Нанотехнология физика мен медицинада

Астанадағы циклотронды кешен соңғы уақытта физика, химия, биология, медицина және тамақ өнеркәсіптері саласында ядролық тректі мембрандарды пайдалануда кең қолданыс тапқан жаңа аумақты ғылыми технологияларды дамытады. Тректі мембрандардың бірегей қасиеті, яғни жоғары селективтілігі, қуыстардың бірдей түрлері және басқалар оларды өзге сүзілген материалдар жасай алмайтын газ тәріздес және сұйық ортаны тиімді тазалауда ультра- және микросүзгі үдерісінде пайдаланады. Әсіресе, технологиялық ортаны тазалауда, микроэлектроника заттарын өндіруде, сұйық тағамдарды суық пастеризациялауда, ауыз судан микрофлораларды жоюда биомедициналық зерттеулерде пайдаланылатын бактериалды және вирусты суспензияларды бөлу кезінде тректі мембраналар тиімді болып табылады.

Құрылған ғылыми-зерттеу кешені қоғамның индустриалды-инновациялық дамуында өзіндік ерекше орны бар жаратылыстану-ғылыми және техникалық бағыттағы мамандарды даярлау саласындағы міндеттерді шешуде маңызды рөл атқарады.

Ашық түрдегі ұлттық нанотехнологиялық зертхана

АТҰНЗ-ң мақсаттары мен міндеттері

АТҰНЗ дамуының басты мақсаты- наноғылымның дамуы үшін халықаралық деңгейде ғылыми-технологиялық және білімдендіру инфрақұрылымын, Қазақстан Республикасында әлемдік деңгейге дейін нанотехнология мен наноинженерияны және бизнес пен өндіріске қолданбалы наноғылымның максималды жуықтауын құру болып табылады. Қазақстан Республикасындағы бөгде кәсіпорындар мен ұйымдарға, сонымен қатар халықаралық ғылыми-білімдендіру орталықтарына ғылыми және конструкторлы-жобалық жұмыстарын жүргізуге комектесу.

2.3. Шет елдерде нанотехнологияның дамуы

Нанотехнологияны дамыту басым  ғылыми бағыттар мен әлемнiң көптеген өнеркәсiбi дамыған елдерiнде сындарлы технологияларының тiзбесiндегi жоғарғы жолдардың бiрiнен орын алған, нанотехнологияларды дамыту жөнiнде ұлттық бағдарламалар қабылданды. Бүкiл әлем бойынша үкiметтер мен iрi корпорациялар нанотехнологияларды дамыту және өндiрiске енгiзу үшiн жылына шамамен 10 млрд. АҚШ долларын инвестициялайды. Венчурлiк компаниялар бүгiннiң өзiнде нанотехнологияны енгiзуден жылына 20 млн. АҚШ долларына дейiн пайда табады. 2015 жылға қарай нанотехнологиялар өнiмiнiң әлемдiк нарығы сарапшылардың бағалауы бойынша триллион АҚШ долларын, мамандарға деген қажеттiлiк – екi миллион адамды құрайды.

 Нанотехнологиялар әсiресе Жапонияда белсендi дамуда, оның ізiнше Оңтүстiк Корея, Сингапур, Тайвань, ‡ндiстан соған ұмтылуда және әсiресе Қытай белсендiлiк танытып отыр. Нанотехнологияның әлеуетiн таныған осы елдердiң үкiметтерi қаржылық ұмтылысты қамтамасыз етуде. Мәселен, Оңтүстiк Корея 2010 жылдың соңына қарай 2,6 млрд. АҚШ долларын жұмсауды жоспарлап отыр. Тайваньның 2008 жылға қарай шығыстары 630 млн. АҚШ долларын құрайды. Гонконктегi қазiргi заманғы нанотехнологиялар бастамасының кең ауқымы таң қалдырады – 50 млн. АҚШ долларын жұмсай отырып, Гонконгтегi университет «Нанотехнологиялар мен ең жаңа материалдардың ғылыми-зерттеу орталығын» құрды. Орталыққа қолдау көрсетуге бюджеттен 35 млн. АҚШ доллары бөлiндi. Алдағы 5 жылға Қытайда нанотехнологиялар бойынша 75 жоба қабылданды. Азияда нанотехнологияларды iргелi зерттеулерден қолданбалы зерттеулерге қарай iлгерiлеу белгiлендi.

