Нанотехналогиялар мен нанобиотехнологиялардың қазіргі таңдағы жетістіктері

Нанотехналогиялар мен нанобиотехнологиялардың қазіргі таңдағы жетістіктері

Ғылым мен техниканың дамыған заманында барлық болып жатқан өзгерістер мен процестерді арнайы ғылымдардың көмегімен анықтап ашуға үлкен мүмкіндіктер ашылды.Сол ғылымның бір саласы ретінде «Нанотехнологияны» алсақ.Нанотехнология – нанометрлік масштабтағы технологиямен айналысатын ғылым саласы. Нанотехнология пайда болғаннан бері бірнеше салаларға еніп, сол жерде қолданыла бастады. Бұған IT саласы, энергия өндіру, медицина және биология кіреді.Биологиядағы нанотехнология салыстырмалы түрде жаңа зерттеу саласы болып табылады,оған деген қызығушылық тез өсуде. Нанобиотехнология, бионанотехнология немесе нанобиология деп те аталатын бұл пән технологияны зерттеу мен дамытудың кең ауқымын қамтиды. . Нанотехнология биология саласында-биологиялық зерттеулерді молекулалық және жасушалық зерттеулер деңгейіне дейін көтеруге көмектеседі. Нанотехнологияның биологиядағы қолданылуын былай көрсетсек болады:Биология дегенде біз ботаника, ауыл шаруашылығы, медицина, азық-түлік өндірісі және т.б. сияқты әртүрлі салаларды айтамыз. Наномедицина ерекше қызығушылық тудырады, өйткені бұрын емделмейтін деп есептелген аурулармен күресуге немесе тіпті емдеуге көмектесетін нанотехнологиялар әлеуеті.Нанотехнологияның биологиядағы қолдану аясы өте кең. Ол осы күндері биология әлеміне бірнеше пайдалы жолдармен біріктірілді,енді соларға тоқтала кетсек:

Гендік инженерия - генді қосу, жою немесе өңдеу арқылы ағзаға өзгерістер енгізу.Адамның жағымсыз қасиеттерін, соның ішінде деформациялар мен ауруларға жақындықты жою немесе қалаулы сипаттарды жақсарту үшін генетикалық редакциялау ғылыми фантастикалық әңгімелердің утопиялық қоғамдарында табылған троп ретінде бұрыннан қолданылған. Бірақ нанотехнология бұл қиялдың жүзеге асу мүмкіндігін көрсететін есікті ашты.Өсімдіктердің гендік инженериясы: Өндірісті, ауруларға төзімділікті және ресурстарды тұтыну тиімділігін арттыру үшін нанотехнологияларды қолданатын өсімдіктерде генді өңдеу әдісі, қазірдің өзінде жүргізілуде.Адамның гендік инженериясы: адам гендерін өңдеу бойынша эксперименттерді зерттеушілер де ынтамен жасауда. Нанобөлшектерді жағымсыз сипаттамаларға жауап беретін белгілі бір гендерді өшіру немесе өзгерту үшін пайдалануға болады, осылайша ауру қаупін азайтады. Жақында жүргізілген тәжірибе қандағы холестеринді азайту үшін бауырда гендік өңдеуді сәтті орындау үшін нанобөлшектерді қолданды. Басқа топ нанобөлшектердің сүйек кемігіндегі гендерді қалай сәтті өшіре алатынын көрсетті , бұл жүрек ауруын немесе жасушаларының жетіспеушілігін емдеуде пайдалы болуы мүмкін.Вирустық векторларды ауыстыру: Нанобөлшектерге негізделген генді өңдеу әдісі қазіргі таңда кеңінен қолданылуда.ДНҚ-ны нанотехнологияда пайдалану: Тіпті наноөлшемде құрылғылар жасау үшін генетикалық материалды пайдалану бойынша зерттеулер жүргізілуде. 

