Что такое нанотехнологии?
Нанотехнологии – это новое направление науки и технологии, активно развивающееся в последние десятилетия. Нанотехнологии включают создание и использование материалов, устройств и технических систем, функционирование которых определяется наноструктурой, то есть ее упорядоченными фрагментами размером от 1 до 100 нанометров.
Современные наноматериалы позволяют создавать сложные электронные устройства нового поколения, которые могут применяться при производстве мощных компьютеров, медицинской диагностике, высокоскоростной передаче данных и др.
Вот лишь некоторые области применения нанотехнологий:
полупроводниковые транзисторы и лазеры, фотодетекторы, солнечные элементы, сенсоры;
робототехника (нанороботы — роботы, созданные из наноматериалов и размером сопоставимые с молекулой);
фармацевтика;
заживление биологических тканей, клиническая и медицинская диагностика, создание искусственных мускулов, костей, имплантация живых органов;
выявление канцерогенных тканей, патогенов и биологически вредных агентов.[2]
Робототехника
Нанороботы — это научный прогресс, который относится к созданию новейших технологий. Эти микроскопические машины способны выполнять определённые действия, на которые они запрограммированы в процессе создания. Также, продумали создание нанороботов способных размножаться и назвали их репликаторами.
К созданию основных компонентов машин относится разработка молекулярных моторов, которые имеют способность перерабатывать в кинетическую энергию различные типы существующих энергий. За счёт этого, они смогут вращаться в одном направлении.
Способов производства нанороботов два. К ним можно отнести:
• 3D печать;
• двухфотонную литографию.
Сфера применения нанороботов очень широка. По сути, они могут быть необходимы при создании, отладке и поддержании функционирования любой сложной системы. Наномашины могут применяться в электронике для создания миниустройств или электрических цепей – данная технология называется молекулярной наносборкой. В перспективе любая сборка на заводе из компонентов может быть заменена простой сборкой из атомов. [5]
Наномедицина и фармацевтическая промышленность
Наномедицина — это слежение, исправление, конструирование и контроль над биологическими системами человека на молекулярном уровне с использованием искусственных наночастиц и наноустройств.
Рассматривая конкретные направления развития современной медицины, можно выделить следующие:
манипуляция специальными приборами и прочими составными элементами с веществами, атомами, молекулами для корректировки человеческого генома;
разработка нанокомпьютеров, имеющих искусственный интеллект, которые в размерах могут быть аналогичны размерам атомов и молекул, призванных устранить патологически неизлечимые состояния человека, устранить инфекционные агенты из организма, которые в дальнейшем инициируют развитие серьезных заболеваний;
развитие полипараметрической нанотехнологии (органной и функциональной), а также морфологической диагностики на основе когнитивной графики и интеллектуально-образных систем, призваны проводить полную диагностику и контроль над состоянием организма человека; [6]
На сегодняшний день проведено немалое количество исследований в области наномедицины. Исходя из них, можно определить основные преимущества данной сферы.
Малый размер наночастиц наделяет их свойствами, которые могут быть очень полезными в онкологии, особенно в получении снимков.
Другим наносвойством является большое отношение площади поверхности к объёму, разрешающее многим функциональным группам добавляться к наночастице для поиска и присоединения к определённым клеткам опухолей
Нанотехнология может помочь восстановить или починить повреждённую ткань. Например, кости могут быть выращены заново на опорах из углеродных нанотрубок. Тканевая инженерия может заменить трансплантацию органов. Продвинутые формы тканевой инженерии могут привести к продлению жизни.[3]
Наночастицы как лекарства
Лекарства в виде наночастиц обладают целым рядом преимуществ: высокой скоростью растворения, повышенной биодоступностью, быстрым терапевтическим эффектом, снижаются риски развития побочного действия. При клиническом применении лекарств отмечается их ингибирующее действие на репликативную активность вирусов гепатита В и С, а также положительное влияние на иммунный интерфероновый статус. Ремиссия при лечении гепатита С с использованием лекарства составила 70%.
Наночастицы как контейнеры для доставки лекарств
Помимо создания новых лекарственных форм многие разработки идут по пути конструирования наносистем, способных доставлять лекарство непосредственно к органам и клеткам-мишеням. Улучшенный транспорт лекарств в очаг развития патологического процесса позволяет добиться повышения эффективности уже существующей лекарственной терапии.