 Нанотехнологиядағы озық ұстанымдарды ұстап тұру үшiн Еуропалық комиссия зерттеулердiң, әзiрлемелер мен «жаңа шығармашылықтың» мақсаттары мен стратегиялары айқындалған, адам ресурстары, инфрақұрылым, өндiрiстiк инновациялар, халықаралық ынтымақтастық пен әлеуметтiк мәселелердiң пакетi белгiленген «Наноғылымдар мен нанотехнологиялар: Еуропада 2005-2009 жылдар кезеңiне арналған iс-қимыл жоспары» деген құжатты мақұлдады.

 Ұлыбританиядағы нанотехнология институты «Ұлыбританиядағы 2005 жылғы нанотехнология: зерттеулер, қолдану және нарықтар» деген хабарламаны жариялады, онда алғаш рет нанотехнологияларда жүргiзiлетiн: iргелi зерттеулерден бастап өнеркәсiп салаларында қолдануға дейiн барлық жұмыс түрлерi келтiрiлген, сондай-ақ үкiметтiң нанотехнологияны қалай және қайда алға жылжытатыны мен қолдайтыны туралы ақпарат берiледi.

2005 жылғы қазанда Италияда Венеция ғылыми-технологиялық паркiне (VEGA) тәжiрибелi өндiрiс ретiнде енген Nanofab нанотехнологиялық зауыт жұмыс iстей бастады. Nanofab VEGA және Падуи, Венеция мен Верона университеттерi қауымдастығының бiрлескен күшiмен салынды. Құрылысқа 20 млн. евро мөлшерiндегi қаражатты Еуроодақ, Италия мен Венеция өңiрiнiң үкiметтерi бөлген. Негiзгi мiндет – нанотехнологияны өнеркәсiптiк өндiрiске беру.

 АҚШ-тың ұлттық ғылыми қоры наноқұрылым бөлiмiнiң шекарасында физикалық-химиялық құбылыстарды зерттеу жөнiндегi жаңа орталыққа таяудағы 6 жылға 7,5 миллион АҚШ долларын бередi. Орталықтың бiрiншi кезектегi мiндетi – күрделi оксидтер және олардың бөлiм шекаралары негiзiндегi материалдардың электрондық, магниттiк және химиялық қасиеттерiн зерттеу. Зерттеу нәтижелерi магниттiк жадыны, спинтроника элементтерi мен химиялық сенсорларды әзiрлеу кезiнде пайдаланатын болады.

2000 жылы АҚШ Президентi – Ұлттық Нанотехнологиялық Бастаманы ұйымдастырды. 2003 жылы мемлекеттiк қаржыландырудың жиынтық көлемi 2 млрд. АҚШ долларын құрады. Нанотехнологияны дамыту бағдарламасында тек АҚШ-та 100000-ға тарта ғалым шұғылданады.

 Соңғы жылдардың зерттеулерi ғылым мен техниканың әр түрлi салаларында наноқұрылымның маңызды рөлiн көрсеттi.

 Мәселен, материал тануда нанотехнологиялар материалдар мен құрылғыларды әзiрлеудiң әдiстерiн қағидатты түрде өзгертуi тиiс. Ұсынылған әдiстер наноинженерияда, катализде, оптоэлектроникада, медицинада, биотехнологияда, қоршаған ортаны қорғауда және т.б. пайдалану үшiн наноқұрылымы бар жаңа композициялық материалдарды әзiрлеуге алып келуi мүмкiн.

