Nanotechnologie Nanomedicína

Prezentace na téma: "Nanotechnologie Nanomedicína"— Transkript prezentace:

1 Nanotechnologie Nanomedicína
Lenka Kopková LI, 2006

2 NANOTECHNOLOGIE technický obor, který se zabývá tvorbou a využíváním technologií v měřítku nanometrů, (obvykle cca 1–100 nm)

3 NANOTECHNOLOGIE Freymanova vize
základní myšlenky představil R. Freyman v přednášce Tam dole je spousta místa (There's Plenty of Room at the Bottom)

4 NANOTECHNOLOGIE Freymanova vize
celá živá příroda pracuje na úrovni atomů a molekul Položil vědeckému světu otázku: „Jestliže to zvládne příroda, proč ne my?“ až následující desetiletí přineslo miniaturizaci a možnost realizace Freynmanovy vize

5 NANOTECHNOLOGIE Assemblers
K. Eric Drexler (Stroje stvoření – nástup éry nanotechnologie, 1986) popsal svět nanorobotů, neboli assemblers (velmi malých umělých systémů) - budou se podobat živým organismům nejen schopností reprodukce, ale i vzájemnou komunikací, přičemž jejich velikost se bude pohybovat na molekulární úrovni

6 NANOTECHNOLOGIE New Technology
Prudký rozvoj „nových technologií“ počátkem 90. let dává Freymanovi i Drexlerovi za pravdu : 1990 vědecký tým IBM napsal pomocí tunelového skenovacího mikroskopu logo své firmy na niklový plát 35 izolovanými Xe atomy sestaveny první uhlíkové nanotrubičky - vedení elektrického proudu jednou molekulou sestrojeny první nanomechanismy - např. osičky deset tisíckrát tenčí než lidský vlas, nanotranzistory využívající vlastností fullerenů

7 NANOTECHNOLOGIE Fullereny
Fullereny jsou obří molekuly, třetí forma čistého C díky své konfiguraci mají velmi zajímavé fyzikální vlastnosti, lze vytvořit nejpevnější materiál - stokrát pevnější než ocel tyto superpevné a superlehké materiály zasáhnou technologie budoucnosti

8 NANOTECHNOLOGIE Fullereny- současnost
vyrobeny byly karbonové nanotrubičky na bázi fullerenů, sestaví-li se trubičky do potřebných struktur, může se z nich stát polovodič sestaven i nejmenší logický obvod, jež tvoří dva tranzistory vyrobené z jedné molekuly karbonu

9 NANOTECHNOLOGIE Scanning Probe Microscope
Ve vývoji nanosystémů bude záležet na přesném umístění každého atomu většina pomůcek: např. pinzeta o velikosti čtyř mikrometrů, nanopero - čáry, jejichž tloušťka nepřesahuje velikost jedné molekuly technologie SCM, kdy na tenký hrot při působí jemné meziatomární síly, tento pohyb se detekuje pomocí laseru určení polohy jednotlivých atomů + umístění atomů či molekul na předem stanovená místa

10 NANOTECHNOLOGIE Budoucnost
základem všeho, je vlastně program “Pokud se dnes nahrává software, mění se jen uspořádání struktury hmoty na disku tím, že se změní magnetické vlastnosti shluků molekul. Jestliže však vnitřek počítačů nebude větší než tyto shluky, pak se přeskupí molekuly na disku a tak se vytvoří čip. Takže v blízké budoucnosti bude možné stáhnout hardware z internetu, stejně jako se dnes stahuje software.” J. C. Ellenbogen, odbor nanotech. výzkumného střediska Pentagonu

11 NANOTECHNOLOGIE Zkáza?
Armáda nanobotů se může velmi snadno vymknout lidem z rukou Na nebezpečí upozornil již Eric Drexler a v poslední době řada dalších odborníků. K. Warwick: “Umělá inteligence je bez hranic, stroje ji mohou jednoduše zvětšovat, až bude tak velká, že lidská inteligence se bude zdát ve srovnání s ní zanedbatelná“ Hrozbě lze předejít v samotném počátku, zejména úpravou softwaru, v němž bude zakódován příkaz sebedestrukce pro x-tou generaci nanorobotů.