Лекарства, снабженные системой доставки, имеют ряд преимуществ по сравнению со свободными препаратами:
повышается растворимость гидрофобных лекарств;
улучшается их проникновение в клетки;
улучшается фармакокинетика;
у многих лекарств появляется способность пересекать мембранные и гематоэнцефалический барьеры. Использование наносистем для транспорта лекарственных препаратов позволяет не только увеличить биодоступность последних, но и обеспечить поступление препарата в определенные органы и клетки-мишени.[8]
Дизайн и этика
Одним из наиболее ярких «представителей» научного искусства становится нано-арт. Нано-арт - это искусство, основанное на творческой переработке продуктов нанотехнологий, а именно изображений молекулярной структуры вещества.
Процесс получения:
Фотографические снимки получаются при воздействии сфокусированного света на светочувствительную матрицу, а изображения нано-арта формируются электрона- ми, которые проникают в глубинные структуры материала. Электронный микроскоп отображает поверхность образца с высоким разрешением.
Технологии нано-арт являются одним из актуальных интеллектуально-образных ресурсов деятельности дизайнеров, позволяющим решать целый спектр сложных проектных задач. В частности, к ним можно отнести поиск новых средств формообразования в промышленном и средовом дизайне, формирование коммуникативных пространств (в том числе виртуальных) средствами графического дизайна, развитие новых приемов эмоционального воздействия в рамках экспозиционного дизайна.[1],[4]
Основные цели
в сфере национальной безопасности:
· обеспечение экономической и технологической безопасности на базе широкого внедрения нанотехнологий в модернизацию используемого и создание нового, более эффективного оборудования
в социальной сфере:
· повышение качественных показателей жизни и экологической безопасности населения путем внедрения в практическое здравоохранение систем диагностики, базирующихся на нанотехнологиях и предназначенных для раннего обнаружения тяжелых и хронических заболеваний (ранняя диагностика рака, гепатита, сердечно-сосудистых заболеваний, аллергии), профилактики и лечения, а также развитие производства новых препаративных форм лекарств и витаминов. [7]
Вместе с тем, быстрое развитие нанотехнологий может стать и новым источником угроз для экологии человека и окружающей среды. При этом актуализируется ряд биоэтических проблем, возникающих в связи с применением новых технологий в биомедицинских и генетических исследованиях. Это, в частности:
опасность стигматизации носителей определенных генетических последовательностей;
этическая проблема патентования генов человека, связанная с высокой стоимостью таких исследований и методик;
проблема конфиденциальности информации.
Для решения этих и других проблем необходима разработка специализированных нормативов, требований и законов, которые регулировали бы исследования и терапевтические мероприятия, применяющие методы молекулярно-генетической нанотехнологии. При этом потенциальные преимущества/возможности и вместе с тем опасности/риски разрабатываемых сегодня нанотехнологий настолько специфичны и настолько масштабны, что для их оценки и публичного обсуждения необходимы специальный этический анализ и особое этическое отношение.
Источники:
Перспективы использования технологий нано-арт в современном графическом дизайне, 2013 — кандидат искусствоведения Хамшо Мхд Салем https://www.dissercat.com/content/perspektivy-ispolzovaniya-tekhnologii-nano-art-v-sovremennom-graficheskom-dizaine
Что такое нанотехнологии, 27 октября 2021 https://secretmag.ru/enciklopediya/chto-takoe-mobilizacionnaya-ekonomika-obyasnyaem-prostymi-slovami.htm
Нанотехнологии и области их применения. Справка, 03.12.2008 https://ria.ru/20081203/156376525.html
Этика для нанотехнологий. Армин Грунвальд (Германия), 2015 https://iphras.ru/uplfile/root/biblio/ps/ps20_1/126-143.pdf
Нанотехнологии и этика: политика и направления деятельности. Всемирная комиссия по этике научных знаний и технологий, 2007. https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000152146_rus
Этические проблемы и принципы применения нанотехнологий в биомедицине и генетике. Т. В. Мишаткина, 2014. https://cyberleninka.ru/article/n/eticheskie-problemy-nanotehnologiy-v-kontekste-ekologii-cheloveka/viewer
Философия нанотехнологий и их роль в прогрессе общества. Ю. А. Ющенко, 2007. https://cyberleninka.ru/article/n/filosofiya-nanotehnologiy-i-ih-rol-v-progresse-obschestva/viewer
НАНОБИОТЕХНОЛОГИИ В МЕДИЦИНЕ: НАНОДИАГНОСТИКА И НАНОЛЕКАРСТВА. Арчаков А. И., 2009 https://rsmu.ru/fileadmin/templates/DOC/Aktovie-dni/Act_rech_13_04_2009_Archakov.pdf
Comments