Презентація на тему «Біотехнології і наномедицина»

Біотехнології і наномедицина
Фоміна Вікторія 11В

Біотехнологією називають свідоме виробництво потрібних людині продуктів і матеріалів за допомогою біологічних об'єктів і процесів.
Біотехнологія працює з
біомолекулами (ДНК, білки ), мікроорганізмами (бактерія-
ми, мікроскопічними грибами, дріжджами, спорами, віру-
сами ), клітинами і тканинами рослин і тварин. Все це можна розглядати як наноструктури, тому часто біотехнологію розглядають як підрозділ нанотехнології.
Основне завданння біотехнології - отримання біооб'єктів із цінними властивостями.

Наномедицина
Лабораторії на чипі;
Доставка ліків за адресою до ушкоджених клітин;
Нові бактерицидні та противірусні засоби;
Діагностика захворювань за допомогою квантових точок
Нанороботи для ремонту ушкоджених клітин
Нейроелектронні інтерфейси…

Лабораторія на чипі (lab-on chip)
Розмір чипа - 4х4 см
Одночасний аналіз до 12 зразків
Час аналізу- 15-30 хв
Аналіз ДНК/РНК
Встановлення батьківства
Визначення ГМО
Рання діагностика онкологічних захворювань
Вивчення ефективності трансфекції клітин
Кількісне визначення білків
Визначення рівня експресії генів
ПЛР-аналіз
Імуноферментний аналіз
МЕМS/NEMS технології

Нанотехнології проти вірусів і бактерій
Препарати на основі наночастинок для ефективного загоювання ран;
Антисептичні вуглецеві фільтри з наночастинками;
Бактерицидні барвники для профілактики захворювань, що передаються повітряно-крапельним шляхом;
Одяг і білизна, що самодезинфікуються;
Знезаражуючі аерозолі.

З нанотрубкою - на бактерію
Фото "ковра" із нанотрубок
Нанотрубка проколює бактерійну мембрану
Нанокаталізатор створює вуглецеві трубки і змушує їх збиратися в структуру “ковра”

Доставка ліків за адресою “пошкоджена клітина”
Біологічна засвоюваність – здатність молекул речовин потрапляти в тіло пацієнта туди, де вони необхідні
Зростання дози - зростання токсичності

Ліпосоми
Ліпосома – сферичний міхурець із фосфоліпідів, куди можна помістити різноманітні БАР – вітаміни, антибіотики, білкові екстракти тощо.
універсальність
антиалергенність
цілеспрямованість
Інтактність
Інструмент мембранної інженерії

Рак
Операція
Променева терапія
хіміотерапія
Проблема біозасвоюваності препаратів - перемога не вмінням, а числом
Лікарські препарати діють не вибірково - як на хворі, так і на здорові клітини
Від подібних «бомбардувань» виникає
багато побічних ефектів

Акустичні бомби
Введення наночастинок в тканину
Збірка агрегатів у клітинних структурах
чутливість до ультразвуку
селективне нагрівання і кіллінг ракових клітин
Терофтал (FeO)– дія 10 хв - 80% пухлини гине протягом тижня
Створення антиракових наносистем безпосередньо в пухлинній тканині

Нанобіотики
Можливість дистанційного керування введеними в організм магнітними наночастинками (наномагнетиками), що здатні "включати" і "виключати" різноманітні біохімічні процеси всередині клітин.
Діаметр частинок - 30 нм
Кожна частинка містить 5-нм металічне ядро, покрите молекулами білка, специфічного до рецепторів клітини- мішені.
Керовані зовнішнім магнітним полем (парамагнетики).
Можуть індукувати відкривання Ca²+ каналів – генерація нервового імпульсу
Керування нервовими сигналами ззовні

Квантові точки як люмінесцентні маркери
Органічні барвники: - токсичні
- ідентифікуються лише при певній довжині хвилі
Квантові точки («штучні атоми») –
це напівпровідникові флуоресцентні кристали нанометрового розміру з унікальними хімічними і фізичними властивостями, що не характерні для тих самих речовин в макромасштабі.
Біоінертне покриття для діагностики захворювання :
- захищає квантові точки від «нападу» ферментів
- не дає токсичним речовинам потрапити в організм
- різні групи наноміток можна освітлювати одним джерелом

Наносистеми та біотехнології: імітуючи природу
Біоміметика - біо-життя, “подібне до життя”
Живі організми здійснюють нанотехнологічні операції протягом
4.5 мільярдів років. Клітина використовує ДНК, РНК і величезну кількість білків для побудови клітинних структур нанометрових розмірів

Нанороботи - утворюють кровоносну систему і функціонують в ній
Зроблені із алмазоїду чи іншого біосумісного матеріалу
Біологічне живлення отримують із глюкози і кисню
Боротьба із хвороботворними мікроорганізмами ;
регулярне «прибирання» і укріплення судин – попередження атеросклерозу, варикозного розширення вен та ін. хворіб;
автоматичне лікування пошкоджених клітин;
заміна «хворих» генів «здоровими».

респіроцити – штучні аналоги еритроцитів, здатні накопичувати більше кисню при менших розмірах та енергозатратах
клотоцити – зупиняють кровотечу за 1 секунду, коли для звичайного тромбогенезу необхідно 5-17 хв
мікрофагоцити – штучні імунні клітини
комуноцити - здійснюють зв'язок нанороботів між собою, навігатори
Васкулоїд - комплекс медичних нанороботів, що здатні жити і функціонувати в людському організмі, виконуючи функції крові –
циркуляцію дихальних газів, глюкози, гормонів, відходів, клітинних компонентів

Дякую!