Тема социального проекта: «Нанотехнологии в медицине».

МБОУ Верхнеднепровская СОШ№1

Тема проекта:

«Нанотехнологии в медицине».

Выполнила: Кропотина Ангелина

обучающаяся 11 «А» класс

Руководитель: Стрекалова О. В.

учитель химии и биологии

п. В.Днепровский

2019 г.

1.Введение

«Мир субъективен» - так философ предвосхитил современную физику микрочастиц, связь объекта с субъектом. Люди - частицы мыслимого бытия, микрочастицы.
Янис Гриммс

Проблема

Каждое живое существо на нашей планете, независимо от размеров и уровня организации, когда-то было одной клеткой. Клетка – единица всего живого. Если в организме нет поврежденных клеток, то можно считать, что он абсолютно здоров. Но такого не бывает. В организме ежесекундно гибнут миллионы клеток. Вместо них рождаются новые. Соотношение между живыми и поврежденными клетками и отражает уровень здоровья в данный момент времени.  
Здоровье организма = здоровье его клеток.

В 21 веке современная наука достигла немыслимых высот в изучении молекулярного уровня, и поэтому перспективным направлением современной медицины и фармацевтики являются нанотехнологии.

Актуальность  темы.

К началу 21 века резко увеличилось число сердечно-сосудистых, онкологических заболеваний. Работа, стрессы, проблемы настойчиво отвлекают нас от понимания важности состояния нашего здоровья. К тому же мы активно пользуемся благами цивилизации, которые уносят нас всё дальше от здорового образа жизни.

Если учесть, что болезнь зарождается в клетке, то и спасение от неё нужно искать в излечении, восстановлении клетки. Именно по этой причине на первый план выходит наномедицина.

Данная тема заинтересовала меня. Я считаю, что при разумном использовании нанотехнологии могут стать панацеей от любых заболеваний.

С помощью высоких технологий, таких как наномедицина и нанофармакология, можно победить болезни, которые сейчас считаются неизлечимыми.

Цель работы:

Изучить проблему использования нанотехнологий в медицине и фармакологии и привлечь внимание общественности к данной теме.

Методы научного исследования в данной работе. Так как для осуществления практической части темы требуется высокотехнологичное оборудование, которое отсутствует в школьной лаборатории, наше исследование заключалось в проработке теоретического материала по данной проблеме. И для этого я использовала следующие методы научного исследования.

1. Анализ - тема раздроблена на составляющие, которые были тщательно проработаны.

2. Моделирование - смоделирована структура проекта, поставлена проблема, обозначена её актуальность,  выявлены цели и задачи проекта.

3. Классификация - из множества явлений и фактов построена классификации наночастиц, направлений наномедицины, задач, выполняемых нанороботами, заболеваний, которые могут быть вылечены с помощью нанотехнологий.

4. Анкетирование - была составлена анкета для соц. опроса с целью выявления степени осведомленности учащихся старших классов и построена диаграмма по результатам опроса старшеклассников.

5. Обследование - был подобран, изучен, детализирован, конкретизирован материал по проекту.

6. Сравнение- в процессе исследования были сопоставлены спорные моменты нанотехнологий.

7. Индукция и синтез - рассмотрев все стороны проблемы, была получена целостнуая картина о наномедицине и нанофармакологии.

8. Обобщение -  сделан вывод о перспективах и необходимости развития нанотехнологий в будущем, как путь к здоровому человечеству.

Практическая значимость. Социологический опрос. Для более глубокого исследования проблемы нанотехнологий я провела опрос среди учащихся 9-11-х классов, которым были предложены анкетные вопросы (Приложение 1.) 

По результатам анкетирования я сделала вывод, что заявленная тема практически неизвестна моим сверстникам, несмотря на то, что весь прогрессивный мир, в том числе и научный, делает ставку на развитие высоких технологий, которыми являются также наномедицина и нанофармакология.

Практическая значимость моего проекта состоит в популяризации знаний по данной теме .  Уже сейчас проект вызвал интерес у старшеклассников  школы, учителей, которые стали моими первыми слушателями и оппонентами. (Приложение 2)

2. Анализ исследований

Что такое "нанотехнологии" и "наночастицы"?

