Нанобөлшектер

1. Нанобөлшектер

* Нанобөлшектер
Есемғали Әнел
Жақсылықова Ғазиза
ЯФ-33

2. Жоспар

* 1 Кіріспе
* 1.1 Нанотехнология дәуірі
* 2 Негізгі бөлім
* 2.2 Нанобиология және наномедецина
* 2.3 Құрылымы бойынша нанобөлшектерді кластарға
топтастырылуы
* 2.4 Нанобөлшектердің алу әдістері
* 2.5 НАНОБИОЛОГИЯ ЖӘНЕ НАНОМЕДИЦИНА
* 3 Қорытынды
* 4 Пайдаланған әдебиеттер
*

3. Кіріспе Нанотехнология дәуірі

*
*
«Ұсақ формалар әлемі, молекулалар мен атомдардың таңғажайып күрделі әлем бар. Осы
әлемді зерттеуге 1960 жылға дейін еш кім тығыз айналыспағаны туралы келешекте
адамдар таңғалатын болады»
1959 жылы физик Р. Фейнман
*
1974 жылы «нанотехнология» терминін алғаш рет Н. Танагути ұсынды. Ол осы терминмен
кәсіпорнында бірнеше нанометр құраған өнімнің көлемін көрсету үшін қолданған. 1980
жылы наноконструкциялар және олардың келешектері туралы өз кітаптарында Э. Дрекслер
жазады: «Дайындық машиналары: нанотехнология дәуірі келді» («Engines of Creation: The
Coming Era of Nanotechnology») және «Nanosystems
*
2006 жылдын басында Nature Materials журналдың сараптамасы бойынша нанотехнология
негізінде 130 дәрілер және дәрілерді қажетті орнына жеткізуі өнделген. Сонымен,
ғалымдардың нанодүниесіне көз қарастарын бұрғанына 30-40 жыл өткенде адамзаттың
барлық саласына, әсіресе биология мен медицинаға нанотехнологияның жетістіктерін
белсенді түрде енгізе бастады.
*Кіріспе
Нанотехнология дәуірі

4. Нанотехнология – бұл адамзаттың түрлі саласында қолданатын технологияларды өндеу мақсатында бөлек молекулалардан құралған аса ұсақ құр

*Негізгі бөлім
*

5.

6. «Нано» (грек тілінен — миллиардты бөлік) нысанаға сипаттама бергенде олардың көлемі 1-1000 нм (10−9 м) аралықта болады, яғни атомарлы-дан субк

10-12 м (pm)
10-9– 10-7 м (нм)
Атомдар (0,1–0,5 nm)
Бактериялар (0,1-10...m)
Нәруыздар, ДНҚ, РНҚ,
Эритроциттер (10. m) Адамның
антиденелер, вирустар (1-100 nm)
ұрығы (100..м)
Рентген сәулесі (0,1-10 nm)
Ультракүлгін сәулесі (100 nm)
*
10-6 м (..m)
Көзге көрінетін сәуле (1..м)
Инфрақызыл сәулесі (10..м)
10-3 (mm) 1 м
Көпклеткалы организмдер (1mm)
Микротолқын-дар (1 sm)

7. Құрылымы бойынша нанобөлшектерді бірнеше кластарға топтастырады:

* Құрылымы бойынша нанобөлшектерді
бірнеше кластарға топтастырады:
Полимер
лі
нанобөл
шектер
Көмірсу
лы нано
бөлшект
ер
Биологи
ялық
нанобөл
шектер
Бейорга
никалық
нанобөл
шектер
Дендрим
ерлер.

8. Биологиялық,полимерлі нанобөлшектер

* Биологиялық нанобөлшектер – бұл ферменттер (катализдік активтілігі
*
бар нәруыздар), ДНҚ мен РНҚ молекулалары, рибосомалар, клеткалы
везикулалар, вирустар және т.б. Осындай нысаналардың ерекшелігі
олардың агрегацияға қабілеттілігі мен өзіндік ұйымдастырылуы
(мысалы, полипептидті немесе полинуклеотидті тізбектер
ұйымдастырылуында комплементарлық, арнайы байланысу
принциптері).
Полимерлі нанобөлшектер – бұл табиғи немесе биоинертті жасанды
полимерлер: полисүт және полигликол қышқылдары, полилактидтер,
акрилполимерлер, полиэтиленгликоль (ПЭГ). Полимерлі нанобөлшектер
морфологиясы бойынша наносфераларға (беткейінде тасымалданатын
активті зат орныққан тұтас полимерлі бөлшектер) және нанокапсулаларға
(тасымалданатын активті заты бар қуысты қамтитін полимерлі қабаттар
құралған) бөледі.
*

