Nanoteknologi dalam kedokteran adalah masa depan kita! Kedokteran masa depan: penggunaan nanopartikel untuk penghantaran obat melalui kulit Bahan berstrukturnano dalam diagnosis medis.

Sains tidak berdiri di satu tempat.

Teknologi berkembang pesat dan memungkinkan Anda membuat perangkat dan aplikasi yang membuka kemungkinan tak terbatas di berbagai bidang kedokteran.

Akibatnya, seseorang semakin dekat untuk memahami apa yang terjadi di tubuhnya tidak hanya di tingkat seluler, molekuler, tetapi juga di tingkat atom - di tingkat nano.

Berikut adalah 25 kegunaan nanoteknologi dalam pengobatan.

1. Nanobot adalah generasi mesin nano di masa depan. Mereka akan dapat merasakan lingkungan dan beradaptasi dengan perubahannya, melakukan perhitungan yang rumit, berkomunikasi, bergerak, merakit, memperbaiki, atau bahkan mereproduksi secara molekuler. Perangkat ini memiliki potensi besar untuk aplikasi medis.
2. Komputer nano. Dengan bantuan mereka, nanobot dikendalikan. Upaya untuk membuat komputer nano, serta pergerakan menuju komputasi kuantum, membuka kemungkinan baru untuk pengobatan.
3. Regenerasi sel. Kerusakan sel tubuh seringkali sangat sulit diperbaiki karena ukuran sel yang sangat kecil. Namun, dengan bantuan nanoteknologi, ada peluang untuk menghindarinya. Nanobots atau perangkat lain dapat digunakan untuk memanipulasi molekul dan atom pada tingkat individu yang diperlukan untuk regenerasi sel.
4. Penuaan. Perangkat nano dapat digunakan untuk menghilangkan beberapa tanda penuaan. Misalnya, teknologi laser sudah dapat mengurangi tampilan garis penuaan, noda, dan kerutan. Di masa depan, dengan bantuan teknologi nano yang kuat, direncanakan untuk sepenuhnya menghilangkan tanda-tanda ini.
5. Pengobatan kanker. Hingga saat ini, langkah sukses pertama telah diambil dalam pekerjaan penggunaan nanoteknologi dalam pengobatan kanker. Proses ini dilakukan karena fungsi khusus kecil dari beberapa perangkat nano dapat lebih akurat ditargetkan ke sel kanker. Dalam hal ini, penghancuran sel kanker terjadi dan tidak ada kerusakan pada sel sehat di sekitarnya.
6. Penyakit pada sistem kardiovaskular. Ada kemungkinan robot nano dapat melakukan sejumlah fungsi yang berhubungan dengan jantung. Regenerasi jaringan jantung yang rusak hanyalah satu kemungkinan. Penggunaan lain dari nanoteknologi adalah dengan menggunakan perangkat nano untuk membersihkan arteri dari plak aterosklerotik dan masalah lainnya.
7. Implantasi perangkat. Alih-alih menanamkan perangkat yang saat ini digunakan dalam kedokteran, nanobot dapat dikirim untuk membuat struktur yang diperlukan di dalam tubuh.
8. Realitas virtual. Berkat penggunaan suntikan nanobot, lebih mudah bagi dokter untuk mempelajari tubuh manusia. Menciptakan realitas virtual dapat membantu profesional medis membuat beberapa operasi menjadi lebih "realistis".
9. Pengiriman obat-obatan. Sistem untuk mengotomatisasi penghantaran obat mendorong konsistensi yang lebih besar antara sistem tubuh. Pada saat yang sama, sistem yang membutuhkannya disediakan obat-obatan. Sistem pengiriman dapat diprogram menggunakan nanoteknologi untuk memastikan obat tertentu dilepaskan pada waktu yang tepat dan tanpa kesalahan manusia.
10. . Nanoteknologi memungkinkan nanorobot menembus tubuh dan membuat perubahan pada genom. Berkat ini, dimungkinkan untuk mengoreksi genom dan, sebagai hasilnya, menyembuhkan berbagai penyakit gen.
11. Pinset nano. Perangkat ini dirancang untuk mengoperasikan struktur nano. Mereka dapat digunakan untuk memindahkan perangkat nano di dalam tubuh atau menempatkannya sebelum pemasangan. Penjepit nano biasanya dibuat menggunakan tabung nano.
12. sel punca. Nanoteknologi benar-benar dapat membantu sel punca dewasa tumbuh menjadi jenis sel apa pun yang mereka butuhkan. Studi tikus menunjukkan bahwa nanotube memungkinkan sel punca dewasa berkembang menjadi neuron yang berfungsi.
13. Regenerasi tulang. Menggunakan nanoteknologi, adalah mungkin untuk mempercepat regenerasi tulang. Nanopartikel memiliki komposisi kimia berbeda yang dapat membantu menyatukan tulang dan bahkan dapat membantu dalam beberapa kasus cedera tulang belakang.
14. Visualisasi. Teknologi nano sangat menjanjikan untuk digunakan di bidang pencitraan medis, memungkinkan Anda mendapatkan gambar yang akurat dan spesifik dengan cepat. Perangkat nano digunakan dalam pencitraan molekuler dan mengarah pada peningkatan diagnosis berbagai penyakit dan kondisi.
15. Diabetes. Alih-alih mengambil darah untuk menguji kadar gula darah, nanoteknologi memungkinkan penderita diabetes menggunakan lensa untuk ini. Dengan mengubah warnanya, Anda bisa menilai kadar gula darah.
16. Operasi. Dunia modern sudah memiliki ahli bedah robot, tetapi bedah nano adalah industri yang menjanjikan yang dapat menggunakan beberapa laser, serta perangkat nano yang dapat diprogram untuk melakukan operasi bedah tertentu.
17. Epilepsi. Nanochips sedang dikembangkan yang dapat membantu mengelola kejang. Chip ini dirancang untuk menganalisis sinyal otak, kemudian menganalisisnya dan membuat penyesuaian yang diperlukan pada otak sehingga memungkinkan untuk mengontrol serangan epilepsi dengan lebih baik.
18. Sentuhan umpan balik. Nanochip dapat bermanfaat bagi orang yang kehilangan kemampuan untuk merasakan tubuhnya. Untuk melakukan ini, nanochip mencegat impuls listrik dan menafsirkannya.
    
19. . Prostetik terus bergerak maju. Nanoteknologi memungkinkan untuk mengontrol prostesis dengan bantuan otak. Sudah ada beberapa contoh penggunaan nanochip untuk tujuan ini.
20. kontrol medis. Dengan bantuan nanoteknologi, dimungkinkan untuk mengontrol keadaan berbagai sistem tubuh. Nanochip yang ditanamkan di tubuh memantau kondisi kesehatan dan mengirimkan informasi yang diterima ke komputer atau perangkat lain.
21. Laporan medis. Selain memantau sistem tubuh sendiri, nanoteknologi dapat digunakan untuk mengirim informasi ke penyedia layanan kesehatan, sehingga meningkatkan efisiensi catatan kesehatan elektronik.
22. pencegahan penyakit. Kehadiran nanodevice di dalam tubuh memang bisa membantu mencegah berbagai penyakit. Dengan pemrograman yang tepat, beberapa penyakit dapat dihindari, untuk memperbaiki masalah yang muncul sebelum menjadi masalah serius. Perangkat nano bahkan dapat membantu mencegah penyakit kronis.
23. Diagnosis prenatal. Ada beberapa cara untuk menggunakan nanoteknologi dalam diagnosis prenatal. Perangkat nano mampu menembus rahim dan bahkan janin tanpa menyebabkan kerusakan. Selain itu, mereka berpotensi membantu menghilangkan banyak masalah di dalam rahim.
24. obat individu. Dengan mampu menyempurnakan genom masing-masing individu, nanoteknologi akan memungkinkan penentuan pengobatan yang lebih tepat dan menyesuaikan rencana pengobatan dengan kebutuhan individu.
25. Riset. Teknologi nano memungkinkan penelitian medis untuk bergerak maju dengan cepat, menyediakan alat yang diperlukan untuk ini, dengan bantuan seseorang mempelajari hal-hal baru tentang struktur dan fungsi tubuh manusia, dan berkat penelitian di bidang fisika dan kimia, teknologi nano menyediakan tubuh dengan bahan bangunan.

Nanoteknologi dalam kedokteran menawarkan peluang besar untuk meningkatkan pengobatan sejumlah penyakit dan sudah digunakan dalam skala global. Saat ini, sekitar 50 jenis terapi nanopartikel telah dikembangkan. Ada berbagai definisi yang terkait dengan teknologi nano medis, tetapi masih belum ada konsensus global tentang bagaimana mereka harus diklasifikasikan.

Teknologi nano dalam pengobatan asing telah membuktikan keefektifannya di bidang pencitraan, pemodelan, pemberian dosis, dan manipulasi obat. Interaksi material dengan sistem biologis yang kompleks berubah pada ukuran nano. Nanomedicine mengeksploitasi peningkatan dan seringkali sifat fisik, kimia dan biologi material baru dalam kisaran nanometer.

Nanomedicine: jenis nanopartikel

Ada berbagai jenis nanopartikel, termasuk anorganik (misalnya, emas, perak, dan silika), nanopartikel berbasis polimer (misalnya, dendrimer, konjugat obat polimer), dan nanopartikel berbasis lipid. Berbagai kelas nanomaterial dan berbagai perubahan karakteristik fisik dan komposisi nanopartikel mungkin merupakan keuntungan terbesar dalam menggunakan nanomedis.

Karakteristik ini sangat mempengaruhi efisiensi penghantaran obat. Ada banyak obat yang sulit diserap karena kelarutan yang buruk dalam cairan usus serta penetrasi yang buruk melalui epitel usus. Bentuk nano digunakan untuk meningkatkan dispersi obat yang sulit larut dalam air, serta untuk meningkatkan pengangkutannya melalui penghalang usus.