«Нано» (греч. - миллиардная доля) в применении к описываемым объектам подразумевает, что их размеры находятся в пределах 1÷1000 нм (10−9 м), что соответствует уровням биологической организации от атомарного до субклеточного.

Нанотехнология - междисциплинарная область фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретического обоснования, практических методов исследования, анализа и синтеза, а также методов производства и применения продуктов с заданной атомной структурой путём контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами.  Наночастица (англ. nanoparticle) - изолированный твердофазный объект, имеющий отчетливо выраженную границу с окружающей средой, размеры которого во всех трех измерениях составляют от 1 до 100 нм.

 Нанороботы.

Как утверждают ученые, большинство медицинских препаратов в конце ХХI века будут представлять собой совокупность специально разработанных медицинских нанороботов. (Приложение 3)

Какими будут нанороботы? Типичный медицинский наноробот будет иметь микронные размеры, позволяющие двигаться по капиллярам, и состоять (на базе нынешних взглядов) из углерода. Углерод и его производные выбираются по причине высокой прочности и его химической инертности. Конструкции нанороботов еще не разработаны и находятся в стадии проектирования. Их использование, порядок, время работы и вывода из организма будут зависеть от конкретных задач. Проблема биосовместимости решается за счет выбора оптимального материала и размеров наноробота.

В качестве основных источников энергии предполагается использовать локальные запасы глюкозы и аминокислот в теле человека.  Управление нанороботами будет осуществляться акустически путем подачи команд через компьютер.
Среди проектов нанороботы, которые сумеют диагностировать болезни, циркулируя в кровеносных и лимфатических системах человека и внутренних органов, доставлять лекарства и даже делать хирургические операции. Они смогут уничтожать болезни еще в момент их зарождения и возвращать молодость.  Среди проектов будущих медицинских нанороботов уже существует внутренняя классификация на микрофагоциты, респироциты, клоттоциты, васкулоиды и другие. (Приложение 4).

Болезни, которые благодаря наномедицине исчезнут.

По предположениям ученых, в середине 2020-х наномедицина достигнет таких высот, что будет не лечить уже «закрепившиеся» в организме человека заболевания, а на клеточном уровне предупреждать их. Предотвращать болезни лучше, чем их лечить.

Ведь каждое заболевание, даже не очень серьезное, наносит вред в той или иной степени нашему организму. Я изучила медицинские справочники и поняла, что благодаря наномедицине  такие заболевания, как атеросклероз, сахарный диабет, онкологические заболевания, стафилококк, в будущем смогут быть вылечены. Наночастицы используют для восстановления спинного мозга.

Уникальную установку для плазмофереза разработали российские ученые-ядерщики и специалисты научно-производственного комплекса «Альфа» из города Дубны. Разработчики, утверждают, очистка крови с помощью нанотехнологий спасет россиян от атеросклероза и многих других болезней и аналогов этому изобретению пока нет. Наночастицы помогут на стадии метастаз вылечить рак на стадии метастаз.  На этой стадии онкозаболевания считаются неизлечимыми. В своем исследовании американские ученые использовали для борьбы с метастазами радиоактивные наночастицы.

Опасные стороны наночастиц.

Изучая тему нанотехнологий, я сделала вывод, что наночастицы могут нести в себе большую опасность. В последнее время они активно вторгаются в нашу жизнь. К примеру, наночастицы диоксида титана представляет собой целую индустрию. Их создается уже около двух миллионов тонн в год. Они находятся в красках, косметике, витаминах, зубной пасте, пищевых красителях, добавках и сотнях других повседневных продуктов. По мнению ряда ученых. Именно они могут быть источником определенного количества раковых заболеваний.

Попадая в организм титановые наночастицы накапливаются в различных органах, поскольку в организме нет механизмов их выведения. Вследствие своих малых размеров они легко проникают в клетки и начинают влиять на их элементы.
Результаты работы британских ученых указывают на тот факт, что мы пока слишком мало знаем о воздействии наноматериалов на организм человека. Однако в настоящее время товары с надписью «нано» пользуются слишком большим спросом, чтобы производители снизили темп их внедрения и сократили масштабы рекламы.