 Таяудағы 10 жылда барлық жартылай өткiзгiш және фармацевтикалық өнеркәсiптiң жартысы нанотехнология жетiстiктерiне негiзделетiн болады. 2015 жылға қарай наноэлектрлiк-механикалық құрылғылардың көмегiмен деректердi сақтау және өңдеу саласында кезектi революция болжанады. Ол қолданыстағы микроэлектроника нарығын кеңейтедi және өзге әдiстермен (мысалы, шамадан тыс портативтi компьютерлер, визуалдық жаңа құралдар, деректерді сақтаудың сыйымдылығы өте жоғары құрылғылары, микроанализаторлар мен зертханалар және микросхемалардағы өндiрiстiк кешендер) алуға болмайтын бiрқатар өнiмдердi шығарады.

 Дәл реттелетiн мөлшерлерi мен құрамдары бар наноауқымды элементтердi синтездеу мүмкiндiгi, одан кейiн мұндай элементтердi бiрегей қасиеттермен функцияларға ие барынша iрi құрылымдарға жинау өнеркәсiптiң көптеген салаларындағы түбегейлi өзгерiстерге алып келедi. Наноқұрылымды пайдалану берiлген қасиеттерi бар барынша жеңiл және берiк материалдарды алу мен олардың сапасын арттыру арқасында құрылғыларды пайдаланудың құнын төмендетуге мүмкiндiк бередi.

 Наноматериалдар арасында нанобөлшектермен арқауланған жай полимерлерден тұратын арзан және берiк материалдар – нанокомпозиттер ерекше орын алады, қазiрдiң өзiнде оларды алудың өнеркәсiптiк технологиялары әзiрленуде. Нанокомпозиттер құрылыста, жабдық пен жићаз, тұрмыстық электр аспаптары және т.б. өндiрiсiнде қолданыс табады.

 Көмiр сутектi нанотүтiктер (диаметрi бiрнеше нанометрлер болатын цилиндр құрылымдар) молекулярлық электрониканың негiзгi материалдарының бiрi болады, олардың эмиссиялық ерекшелiктерi мен өткiзгiштiгi ауқымды шектердi аса шағын көлденең мөлшерлермен және қоректендiрудiң төменгi кернеуiмен ерекшеленетiн жаңа сыныпты электрондық аспаптарды жасауға мүмкiндiк бередi.

 Әлемдегi нанотехнология саласындағы Cientifica жетекші ақпараттық компаниясы нарықтың және энергияны сақтау құрылғысына көмiртегi наноқұрылымын енгiзудiң салдарын талдай отырып, «Энергетикалық нарыққа арналған нанотүтiктер» деген түпкiлiктi шолу жариялады. Мысалы, бүгiнгi күнi өндiрiлген кремний батареяларының жартысы олардың энергетикалық сыйымдылығын ұлғайтатын нанотүтiктi талшықтардан тұратыны байқалады және 2020 жылға қарай бұл сан 85%-ға жететiнi болжанып отыр. Бұдан өзге Cientifica 5 жыл iшiнде көп қабырғалы нанотүтiктердi пайдаланатын жылу элементтерiнiң пайызы 70-ке дейiн көтерiлетiнiн болжайды. Осы уақыт iшiнде нанотүтiктердi әзiрлеудiң құны азаятын болғандықтан, бұл нарығы отын ұяшықтарының жалпы арзандауына алып келедi. Болжам бойынша көмiртектi нанотүтiктерiн жаппай өндiру АҚШ пен Жапониядан Қытай мен Кореяға ауысады, ал соңғылары нанотүтiктердiң барлық түрлерiнiң негiзгi жеткiзушiсi болады.

 Электроникадан гөрi өнеркәсiптiң едәуiр көптеген салаларына қатысты болғандықтан, микроэлектроника мен интегралдық схемаларды пайдалануға қарағанда нанотехнологияларды дамыту қоғам өмiрiне неғұрлым күштi әсер етедi.

