«Нанотехнологии»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образованияНациональный исследовательский ядерный университет «МИФИ»ИНСТИТУТ МЕЖДУНАРОДНЫХ ОТНОШЕНИЙ Факультет: ^ «УПРАВЛЕНИЯ И ЭКОНОМИКИ ВЫСОКИХ ТЕХНОЛОГИЙ» Кафедра: № Специальность: 350 200 «Международные отношения» ^ РЕФЕРАТ НА ТЕМУ:«Нанотехнологии» Студент ^ Единарова М.В Подпись Фамилия И. О. Руководитель Подпись Фамилия И. О. Соруководитель Подпись Фамилия И. О. Консультант Подпись Фамилия И. О. Рецензент Подпись Фамилия И. О. ^ Заведующий кафедрой Подпись Фамилия И. О. Редактор 1Оглавление 1 Оглавление 22 Введение. 32.1 Что такое нанотехнологии? 33 Нанотехнологии 43.1 Польза от Нанотехнологий 43.2 Самособирающиеся наночастицы 63.3 Нанокожа с кровеносными сосудами 84 Заключение. 94.1 Прогнозы на будущее. 95 Список литературы 10 ^ 2Введение. 2.1Что такое нанотехнологии? Собственно говоря, в мире до сих пор нет однозначного определения этого термина. На данный момент само существование наноматериалов и нанотехнологий вызывает разнообразные мнения, взгляды и порождает мифы. Одно из самых популярных объяснений для простых обывателей таково: нанотехнологии – это определенные технологии манипулирования веществом на молекулярном и атомном уровне.Как и любое другое явление, нано породило два противоположных мнения о себе: Первое заключается в том, что нанотехнологии – это наше будущее, наше развитие, наше все, а второе гласит о том, что нано – это всего лишь временная блажь ученых, занимающихся выколачиванием денег на свои опыты, определенная мода в научном мире, которая вскоре пройдет. Но оба этих взгляда, в принципе, неверны. Что касается развития, то нанотехнологии – это действительно новая ступень научного знания, которая может принести реальные сдвиги в плане продуктивных технологий, значение которых день ото дня только возрастает. Однако на данный момент в некоторых областях науки применение результатов или продуктов нанотехнологии может быть вредным или не очень удобным.^ 3Нанотехнологии 3.1Польза от Нанотехнологий Итак, в каких же областях жизни используются продукты нано? Их бесчисленное множество.Пища. Нанопища – это еда, для образования которой использовались нанотехнологии. Скажем, при обработке растений или содержании скота, или в создании упаковки. Такая пища содержит видоизмененные молекулы, которые наделяют продукты питания необычными для них свойствами: например, они могут светиться в темноте или быть необычного цвета. Что касается пользы, то здесь она является главным аргументом за. Дело в том, что нанотехнологии в создании пищи улучшают ее питательные свойства и делают более качественной. Такое производство продуктов идеально подходит развивающимся странам, так как является относительно недорогим. Развитые страны тоже стремятся заполучить столь полезный и ценный продукт, потому что привыкли следить за своим здоровьем, а развитие нанотехнологий может наделить пищу большим количеством витаминов и снизить содержание в ней вредных веществ.Здоровье. Здесь развитие нанотехнологий отражается практически на всем. Ученые применяют свои разработки в самых разнообразных отраслях медицины. Не так давно специалисты из Мичиганского университета создали совершенно новый вариант вакцины от сибирской язвы, естественно, с применением нанотехнологий. Они заключили один из возбудителей болезни в частицы, состоящие из воды, спирта, соевого масла и некоторых других, и такую эмульсию впрыскивали в нос подопытным мышам. Вследствие этого у животных выработался иммунитет к данной болезни. Плюсы такой вакцины в том, что она может вводиться в организм пораженного болезнью путем распыления, без шприца, а также неприхотлива в плане хранения: она может находиться при комнатной температуре.