13 Дәріс Тақырып. Бионанотехнологияға және медицинаға арналған материалдар

Микробиология мен медицинаға арналған наноаспаптар

жүктеу 314,83 Kb. бет 6/6 Дата 30.11.2023 өлшемі 314,83 Kb. #44517

Навигация по данной странице:

• Бақылау сұрақтары

Микробиология мен медицинаға арналған наноаспаптар. Бионанотехнологиялардағы қазіргі заманғы зерттеулер хирургиялық аспаптарды қолданумен жүзеге асыруы мүмкін жасушалы деңгейдегі жұмыстармен қосарланғандықтан, жасушалы хирургиялық даму мен мөлшері аз биологиялық обьектілердің функцияларын зерттеу тікелей жұмыс істеуші аспаптарды миниатюризациялауға және мөлшері моле кулалар мөлшеріне шамалас обьектілерді манипуляциялау қабілетіне байланысты. Мұндай аспаптар қажеттілігі қазіргі заманғы микробиология мен генді инженерия мақсаттарымен анықталады Микробиологиялық операцияларды жүргізу жолындағы алғашқы мәселе - мөлшері ондаған нанометрден кем жеке заттардың бақыланбалы түрде орнын ауыстыру болып табылад . Бұл мәселені 1999 жылы Гарвард университетінің зерттеушілері шешті. Олар көміртекті нанотүтікшелер негізіндегі алғашқы нанопинцетті құрастыры, оны диаметрі 300 нм полистиролды микросфералардың орнын ауыстыру үшін қолданды. Нанопинцет – диаметрі шамамен 50 нм көп қабырғалы көміртекті нанотүтікшелер шоғыры бекітілген және конусоидалы ШЫНЫ пипеткасының екі жағы шаңдатылған беттеспейтін алтын электрод тары . Электродтарға шамалы кернеу бергенде (8B) түтіктер ұштары электростатикалық күштер есебінен бірігіп, мөлшері шамамен 300 Hм коллоидты бөлшектерді басып алады, ал кернеуді алып тастағанда пинцеттің қайтымды «ашылуы» жүзеге асады. Құрамдас элементтер мөлшерлерін өзгерту , бәлкім , нанопинцет ұштарының арасындағы түрлі қашықтықтарды алуға мүмкіндік береді және сәйкесінше мөлшері әртүрлі обьектілерді , соның ішінде жасушалар мен жасушаішілік құрылымдарды , жеке ірі молекулаларды манипуляциялау перспек тиваларын ашады . Сонымен қатар , мұндай нанопинцет көмегімен синтетикалық әдістермен алынуы мүмкін емес ұйымдастырылған наноқұрылымдардың жаңа түрлерін құрастыруға болады Жасушалы хирургияга арналған аспаптар санын арттыруға жасалган келесі қадам 2006 NISТ және Колорадо университетінің зерттеушілер тобының миниатюрлі наноскальпельді жасауы болды. Бұл аспаптың жүзі екі ұшталған полиррамды ине арасында электрохимиялық нанотүтік болды. Болашақта мұндай «пышақ» көмегімен жеке жасушалар мен ұлпаларды жоғары дәлдікпен кесуге болады. Нанопышақтың басқа потенциалды қолданылуы – оның зерттеу мақсатында қолданылуы болып табылады. Мұндай өткір және шағын ультраатомды қолдану арқылы қалыңдығы 100 нм - ден аспайтын кесінділер дайындап, жасушалы денелерді (мысалы, митохондрияларды, жасушалы ядроларды және т.б.) бір жасушаның ауқымында тікелей зерттеуге болады. Оренсель университетінің зерттеушілері сұйық сынамаларды жасушалы мембраналар арқылы, оларды зақымдамай дозациялап енгізуге қабілетті алғашқы наношприцті жасағанын хабарлады. Шприц идеясы қарапайым – ине ретінде болатын көміртекті нанотүтікті шприц резервуары болып табылатын макроскопиялық шыны капиллярлармен қосып , өзекті сыртқы қысымды абайлап бақылау мүмкіндігін жүзеге асыру қажет Американдық ғалымдар диаметрі 200 нм коп қабатты коміртекті нанотүтікке құрамында 10нм темір оксидінің бөлшектері бар магнитті сұйықтықты толтырды да, магнитті өріс көмегімен мұндай «магнитті» нанотүтікті шыны капилляр өзегіне енгізіп , косылу орнын герметиза циялады . Сонымен қатар, қазіргі кезде нанометрлі масштабтағы өлшегіш құралдар жасалған: 