Наноструктурные материалы. Области применения в медицинской технике и в медицине

Слайд 1.Тема моей работы звучит как «Наноструктурные материалы. Области применения в мед. технике и в медицине»

2. наноструктурные материалы (наноматериалы) - материалы, в которых содержатся дискретные структурные элементы - зерна, блоки, включения, кластеры и т.д. - содержатся. - имеют размер менее 100 нм по крайней мере в одном измерении (в физическом материаловедении кластер - это частица размером ~1 нм; 1 нм = = 10-9 м = 10-3 мкм, т.е. равен одной тысячной микрометра). Такая структура материалов определяет их особые механические, физические (электрические, магнитные, тепловые, оптические и т.д.) и химические свойства, которые сильно отличаются от свойств материалов с обычной макроскопической структурой (размер зерна обычных материалов составляет микрометры). Наноструктурные материалы иногда используются в медицине.

На рисунке 1 представлена диаграмма, иллюстрирующая распределение направлений исследований, проводимых глобальными компаниями в области наномедицины. Применение нанотехнологий позволяет качественно повысить эффективность многих медицинских мероприятий. В частности, они позволяют производить материалы, обладающие высокой биосовместимостью с кровью, живыми тканями и физиологическим раствором человеческого тела. Только в кардио- и сосудистой хирургии спрос на высококачественные имплантаты оценивается примерно в 3-4 миллиона единиц в год.

4 Для практического применения в биомедицинской инженерии необходимы наночастицы, которые наиболее сильно поглощают излучение в определенном диапазоне частот в определенном объеме. Изменяя их размер и форму, ученые синтезируют наноматериалы с желаемыми физическими свойствами.

Нанотехнологии в медицине включают в себя различные наноматериалы, такие как фуллерены и дендримеры, углеродные нанотрубки и нанопористые материалы, квантовые точки и металлические наночастицы. Применение наноматериалов в медицине не ограничивается решением отдельных, узких проблем.

5. Одна из важнейших возможностей нанотрубок в биологии и медицине заключается в том, что они легко поглощаются клетками и таким образом служат носителями различных молекул, необходимых для лечения и диагностики.

Синтезированные нанотрубки нерастворимы в большинстве органических и водных растворителей, поэтому для биологического применения поверхность нанотрубок должна быть предварительно модифицирована. Например, было показано, что химически модифицированные нанотрубки являются уникальными носителями нуклеиновых кислот. Они используются для адресной доставки небольших органических молекул (например, противораковых препаратов), в качестве платформы для адресной доставки антибиотиков и доставки заменителей белков и углеводов, а также для разработки вакцин. Однако углеродные нанотрубки все еще находятся на ранней стадии развития медицины, и их эффективность и ограничения еще требуют тщательного изучения. Существует много споров о потенциальной токсичности этих веществ. Влияние внедрения нанотрубок на биокомпоненты на клеточном (и физиологическом) уровне требует тщательного изучения.

7 Одним из самых замечательных свойств этих веществ является то, что они могут образовывать водные растворы. Включив самый стабильный фуллерен (C60) в молекулу воды, ученым удалось создать водную среду, очень похожую на среду здоровых клеток организма. Вода, встроенная в фуллерен, нейтрализует свободные радикалы, т.е. является антиоксидантом. Свободные радикалы являются причиной многих заболеваний. Эти молекулы, образующиеся в нашем организме, повреждают хромосомы и приводят к старению клеток, раку и снижению иммунитета. Им противостоят антиоксиданты - полезные вещества, которые связывают свободные радикалы и предотвращают их разрушительное действие.