Применяются нанотехнологии и для укрепления протезов. Ученые изобрели нанопроволоку, которая позволяет прочно укрепить титановые имплантанты. Такие протезы применяются в медицине для замены поврежденных костей. Но мышечная ткань не может прочно укрепиться на гладкой поверхности обычного титанового имплантанта, поэтому его приходится менять, а значит, лишний раз извне вторгаться в организм, чего он совсем не любит. Однако покрытие имплантантов нанопроволокой диоксида титана позволило разрешить эту проблему. Специалисты школ фармацевтики создали трехмерную модель раковых клеток, сосуществующих рядом с нормальными здоровыми клетками. Они смогли ввести в такую модель специальные наночастицы, которые пригодны для доставки лекарств. В процессе эксперимента моделировалось взаимодействие раковых клеток с нормальными тканями, которое определяется положением опухоли внутри головного мозга. По словам ученых, в дальнейшем такие исследования могут привести к эффективной терапии рака мозга.Ученые создали наночастицы, которые могут обнаружить и показать количество перекиси водорода в организме (Считается, чтоклетки на ранних стадиях большинства болезней производят перекись водорода). Такие частицы, возможно, когда-нибудь смогут использоваться в качестве универсального инструмента диагностики для того, чтобы обнаружить любые болезни на самых первых этапах. Синтезированные наночастицы в дальнейшем процессе изучения этой проблемы могут помочь понять роль перекиси водорода в протекании болезней, а также стать их своеобразной диагностикой.Наноструктуры имеют свои специфические свойства. Например, наночастицы керамики используются в приготовлении красок для автомобилей, которые стойки к всевозможным царапинам, наночастицы золота имеют красноватый оттенок, наночастицы серебра защищают людей от инфекций. Обычно такие частицы создаются химическим способом и содержат в себе много примесей. В Лазерном Центре Ганновера для получения наночастиц используют лазер. Луч лазера отсоединяет частицы нано от поверхности материала в соответствующую жидкость (например, масло, воду), и при помощи ее чувствительный наноматериал стабилизируется. Особенность такого метода в том, что любой твердый материал может быть расколот на частицы. То есть такой метод позволяет смешивать наночастицы, сочетая, как положено, компоненты. Как мы уже отметили, это важно при производстве пластмассовых материалов и медицинских продуктов.Разработки специалистов не останавливаются, а напротив с каждым днем достигают все новых и новых вершин. В ближайшем будущем наномагниты смогут заменить полупроводники, нановолокна станут альтернативой всех сверхпрочных материалов, уже сейчас углеродные нанотрубки можно применять в качестве защиты от микроволновых излучений, по прогнозам ученых, нанотехнологии смогут защитить банкноты от подделок, наноспутниками возможно будет управлять с помощью мобильного телефона, нанолед не будет таять при температуре человеческого тела, а также многое и многое другое.Отношение к таким технологиям в мире в целом неоднозначное. В Европе, нанотехнологию рассматривают в качестве основы для будущего медицины, энергетики, информационной, а также экологической технологий. Россия тоже видит в нанотехнологиях свое будущее, но пока значительно отстает от ведущих держав в их развитии и производстве. Что касается государства, то оно намеревается всячески помогать и содействовать развитию в стране таких технологий. Правительство собирается обеспечить нормальные условия труда и необходимую финансовую поддержку.^ 3.2Самособирающиеся наночастицы Взяв за основу принципы, созданные самой природой, исследовательская группа из Гарвардского университета на основе ДНК создала самособирающиеся наноустройства, которые можно запрограммировать таким образом, что при необходимости можно будет изменять их траекторию движения и форму. По утверждениям ученных, такие наноустройства имеют большие перспективы для применения в медицине, чем применяемые сегодня транспортные наночастицы, так как наноустройства полностью совместимы с биологическими организмами и обладают свойством биоразложения.Самособирающиеся наночастицы по своему строению напоминаяю одну цепочку молекулы ДНК, которая способна присоеденить к себе множественные фрагменты комплиментарных нитей молекулы ДНК, при этом образуя трехмерную структуру с заданной формой. Двойные спирали способны складываться в линейные более крупные структуры, соединяясь между собой промежуточными цепями ДНК. Промежуточные ДНК, создающие связи, способны стягивать образованную конструкцию в трехмерную прочную структуру и, подобно растяжкам туристической палатки, могут противодействовать силам сжатия и натяжения, удерживая при этом форму созданной структуры.