10-15 т - ға дейінгі обьектілер массасын анықтайтын нанотаразы (2000 ж.) және нанотермометр (2003 ж.). Бәлкім, нанобөлшектердің өте кішкентай мөлшері олардың масса сын әдеттегі әдістемелермен өлшеуге мүмкіндік бермейді . Ең соңғы құралдардың өзі 10-9 дәлдікке ие, бұл жеке нанобөлшектер массасынан біршама көп Нанообьектілер массасын өлшеудің айқын әдісі өлшегіш наноқұрылғылардың өзіндік тербелістер жиіліктерінің өзгеруіне негізделген резонансты әдістемелер болуы мүмкін . Мысалы, көміртекті нанотүтікшелер тербелістерінің жиіліктерін олардың жоғары электроткізгіштігін қолдану арқылы өлшеуге болады. Егер бір ұшы берік бекітілген, ал екінші ұшы бос көміртекті нанотүтікке сыртқы кернеу берсе, индукцияланған заряд бос ұшқа шоғырланып, электростатикалық күштер есебінен нанотүтіктің бастапқы орнынан ауытқуы жүзеге асады. Кері және оң кернеуді ауыспалы түрде қосу түтіктің « жүктеу - жүксіздендіру » циклін жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Егер одан әрі барып, кернеуде осцилляция жасаса, нанотүтіктің өзіндік тербелістерінің жиілігі бар резонанска жетуіне болады. Бұл берілген сипаттаманы дәл өлшеуге мүмкіндік береді. Көміртекті нанотүтік тербелістерінің резонансты жиілігі диаметрмен, ұзындықпен, илуге беріктілікпен анықтады және оның жеке сипаттамасы болып табылады. 2000ж. бұл принциптi Georgia Institute of Technology ғалымдары әлемдегі ең кішкентай және сезімтал таразыны жасауга колданды. Шындыгында, жеке нанотүтікшелердің өзіндік тербелістерін жиілігін анықтап, оған зерттелетін үлгіні бекітсе, тербелістердін резонансты жиілігі жүксіз анотүтікке караганда 40% -ға азаяды. Нәтижесінде жоғары дәлдікпен үлгіні массасы есептеуге болады . Ол үшін көміртекті нанотүтікті, оның кермектігін анықтау үшін, тек «калибрлеу» қажет. Мұндай таразылар болашақта үлкен биомоле кулалар мен биомедициналық обьектілердің, мысалы вирустардың массасын өлшеуге қолданылуы мүмкін. Барлық аталған наноқұрылғылардың ерекше құрылымы, мөлшерлері және физикалық қасиеттері (жоғары механикалық беріктік пен серпімділік, электр тоғын өткізу қабілеті, ішкі өзек қуыстарын капиллярлы эффект есебінен түрлі заттармен толтыру қабілеті) көптеген химиялық орталарға қатысты жоғары инерттілікпен үйлесімде олардың кең ауқымды, соның ішінде медицинада қолданылуын анықтайды. Ерекше геометриялық мөлшерлеріне (қалыңдығы 0,4-100 нм , ұзындығы 20- 100 мкм), химиялық инерттілігіне және жоғары механикалық беріктігіне байланысты көміртекті нанотүтікшелерді хирургиялық наноаспаптар элементтері ретінде қолдану мөлшерлері 1 нм – 100 мкм диапазонында жаткан обьектілермен жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Бұл ірі молекулалар (декстрин, антиденелер, ақуыздар), вирустар, бактериялар немесе жасушалар сиякты биологиялық обьектілердің спектріне сәйкес келеді. Алайда, наномедицина дамуындағы негізгі мәселе мен негізгі тенденция аталган ауруларды диагностикалау мен емдеу жүйелерін біріңғай комплеске интеграциялау болып табылады. Ол комплекс адам ағзасынын кан тамырлары мен лимфатикалық жүйелері бойынша қозғалып, барлық кедергілерден өтіп, ауру жасушаларды табады да, олардың диагностикасы мен емделуін жүзеге асырады. Содан кейін еш зиян келтірмей ағзадан кетеді. Мұндай жүйелер нанороботтар ұғымымен орайластырылады. Қазіргі заманғы хирургияда, травмотологияда және стоматология да пішінін есте сақтауы бар материалдар қолданылыс табуда. Пішіңді есте сақтау эффектісі белгілі бір жағдайларда пішіннің қайтымды түрде өзгеруі кезінде байқалады, бұл техниканың