava.html
ne-v-proshlom-li-godu-v-konce.html
ne-verit-gippokratu-drevnie-yaziki-i-zakon-bozhij-v-programme-sovremennoj-srednej-i-visshej-shkoli-organizatori.html