 Нанотехнологияны электроника  мен компьютерлi техникада пайдалану құрылғының кiшiреюiне, жедел әрекеттiң ұлғаюы мен энергия тұтынудың төмендеуiне алып келедi. Болжауға сәйкес 2015 жылға қарай ең кiшкентай компоненттерiнiң желiлiк мөлшерi 10 нм шегiне дейiн жетуi тиiс.

2.4. Сауалнама

Жастардың нанотехнологияға қызығушылығы қандай? %

165  Жасөсірімнен сауалнама алынды:

 бозбалалар  бойжеткендер

 

 

Жалпы технология қызықтырады

Жоғары мөлщерде пайда келтіреді.

Алға жылжуға, көтерілуге көмектеседі.

Нақты ғылымдарды сүіп оқимын

Қызықтырмайды

 

 

Сауалнама нәтижесі бойынша Бозбалалар 25 пайыз, бойжеткендер 40 пайыз.

ІІІ. Қорытынды

ХХІ ғасырдағы ғылыми-техникалық революцияның жетістігі. Тұңғыш рет өткен көрмеде нанотехнологияның маңызы  зор. Өкінішке орай, көп жұртқа қазіргі таңда нанотехнологиялар бұдан 50 жыл бұрынғы ядролық технология тәрізді тым таңсық дүние болып қалуда. Себебі бүгінгі өндіріс пен ғылымның дамуына жаңа сүрлеу салған нанотехнологиялар туралы айтатын ақпарат аз. Алдыңғы қатарлы елдердің осы саладағы жетістіктері мен еліміздегі жаңалықтарды жариялады. Іргелес Ресей нанотехнологияларды дамытуға 180 млрд. доллар бөліп отыр. Бұл салаға көңіл бөлген Қазақстанда алғаш рет ұлттық зертхана құрылып, оны зерттеу үшін жаңа технология сатып алынды.

 Нанотехнология дегеніміз-молекулалардың жиынтығынан құрылған ерекше қасиеті бар материал. Немесе бір сөзбен әлдебір заттың бөлшегінен тұтас бір дүние жасап шығару деген сөз. Мәселен қазір Жапонияда осы нанотехнологиялардың көмегімен 18 келілік бронды сауыттың орнына жеңіл әрі ықшам көміртекті бронды жейде жасалып отыр. Шетелдегідей көп болмағанымен мұндай жаңалықтан Қазақстанда құр алақан емес. Мұрат Құрмашұлы әріптестерімен бірге нанокапсула жасап шығарған. Оның ерекшелігі болмашы ғана бөлігін сырқат жүрекке жақса, науқас инфарктен жылдам оңалады. Әрі нанокапсуланың әсері де тез.

Нанотехнология арқылы адамзаттың пішімін де, мінез-құлқын да, ниетін де мүлде өзгертуге әбден болады. Біздің мінез-құлқымыз бен көңіл күйімізді, соған байланысты ауруға шалдығумыз бен айығуымызды реттеуга болады. Өйткені мұның барлыеғын да адам миында жүректін кезекті химиялық реакциялар басқарады. Адам миында бір секунда үш миллионнан астам ақпарат тасымалданады. Әрбір ақпарат белгілі бір заряд туғызады. Әрбір заряд әртүрлі эмоция мен күйге сәйкес келеді. Мидағы нейрондардың ұштары синапстар деп аталады. Синапс бұлттары арқылы разрядтар таралады. Белгілі бір жағымды не жағымсыз ақпаратқа қатысты белгілі бір нейрондар тізбегі синапстар арқылы жалғасады және тұрақты байланыс түзеді. Көптеген жағдайларда аурудың туындауы эмоцияналдық негізде болады, сонымен қатар эмоцианалдық негізде дамып ушығады.

Мидың қабылданған ақпараттар легіне жауап беретін, химиялық реакциялар жүретін бөлігі гипоталамус деп аталады. Мұнда арнайы реакциялар нейропептидтердің пайда болуына әсер етеді.