бірқатар салаларында қолданылады. Эндоскоптардың жұмыс істеуші мүшелері, буындарға арналған фиксаторлар мен қапсырмалар (скобы), зәр ағардан тастарды шығаруға арналған экс- тракторлар пішінді есте сақтау эффектісінің кейбір медициналық қосындылары. Бұл құралдардың берілген формасының қалпына келуі адам ағзасының температурасы есебінен немесе электр тоғымен қыздыру кезінде жүзеге асады. Ультрадисперстіұнтақтар түріндегі түрлі дисперсті жүйелер биологиялық және радиологиялық қарудан қорғауға перспективті деген бірнеше қысқаша мәлімдеме бар, бірақ нақты мәліметтер бұл мәселе бойынша жоқ. Соған қарамастан нанобөлшектердің биологиялық қасиеттері туралы ақпарат кеңеюде (мысалы, күміс, алмаз, фуллерендер нанобөлшектерінің антимикробты қасиеттері, темір мен басқа металдардың ультрадисперсті ұнтақтарының дәнді дақылдар мен дәнді бұршақтар дақылдар өнімділігіне, сонымен қатар ойық жараның жазылуына және ұлпалар регенерациясына әсері және т.б.). АҚШ - та келер жылдары металлоксидті нанобөлшектердің (әскери улы заттарды залалсыздандыру үшін , әскер мен халықты лаңкестер шабуылы кезінде қорғау үшін), сонымен қатар ауаны тазалау дезинфекциялауға арналған дәрі немесе түйіршік түріндегі жоғары кеуекті нанокомпозиттердің (мысалы, ұшақтарда, кеңселерде, казармаларда және т.б.) коммерциялық өндірісі жоспарлануда. Сонымен қатар, нанобөлшектердің тірі ағзаға улы әсерін ескеру қажет. Кремний қосылыстары мен бериллий болшектерінің адам денсаулығына кері әсер беретіні белгілі. Басқа да ультрадисперсті ұнтақтар түріндегі заттар, соның ішінде көміртекті нанотүтікшелер де, қауіпті болуы мүмкін. Диаметрі 100 нм - ден кем полимерлі наноталшықтарды дайындау кең қолданыс табуда . Бұл талшықтарды жараның өздігінен жа зылуына және күй диагностикасына мүмкіндік беретін « белсенді » киім дайындауға қолданады. Аурулар диагностикасын молекулалық деңгейде жүргізуге мүмкіндік беретін ДНҚ - зондтары мен ақуыз зондтары бар биочиптер үлкен қолданыс тапты. Бұл чиптерді дайындау құрамында флуоресцентті не месе басқа белгілер бар ДНҚ (немесе акуыздар) молекуласын арнайы астарға қондыруды ескереді. Микрочиптарға талданатын аурулардың қоздырғыштарындағы зондтар мен гендер кондырылады. Генетикалық ақпаратты тіркеу суретті интегралды сызбанұсқаларды түзудің литографиялық әдістеріне ұқсас технологиямен қамтамасыз етіледі. Микрочипте ДНҚ немесе ақуыздарды зерттелетін обьект компоненттерімен байланыстыру сканермен анықталып, компьютермен өңделеді. АҚШ - та биочиптердің коммерциялық өндірісімен бірнеше фирма айналысады. Ресейде биочиптер бойынша бастаушы зерттеулер мен өңдеулер (сонымен қатар оларды дайындау) PFA - ның молекулалық биология институтында жүргізіледі. ДНҚ негізіндегі наноэлектромеханикалық құрылымдар мен на носенсорлар - салауатты өмір салтын ұстану мен емдеу шараларының жоғары деңгейін қамтамасыз етуі мүмкін, адам ағзасына арналған перспективті аса миниатюрлі молекулалық қозғалтқыштар қажет мен диагностикалық құралдар болып табылады. Бұл бағытта зерттеулер белсенді жүргізілуде. Бақылау сұрақтары Медицинаға арналған құрылма наноматериалдарды атаңыз. Нанофармакология мен нанодәрілер, олардың жасалу жолдарын түсіндіріңіз. Медицинадағы магнитті наноматериалдарға сипаттама беріңіз. Нанокапсулалар дегеніміз не? Нанодәрілер мен наномедицина дегенді қалай түсінесіз? Микробиология мен медицинаға арналған наноаспаптар туралы қысқаша сипаттама беріңіз. жүктеу 314,83 Kb. Достарыңызбен бөлісу:

©g.engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз