Застосування нанотехнологій

Отже, в останні роки багато говорять про нанотехнології. І ключову роль у розвитку нанотехнології грає хімія та фізика, хімічні та фізичні знання досягли такого рівня розвитку , що на їх основі змінюються уявлення про природу і механізм ряду найважливіших технологічних процесів.

 

 

Вивченням властиврстей наноматеріалів в рамках проведення фундаментально-пошуковых і прикладних научно-дослідницьких робіт займаються майже в усьому світі, за виключенням більшості країн Африки і деяких країн Південної Америки. Найбільші успіхи отриманні в США, Японії, Франції. В нашій країні дослідження в області нанотехнологій займаються кілька десятків років. По окремим напрямкам російські вчені займаються пріорітетні позиції в світі. Зокрема, в області метрології російське підприємство НТ МДТ має унікальний досвід створення скануючих зондових мікроскопів, маючих атомарне розширення. Відмітною особливістю цих пристроїв являється не тільки пасивне отримання надпотужного збільшення зображень нанодіапазону, але і можливість конструювання різних наноструктур методами літографії (вирізання) і молекулярно-променевої епітаксії (нарощування). На рис.4 представлений один із таких пристроїв і отриманні ним зображення деяких структур і нанокомпонентів електронної техніки.

Ученні, займаються застосуванням нанотехнологій в медицині, повідомляють, що ними разроблений спосіб очистки крові від токсинів в протягом декількох годин. Для цього використовують особливі наномагніти. Кожний наномагніт має 30 нанометрів в діаметрі і одного грама таких магнітів достатньо, щоб очистити  кров одної людини від конкретного токсину за ндекілька годин. 

Використання наномагнітів для очистки крові було темою дисертаційного дослідження Інге Херрмана, вченого із інституту хімії і біоінженерії в Цюріху. Вчені вияснили, що магніти, які знаходяться в крові, можна заставити притягувати до себе молекули токсинів. Оскільки кров досить в’язка, магніти були примішані до крові з допомогою легкого струшування.  Менше чим через п’ять хвилин магніти притягнули до себе всі молекули відповідного токсину. Швидкість визначається константою зв’язування, при чому чим вище цей показник, тим швидше антитіло притягується до антигену. Після процедури очистки наномагніти відфільтровуються із крові з допомогою великого постійного магніту на зовнішній стінці судини. 

Рівна, не маюча пор поверхня магніту володіє великою здатністю притягування. Другою перевагою є те, що магніти можна достатньо точно настроїти на строго певні молекули, так, щоб магніти не впливали на роботу антитіл, еритроцитів або білків крові.

В справжній час для фільтрації токсичних речовин із кровопотоку застосовуються такі методи, як діаліз, фільтрація або метод виснаження. Однак молекули багатьох виробляючих тілом або внесених ззовні речовин занадто великі, щоб їх можна було видалити за допомогою цих методів, не зачіпаючи молекули життєво важливих речовин. До справжнього часу єдиним методом вважалась повна заміна плазми крові, тому німецькі вчені вважають свій метод проривом в цій області медицини, оскільки магніти можуть притягувати і дуже великі і дуже маленькі молекули.

В більш ранніх досвідах вчені застосовували дуже велику  кількість магнітів, що приводило до руйнуванню еритроцитів, однак зараз ніяких негативних наслідків виявлено не було: наномагніти не зробили вплив ні на еритроцити, ні на згортання крові. Безпідставними також виявились побоювання, що застосування магнітів призведе до викиду в кров занадто великої кількості заліза. 

В даний час вчені намірюються почати повномасштабне тестування методу, щоб вияснити, дійсно чи він абсолютно безпечний для людини. 

В США разом з російськими нанотехнологами почато виробництво перших нанотитанових імплантів для використання в стоматології. Зі сторони Росії в проекті, вчасності, була задіяна научно-виробнича компанія «Наномет».

Наноматеріал, із якого виготовляють такі імплантати, набагато міцніше звичайного і швидше зростається з кістковою тканиною, а також вони більш довговічні.

Дослідникам вдалося перетворити молекулу в наноспіраль – тип наноструктури, який в останній час привертає увагу вчених своєю здатністю приєднувати до себе інші молекули. Ця розробка може виявитися перспективною для впровадження нанотехнологій в такі області, як фармацевтика, біомедицина, для виробництва біосенсорів і багато іншого. 

Наноспіралі представляють собою нову концепцію в нанотехнологіях, оскільки вони мають дуже велику площу поверхні і в той же час забезпечують швидке переміщення речовини. Вони нагадують завитий спіраллю провід старих телефонів. На них дуже зручно розташовувати реагуючі каталізатори і спектр їх застосування достатньо широкий. 

Вчені знайшли спосіб з’єднання ферментів до наноспіралям із двоокису кремнію таким образом, що вони функціонують як біологічні каталізатори, полегшують інші реакції. На основі таких спіраль можна створити, наприклад, біосенсори, які будуть дуже швидко реагувати на наявність токсину. Вчені вважають важливим те, наскільки легко наноспіралі приєднують до себе різні біологічні молекули. Їх можна покривати не тільки ферментами, але і, наприклад, антитілами. Самі спіралі вирощуються за допомогою хімічного осадженим із парової фази на різних субстратах.

Французькі вчені винайшли наноматеріал, за рахунок якого можна відновити навіть сильно пошкодженні зуби. Плівкою із наноматеріала можна обернути хворий зуб, який починає відновлюватися. 

Наночастини — перспективні ліки проти раку, так як вони можуть цілеспрямовано боротися саме з пошкодженою тканиною, минаючи здорову. Наночастини можуть служити транспортом для ліків, приносячи активну речовину саме в заражені місця. Черговим кроком в розробці цієї новітньої терапії стали успіхи досвіди виліковування пухлин у лабораторних мишей за допомогою радіоактивних золотих наночастин. 

На початку