Ұлпа инженериясы

Табиғи сүйек бетінде жиі ені шамамен 100 нм болатын белгілер болады. Егер жасанды сүйек имплантатының беті тегіс болса, дене оны қабылдамауға тырысады. Бұл тегіс беттің арқасында импланттың бетін жабатын талшықты тіннің пайда болуы мүмкін. Бұл қабат сүйек пен импланттың байланысын азайтады, бұл импланттың босап кетуіне және одан әрі қабынуға әкелуі мүмкін. Жамбас немесе тізе протезінің бетінде нано өлшемді ерекшеліктер жасау арқылы бас тарту мүмкіндігін азайтуға, сондай-ақ остеобласттардың өндірісін ынталандыруға болатыны көрсетілді. Остеобласттар сүйек матрицасының өсуіне жауапты жасушалар болып табылады және дамып келе жатқан сүйектің алға бетінде орналасқан.Әсері полимерлі, керамикалық және жақында металл материалдарымен көрсетілді. Суспензиядан алынған адам сүйек жасушаларының 90% -дан астамы наноқұрылымды металл бетіне жабысты, бірақ бақылау үлгісінде тек 50%. Сайып келгенде, бұл нәтижелер жамбас немесе тізе буындарын ұзағырақ және ұзаққа созылатын ауыстыруды жобалауға және импланттың босап қалу мүмкіндігін азайтуға мүмкіндік береді.Титан - ортопедия мен стоматологияда кеңінен қолданылатын сүйекті қалпына келтіретін белгілі материал. Оның сынуға төзімділігі, икемділігі және салмақ пен беріктік қатынасы жоғары. Өкінішке орай, ол биоактивтіліктің болмауынан зардап шегеді, өйткені ол адгезия мен өсуді жақсы қолдамайды. Апатит жабындары биоактивті және сүйекпен байланысатыны белгілі. Демек, титанға апатиттік жабынды алу үшін бұрын бірнеше әдістер қолданылған. Бұл жабындардың қалыңдығы біркелкі емес, адгезиясы нашар және механикалық беріктігі төмен. Сонымен қатар, жасушалардың өсуі арқылы қоректік заттардың тасымалдануын қолдау үшін тұрақты кеуекті құрылым қажет.Биомиметикалық тәсілді қолдану – симуляцияланған дене сұйықтығынан наноқұрылымды апатит пленкасының баяу өсуі – қатты жабысатын, біркелкі нанокеуекті қабаттың пайда болуына әкелетіні көрсетілді. Қабат 60 нм кристаллиттерден тұратыны және тұрақты нанокеуекті құрылымға және биоактивтілікке ие екендігі анықталды.Нағыз сүйек – бұл негізінен коллагеннен тұратын органикалық матрицадағы гидроксиапатит кристаллиттерінен тұратын нанокомпозиттік материал. Осының арқасында сүйек механикалық тұрғыдан қатты және сонымен бірге пластик, сондықтан ол механикалық зақымдануды қалпына келтіре алады. Қасиеттердің осы пайдалы комбинациясына әкелетін нақты наноөлшемді механизм әлі де талқылануда.15-18 нм керамикалық нанобөлшектерден және поли (метилметакрилат) сополимерінен жасанды гибридті материал дайындалды . Трибологиялық тәсілді қолдану арқылы адам тістерінің тұтқыр серпімділігі (сауықтыру) көрсетілді. Тіс бетінде жабын ретінде тұндырылған зерттелген гибридті материал сызатқа төзімділігін жақсартты, сонымен қатар тіске ұқсас емдік қасиетіне ие болды.Осы секілді қызметтерді нанотехнология атқарады. Ендігі кезекте нанобиотехнологияға тоқталсақ.Нанобиотехнология - бұл тірі организмдерде кейбір өнімдерді әзірлеу және жетілдіру үшін технологияларды қолдану.Қазіргі таңдағы жетістіктері мен нәтижелеріне тоқталсақ.