Какие проблемы предстоит решить российским нанотехнологам?

Перед российскими нанотехнологами стоит очень важная задача: перейти от этапа исследований и экспериментов к этапу производства.

"Пока мы серьезно отстаем в области нанотехнологий. По данным 2003-2004 гг., 45% всех зарегистрированных патентов приходится на США и Канаду, 39% – на развитые европейские государства, 13% – на Азию, и всего 3% - на «прочие страны», включая нашу,"- так оценил состояние российской науки декан факультета наук о материалах МГУ, академик Юрий Дмитриевич Третьяков.

А  пока в стране стоят почти непреодолимые барьеры:
• во-первых, недостаток специальной аппаратуры:
• во-вторых, мало квалифицированных работников:
• в-третьих, почти не проводятся фундаментальные исследования, а без них ничего прикладного развить нельзя:

3.Вывод из проделанной работы.

Безусловно, сегодня одной из важнейших и перспективных сфер применения нанотехнологий является медицина.
Иногда задают вопрос: нужны ли вообще медицине нанотехнологии? Положительный ответ на этот вопрос однозначен – очень нужны! Прежде всего потому, что они позволяют осуществлять диагностические и лечебные мероприятия на клеточном и макромолекулярном уровне, а не путем «неприцельного» воздействия на весь организм, как это происходит сейчас в большинстве случаев. Ведь не секрет, что традиционные формы лечебных мероприятий в большинстве случаев – за редкими исключениями – можно сравнить со стрельбой из пушек по воробьям. И это при том, что основные, в том числе патологические, биохимические и другие процессы в организме, происходят даже не на локальном органном или тканевом уровне, а на уровне отдельных клеток, молекул и атомов.     Первое десятилетие ХХI века показывает, что мы делаем ощутимые шаги на пути перехода от оборонительной медицины к медицине наступательной, упреждающей.

      Из проделанной работы можно сделать вывод, что нанотехнологии - это прорыв, дорога в будущее,  где люди смогут быть излечены от многих опасных болезней. Наномедицина - это путь к здоровому человеку.

Приложение 1

Анкета.

1. Имеете ли вы какое-либо представление о нанотехнологиях?

2. Что вам известно о наночастицах?

3. Где применяются нанотехнологии?

4. Назовите наиболее известные открытия наноиндустрии.

5. Как вы считаете, можно ли использовать нанотехнологии в медицине и фармакологии?

6. Какие, по вашему мнению, неизлечимые заболевания можно вылечить с помощью наномедицины?

7. Можно ли считать наномедицину настоящим прорывом в развитии фундаментальной медицины?

8. Могут ли нанотехнологии в медицине и фармакологии представлять какую-либо опасность для здоровья человека?

9. Интенсивно ли развивается наномедицина в нашей стране?

10. Можно ли считать наномедицину панацеей от всех заболеваний человека?

11. Какие вам известны научные центры в России, занимающиеся изучением данной проблемы?

Приложение 2

Результаты анкетирования старшеклассников о степени осведомлённости о нанотехнологиях, наномедицине и нанофармакологии.

Приложение 3

Нанороботы.

Приложение 4

Нанороботы в крови человека.

Проект "Roboblood"( Крис Феникс и Роберт Фрайтас). Подобно созданным природой тромбоцитам, эритроцитам и лейкоцитам ученные, Крис Феникс и Роберт Фрайтас, изобрели им двойников в нано мире. Данные нанороботы умеют диагностировать болезни, циркулируя в кровеносных и лимфатических системах человека и внутренних органов, доставлять лекарства и даже делать хирургические операции. Они смогут уничтожать болезни еще в момент их зарождения и возвращать молодость.
Среди проектов будущих медицинских нанороботов уже существует внутренняя классификация на микрофагоциты, респироциты, клоттоциты, васкулоиды и другие.