12 NANOMEDICÍNA Nanomedicína je definována jako aplikace nanotechnologie pro diagnózu, léčení, monitorování Kontrola biologických systémů na buněčné úrovni s užitím materiálů navržených na molekulové úrovni

13 NANOMEDICÍNA Teoretické základy nanomedicíny vypracoval americký fyzik R. Freitas v díle Nanomedicína (1999, 2003 II. díl) otázka jak budou živé organismy reagovat na různé způsoby nanotechnologické léčby

14 NANOMEDICÍNA Freitas rozpracoval hlavně tyto metody nanomedicíny:
nanochirurgické nástroje, které by dokázaly provádět operace v lidském těle zevnitř diagnostická zařízení, schopná bezpečně proplout organismem a podávat informace o jeho stavu, např. nanosonda - 3-D obraz

15 Jde o správnou úvahu, anebo o pouhé přání?
NANOMEDICÍNA tzv. programovatelné tablety, které mohou díky vestavěnému čipu (např. na bázi DNA) vyhledat v organismu místo, kde má být aplikována léčebná látka nanoroboty Jde o správnou úvahu, anebo o pouhé přání?

16 NANOMEDICÍNA Dnes nanomedicína se zabývá několika oblastmi:
molekulární medicína (včasná detekce onemocnění, náhrada tkání a orgánů) regenerativní nanomedicína a biokompaktní materiály chirurgie v nanoměřítku cílený transport léčiv aplikace magnetických nanočástic pro diagnostiku a terapii

17 NANOMEDICÍNA Aplikace v terapii
Nanočástice můžeme použít přímo jako aktivní činidla, nebo jako nosiče léků. vlastnosti nanočástic nejsou závislé na jejich tvaru, velikosti, ani na povrchové modifikaci, mohou být tak použity pro selektivní dopravu léčiva do specifických tkání  nanočástice inkasuje léčivo, přitom sama umí na základě receptorů na povrchu buňky najít to pravé místo pro účinek

18 NANOMEDOCÍNA Budoucnost
V průběhu let se očekává zavedení nových zařízení na bázi aplikace nanotechnologií v medicíně (např. respirocyty a mikropožírače) Mikropožírače Zařízení pro destrukci mikrobiálních patogenů. Robotické tykadlo uchopí mikroorganismus a přenese ho do likvidační komory. Po mechanickém rozsekání je buňka vytlačena do komor, kde je enzymy převedena na AMK, cukry, mastné kyseliny…

19 NANOMEDICÍNA Budoucnost
Respirocyt Je umělá červená krvinka. Je schopen dopravit do tkáně 236krát více kyslíku než přírodní č.k. Maximální kapacita je 3 miliardy molekul O2 a CO2 , jako zdroj energie používá krevní glukosu při transfúzi krevních náhrad, léčbě anémie, pro usnadnění kardiovaskulárních a neurovaskulárních léčebných zákroků

20 NANOTECHNOLOGIE v EU 6. rámcový program výzkumu a technického rozvoje na léta , je rozdělen na: Genomika a biotechnologie pro zdraví Technologie pro informační společnost Nanotechnologie, inteligentní materiály, nové výrobní procesy Bezpečnost potravin a zdravotní rizika Trvale udržitelný vývoj a globální změny Občané a vládnutí v evropské znalostní společnosti Letectví a kosmický výzkum

21 NANOTECHNOLOGIE v EU 6. rámcový program
v oddílu Genomika a biotechnologie pro zdraví mimo jiné i Aplikace v lékařství a zdravotnictví: Výzkumná činnost by se měla zaměřit především na boj s rakovinou, kardiovaskulárními chorobami a s vzácnými chorobami. Studium mozku a boj s chorobami nervového systému, studium lidského vývoje a procesů stárnutí

22 NANOTECHNOLOGIE v ČR „ Nanobiologie a nanomedicína“
V ČR byl vyhlášen v roce 2005 AV ČR na léta program „ Nanotechnologie pro společnost“, cíle tohoto programu jsou: „ Nanočástice, nanovlákna a nanokompozitní materiály“ „ Nanobiologie a nanomedicína“ „ Nano-makro rozhraní“ „ Nové jevy a nanomateriály pro nanoelektroniku“ Mimo jiné se zde píše, že v roce 2004 byly investovány do výzkumu nanotechnologií 3,5 mld. eur. V EU 1,15 mld. eur, v USA 1 mld. eur a Japonsku 0,81 mld. eur.

23 NANOTECHNOLOGIE Použité zdroje
[1] Business World. Co jsou to vlastně nanotechnologie: Rozsáhlý "manuál" o historii i budoucnosti [online]. c2001,[cit ]. < [2] Gerla, V. Nanomedicína [online]. c2002, [cit ]. < > [3] Král, Vl., Šotola, J., Neuwith, P., Kejlík, Z., Záruba, K., Martásek, P. Nanomedicína- současný stav a perspektivy: Velký potenciál, nebo jen módní slogan?. Chemické listy. 2006, 100, 4-9. [4] Prnka,T. Výzkum nanotechnologií a nanomateriálů v Evropě a USA [online]. c2002, Poslední revize , [cit ]. < >