Очень часто подобный принцип можно встретить в природе. К примеру, кости человеческого организма представляют собой конструкцию, которая работает на сжатие, а мышцы и связки призваны создавать напряжение, поэтому вся природная конструкция успешно может противостоять силам гравитации. На микроскопическом уровне те же силы помогают каждой живой клетке в отдельности сохранять свою структуру целостной.Созданные ученными самособирающиеся наноустройства могут стать большим прорывом в медицинской микротехнологии, например, при разработке систем доставки лекарств в организме, которые смогит подражать поведению вирусов и, доставляя лекарство, впрыскивать его непосредственно в больную клетку.^ 3.3Нанокожа с кровеносными сосудами Нано инженеры из Калифорнии получили финансирование от Национального Института Здравоохранения для разработки инструментов по изготовления биоразлагаемых структур которые бы позволили наращивать вокруг них ткани сердца и других органов с «рабочими» кровеносными сосудами. Разработка технологий, позволяющих выращивать искусственным способом ткани, которые до мельчайших подробностей повторяют природные, станет настоящим прорывом во всех областях клинической терапии. Это исследование не только поможет людям, страдающим многими заболеваниями, но и улучшит лабораторные исследования в изучении клеток, включая и стволовые.Размер финансирования этого проекта составляет 1,5 миллиона долларов и рассчитан на четыре года. Как отмечает главный получатель гранда профессор Калифорнийского Университета Шаочен Чен, группа ученых создает биоматериалы на основе наноструктур, которые располагаются с внешней стороны. Хотя, исходя из научной теории, существует огромное множество возможностей создать искусственную ткань, нанотехнология в этом вопросе является самым удачным выбором, которым стоит воспользоваться. Ученые ожидают, что с помощь разработанной ими технологии станет возможным производство тканей, которые будут по своим свойствам очень близки к природным.С улучшением биоплатформы, над которой в настоящее время трудятся исследователи, станет возможным производство каркасов с точно заданным расположением систем нанопор и других микродеталей конструкции, которые смогут контролировать взаимодействие клеток между собой, а так же с окружающей средой. Перед учеными стоит нелегкая задача в создании системы, внутри которой живая клетка смогла бы выжить, так как ей необходимо дышать, питаться и выделять продукты жизнедеятельности. И в этом ученым помогут нанопоры, которые имеют каналы, необходимые для жизнедеятельности живой клетки.Для того, что бы сосудистая система внутри искусственно созданной системы была функциональна, исследователи планируют создать каркас и разместить в нем трубки и лишь потом засеять полость трубок эндотелиальными клетками, которые выстилают кровеносные сосуды изнутри. В большинстве случаев нехватка кровеносных сосудов сводит на нет систему регенерации тканей, что, как следствие, приводит к смерти живых клеток, утрате функциональности и ограничению регенеративной способности тканей.^ 4Заключение. 4.1Прогнозы на будущее. Как видим, в недалеком будущем нанотехнология может стать одной из ведущих отраслей современной науки. Перспективы самые радужные. Некоторые рассматривают ее как панацею от всех бед, другие грозят бедами при неосторожном ее использовании. Тем не менее, нанотехнологии – это уже настоящее. Остается только надеяться, что люди разумно распорядятся ее потенциалом и направят ее энергию во благо человечества. 5Список литературы Нанотехнологии. Что это за зверь и с чем его едят? 2011http://korrespondent.ru/technologies/2007/10/20/technologies_7807.html«Самособирающиеся наночастицы» 27 января 2011 гhttp://www.nanoware.ru/mednews/p2_articleid/212«Нанокожа с кровеносными сосудами – это становится реальностью.» 24 января 2011http://www.nanoware.ru/mednews/p2_articleid/209