9. Дендримерлер Көмірсулы нанобөлшектер

* Дендримерлер. Дендримерлер өте күшті тармақталған құрылымы бар
*
уникальды полимер классы. Химиялық синтезге олардың көлемі мен
формасы нақты белгілі беріледі. Дендримерлер синтезіне қолданатын
типті «мономерлерге» полиамидоамин (ПАМАМ) және амин
қышқылдардан лизин жатады. Активті тасымалданатын молекулалар
дендримерлермен олардың беткейімен комплекс құру немесе олардың әр
тізбектер арасына терең орнығу арқылы байланысады. Дендримерлердің
беткей көлемі және қасиеттері бақылауда болуы және тұрақтылығы
оларды тасымалдаушы ретінде қолдануы перспективті.
Көмірсулы нанобөлшектер – нанотүтіктер мен фуллерендер (сур.25);
олар аса «танымалы» наноқұрылымдар. Қазіргі таңда өндірістік
масштабта фуллерендерді катализатор қатысуымен төменгі қысымдағы
инертті газдың атмосферасында көміртегі бар құрымдыжоғары
температурада тозаңдату арқылы дайындайды. Нанотүтіктер липидті
құрылымдарға туыстығы жоғары, пептидтер мен ДНҚолигонуклеотидтермен тұрақты кешендер құруға қабілетті.
*

10. Бейорганикалық нанобөлшектер

* Бейорганикалық нанобөлшектер – осы класқа кремний
оксиді және түрлі металдар (алтын, күміс, платина)
негізінде алынған наноқұрылымдарды жатқызады.
Көп жағдайда осындай наноқұрылымдар кремний
ядросынан және металл атомдарынан құралған
сыртқы қабаттан тұрады. Металдарды қолдануынан
уникальды қасиеттерге ие тасымалдаушылар
дайындауға болады. Мысалы, олардың активтілігі
(дәрілік заттың шығуы көрінеді) температура әсерінен
(инфракүлгін сәулесі) және магнитті аймақтың
өзгерісімен модульденуі жүреді. Белгілі, металдан
дайындалған нанобөлшектер эпидермис ішіне
қарқынды ене алады.
*

11. . Медицинада наноматериалдар мен нанотехнологияларды қолдану

Нанотехнологиялар және
наноматериалдар
Терапиялық заттар
In vivo
Жеткізу
(тасу)
Қолдану
жүйелер аймағы
і
Диагност
ика
In vitro
Липосомалар, беткей липидтер +++
+
+++
+
Органикалық нанобөлшектер
++
+
+
-
Органикалық емес нанобөлшектер (алтын, күміс,
кальций фосф.)
+
+++
+++
+++
* . Медицинада наноматериалдар
Молекулярлы нано-бөлшектер
+++
(дендример-лер, фуллерендер)
+++
Наноталшықтар
+
+
Беткей наноқұрылымдар
+
+
Наносаңылаулар
+
Нанотехнологияның өлшем
әдістері
+
++
++
+
-
+
++
+
-
+
+
++
+++
мен нанотехнологияларды
қолдану

12. Нанобөлшектердің алу әдістері

*
*
*
Левитациялық-ағындық әдіс (flowing gas evaporation technique)Левитация –
өзге объектілермен тікелей жанасуынсыз объектінің гравитациялық өрістегі
тұрақты орналасуы. Бұл жағдайда левитация үшін ауырлық күшін
компенсациялайтын күштің болуы, ал екіншіден объектінің тұрақтылығын
қамтамасыз ететін қайта келтіретін күштің болуы. Инертті газ ағынындағы
металдың булануы, мысалға жоғары жиілікті электромагнит өрісімен үздіксіз
қоректеніп, қыздырылатын сұйық металл тамшысынан. Газ ағынының
жылдамдығының артуымен бөлшектердің орташа өлшемдері 500 нм-ден 10
нм-ге дейін кішірейеді де, бөлшектердің өлшем бойынша таралуы азаяды.
Өткізгіштердің электрлік жарылыс әдісі(ЭВП)-өте қуатты ток импульсі
өткен сымның материалы,өлшемдері 5 нм-ден 1 мм-ге дейінгі бөлшектер
түзіп,
бұзылады, олардың бір бөлігі буланады не сұйық тамшылар ретінде ұшып
кетеді.Буланып кеткен фазадан, тез кеңейіп жатқан бу ағынында
кондесациялану нәтижесінде нанобөлшектер түзіледі.Өлшемдері өткізгішке
енгізілген энергия мен оны енгізу жылдамдығына байланысты. Бұл әдіспен
металдың және оксидтік наноұнтақтар алуға болады
* Нанобөлшектердің алу әдістері