Selain meningkatkan sistem penghantaran obat, pengobatan nano juga telah menunjukkan peningkatan keamanan dibandingkan dengan obat konvensional dengan menargetkan muatan terapeutiknya ke area tubuh yang terkena melalui mekanisme pasif atau aktif, yang sangat relevan dalam onkologi.

Contoh penggunaan nanoteknologi dalam pengobatan luar negeri

Salah satu contoh penggunaan nanoteknologi dalam pengobatan adalah pengembangan perusahaan Israel Nano Retina, yang telah mengembangkan solusi canggih dan elegan yang dirancang untuk memulihkan penglihatan orang yang kehilangan penglihatan akibat penyakit degeneratif retina. Perangkat Nano Retina mungil, implan NR600, menggantikan fungsi sel fotoreseptor yang rusak dan memberikan stimulasi listrik yang diperlukan untuk mengaktifkan sel retina sehat yang tersisa. NR600 terdiri dari dua komponen; chip nano mini yang dapat ditanamkan dan satu set kacamata yang dikenakan oleh pasien.

MicronJet NanoPass Technologies, sebuah perusahaan Israel, telah mengembangkan jarum sekali pakai unik yang dirancang untuk menyuntikkan vaksin ke kulit tanpa rasa sakit menggunakan nanoteknologi semikonduktor dalam pengobatan, yang memberikan respons kekebalan yang unggul dengan lebih sedikit vaksin. Efisiensi tinggi nanoteknologi medis ini ditunjukkan dengan vaksinasi polio pada bayi di Asia Tenggara.

Contoh lain dari penggunaan nanoteknologi dalam kedokteran. Di Israel, teknik pencitraan berbasis nanopartikel telah dikembangkan untuk melacak sel punca mesenkimal longitudinal di otak. Pencitraan CT nanopolar untuk melacak sel induk di otak digunakan dalam diagnosis dan pengelolaan gangguan neuropsikiatri. Masalah kritis dalam pengembangan dan penerapan terapi sel punca adalah kurangnya sarana non-invasif yang andal untuk memvisualisasikan dan melacak sel setelah transplantasi serta mengevaluasi biodistribusi dan fungsionalitasnya. Teknik ini digunakan untuk pemantauan non-invasif dalam pengobatan depresi dan penyakit neuropsikiatri.

MENARIK!
Penelitian menunjukkan bahwa terapi sel adalah pendekatan yang berpotensi menjanjikan untuk pengobatan gangguan neuropsikiatri. Migrasi sel dapat dideteksi oleh CT nanopolar sedini 24 jam dan diamati hingga satu bulan setelah transplantasi. CT nanopolar dapat digunakan untuk penelitian dasar dan aplikasi klinis teknologi nano dalam kedokteran.

Meskipun kemajuan signifikan dalam bidang terapi onkologi, kanker tetap menjadi salah satu penyebab utama kematian di dunia. Di Israel, nanoteknologi dalam pengobatan telah memungkinkan pengembangan tipe unik nanopartikel oksida besi fluoresen (IO) multifungsi untuk terapi antikanker yang ditargetkan. Kombinasi nanopartikel ini dengan obat kemoterapi memberikan efek anti kanker yang lebih kuat dan secara signifikan meningkatkan prognosis pasien untuk sembuh.

Selain itu, metode baru computed tomography (CT) telah dikembangkan di Israel yang dikombinasikan dengan pelabelan sel-T dengan nanopartikel emas sebagai agen kontras untuk CT. Ini memungkinkan Anda untuk mengamati bagaimana sel T menumpuk di lokasi tumor dan menyesuaikan imunoterapi. Metode baru untuk pelacakan sel menggunakan CT adalah alat yang berharga untuk penelitian dan, yang lebih penting, untuk pemantauan klinis imunoterapi kanker.

Laboratorium Penelitian Membran dan Liposomal, Departemen Biokimia dan Biologi Molekuler di Institut Penelitian Medis Israel berfokus pada pengembangan dan penerapan obat nano dan teknologi nano dalam pengobatan berbasis liposom, dari aspek dasar desain obat, uji klinis, dan hingga perbaikan obat yang sudah digunakan.

Spesialis Israel telah menciptakan sistem penghantaran obat suntik berdasarkan pegilasi, sirkulasi panjang, nano-liposom yang distabilkan yang dibebankan tergantung pada target dengan asam lemah amfipatik, obat steroid antiinflamasi, atau agen antikanker. Teknologi ini menggunakan strategi bioenergi pemuatan jarak jauh dari kumpulan gradien ion transmembran, di mana liposom membungkus garam yang mengandung basa lemah (misalnya amonium) atau asam lemah (misalnya asetat).

Metode pemuatan obat jarak jauh ini memiliki tiga keunggulan utama:

1. efisiensi pemuatan obat yang tinggi
2. rasio molar tinggi antara obat dan lipid
3. pelepasan terkontrol obat baik in vitro dan in vivo.

Obat-nano ini secara khusus dirancang untuk digunakan dalam lingkungan mikroanatomi jaringan yang meradang dan kanker, sebuah fenomena yang disebut sebagai efek "peningkatan permeabilitas dan retensi". Teknologi nano semacam itu dalam pengobatan menyebabkan penurunan toksisitas dan peningkatan efektivitas pengobatan kanker dan penyakit lainnya.

Prospek untuk pengobatan nano

Produk pengobatan nano mulai muncul lebih dari sepuluh tahun yang lalu, dan bidang utama penerapan pengobatan nano di luar negeri adalah onkologi, penyakit SSP, penyakit kardiovaskular, dan pengendalian infeksi. Pengobatan nano sudah berkembang dengan baik. Tidak seperti beberapa aplikasi nanoteknologi potensial lainnya, yang sebagian besar masih bersifat eksperimental, pengobatan nano telah memberikan kontribusi yang signifikan terhadap efektivitas diagnosis dan pengobatan di luar negeri.

Anda mungkin tertarik

Sulit untuk membuat konsep dunia di mana manusia dapat memanipulasi objek berskala nano sesuka hati, atau bahkan mengontrol materi biologis mereka sendiri pada tingkat sel dengan cahaya. University of Texas di Austin, misalnya, sedang mengerjakan "nanotube", sebuah nanoteknologi medis menggunakan cahaya yang membuka kemungkinan baru untuk inovasi medis. Mereka telah mengembangkan nanotube opto-termoelektrik yang akan membantu memberikan pemahaman yang lebih dalam tentang materi dan sistem biologis serta membuka berbagai peluang untuk inovasi fundamental dan medis pada skala nanometer.

Produk nanomedis seperti nanotube berlaku untuk berbagai struktur nano metalik, semikonduktor, polimer, dan dielektrik dengan permukaan bermuatan atau hidrofobik. Nanosfer silikon, butiran silikon, butiran polistiren, kawat nano silikon, kawat nano germanium dan struktur nano logam telah dibuat. Memanipulasi dan berkomunikasi dengan sel hidup kemungkinan akan menjadi fokus penelitian utama bagi para insinyur yang ingin menggunakan potensi tabung nano dalam pengobatan.

MENARIK!
Jenis utama nanomaterial yang digunakan dalam aplikasi medis adalah: nanomaterial semikonduktor, nanomaterial magnetik, nanopartikel logam, nanomaterial karbon, nanokomposit hidrogel, liposom, dendrimer, nanokomposit polimer, dan polimer biodegradable.

Area Penelitian Paling Populer:

• biokompatibilitas bahan nano dengan organisme hidup dalam berbagai manifestasinya;
• nanobiosensor untuk mendiagnosis penyakit genetik, metabolik, atau infeksi;
• pengiriman obat yang ditargetkan dengan berbagai modifikasi bahan nano;
• perangkat dan struktur nanomedis, robot nano.

Nanopartikel baru semakin dirancang untuk diagnosis dan pengenalan patogen, untuk mengidentifikasi agen farmasi untuk pengobatan penyakit, untuk menemukan, menempelkan atau memasukkan senyawa biologis ke area target. Nanotoksikologi berfokus pada penilaian toksisitas berbagai bahan nano yang telah digunakan atau sedang dikembangkan untuk aplikasi medis.

Kisaran penerapan teknologi nano dalam pengobatan asing terus berkembang, dan kemungkinan besar dalam waktu dekat teknologi nano akan secara radikal mengubah wajah pengobatan modern.

Kirim karya bagus Anda di basis pengetahuan itu sederhana. Gunakan formulir di bawah ini

Pelajar, mahasiswa pascasarjana, ilmuwan muda yang menggunakan basis pengetahuan dalam studi dan pekerjaan mereka akan sangat berterima kasih kepada Anda.

Dihosting di http://www.allbest.ru

Perkenalan

Pada paruh kedua abad ke-20, terjadi revolusi ilmu pengetahuan dan teknologi, yang ditandai dengan peningkatan interaksi ilmu pengetahuan, pendekatan terpadu untuk mempelajari masalah yang kompleks; penggabungan ilmu pengetahuan dan teknologi, ilmu pengetahuan dan produksi, semakin pentingnya kegiatan informasi, pertumbuhan tingkat pendidikan dan budaya penduduk.

Sains menjadi faktor utama dalam pengembangan teknologi dan produksi. Semua arah utama kemajuan teknis didasarkan pada hasil ilmu fundamental.

Salah satu bidang yang menjanjikan bersama dengan rekayasa genetika adalah nanoteknologi.

Nanoteknologi adalah bidang interdisiplin ilmu dasar dan terapan dan teknologi yang berkaitan dengan kombinasi pembenaran teoretis, metode praktis penelitian, analisis dan sintesis, serta metode untuk produksi dan penggunaan produk dengan struktur atom tertentu dengan manipulasi terkendali. atom dan molekul individu.

Dalam aspek praktis, ini adalah teknologi untuk produksi perangkat dan komponennya yang diperlukan untuk pembuatan, pemrosesan, dan manipulasi atom, molekul, dan partikel, yang ukurannya berkisar antara 1 hingga 100 nanometer. Nanoteknologi dirancang untuk memanipulasi atom dan molekul individu, terkendali dan dengan presisi (super presisi). Penggunaan hasil ilmiah lanjutan dalam nanoteknologi memungkinkan untuk merujuknya ke teknologi tinggi.

