Нанотехнологии для медицины декан факультета вт рхту им. Д. И. Менделеева, проф. Н. В. Меньшутина



НазваниеНанотехнологии для медицины декан факультета вт рхту им. Д. И. Менделеева, проф. Н. В. Меньшутина
Дата20.04.2013
Размер445 b.
ТипРеферат
источник


НАНОТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ

  • Декан факультета ВТ РХТУ им. Д.И. Менделеева, проф. Н.В. Меньшутина


СОДЕРЖАНИЕ

  • Введение

  • Нанотехнологии: основные понятия, классификация наноструктурных материалов

  • Аналитические методы исследований наноматериалов на основе и для нанотехнологий в медицине

  • Нанотехнологии в фармацевтике, биотехнологии и медицине

  • Нанотехнологии для фармацевтики – рождение из известных процессов

  • Моделирование наноструктур



ВВЕДЕНИЕ



РАЗВИТИЕ НАУКИ

  • Информационные технологии объединили узкоспециализированные научные направления и различные отрасли экономики

  • Нанотехнологии призваны соединить существующую межотраслевую науку и экономику в единую картину естествознания на новом атомарном уровне



ВОЗМОЖНОСТИ НАНОТЕХНОЛОГИИ

  • В США к 2015 г.:

    • 1 триллион USD даст производство товаров и услуг на основе нанотехнологий
    • Обеспечит 800 000 ÷ 2 000 000 рабочих мест
  • К 2010 г. доля новых лекарственных форм и препаратов, полученных на наноуровне, составит 50 %

  • Новое развитие медицины в XXI веке

  • Лозунг в России: «Нанотехнологии в России – это круче атома и космоса!»

  • Нанотехнологии обеспечат построение новой экономики



НАНОТЕХНОЛОГИИ: ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ НАНОСТРУКТУРНЫХ МАТЕРИАЛОВ



ОБЪЕКТЫ НАНОМЕТРИЧЕСКОГО МАСШТАБА В ОКРУЖАЮЩЕМ МИРЕ



КЛАССИФИКАЦИЯ НАНОСТРУКТУРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

  • Наноструктурные материалы – материалы, обладающие упорядоченной структурой нанометрического масштаба:

  • нанопористые твердые вещества

  • наночастицы

  • нанотрубки и нановолокна

  • нанодисперсии

  • наноструктурные поверхности и пленки

  • нанокристаллические материалы

  • 7-ая Международная конференция по наноструктурным материалам, Wiesbaden, June 2004



АНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ НАНОМАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ И ДЛЯ НАНОТЕХНОЛОГИЙ



ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ НАНОТЕХНОЛОГИЙ В МЕДИЦИНСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

  • Неинвазивные методы диагностики и контроля эффективности лечения (инфракрасная термография, лазерный спектральный анализ молекул-биомаркеров в выдыхаемом воздухе)

  • Малоинвазивные методы (спектрально-флуоресцентная диагностика биологических тканей и фотодинамическая терапия)

  • Методы активного лазерного воздействия в офтальмологии, стоматологии, урологии, дерматологии, отолорингологии и хирургии

  • Световолоконные инструменты и катетеры, используемые при проведении эндоскопических внутриполостных операций



МИКРОСКОПЫ

  • Просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ) - 1936 г.

  • Сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) – 1936 г.

  • Сканирующий зондовый микроскоп (СЗМ)

    • Сканирующий тунельный микроскоп (СТМ) – 1981 г.
    • Атомарно-силовой микроскоп (АСМ) – 1986 г.
    • Сканирующий оптический микроскоп ближнего поля (СОМ БП) – 1982 г.


МИКРОСКОПЫ



НАНОТЕХНОЛОГИИ В ФАРМАЦЕВТИКЕ, БИОТЕХНОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ



НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ НАНОТЕХНОЛОГИЙ

  • Наноаналитическая протеомика

  • Биосенсорная нанодиагностика

  • Наночастицы как средства доставки лекарств и как новая форма лекарственных препаратов

  • Нанороботы для медицинских целей

  • Наноинструменты и наноманипуляторы

  • Микро- и наноустройства различной степени автономности

  • Медицинское применение сканирующих зондовых микроскопов

  • Нанотехнологии в регенеративной медицине (тканевой инженерии)



НАНОАНАЛИТИЧЕСКАЯ ПРОТЕОМИКА

  • Протеомика — быстро развивающаяся наука, основная задача которой сводится к выявлению механизма взаимодействия белков в организме человека. Благодаря отслеживанию связи между изменениями белков, их взаимодействием и болезненными состояниями протеомика может значительно ускорять разработку лекарственных средств.



