Презентація "Використання нанороботів у медицині"

Проект з фізиціФізика та медицина. Використання нанороботів у медициніВиконав учень 6(10) – А класу. КУ Сумська гімназія №1 Дорошенко Олександр. Вчитель фізики Казбан Т. Л.

Нанотехнології розвиваються на благо, як медицини, так і техніки. Вчені почали розробляти техніку спеціально для цієї галузі, щоб полегшити роботу лікарів і зробити методи лікування ефективніше. Обладнання на основі нанотехнологій — дорогий захід. Для створення найпростішого медичного нанотехнологічного обладнання необхідно провести масу серйозних досліджень і розрахунків, кожен з яких вимагає витрати серйозних коштів.

Вже сьогодні нанотехнології застосовують у медицині. Основними областями є: технології діагностики, лікарські апарати, протезування імплонтантів. Яскравим прикладом є відкриття професора Азіза. Людям, уражених хворобою Паркінсона, після двох крихітних отворів в черепі впроваджують у мозок електроди, під'єднаних до стимулятору. Приблизно за тиждень хворому вживлюють і саме стимулятор в черевну порожнину. Регулювати напругу пацієнт може сам з допомогою перемикача. З болем вдається впоратися вже у 80 % випадках. У когось біль зникає зовсім, в когось затихає. Багато колег Азіза кажуть, що це метод не ефективний і може мати негативні наслідки. А професор переконаний, що метод дієвим є. 40 пацієнтам вдалося позбутися нестерпної болі. І знову захотіли жити. І якщо вже 8 років цей метод практикується і позначається позитивним для здоров'я хворих, чому б не розширити його застосування. Ще одним революційним відкриттям є биочип – невеличка платівка з нанесеними її у порядку молекулами ДНК чи білка, застосовуваних для біохімічних аналізів. Принцип роботи биочипа простий. На пластикову платівку завдають певні послідовності ділянок розщепленої ДНК. При аналізі на чіп поміщають досліджуваний матеріал. Якщо він містить ту ж саму інформацію, всі вони сцеплюються. Перевагою биочипов є дуже багато біологічних тестів зі значною економією досліджуваного матеріалу, реактивів.

Наноробот — технологія створення машин або роботів, розмір яких дорівнює або близький до мікроскопічного. Нанороботи – модний напрям в нанотехнологіях, особливо, коли мова йде про медичні галузі. Лікарі стверджують, що нанороботи дуже перспективний напрямок, з їх допомогою лікарі зможуть виконувати більш складні і відповідальні операції, діагностувати найбільш небезпечні захворювання на ранніх стадіях. Основними областями застосування сили є: технології діагностики, лікарські апарати, протезування іимплонтанти. Дослідники з Дрексельского університету продемонстрували, як за допомогою електромагнітного поля можна змусити крихітних роботів розвивати велику швидкість в рідкому середовищі. Вчені планують використовувати ці пристрої в майбутньому для доставки лікарських речовин по кровоносних судинах.

Цікаво, що влітку 2017 року, велика команда вчених, на чолі з Джеймсом Туром з Університету Райса, створили «нанодриль», який легко “пробурюється” крізь мембрану ракової клітини та залишає у ній пори, що призводить до її загибелі. Інше потенційне застосування — виявлення отруйних хімікалій, і вимірювання їх концентрацію у довкіллі. Нещодавно, Університет Райс продемонстрував Наномобіль (автомобіль з однієї молекули), який створений за допомогою хімічного процесу. Він приводиться до дії, за допомогою контролю температури навколишнього середовища і зміною розташування кінчика тунельного мікроскопа. Організм людини не сприймає його як чужорідне тіло. З їх допомогою можна лікувати більшість сучасних хвороб. Нанороботи, як і лейкоцити, блокують віруси та інфекції. Втім, на відміну від власних захисних клітин людини, штучні - керуються лікарями. Вчені переконані, що цю особливість можна використати при лікуванні склерозу. При цьому захворюванні, імунна система помилково атакує мієлінову оболонку нервових волокон у головному та спинному мозку. Волокна стають не чутливими, а в людини з'являються симптоми хвороби.

"Наше відкриття – це справжня революція в медицині. Зокрема коли йдеться про хвороби, спричинені самою імунною системою. Тепер ми можемо вводити потрібний антиген, а нанороботи доправлять його саме туди, де він потрібен", - пояснює професор мікробіології Стівен Міллер. Наразі нова технологія успішно пройшла випробування на мишах і має пройти ще додаткові тестування. Однак Адміністрація з питань продуктів і ліків США вже ухвалила винахід, який, за підрахунками експертів, значно здешевить лікування більшості хвороб.

Основні сфери застосування нанороботів Можливості застосування нанороботів практично безмежні. наприклад: Лікування раку. Виявляти і знищувати ракові клітини більш точно і ефективно. Механізм доставки ліків. Будувати механізми цільової доставки ліків для контролю і запобігання захворювань. Медична візуалізація. Створення наночастинок, які збираються в певних тканинах і потім сканують тіло в процесі магнітно-резонансної томографії – це могло б виявити такі проблеми, як діабет. «Ви запускаєте механічного хірурга до кров'яної судини, і він рухається до серця та озирається навколо. Знаходить, у якому клапані проблема, бере маленького скальпеля та вирізає її", - передрік Фейнман. Нанороботи поки що не оснащені скальпелями. Зате за своєю формою вони подібні до бактерії E.coli, яка рухається, крутячись мов пропелер, завдяки своєму хвостикові-джгутику. "У бактерії є роторний пневмомотор. Наразі ми не можем змайствувати такого мотору, в нас немає таких технологій, але можемо використати магнетизм, щоби змусити рухатися ці штучки, тож ми берем ці джгутики та намагнічуємо їх, і це дає їм змогу пливти", - пояснює інженер. Науковці вже випробували нанороботів "у ділі", запустивши їх до ока. Вони здатні пробиратися через скловидне тіло ока та доставляти до сітківки ліки, що б долати такі хвороби як макулярна дистрофія. З часом нанороботів можна буде використовувати й для лікування серцевих недуг, захворювань мозку тощо. Їх вводитимуть у потрібну ділянку через тонюсінький – 2-3 міліметри завтовшки – катетер. Колись нанороботи зможуть стати й хірургами. Ними керуватимуть за допомогою джойстіка.

Це тільки початок. Можливості нанороботів практично безмежні. Нанотехнології мають потенціал вирішити найбільші проблеми, з якими сьогодні зіткнувся світ. Вони могли б поліпшити продуктивність людей, забезпечити нас всіма необхідними матеріалами, водою, енергією та їжею, захистити нас від невідомих бактерій і вірусів.

Дякую за увагу!