Nanoteknologi adalah langkah logis berikutnya dalam pengembangan elektronik dan industri padat sains lainnya. Nanoteknologi adalah konsep kunci awal abad ke-21, simbol revolusi baru, ketiga, ilmiah dan teknologi. Menurut ramalan para ilmuwan, teknologi nano di abad ke-21 akan membuat revolusi yang sama dalam manipulasi materi, yang dibuat komputer di abad ke-20 dalam manipulasi informasi. Perkembangan mereka membuka prospek besar untuk pengembangan material baru, peningkatan komunikasi, pengembangan bioteknologi, mikroelektronika, energi, perawatan kesehatan, dan senjata. Di antara terobosan ilmiah yang paling mungkin, para ahli mengutip peningkatan yang signifikan dalam kinerja komputer, pemulihan organ manusia menggunakan jaringan yang baru diciptakan kembali, perolehan bahan baru yang dibuat langsung dari atom dan molekul tertentu, serta penemuan baru dalam bidang kimia dan fisika.

Bab 1 Sifat Nanoteknologi dan Aplikasinya

1.1 Sejarah nanoteknologi

Orang-orang mulai berpikir tentang kemungkinan mengembangkan teknologi nano dan membuat bahan nano sejak lama. Jadi, penyair dan ilmuwan Romawi kuno Titus Lucretius Carus dalam karyanya "On the Nature of Things" memperkenalkan konsep "prinsip pertama benda", menambahkan dan menggabungkan zat yang berbeda dengan sifat berbeda: "Prinsip pertama hal-hal, seperti yang sekarang dapat Anda lihat dengan mudah, hanya pada batas yang diketahui bentuknya heterogen. Jika tidak demikian, maka tentunya benih lain harus mencapai ukuran yang sangat besar. Sebab, dengan ukurannya yang sama kecilnya, mereka tidak memungkinkan adanya perbedaan bentuk yang signifikan.

Pemikiran tentang penggunaan partikel ultra-halus individu untuk membuat objek dan bahan yang diperlukan muncul di benak para alkemis abad pertengahan dan ilmuwan terkemuka abad 17-18, misalnya, M.V. Lomonosov dan orang Prancis P. Gassendi. Penulis Rusia N.S. Leskov, dalam karyanya yang terkenal tentang mekanik Tula Levsha, menggambarkan contoh nanoteknologi yang hampir klasik untuk produksi "kutu mekanik". Pada saat yang sama, ada kebetulan misterius - menurut Leskov, untuk mengamati "kuku nano" di tapal kuda kutu, diperlukan pembesaran 5 juta kali, yaitu, hanya batas kemampuan mikroskop gaya atom modern, yaitu salah satu alat utama untuk mempelajari bahan berstrukturnano.

Banyak sumber, terutama dalam bahasa Inggris, mengaitkan penyebutan pertama metode yang kemudian disebut nanoteknologi dengan pidato terkenal Richard Feynman pada tahun 1959 di California Institute of Technology pada pertemuan tahunan American Physical Society. Richard Feynman menyarankan bahwa adalah mungkin untuk memindahkan atom tunggal secara mekanis, menggunakan manipulator dengan ukuran yang sesuai, setidaknya proses seperti itu tidak akan bertentangan dengan hukum fisika yang dikenal saat ini.

Gagasan Feynman tentang cara membuat dan menggunakan manipulator semacam itu hampir secara tekstual bertepatan dengan kisah fantastis "Microhands" oleh penulis terkenal Soviet Boris Zhitkov, yang diterbitkan pada tahun 1931.

Istilah "nanoteknologi" pertama kali diusulkan oleh N. Taniguchi Jepang pada tahun 1974. Kemungkinan untuk membuat bahan dengan ukuran butir kurang dari 100 nm, yang seharusnya memiliki banyak sifat tambahan yang menarik dan berguna dibandingkan dengan bahan struktur mikro tradisional, ditunjukkan oleh Ilmuwan Jerman G. Gleiter pada tahun 1981 Dia juga, terlepas dari dirinya, ilmuwan domestik I.D. Morokhov memperkenalkan konsep nanocrystals ke dalam literatur ilmiah. Belakangan, G. Gleiter juga memperkenalkan istilah bahan nanokristalin, struktur nano, nanofase, nanokomposit, dll. ke dalam penggunaan ilmiah.

Kronologi singkat pencapaian di bidang nanoteknologi disajikan pada Tabel 1.

Tabel 1 - Kronologi singkat pencapaian di bidang nanoteknologi

	Kemajuan signifikan dalam nanoteknologi
	Diagram skematik perangkat untuk mikroskop optik pemindaian jarak dekat diusulkan.
	Fisikawan Jerman Max Knoll dan Ernst Ruska menciptakan mikroskop elektron, yang untuk pertama kalinya memungkinkan mempelajari objek nano
	Penciptaan mikroskop elektron pemindaian pertama
	Fisikawan Amerika Richard Feynman mengemukakan gagasan untuk menciptakan zat dan benda dengan perakitan atom sedikit demi sedikit.
	Alfred Cho dan John Arthur, karyawan divisi ilmiah perusahaan Amerika Bell, mengembangkan landasan teoretis nanoteknologi dalam perawatan permukaan
	Membuat perangkat yang bekerja berdasarkan prinsip mikroskop jarak dekat
	Fisikawan Jepang Norio Taniguchi menciptakan istilah "nanoteknologi" untuk merujuk pada mekanisme yang berukuran lebih kecil dari satu mikron. Kata Yunani "nanos" berarti kira-kira "orang tua"
	Kemungkinan keberadaan garis kuantum dan titik kuantum dipertimbangkan secara teoritis
	Fisikawan Jerman Gerd Binnig dan Heinrich Rohrer menciptakan mikroskop yang mampu menunjukkan atom individu (memindai tunneling mikroskop)
	Fisikawan Amerika Robert Curl, Harold Kroto, dan Richard Smaley menciptakan teknologi yang memungkinkan Anda mengukur objek dengan diameter satu nanometer secara akurat. Penciptaan transistor efek medan pertama dengan mobilitas pembawa yang tinggi. Kimiawan mensintesis fullerene pertama
	E.K. Drexler (AS) mengedepankan konsep pembuatan mesin molekuler. Penciptaan mikroskop kekuatan atom
	Donald Eigler, seorang karyawan IBM, menuliskan nama perusahaannya dengan atom xenon
	Di Jepang, implementasi program negara untuk pengembangan teknik manipulasi atom dan molekul (proyek Teknologi Atom) telah dimulai. Mendapatkan tabung nano karbon pertama
	Fisikawan Belanda Seez Dekker menciptakan transistor berbasis nanoteknologi. Elemen memori perangkat penyimpanan elektronik (dengan kapasitas memori 128 Mbps) yang beroperasi pada suhu kamar telah diproduksi
	Fisikawan Amerika James Tour dan Mark Reed menetapkan bahwa satu molekul dapat berperilaku dengan cara yang sama seperti rantai molekul.
	Pemerintah AS mendukung pembentukan Inisiatif Nanoteknologi Nasional\Inisiatif Nanoteknologi Nasional. Penelitian nanoteknologi telah menerima dana pemerintah. Kemudian $500 juta dialokasikan dari anggaran federal. Pada tahun 2002, jumlah alokasi ditingkatkan menjadi $604 juta. Untuk tahun 2003, Inisiatif meminta $710 juta
	Korporasi negara "Rosnano" didirikan di Federasi Rusia

1.2 Keadaan pengetahuan tentang nanoteknologi saat ini

Nanosains secara keseluruhan berkembang secara harfiah di depan mata kita di persimpangan ilmu dan teknologi independen yang sebelumnya dianggap (teknologi informasi, teknik elektronik, biokimia, spektroskopi atom, fisika, dll.).

Hasil jalinan ilmu telah menjadi masalah serius inkonsistensi dalam pendekatan, terminologi, definisi, metode dan jargon ilmiah. Pembuatan buku pegangan dan kamus tentang nanoteknologi menjadi masalah yang mendesak (khususnya, terkait dengan arus informasi yang berkembang dalam bahasa Jepang dan Cina).

Saat ini, baik definisi konvensional teknologi nano maupun standar internasional telah diadopsi untuk mengidentifikasi produk nanoteknologi secara jelas. Masalahnya adalah nanoteknologi adalah bidang interdisipliner kompleks yang berkembang seiring perkembangannya, dan industri nano bukanlah cabang ekonomi dalam pengertian konvensional - ini mencakup berbagai jenis kegiatan ekonomi dan jenis produk.

Nanosains dapat didefinisikan sebagai ilmu interdisipliner yang berkaitan dengan studi fisika dan kimia dasar objek dan proses dengan skala beberapa nanometer.

Nanoteknologi adalah badan penelitian nanosains terapan dan aplikasi praktisnya, termasuk produksi industri dan penggunaan sosial.

1.3 Aplikasi nanoteknologi

Melalui penggunaan nanoteknologi, “terobosan” yang signifikan terhadap prinsip operasi baru dan metode teknologi baru dapat dilakukan. Karena nanoteknologi memungkinkan Anda untuk membuat sejumlah proses produksi, bahan, dan perangkat yang secara fundamental baru berdasarkan pada mereka.

Penetrasi nanoteknologi ke dalam bidang aktivitas manusia dapat direpresentasikan sebagai pohon nanoteknologi. Aplikasi memiliki bentuk pohon, cabang-cabangnya mewakili aplikasi utama, dan cabang-cabang dari cabang besar mewakili diferensiasi dalam aplikasi utama pada titik waktu tertentu.

Hari ini kami memiliki gambar berikut:

· ilmu biologi melibatkan pengembangan teknologi tag gen, permukaan untuk implan, permukaan antimikroba, obat yang ditargetkan, rekayasa jaringan, terapi onkologi;

· serat sederhana menyarankan pengembangan teknologi kertas, bahan bangunan murah, papan ringan, onderdil mobil, bahan tugas berat;

· Nanoclip melibatkan produksi kain baru, lapisan kaca, pasir "pintar", kertas, serat karbon;

· perlindungan terhadap korosi melalui nanoadditives untuk tembaga, aluminium, magnesium, baja;

· Katalis dimaksudkan untuk digunakan dalam pertanian, penghilang bau, dan produksi makanan;

· Bahan yang mudah dibersihkan digunakan dalam kehidupan sehari-hari, arsitektur, industri susu dan makanan, industri transportasi, sanitasi. Ini adalah produksi gelas pembersih sendiri, peralatan dan perkakas rumah sakit, pelapis anti jamur, keramik yang mudah dibersihkan;

bio-coating digunakan dalam peralatan dan bantalan olahraga;

· Optik sebagai bidang penerapan nanoteknologi mencakup bidang-bidang seperti elektrokromik, produksi lensa optik. Ini adalah optik fotokromik baru, optik yang mudah dibersihkan, dan optik berlapis;

· keramik di bidang aplikasi nanoteknologi memungkinkan untuk memperoleh electroluminescence dan photoluminescence, pasta pencetakan, pigmen, nanopowders, mikropartikel, membran;

· Teknologi komputer dan elektronik sebagai bidang penerapan nanoteknologi akan mengembangkan elektronik, sensor nano, mikrokomputer rumah tangga (tertanam), alat visualisasi dan konverter energi. Selanjutnya adalah pengembangan jaringan global, komunikasi nirkabel, komputer kuantum dan DNA;

· Pengobatan nano, sebagai bidang penerapan nanoteknologi, ini adalah bahan nano untuk prostetik, prostesis "pintar", kapsul nano, nanoprobe diagnostik, implan, rekonstruktor dan penganalisa DNA, instrumen "pintar" dan presisi, obat-obatan terarah;

· ruang angkasa sebagai bidang penerapan nanoteknologi akan membuka prospek bagi konverter mekanoelektrik energi matahari, bahan nano untuk aplikasi luar angkasa;

· ekologi sebagai bidang penerapan nanoteknologi adalah pemulihan lapisan ozon, pengendalian cuaca.

Gambar 1 - Prakiraan konsekuensi ekonomi dan sosial dari pengenalan teknologi nano

1.3.1 Nanoteknologi di luar angkasa

Saat ini, luar angkasa tidak eksotis, dan penjelajahannya bukan hanya masalah prestise. Pertama-tama, ini adalah masalah keamanan nasional dan daya saing nasional negara kita. Pengembangan sistem nano superkomplekslah yang dapat menjadi keunggulan nasional negara. Seperti nanoteknologi, nanomaterial akan memberi kita kesempatan untuk berbicara serius tentang penerbangan berawak ke berbagai planet di tata surya. Penggunaan bahan nano dan mekanisme nanolah yang dapat membuat penerbangan berawak ke Mars dan eksplorasi permukaan Bulan menjadi kenyataan. Arah lain yang sangat dituntut dalam pengembangan mikrosatelit adalah penciptaan penginderaan jauh Bumi. Pasar konsumen informasi sedang dibentuk dengan resolusi gambar satelit 1 m dalam jangkauan radar dan kurang dari 1 m dalam jangkauan optik (pertama-tama, data tersebut digunakan dalam kartografi).

Sistem mikrosatelit telah dibuat, tidak terlalu rentan terhadap upaya untuk menghancurkannya. Adalah satu hal untuk menembak jatuh raksasa di orbit dengan berat beberapa ratus kilogram, atau bahkan ton, segera mematikan semua komunikasi atau intelijen ruang angkasa, dan hal lain ketika ada segerombolan mikrosatelit di orbit. Kegagalan salah satunya dalam hal ini tidak akan mengganggu pengoperasian sistem secara keseluruhan. Dengan demikian, persyaratan keandalan pengoperasian setiap satelit dapat dikurangi.

Ilmuwan muda percaya bahwa antara lain, penciptaan teknologi baru di bidang optik, sistem komunikasi, metode transmisi, penerimaan, dan pemrosesan informasi dalam jumlah besar harus dikaitkan dengan masalah utama mikrominiaturisasi satelit. Kita berbicara tentang teknologi nano dan bahan nano, yang memungkinkan pengurangan massa dan dimensi perangkat yang diluncurkan ke luar angkasa dengan dua kali lipat. Misalnya, kekuatan nanonikel 6 kali lebih tinggi dari nikel biasa, yang memungkinkan, saat digunakan dalam mesin roket, untuk mengurangi massa nosel hingga 20-30%. Mengurangi massa teknologi antariksa memecahkan banyak masalah: memperpanjang masa tinggal pesawat ruang angkasa, memungkinkannya terbang lebih jauh dan membawa lebih banyak peralatan yang berguna untuk penelitian. Pada saat yang sama, masalah pasokan energi sedang diselesaikan. Perangkat miniatur akan segera digunakan untuk mempelajari banyak fenomena, misalnya, dampak sinar matahari pada proses di Bumi dan di ruang dekat Bumi.

Diharapkan pada tahun 2025 akan muncul perakit pertama berbasis nanoteknologi. Secara teori dimungkinkan bahwa mereka dapat membangun objek apa pun dari atom yang sudah jadi. Ini akan cukup untuk mendesain produk apa pun di komputer, dan itu akan dirakit dan dikalikan dengan kompleks perakitan robot nano. Tapi ini masih merupakan kemungkinan nanoteknologi yang paling sederhana. Diketahui dari teori bahwa mesin roket akan bekerja secara optimal jika dapat berubah bentuk tergantung pada modenya. Hanya dengan penggunaan nanoteknologi ini akan menjadi kenyataan. Struktur yang lebih kuat dari baja, lebih ringan dari kayu, akan dapat memuai, berkontraksi, dan menekuk, mengubah gaya dan arah gaya dorong. Pesawat ruang angkasa akan dapat berubah dalam waktu sekitar satu jam. Nanoteknologi, yang tertanam dalam pakaian antariksa dan memastikan sirkulasi zat, akan memungkinkan seseorang untuk tinggal di dalamnya untuk waktu yang tidak terbatas. Robot nano juga mampu mewujudkan impian fiksi ilmiah tentang kolonisasi planet lain, perangkat ini akan mampu menciptakan habitat yang diperlukan untuk kehidupan manusia di atasnya. Akan menjadi mungkin untuk secara otomatis membangun sistem orbit, struktur apa pun di lautan, di permukaan bumi, dan di udara (para ahli memprediksi ini pada tahun 2025).

1.3.2 Teknologi nano di bidang pertanian dan industri

Nanoteknologi memiliki potensi untuk merevolusi pertanian. Robot molekuler akan dapat menghasilkan makanan dengan "membebaskan" tumbuhan dan hewan darinya. Untuk tujuan ini, mereka akan menggunakan "bahan rumput" apa saja: air dan udara, di mana terdapat unsur-unsur utama yang diperlukan - karbon, oksigen, nitrogen, hidrogen, aluminium dan silikon, dan sisanya, seperti untuk organisme hidup "biasa", akan dibutuhkan dalam jumlah mikro. Misalnya, secara teori dimungkinkan untuk menghasilkan susu langsung dari rumput, melewati mata rantai perantara - sapi. Seseorang tidak harus membunuh hewan untuk makan ayam goreng atau sepotong lemak asap. Barang konsumen akan diproduksi "di rumah".

Nanofood (nanofood) - istilah baru, tidak jelas dan tidak sedap dipandang. Makanan untuk manusia nano? Porsi yang sangat kecil? Makanan yang dibuat di pabrik nano? Tentu saja tidak. Tapi tetap saja, ini adalah arah yang menarik dalam industri makanan. Ternyata nanoeating adalah keseluruhan rangkaian ide ilmiah yang sudah dalam proses implementasi dan penerapan di industri. Pertama, nanoteknologi dapat memberi peluang unik bagi produsen makanan untuk memantau kualitas dan keamanan produk secara real-time secara langsung dalam proses produksi. Kita berbicara tentang mesin diagnostik yang menggunakan berbagai sensor nano atau yang disebut titik kuantum yang dapat dengan cepat dan andal mendeteksi kontaminan kimia terkecil atau agen biologis berbahaya dalam produk. Dan produksi makanan, transportasi, dan metode penyimpanannya dapat menerima bagian mereka dari inovasi yang berguna dari industri nanoteknologi. Menurut para ilmuwan, mesin produksi massal pertama semacam ini akan muncul dalam produksi pangan massal dalam empat tahun ke depan.

Tetapi ide-ide yang lebih radikal juga masuk dalam agenda. Apakah Anda siap menelan partikel nano yang tidak dapat Anda lihat? Tetapi bagaimana jika nanopartikel sengaja digunakan untuk mengirimkan zat dan obat bermanfaat ke bagian tubuh yang dipilih secara tepat? Bagaimana jika nanokapsul semacam itu dapat dimasukkan ke dalam produk makanan? Sejauh ini, belum ada yang menggunakan nanofood, tetapi pengembangan awal sudah dilakukan. Para ahli mengatakan bahwa partikel nano yang dapat dimakan dapat dibuat dari silikon, keramik atau polimer dan, tentu saja, bahan organik. Dan jika semuanya jelas mengenai keamanan dari apa yang disebut partikel "lunak", yang struktur dan komposisinya mirip dengan bahan biologis, maka partikel "keras" yang tersusun dari zat anorganik adalah titik putih besar di persimpangan dua wilayah - nanoteknologi dan biologi. Para ilmuwan masih belum bisa mengatakan rute mana yang akan dilalui partikel-partikel tersebut di dalam tubuh, dan di mana mereka akan berhenti sebagai hasilnya. Ini masih harus dilihat. Tetapi beberapa ahli sudah memberikan gambaran futuristik tentang manfaat nanoeating di luar memberikan nutrisi yang berharga ke sel yang tepat. Idenya adalah sebagai berikut: setiap orang membeli minuman yang sama, tetapi konsumen akan dapat mengontrol partikel nano sedemikian rupa sehingga rasa, warna, aroma, dan konsentrasi minuman tersebut akan berubah di depan matanya.

Bab 2. Teknologi nano dalam kedokteran

nanorobot pengobatan nanoteknologi

Studi tentang sifat-sifat bahan nano dalam kerangka penelitian fundamental dan penelitian terapan dilakukan hampir di seluruh dunia, kecuali sebagian besar negara di Afrika dan beberapa negara di Amerika Selatan. Keberhasilan terbesar diperoleh di AS, Jepang, dan Prancis. Negara kita telah terlibat dalam penelitian di bidang nanoteknologi selama beberapa dekade. Di bidang tertentu, ilmuwan Rusia menempati posisi prioritas di dunia.

Nanomedicine diwakili oleh kemungkinan berikut:

1. Labs on a chip, pengiriman obat yang ditargetkan ke dalam tubuh.

2. DNA - keripik (penciptaan obat individu).

3. Enzim dan antibodi buatan.

4. Organ buatan, polimer fungsional buatan (pengganti jaringan organik). Arah ini terkait erat dengan gagasan kehidupan buatan dan di masa depan mengarah pada penciptaan robot dengan kesadaran buatan dan mampu menyembuhkan diri sendiri pada tingkat molekuler.

5. Nanorobots-surgeons (biomekanisme yang melakukan perubahan dan memerlukan tindakan medis, pengenalan dan penghancuran sel kanker). Penerapan nanoteknologi yang paling radikal dalam pengobatan adalah penciptaan robot nano molekuler yang dapat menghancurkan infeksi dan tumor kanker, memperbaiki DNA, jaringan, dan organ yang rusak, menduplikasi seluruh sistem pendukung kehidupan tubuh, dan mengubah sifat-sifat tubuh.

Mempertimbangkan satu atom sebagai batu bata atau "detail", teknologi nano mencari cara praktis untuk membangun bahan dengan karakteristik yang diinginkan dari detail ini. Banyak perusahaan sudah mengetahui cara merakit atom dan molekul menjadi struktur tertentu.

2.1 Nanoteknologi dalam memerangi sel kanker

Kemajuan terbaru dalam nanoteknologi, menurut para ilmuwan, bisa sangat berguna dalam memerangi kanker. Obat anti kanker telah dikembangkan yang dikirim langsung ke target - ke dalam sel yang terkena tumor ganas. Partikel nano dapat berfungsi sebagai transportasi obat, membawa zat aktif tepat ke area yang terinfeksi. Ini adalah sistem baru berdasarkan bahan yang dikenal sebagai biosilicon. Nanosilicone memiliki struktur berpori (berdiameter sepuluh atom), yang nyaman untuk memasukkan obat, protein, dan radionuklida. Setelah mencapai tujuan, biosilicon mulai hancur, dan obat-obatan yang diberikan olehnya mulai bekerja. Selain itu, menurut pengembangnya, sistem baru ini memungkinkan Anda menyesuaikan dosis obat.

Langkah selanjutnya dalam pengembangan terapi baru ini adalah percobaan yang berhasil menyembuhkan tumor pada tikus laboratorium menggunakan partikel nano emas radioaktif.

Pertama, para ilmuwan menyiapkan partikel nano emas menggunakan isotop emas radioaktif 198. Partikel nano kemudian dilapisi dengan glikoprotein gom arab untuk membuat partikel nano biokompatibel dan memungkinkannya bergerak bebas dalam aliran darah. Eksperimen yang dilakukan pada tikus menunjukkan bahwa, setelah disuntikkan ke dalam darah, partikel nano terkonsentrasi di jaringan tumor prostat manusia yang dicangkokkan ke tikus, praktis tanpa mentransmisikan radioaktivitas ke organ lain.

Tikus yang menerima nanopartikel diikuti selama tiga minggu. Pada akhir periode ini, volume tumor berkurang 82% dibandingkan dengan hewan yang menerima nanopartikel tanpa radiasi. Selain itu, hewan dari kelompok pertama tidak mengalami penurunan berat badan selama pengamatan, berbeda dengan hewan dari kelompok kedua. Para ilmuwan juga menguji darah tikus dan tidak menemukan tanda-tanda paparan radiasi.

Selama beberapa tahun terakhir, karyawan Pusat Teknologi Nano Biologi telah mengerjakan pembuatan mikrosensor yang akan digunakan untuk mendeteksi sel kanker di dalam tubuh dan melawan penyakit mengerikan ini.

Sebuah teknik baru untuk mengenali sel kanker didasarkan pada implantasi reservoir berbentuk bola kecil yang terbuat dari polimer sintetik yang disebut dendrimer (dari pohon dendron Yunani) ke dalam tubuh manusia. Polimer ini telah disintesis dalam dekade terakhir dan memiliki struktur non-padat yang baru secara fundamental yang menyerupai struktur karang atau kayu. Polimer semacam itu disebut hyperbranched atau cascade. Yang percabangannya teratur disebut dendrimer. Dengan diameter, setiap bola, atau sensor nano, hanya mencapai 5 nanometer - 5 per miliar meter, yang memungkinkan untuk menempatkan miliaran sensor nano semacam itu di area kecil di ruang angkasa.

Begitu masuk ke dalam tubuh, sensor kecil ini akan menembus limfosit, sel darah putih yang memberikan respons pertahanan tubuh terhadap infeksi dan patogen lainnya. Ketika respon imun sel limfoid terhadap penyakit atau kondisi lingkungan tertentu - pilek atau paparan radiasi, misalnya - struktur protein sel berubah. Setiap nanosensor, dilapisi dengan bahan kimia khusus, akan mulai bersinar dengan perubahan tersebut.

Untuk melihat cahaya ini, para ilmuwan akan membuat alat khusus yang memindai retina. Laser alat semacam itu harus mendeteksi pancaran limfosit ketika mereka melewati satu per satu melalui kapiler sempit di fundus. Jika ada cukup sensor berlabel dalam limfosit, pemindaian 15 detik diperlukan untuk mendeteksi kerusakan sel, kata para ilmuwan.

2.2 Nanobot

Sains dan teknik modern membutuhkan bantuan teknologi robotik untuk menyelesaikan berbagai masalah. Pada saat yang sama, masalah yang semakin dihadapi para ilmuwan membutuhkan penciptaan bukan raksasa yang mampu menggali lubang dengan satu gerakan ember, tetapi mesin kecil yang tidak terlihat oleh mata. Produk teknik ini tidak seperti robot dalam arti biasa, tetapi mereka mampu melakukan tugas kompleks secara mandiri sesuai dengan algoritme yang ada. Mesin semacam itu disebut nanorobot.

Cakupan nanorobot sangat luas. Faktanya, mereka mungkin diperlukan saat membuat, men-debug, dan memelihara fungsi sistem yang kompleks. Mesin nano dapat digunakan dalam elektronik untuk membuat perangkat mini atau sirkuit listrik - teknologi ini disebut perakitan nano molekuler. Di masa depan, perakitan apa pun di pabrik komponen dapat diganti dengan perakitan atom sederhana.

Namun, masalah penggunaan robot nano dalam pengobatan kini telah mengemuka. Tubuh manusia, seolah-olah, menyarankan gagasan nanorobot, karena ia sendiri mengandung banyak mekanisme nano alami: banyak neutrofil, limfosit, dan sel darah putih yang terus berfungsi di dalam tubuh, memulihkan jaringan yang rusak, menghancurkan mikroorganisme yang menyerang, dan menghilangkan partikel asing dari berbagai organ. Dengan injeksi konvensional, robot nano dapat disuntikkan ke dalam darah atau getah bening. Untuk penggunaan luar, solusi dengan robot ini dapat diterapkan ke tempat tisu. Salah satu arahan yang dikembangkan adalah pengangkutan obat ke sel yang terkena. Robot nano semacam itu bisa efektif, misalnya, dalam pengobatan tumor kanker dengan obat.

Nanorobot benar-benar dapat melakukan segalanya: mendiagnosis keadaan organ dan proses apa pun, campur tangan dalam proses ini, mengirimkan obat, menghubungkan dan menghancurkan jaringan, dan mensintesis yang baru. Faktanya, robot nano dapat meremajakan seseorang secara permanen dengan mereplikasi semua jaringannya. Pada tahap ini, para ilmuwan telah mengembangkan program kompleks yang mensimulasikan desain dan perilaku robot nano di dalam tubuh. Aspek manuver yang sangat mendetail di lingkungan arteri, pencarian protein menggunakan sensor. Para ilmuwan telah melakukan studi virtual robot nano untuk pengobatan diabetes, studi rongga perut, aneurisma otak, kanker, bioproteksi dari zat beracun.

Di sini, dampak terbesar dari nanoteknologi diharapkan, karena mempengaruhi dasar keberadaan masyarakat - manusia. Nanoteknologi mencapai tingkat dimensi dunia fisik, di mana perbedaan antara yang hidup dan yang tidak hidup menjadi goyah - ini adalah mesin molekuler. Nanoteknologi dalam bentuk yang dikembangkan melibatkan konstruksi robot nano, mesin molekul komposisi atom anorganik, mesin ini akan dapat membuat salinannya sendiri, memiliki informasi tentang konstruksi semacam itu. Oleh karena itu, garis antara yang hidup dan yang tidak hidup mulai kabur. Sampai saat ini, hanya satu robot DNA berjalan primitif yang telah dibuat.

Dalam kedokteran, masalah penggunaan teknologi nano terletak pada kebutuhan untuk mengubah struktur sel pada tingkat molekuler, yaitu. untuk melakukan "operasi molekuler" dengan bantuan robot nano. Diharapkan dapat menciptakan dokter robotik molekuler yang dapat "hidup" di dalam tubuh manusia, menghilangkan segala kerusakan yang terjadi, atau mencegah terjadinya hal tersebut. Dengan memanipulasi atom dan molekul individu, robot nano akan dapat memperbaiki sel. Istilah yang diprediksi untuk penciptaan robot dokter adalah paruh pertama abad ke-21.

Untuk mencapai tujuan ini, umat manusia perlu menyelesaikan tiga pertanyaan utama:

1. Merancang dan membuat robot molekuler yang dapat memperbaiki molekul.

2. Merancang dan membuat komputer nano yang akan mengontrol mesin nano.

3. Membuat gambaran lengkap tentang semua molekul dalam tubuh manusia, dengan kata lain membuat peta tubuh manusia pada tingkat atom.

Kesulitan utama dengan nanoteknologi adalah masalah pembuatan nanobot pertama. Ada beberapa arah yang menjanjikan.

Salah satunya adalah untuk meningkatkan scanning tunneling mikroskop atau mikroskop kekuatan atom dan mencapai akurasi posisi dan kekuatan mencengkeram.

Cara lain untuk membuat petunjuk nanorobot pertama melalui sintesis kimia. Dimungkinkan untuk merancang dan mensintesis komponen kimia rumit yang mampu dirakit sendiri dalam larutan.

Dan cara lain mengarah melalui biokimia. Ribosom (di dalam sel) adalah robot nano khusus, dan kita dapat menggunakannya untuk membuat robot yang lebih serbaguna. Robot nano ini akan dapat memperlambat proses penuaan, merawat sel individu dan berinteraksi dengan neuron individu.

Pekerjaan penelitian telah dimulai relatif baru, tetapi laju penemuan di bidang ini sangat tinggi. Banyak yang percaya bahwa ini adalah masa depan kedokteran.

Di Jepang, para ilmuwan telah mengembangkan "nanobrain" - struktur molekul yang memungkinkan Anda mengendalikan robot nano. Sebagai bagian dari percobaan, berbagai mesin nano mampu menjalankan perintah paling sederhana dengan bantuan “nanobrain”. "Nanobrain" dapat digunakan untuk membuat superkomputer.

Karyawan Pusat Internasional untuk Ilmuwan Muda menciptakan struktur molekul kompleks yang memungkinkan untuk mengontrol beberapa mesin nano sekaligus. Para peneliti membuat percobaan di mana mereka membuktikan bahwa struktur 17 molekul DRQ (terdiri dari benzoquinone dan tetramethyl) berfungsi mirip dengan prosesor yang melakukan 16 instruksi per siklus.

17 molekul DRQ dapat dibentuk menjadi mesin molekuler yang mampu mengkodekan lebih dari 4 miliar kombinasi berbeda. Ukuran struktur molekul yang dihasilkan hanya 2 nanometer. Ini adalah contoh kerja "nanobrain" pertama di dunia.

Diasumsikan bahwa "nanobrain" dapat digunakan untuk membuat robot nano, yang proyeknya masih dalam pengembangan.

2.3 Menggunakan nanomagnet untuk membersihkan darah dari racun

Ilmuwan yang terlibat dalam penerapan nanoteknologi dalam pengobatan melaporkan bahwa mereka telah mengembangkan cara untuk membersihkan darah dari racun dalam beberapa jam. Untuk ini, nanomagnet khusus digunakan. Setiap nanomagnet berdiameter 30 nanometer, dan satu gram magnet semacam itu cukup untuk membersihkan darah seseorang dari racun tertentu dalam beberapa jam.

Penggunaan nanomagnet untuk pemurnian darah menjadi subjek penelitian disertasi oleh Inge Herrmann, seorang ilmuwan di Institute of Chemistry and Bioengineering di Zurich. Para ilmuwan telah menemukan bahwa magnet dalam darah dapat dibuat untuk menarik molekul racun. Karena darah cukup kental, magnet dicampur ke dalam darah dengan pengocokan lembut. Dalam waktu kurang dari lima menit, magnet menarik semua molekul racun yang sesuai. Laju ditentukan oleh konstanta pengikatan, dan semakin tinggi indikator ini, semakin cepat antibodi tertarik pada antigen. Setelah prosedur pemurnian, nanomagnet disaring dari darah menggunakan magnet permanen besar di dinding luar pembuluh darah.

Permukaan magnet yang halus dan tidak berpori memiliki daya tarik yang besar. Keuntungan lainnya adalah magnet dapat disesuaikan dengan molekul yang ditentukan dengan tepat sehingga magnet tidak mengganggu fungsi antibodi, sel darah merah, atau protein darah.

Saat ini, metode seperti dialisis, filtrasi atau metode penipisan digunakan untuk menyaring zat beracun dari aliran darah. Namun, molekul banyak zat yang diproduksi oleh tubuh atau masuk dari luar terlalu besar untuk dihilangkan menggunakan metode ini tanpa mempengaruhi molekul zat vital. Hingga saat ini, satu-satunya metode yang dianggap sebagai penggantian lengkap plasma darah, sehingga ilmuwan Jerman menganggap metode mereka sebagai terobosan dalam bidang kedokteran ini, karena magnet dapat menarik molekul yang sangat besar dan sangat kecil.

Dalam percobaan sebelumnya, para ilmuwan menggunakan magnet dalam jumlah yang sangat besar, yang menyebabkan penghancuran sel darah merah, tetapi sekarang tidak ada konsekuensi negatif yang teridentifikasi: nanomagnet tidak memengaruhi sel darah merah atau pembekuan darah. Ketakutan bahwa penggunaan magnet akan menyebabkan pelepasan terlalu banyak zat besi ke dalam darah ternyata juga tidak berdasar.

Saat ini, para ilmuwan bermaksud untuk memulai pengujian skala penuh dari metode tersebut untuk mengetahui apakah itu benar-benar aman bagi manusia.

2.4 Implan retina

Penelitian oleh Profesor Yael Khanin dari Universitas Teknik Elektronik Tel Aviv membawa harapan bagi orang-orang yang kehilangan penglihatan dengan membiarkan elektroda dipasang ke saraf retina untuk merangsang pertumbuhan jaringan sel. Pengembangan tersebut telah berhasil diuji pada hewan.

Sejauh ini, perkembangannya digunakan dalam pekerjaan pemulihan jaringan saraf otak. Pengembangannya adalah massa tabung karbon berukuran nano seperti pasta. Dengan bantuan arus listrik, Ya.Khanin berhasil membuat neuron dari otak tikus tumbuh pada massa tersebut. Pertumbuhan seperti itu, katanya, adalah proses yang sangat kompleks, tetapi neuron beradaptasi dengan baik pada struktur baru, terhubung dengannya secara fisik dan elektrik. Dengan bantuan struktur yang begitu kompleks, seseorang dapat mengamati secara detail proses yang terjadi antar neuron.

Perkembangannya sudah bisa dipraktikkan untuk pengobatan degenerasi retina. Penyakit semacam itu dianggap tidak dapat disembuhkan dan para ilmuwan telah lama mencari cara untuk mengganti sel yang rusak. Namun, Ya Khanin berhasil membuat implan retinal yang memulihkan aktivitas jaringan di area yang rusak. Tumbuh di substrat transparan yang fleksibel, sel-sel baru menyatu dengan retina dan mengarah pada pemulihan penglihatan yang hilang.

2.5 Implan nanotitanium

Di Amerika Serikat, bersama dengan ahli nanoteknologi Rusia, produksi implan nanotitanium pertama untuk digunakan dalam kedokteran gigi telah dimulai. Di pihak Rusia, perusahaan penelitian dan produksi "Nanomet" terlibat dalam proyek tersebut, khususnya.

Bahan nano tempat implan dibuat jauh lebih kuat dari biasanya dan menyatu dengan jaringan tulang lebih cepat, dan juga lebih tahan lama.

Para peneliti mampu mengubah molekul menjadi nanocoil, sejenis struktur nano yang baru-baru ini menarik perhatian para ilmuwan karena kemampuannya untuk menempelkan molekul lain ke dirinya sendiri. Perkembangan ini mungkin menjanjikan untuk pengenalan nanoteknologi di berbagai bidang seperti obat-obatan, biomedis, untuk produksi biosensor dan banyak lagi.

Nanocoils merupakan konsep baru dalam nanoteknologi karena mereka memiliki luas permukaan yang sangat besar dan pada saat yang sama memberikan pergerakan fluida yang cepat. Mereka menyerupai kabel melingkar dari telepon lama. Sangat mudah untuk menempatkan katalis pereaksi pada mereka dan jangkauan penerapannya cukup luas.

Para ilmuwan telah menemukan cara untuk menempelkan enzim ke nanocoil silika sehingga berfungsi sebagai katalis biologis untuk memfasilitasi reaksi lainnya. Berdasarkan spiral semacam itu, dimungkinkan untuk membuat, misalnya, biosensor yang akan bereaksi sangat cepat terhadap keberadaan racun. Para ilmuwan menganggap penting betapa mudahnya nanocoil menempelkan berbagai molekul biologis ke dirinya sendiri. Mereka tidak hanya dapat dilapisi dengan enzim, tetapi juga, misalnya, dengan antibodi. Spiral itu sendiri ditanam menggunakan pengendapan uap kimia pada berbagai substrat.

Ilmuwan Prancis telah menemukan bahan nano, yang karenanya gigi yang rusak parah pun dapat dipulihkan. Film nanomaterial dapat dililitkan pada gigi yang sakit, yang akan mulai pulih.

Kesimpulan

Dalam perjalanan revolusi ilmu pengetahuan dan teknologi, ada gerakan "dalam luasnya" (bersama dengan benda mati, penggunaan benda hidup dimulai - rekayasa genetika) dan gerakan "dalam" (dari tingkat molekuler ke tingkat atom).

Teknologi nano yang muncul memungkinkan, di bawah kendali metode pengamatan fisik, untuk merakit kristal dari sifat yang diinginkan dari masing-masing atom, seperti dari perincian seorang perancang, yaitu, untuk melihat dan memindahkan atom-atom individual yang berukuran sepermiliar meter. . Oleh karena itu namanya - nanoteknologi. Dari apa yang telah kita pelajari, kesimpulan berikut dapat ditarik:

1. Nanoteknologi adalah simbol masa depan, industri terpenting, yang tanpanya perkembangan peradaban lebih lanjut tidak terpikirkan.

2. Kemungkinan menggunakan nanoteknologi hampir tidak ada habisnya - dari komputer mikroskopis yang membunuh sel kanker hingga mesin mobil yang tidak mencemari lingkungan.

3. Nanoteknologi masih dalam masa pertumbuhan saat ini, penuh dengan potensi besar. Di masa depan, para ilmuwan harus menyelesaikan banyak masalah yang berkaitan dengan ilmu nano dan memahami rahasia terdalamnya. Namun, meski demikian, teknologi nano sudah berdampak sangat serius bagi kehidupan manusia modern.

4. Prospek besar membawa bahaya besar. Dalam hal ini, seseorang harus memperlakukan kemungkinan teknologi nano yang belum pernah terjadi sebelumnya dengan sangat hati-hati, mengarahkan penelitiannya untuk tujuan damai. Jika tidak, ia dapat membahayakan keberadaannya sendiri.

Terlepas dari kenyataan bahwa teknologi nano saat ini memiliki aplikasi khusus dan menembus aplikasi ini ke dalam industri dan pasar, jelas bahwa area ini masih pada tahap awal perkembangannya - teknologi nano belum melahirkan industri baru. Yang sangat penting untuk pengembangan mereka adalah pengembangan dan produksi berbagai peralatan pengukuran dan teknologi - basis instrumental teknologi nano.

Daftar sumber yang digunakan

1. M. Rybalkina Pengantar nanoteknologi, Moskow, 2005, 444 hal.

2. L.M. Buku Teks Popova Pengantar Nanoteknologi SPbGTURP, St. Petersburg, 2013. 96 hal.: sakit. 63

3. B.M. Baloyan, A.G. Kolmakov, M.I. Alymov, A.M. Krotov Tutorial Nanomaterials. Klasifikasi, fitur properti, aplikasi dan teknologi produksi Moskow, 2007

Dihosting di Allbest.ru

...

Dokumen Serupa

Konsep nanoteknologi sebagai seperangkat metode dan teknik untuk memanipulasi materi pada tingkat atom dan molekul untuk menghasilkan produk dengan struktur atom tertentu. Bidang utama dan arah penerapan teknologi nano dalam kedokteran.

presentasi, ditambahkan 03/12/2015


Prospek utama penggunaan nanoteknologi dalam kedokteran. Klasifikasi nanorobots menjadi respirocytes, clonecytes, nanorobots-fagosit dan vaskuloid. Persyaratan untuk robot nano medis. Prinsip operasi dan desain subsistem individualnya.

abstrak, ditambahkan 01/12/2012


Aplikasi dalam kedokteran perangkat mikroskopis berdasarkan teknologi nano. Pembuatan perangkat mikro untuk bekerja di dalam organisme. Metode biologi molekuler. Sensor dan penganalisis nanoteknologi. Wadah untuk pengiriman obat dan terapi sel.

abstrak, ditambahkan 03/08/2011


Bidang utama penerapan nanoteknologi. Nanorobot dalam pengobatan. Sifat transportasi nanopartikel. Pengiriman obat yang ditargetkan ke sel. Polimer "emas" sebagai pembawa obat potensial. Sistem pengiriman obat bertingkat.

presentasi, ditambahkan 03/20/2014


Pertimbangan prinsip pengoperasian robot medis "Da Vinci", yang memungkinkan ahli bedah melakukan operasi kompleks tanpa menyentuh pasien dan dengan kerusakan minimal pada jaringannya. Penggunaan robot dan teknologi nano modern dalam kedokteran dan signifikansinya.

abstrak, ditambahkan 01/12/2011


Nanomedicine sebagai aplikasi praktis dari nanoteknologi untuk keperluan medis, termasuk penelitian dan pengembangan di bidang diagnostik, kontrol, pemberian obat. Pengoperasian yang mulus dan teknologi laser, fitur dan kondisi untuk penggunaannya saat ini.

presentasi, ditambahkan 05/04/2015


Manfaat bentuk sediaan nanosomal. Penggunaan nanopartikel liposomal untuk vaksinasi dan nanopartikel untuk penghancuran sel kanker, nanokapsul berpori dari hidroksiapatit, nanokapsul untuk penghantaran obat yang dimulai secara magnetis dari jarak jauh.

makalah, ditambahkan 10/11/2014


Konsep perawatan fisioterapi berteknologi tinggi. Tahapan pengembangan teknologi inovatif baru dalam fisioterapi modern. Penggunaan teknologi informasi mikroprosesor. Penerapan teknologi nano. Fisioterapi robotik.

abstrak, ditambahkan 23/08/2013


"Nanotechnologies" adalah teknologi yang beroperasi pada urutan nanometer. Arah nanoteknologi: pembuatan sirkuit elektronik seukuran molekul (atom), pengembangan dan pembuatan mesin, manipulasi atom dan molekul; sensor mikroskopis.

abstrak, ditambahkan 04/19/2009


Penggunaan radiasi radioaktif dalam kedokteran dan industri. Sejarah penemuan radioaktivitas oleh fisikawan Perancis A. Becquerel. Penggunaan radiasi untuk mendiagnosa dan mengobati berbagai penyakit. Esensi dan fitur sterilisasi radiasi.

Bidang sains dan teknologi yang disebut nanoteknologi, terminologi yang sesuai, muncul relatif baru.

• 1905 Fisikawan Swiss Albert Einstein menerbitkan sebuah makalah di mana dia membuktikan bahwa ukuran molekul gula kira-kira 1 nanometer. 1931 Fisikawan Jerman Max Knoll dan Ernst Ruska menciptakan mikroskop elektron, yang untuk pertama kalinya memungkinkan mempelajari objek nano. 1959 Fisikawan Amerika Richard Feynman memberikan kuliah pertamanya pada pertemuan tahunan American Physical Society, berjudul "Mainan di lantai ruangan". Ia menarik perhatian pada masalah miniaturisasi, yang pada saat itu relevan dalam bidang elektronika fisik, teknik mesin, dan ilmu komputer. Karya ini dianggap oleh sebagian orang sebagai fundamental dalam nanoteknologi, tetapi beberapa poin dari kuliah ini bertentangan dengan hukum fisika.
• 1968 Alfred Cho dan John Arthur, karyawan divisi ilmiah perusahaan Amerika Bell, mengembangkan landasan teoretis nanoteknologi dalam perawatan permukaan.
• 1974 Fisikawan Jepang Norio Taniguchi pada konferensi internasional tentang produksi industri di Tokyo memperkenalkan kata "nanoteknologi" ke dalam sirkulasi ilmiah. Taniguchi menggunakan kata ini untuk menggambarkan pemrosesan bahan yang sangat halus dengan presisi nanometer, dia mengusulkan untuk menyebutnya mekanisme yang berukuran kurang dari satu mikron. Dalam hal ini, tidak hanya mekanis, tetapi juga pemrosesan ultrasonik, serta balok dari berbagai jenis (elektronik, ionik, dll.) Dipertimbangkan.
• 1982 Fisikawan Jerman Gerd Binnig dan Heinrich Rohrer menciptakan mikroskop khusus untuk mempelajari objek di dunia nano. Itu diberi sebutan SPM (Scanning Probe Microscope). Penemuan ini sangat penting untuk pengembangan nanoteknologi, karena merupakan mikroskop pertama yang mampu menunjukkan atom individu (SPM).
• 1985 Fisikawan Amerika Robert Curl, Harold Kroto, dan Richard Smaley menciptakan teknologi yang memungkinkan Anda mengukur objek dengan diameter satu nanometer secara akurat.
• 1986 Nanoteknologi sudah mulai dikenal oleh masyarakat umum. Futuris Amerika Erk Drexler, pelopor nanoteknologi molekuler, menerbitkan buku Engines of Creation, di mana dia meramalkan bahwa nanoteknologi akan segera mulai berkembang secara aktif, mendalilkan kemungkinan menggunakan molekul berukuran nano untuk mensintesis molekul besar, tetapi pada saat yang sama tercermin secara mendalam. semua masalah teknis yang sekarang ada sebelum nanoteknologi. Membaca karya ini sangat penting untuk pemahaman yang jelas tentang apa yang dapat dilakukan mesin nano, bagaimana cara kerjanya, dan cara membuatnya. Viktor Balabanov. Teknologi nano. Ilmu Masa Depan M.: Eksmo, 2009, 256 halaman.
• 1989 Donald Eigler, seorang karyawan IBM, menuliskan nama perusahaannya dengan atom xenon.
• 1998 Fisikawan Belanda Seez Dekker menciptakan transistor berbasis nanoteknologi.
• 1999 Fisikawan Amerika James Tour dan Mark Reed menetapkan bahwa satu molekul mampu berperilaku dengan cara yang sama seperti rantai molekul.
• tahun 2000. Pemerintah AS mendukung pembentukan Inisiatif Nanoteknologi Nasional. Penelitian nanoteknologi telah menerima dana pemerintah. Kemudian $500 juta dialokasikan dari anggaran federal.
• tahun 2001. Mark Ratner percaya bahwa nanoteknologi menjadi bagian dari kehidupan manusia pada tahun 2001. Kemudian dua peristiwa penting terjadi: jurnal ilmiah berpengaruh Science menyebut teknologi nano sebagai "terobosan tahun ini", dan majalah bisnis berpengaruh Forbes menyebutnya "ide baru yang menjanjikan". Saat ini, dalam kaitannya dengan teknologi nano, ungkapan "revolusi industri baru" digunakan secara berkala.

Arah interdisipliner baru ilmu kedokteran saat ini masih dalam tahap awal. Metodenya baru muncul dari laboratorium, dan kebanyakan masih ada hanya dalam bentuk proyek. Namun, sebagian besar ahli percaya bahwa metode ini akan menjadi fundamental di abad ke-21.

Sejumlah teknologi untuk industri nanomedis telah diciptakan di dunia. Ini termasuk - pengiriman obat yang ditargetkan ke sel yang sakit, laboratorium dalam chip, agen bakterisidal baru.

Pengiriman obat yang ditargetkan ke sel yang sakit memungkinkan obat hanya menjangkau organ yang sakit, menghindari yang sehat, yang dapat membahayakan obat ini. Misalnya terapi radiasi dan pengobatan kemoterapi, menghancurkan sel yang sakit, menghancurkan sel yang sehat. Solusi untuk masalah ini menyiratkan penciptaan semacam "transportasi" untuk obat-obatan, varian yang telah diusulkan oleh sejumlah lembaga dan organisasi ilmiah.

Laboratorium dalam sebuah chip, yang dikembangkan oleh sejumlah perusahaan, memungkinkan Anda melakukan analisis paling rumit dengan sangat cepat dan mendapatkan hasil, yang sangat diperlukan dalam situasi kritis bagi pasien. Laboratorium ini, diproduksi oleh perusahaan terkemuka di dunia, memungkinkan Anda menganalisis komposisi darah, membangun hubungan seseorang dengan DNA, Suzdalev. I P. Nanotechnology M.--Komkniga, 2006 – 592 halaman untuk menentukan zat beracun. Teknologi untuk membuat chip semacam itu serupa dengan yang digunakan dalam produksi sirkuit mikro, disesuaikan dengan tiga dimensi. Pool Jr., Ch.Nanotechnologies : buku teks / Ch.Pool, F. Owens. - Ed. 4, rev. dan tambahan - M.: Technosfera, 2009. - 335 halaman.

Agen bakterisidal baru dibuat berdasarkan penggunaan sifat menguntungkan dari sejumlah nanopartikel. Jadi, misalnya, penggunaan nanopartikel perak dimungkinkan dalam pemurnian air dan udara, atau dalam desinfeksi pakaian dan pelapis khusus.

Ke depan, molekul apa pun akan dirakit seperti perancang anak-anak. Untuk ini, direncanakan menggunakan robot nano (nanobot). Setiap struktur yang stabil secara kimiawi yang dapat dijelaskan sebenarnya dapat dibangun. Karena nanobot dapat diprogram untuk membangun struktur apa pun, khususnya untuk membangun nanobot lain, biayanya akan sangat murah. Bekerja dalam kelompok besar, robot nano akan dapat membuat objek apa pun dengan biaya rendah dan akurasi tinggi.

Dalam kedokteran, masalah penggunaan teknologi nano terletak pada kebutuhan untuk mengubah struktur sel pada tingkat molekuler, yaitu. untuk melakukan "operasi molekuler" dengan bantuan nanobots.

Diharapkan dapat menciptakan dokter robotik molekuler yang dapat "hidup" di dalam tubuh manusia, menghilangkan segala kerusakan yang terjadi, atau mencegah terjadinya hal tersebut.

Contoh partikel nano	Aplikasi dalam kedokteran
Fullerene- karbon formasi bola berongga	Digunakan sebagai agen antivirus (Schinazi et al, 1993) dan antibakteri (Bosi et al., 2000); Sebagai fotosensitizer untuk terapi fotodinamik penyakit onkologi (Mroz et al., 2007); Efek antioksidan dan anti-apoptosis digunakan dalam pengobatan amyotrophic lateral sclerosis dan penyakit Parkinson (Dugan et al., 2000).
Dendrimer- makromolekul bercabang	Sebagai pembawa obat: obat antimikroba, antivirus dan antiinflamasi nonsteroid (Cheng et al., 2008); obat kemoterapi (Kojima et al., 2000), DNA (Fu et al., 2007) Sebagai agen kontras nanocontainers untuk magnetic resonance imaging (MPT) (Kobayashi et al., 2003) (Cheng et al., 2008).
Liposom - partikel bulat yang dibatasi oleh membran bilipid, di dalam rongganya terdapat media berair. Zat aktif dapat ditemukan di inti liposom (zat yang larut dalam air) atau di cangkang lipidnya (zat yang larut dalam lemak).	tidak banyak digunakan karena relatif tidak stabil, ketidakmampuan untuk mencapai kinerja standar di berbagai batch, kesulitan sterilisasi, dan pemuatan obat yang tidak mencukupi (Fenske et al., 2008)
Misel- partikel yang memiliki interior hidrofobik (inti) dan permukaan hidrofilik (cangkang).	digunakan sebagai pembawa obat hidrofobik: amfoterisin B, propofol dan paclitaxel (Kwon, 2003).
Nanopartikel emas	Untuk meningkatkan sinyal selama immunoassay enzim karena ikatannya dengan antibodi (Tanaka et al., 2006); Untuk diagnosis polimorfisme gen nukleotida tunggal dan mutasi titik (Doria et al., 2007); - - - untuk deteksi Mycobacterium tuberculosis pada media biologis (Baptista et al., 2006)
titik kuantum- kristal nano semikonduktor	untuk diagnosis banyak penyakit. Saat bersemangat, mereka menghasilkan palet warna bening. Fluoresensi titik-titik kuantum dieksitasi oleh cahaya putih, dan partikel nanokristal dapat melekat pada biomolekul dan memberikan sinyal tahan lama yang berkali-kali lebih terang daripada pewarna yang digunakan saat ini (Azzazy et al., 2007). Titik-titik kuantum secara aktif digunakan untuk pengenalan sel tumor (Wu et al., 2003), pelabelan organel intraseluler (Hanaki et al., 2003), visualisasi pembuluh mikro (Lim et al., 2003), dan banyak studi biomedis lainnya.
Partikel superparamagnetik(Besi oksida paling sering digunakan untuk keperluan medis (Tartaj et al., 2003)	Saat melakukan pencitraan resonansi magnetik (Ji et al., 2007); --- -- untuk penghancuran termal dari formasi jaringan patologis (terutama tumor). (Laurent et al., 2008)

Namun, hingga saat ini, belum ada cukup data mengenai dampak material nano terhadap kesehatan manusia dan lingkungan. Beberapa nanopartikel dapat memiliki efek toksik pada sel berbagai jaringan (V.L.Colvin, 2003; P.H.M. Hoet, 2004; G.Oberdorster, E.Oberdorster, J.Oberdorster, 2005). Diasumsikan bahwa daya tembusnya yang tinggi meningkatkan potensi bahaya dibandingkan dengan bahan makroskopik. Dengan demikian, sitotoksisitas partikel titanium meningkat tajam dengan berkurangnya ukuran (Y.Sato, A.Yokoyama, K.Shibata et al., 2005).

Toksisitas nanopartikel ditentukan ( I. Fenoglio, M. Tomatis, D. Lison, 2006 ) :

bentuk mereka;

munculnya gugus fungsi baru di permukaannya, yang menyebabkan reaktivitas kimia berbeda;

seumur hidup dalam tubuh, ditentukan oleh kelarutan rendah atau ekskresi lambat.

Sayangnya, informasi mengenai potensi bahaya yang terkait dengan pemberian nanopartikel dari berbagai asal hewan tidak cukup dan kontradiktif. Hasil awal penggunaan fullerene menunjukkan kemungkinan berkembangnya reaksi alergi di dalam tubuh. Beberapa fullerene dapat merusak jaringan otak. Menghirup partikel nano polistiren tidak hanya menyebabkan peradangan pada jaringan paru-paru, tetapi juga memicu trombosis pembuluh darah (Yu.M. Evdokimov, 2008). Kekhawatiran tertentu dalam hal biokompatibilitas dan keamanan dendrimer disebabkan oleh data penghancuran membran sel oleh dendrimer bermuatan positif (Mecke et al., 2004).

Pada tahun 2004, Royal Society of London dan Royal Academy of Engineering melakukan studi tentang peran nanoteknologi dalam masyarakat modern. Dalam hasil yang diperoleh, para ahli merekomendasikan untuk memperlakukan penggunaan nanopartikel dengan hati-hati, memeriksa keamanannya, menjadikan produk komersial sebagai keahlian ilmiah, menginformasikan konsumen secara rinci, dll. Pada tahun 2005, Science Policy Council of the Environmental Protection Agency (USA) menerbitkan White Paper yang melaporkan bahaya aplikasi nanoteknologi. Partikel nano dapat terakumulasi di udara, tanah, dan air limbah, memengaruhi rantai ekologi satwa liar. Partikel nano dapat dihancurkan oleh cahaya dan bahan kimia, serta kontak dengan mikroorganisme, tetapi proses ini kurang dipahami. Nanomaterial dengan mudah masuk ke dalam transformasi kimia dan mampu membentuk senyawa dengan sifat yang sebelumnya tidak diketahui. Keadaan ini memaksa kami untuk memberikan perhatian tambahan pada risiko yang terkait dengan nanopartikel (Yu.M. Evdokimov, 2008). Dengan demikian, setelah menganalisis data tentang keamanan berbagai nanocarrier, perusahaan farmasi Novartis dan Ciba memutuskan untuk fokus pada pengembangan obat dengan sistem penghantaran yang dapat dibelah, karena keamanan nanopartikel yang stabil dipertanyakan dan studi tambahan diperlukan untuk memastikannya (Feiertag A. , 2007).

Banyak ilmuwan Rusia juga mengungkapkan kekhawatiran tentang keamanan penggunaan nanopartikel. Studi skala besar diperlukan untuk menjelaskan bahaya dan risiko yang terkait dengan pencemaran lingkungan oleh nanopartikel. Pada 2007, Presiden Federasi Rusia V.V. Putin menandatangani dekrit tentang pembentukan perusahaan Nanoteknologi, yang berkontribusi pada implementasi program penelitian nanoteknologi di Rusia.