БИОСЕНСОРНАЯ НАНОДИАГНОСТИКА

  • Разработка оптических биосенсоров (биочипы)

  • Разработка электромеханических детекторов (на основе одномолекулярных проводов, золотых и серебряных наночастиц)



БИОСЕНСОРНАЯ НАНОДИАГНОСТИКА

  • Система для экспресс-выявления штамма возбудителя:

  • 1 — забор анализируемого образца;

  • 2 — обработка образца;

  • 3 — взаимодействие образца иммобилизированными зондами биологического биочипа;

  • 4 — анализ биочипа после взаимодействия: распределение свечения ячеек микрочипа



БИОСЕНСОРНАЯ НАНОДИАГНОСТИКА

  • Геношарики могут анализировать генетическую информацию человека и определять его предрасположенность к тем или иным заболеваниям. Повеpхность геношарика покрыта специфической ДНК, каждый ген которой обладает уникальным цветом. ДНК, находящаяся на геношарике, настроена на один определенный ген, с которым она и соединяется в образце исследуемой крови.

  • Нанопровода позволяют создавать наносенсоры, позволяющие выявлять одиночную вирусную частицу, размер которой лежит в интервале от десятков до сотен нанометров.

  • Наночастицы могут применяться в мониторинге состояния головного мозга в качестве флуоресцентных агентов.

  • Золотые наночастицы

  • размером 5 нм в ткани



РАЗРАБОТКА НОВЫХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ







НАНОЧАСТИЦЫ КАК СРЕДСТВО ДОСТАВКИ ЛЕКАРСТВ

  • Основные преимущества лекарств, снабженных системами доставки:

  • повышение растворимости лекарств вследствие малого размера и большей активной поверхности частиц

  • увеличение способности проникновения активных компонентов в клетки

  • улучшение фармакокинетики

  • возможность создания альтернативных лекарственных форм, переход от инъекционных форм к назальным и трансдермальным

  • постепенное высвобождение лекарственного вещества, инкапсулированного в наночастицы, что увеличивает время его действия



НАНОЧАСТИЦЫ КАК СРЕДСТВО ДОСТАВКИ ЛЕКАРСТВ

  • В США ежегодные продажи лекарств, снабженных системами доставки, составляют 10 млрд. долларов (20% от общего объема продаж)

  • В мире объем продаж лекарств, усовершенствованными системами доставки, составил в 2002 г. 47 млрд. долларов, а в 2006 г. – 67 млрд. долларов



НАНОРОБОТЫ ДЛЯ МЕДИЦИНСКИХ ЦЕЛЕЙ

  • Нанороботы:

  • ассемблеры, способные конструировать и самовоспроизводиться

  • дизассемблеры, способные разбирать структуры



НАНОИНСТРУМЕНТЫ И НАНОМАНИПУЛЯТОРЫ

  • Наноманипуляторы из углеродных нанотрубок

  • Наноиглы

  • Нанопинцеты для захвата и перемещения кластеров и наночастиц, для электрических измерений наноприборов



НАНОТЕХНОЛОГИИ В РЕГЕНЕРАТИВНОЙ МЕДИЦИНЕ

  • Требования к биоматериалам для имплантатов:

  • химические свойства — отсутствие нежелательных химических реакций с тканями и межтканевыми жидкостями, отсутствие коррозии

  • механические характеристики биокерамики должны быть близкими к таковым для костной ткани

  • биологические свойства — отсутствие реакций со стороны иммунной системы организма, срастание с костной тканью, стимулирование процесса образования костной ткани (остеосинтеза)

  • для быстрого прорастания костной ткани в имплантат необходимо наличие в последнем сквозных пор размером 100÷150 мкм



НАНОТЕХНОЛОГИИ В РЕГЕНЕРАТИВНОЙ МЕДИЦИНЕ

  • Прочность костной ткани обусловлена минеральной составляющей — фосфатами кальция (преимущественно в форме гидроксиапатита (ГАП) Ca10(PO4)6(OH)2(ГАП)).

  • Кристаллы гидроксиапатита присутствуют в кости в форме пластин с размерами 5÷50 нм, ориентированных определенным образом по отношению к оси коллагеновых волокон.



НАНОТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ФАРМАЦЕВТИКИ – РОЖДЕНИЕ ИЗ ИЗВЕСТНЫХ ПРОЦЕССОВ



Методы получения наноматериалов, основаные на испарении твердого вещества в инертный газ при очень низком давлении с последующей конденсацией частиц, а также синтез наночастиц в плазме

  • Методы получения наноматериалов, основаные на испарении твердого вещества в инертный газ при очень низком давлении с последующей конденсацией частиц, а также синтез наночастиц в плазме

  • Методы, которые включают стадию сушки, причем, структурообразование частиц происходит по мере обезвоживания

  • Методы, использующие сушку для заключительной обработки, когда подаваемый на сушку раствор содержит уже готовые наночастицы, полученные, например, золь-гель методом, методом дисперсии сольватированных атомов металлов и другими





Уменьшение начального размера капли

  • Уменьшение начального размера капли

    • Применение ультразвуковых форсунок
    • Применение электрораспыла






























МОДЕЛИРОВАНИЕ НАНОСТРУКТУР

















СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ



Добавить документ в свой блог или на сайт


Похожие:



Если Вам понравился наш сайт, Вы можеть разместить кнопку на своём сайте или блоге:
refdt.ru


©refdt.ru 2000-2013
условием копирования является указание активной ссылки
обратиться к администрации
refdt.ru