13. Нанобөлшектердің алу әдістері

*
*
*
*
*
Криохимиялық синтез әдісі тұздарды еріту, алынған ерітіндіні жедел мұздату,
еріткішті сублимациялау жолымен жүзеге асырылады, одан кейін оксидтердіалған
кезде криохимиялық синтез продуктілерін термалдық ыдырату жүргізіледі. Бұл
әдістің артықшылығы - күрделі құрамдағы гомогендік ұнтақтар алуға
мүмкіндігінде. Тұз ерітінделерін термалдық ыдырату арқылы алынған НҰ
микроплаcтикалық, жоғары реакциялық және пісіруге бейімділік қасиеттерімен
ерекшеленеді.
Ерітінділерден тұндыру НҰ алудың ең бір дамыған әдістерінің бірі. Бұл әдістің
ерекшелігі металл тұздарының ерітіндісін жасау болып табылады, ерітіндінің
тұнуына термодинамикалық
шарттарды құру, гидроксид шөгіндісін бөліп алу үшін тұндыру қоспаларын қосу
Золь-гель әдісі(sol-gel)-НҰ алудың перспективті әдісі ретінде оксидті керамика
үшін жетілдірілген «золь-гель» процесі саналады. Бұл процестің сатылары:
алкоксид ерітінділерін жасау,олардың гидролизбен каталитикалық байланысы және
гидролизбен полимеризациялы конденсациялануы. Нәтижесінде оксидті
полимер(гель) түзіледі, одан кейін жуылады, кептіріледі жәнеТермиялық өңделуге
түседі. Бұл әдіс күрделі, өйткені бұнда синтезді қосылыстарда өте жоғары пайызды
тазалық болу керек (99,95%).
* Нанобөлшектердің алу әдістері

14. НАНОБИОЛОГИЯ ЖӘНЕ НАНОМЕДИЦИНА

* Нанобиотехнология биологиялық зерттеулерде және
технологияларда наноқұрылымдар мен наноматериал ретінде
клеткаішілік құрылымдарды және биологиялық молекулаларды
(нуклеин қышқылы, пептидтер және басқа төменгі молекулалы
қосылыстар) қолдануға негізделген; ол нанотехнологиялар мен
молекулалы биология жетістіктерін өзіне біріктіреді.
* Наномедицина – бұл адамның аурулар диагностикасында, емдеуіне
және алдын алуына наноконструкциялар мен нанотехнологияларды
қолдану (сур.23).
*
* Синтезделген биологиялық объектирдін нанофабрикалары
*
Биочиптер Гендерді тексерү қодырғылар
*
НАНОБИОЛОГИЯ ЖӘНЕ НАНОМЕДИЦИНА

15. НАНОБИОЛОГИЯ ЖӘНЕ НАНОМЕДИЦИНА

* Клеткалық дәрежедегі зондылық зерттеу әдістері
мен объектілер синтезі НАНОБИОЛОГИЯ
ЖӘНЕ НАНОМЕДИЦИНА
* ДНҚ мен генді инженерия объектілерін зерттеу
әдістері Клеткалық инженерияға деген
прецизионды манипуляторлар
* Биообъектілерді нанометрлік диапозонде зерттеу
үшін зондылы оптикалық жүйелер Генді
инженерияда кажетті көпзондылы кондырғылар
*
НАНОБИОЛОГИЯ ЖӘНЕ НАНОМЕДИЦИНА

16. Қорытынды

* Соңғы кезде ғалымдар наноматериалдар мен
нанотехнологиялар саласында қол жеткен
табыстарға сүйене отырып, нанобөлшектерді
полиграфия өндірісіне де пайдалану мүмкіндігін
көрсетті. Мысалы, қағаз дайындау
технологиялық процесінде метал
нанобөлшектерін пайдалану арқылы магниттік,
электр тогын өткізгіш немесе оптикалық активті
қасиеттерге ие өнімдер алуға болатындығы
анықталды.
*

17. Қорытынды

* Жақында Швеция ғалымдары нанотехнологияның
жетістіктерінің арқасында беріктігі конструкциялық
құрыш мықтылығына жақындайтын қағаз ойлап тапты.
Механикалық сынақтардың нәтижесі «наноқағаздың»
беріктік шегі 214 МПа, темірдікі – 130 МПа, ал құрыштікі
– 250 МПа болатындығын көрсетті. Олармен
салыстырғанда жай қағаздың беріктік шегі 1 МПа
құрайды.
* Жаңа Зеландиялық ғалымдардың қол жеткен жетістіктері
– ол ультракүлгін жарығында сәуле шашатын қағаз.
Құрамында күміс нанобөлшектері бар қағаздар
құжаттарға қосымша қорғаныс береді және уақытқа
байланысты жарамдылығын көрсетеді деген болжам бар.
*

18. Пайдаланған әдебиеттер

* Массагет кз сайты-
massaget.kz/layfstayl/bilim/zharatylystanu/32
* Саяси түсіндірме сөздік. – Алматы, 2007. ISBN
9965-32-491-3
http://portalnano.ru/
* «Нанотехнология әлемі» журналы
*