Нейропептидтер – наноөлшемдегі адам ағзасындағы аса кіші бөлшектердің бірі. Олардың табиғатын зерттеу тек қана наноөлшемдерді бақылау арқылы жүзеге асырылады.

Нейропептидтер – жүйке жасушаларында синтезделетін,биологиялық белсенді қосылыстар. Олар зат алмасу үрдісіне қатысады, иммундық процестерге әсер етеді, есте сақтау, ұйқы т.б. механизмдерде маңызды роль атқарады. Нейропептидтер аминдер қышқылы қатарына жататын заттар немесе гормондар.

Нейропептидтер ағзаның барлық бөлігіне тарап жекелеген жасушаға жетеді. Әр жасушаның рецепторлық саңылаулы ұштары бар. Әр эмоцияға белгілі бір нейропептид және белгілі бір рецептор сәйкес келеді. Нейропептид өзіне сәйкес рецепторға «есіктің кілті» тәрізді еніп, адам белгілі бір анықталған күйге енеді.

Нейропептидтер ағзаға зиянды және пайдалы болады. Ағзаға зиянды нейропептидтер иммундық жүйенің бұзылуына әкеп соқтырады. Сондықтан кез келген аурудың алдын алу үшін ағзаның наноөлшемді бөлшектері –жасушаларды емдеуден бастаса, болашақтың медицинасы дұрыс жолға қойылар еді.

Ұсыныс.

1. Нанотехнология туралы ақпартты молайту.

2. Арнайы медициналық пәндерде наноөлшемдегі ұғымдарды енгізу және толықтыру.

3. Нанотехнологияның қол жетімді өнімдерін медицинада қолдану тәсілдерін меңгерту және қолдану аясын кеңейту.

Жұмысымды қорытындылай келе Нанотехнология дегеніміз-молекулалардың жиынтығынан құрылған ерекше қасиеті бар материал. Немесе бір сөзбен әлдебір заттың бөлшегінен тұтас бір дүние жасап шығару деген сөз. Мәселен қазір Жапонияда осы нанотехнологиялардың көмегімен 18 келілік бронды сауыттың орнына жеңіл әрі ықшам көміртекті бронды жейде жасалып отыр. Шетелдегідей көп болмағанымен мұндай жаңалықтан Қазақстанда құр алақан емес. Мұрат Құрмашұлы әріптестерімен бірге нанокапсула жасап шығарған. Оның ерекшелігі болмашы ғана бөлігін сырқат жүрекке жақса, науқас инфарктен жылдам оңалады. Әрі нанокапсуланың әсері де тез.

Нанотехнология арқылы адамзаттың пішімін де, мінез-құлқын да, ниетін де мүлде өзгертуге әбден болады. Біздің мінез-құлқымыз бен көңіл күйімізді, соған байланысты ауруға шалдығумыз бен айығуымызды реттеуга болады.

Менің жұмысымның бұл бастапқы сатылары, әлі де зерттеу жұмыстарын тереңірек қарастырып, тың жаңалықтардың физикалық, медициналық тұрғыдан түсінік беріп, медицинада ауруларды емдеуде қолдану тәсілдерін толық зерттеуге кірісемін.

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі:

1. . Ю. Д. Семчиков. «Дендримеры  – новый класс полимеров». Соросовский  Образовательный Журнал. 1998. № 12, стр. 45-51.

2. «Магия микрочипов». «В мире  науки», ноябрь, 2002, стр. 6-15.

3. Сканирующая зондовая микроскопия  биополимеров. Под ред. И. В.  Яминского. М., «Научныймир», 1997.

4. Robert C.W. Ettinger, The Prospect of Immortality, Doubleday, NY, 1964. Русский перевод: Роберт Эттингер. Перспективы бессмертия. М., «Научный мир», 2003

5. Жан-Мари Лен. «Супрамолекулярная  химия: концепции и перспективы». Новосибирск, «Наука» , 1998 г.