Нанотехнології в біології

Зміст книги
1). Нанотехнології 

2). Основні сфери

3). Застосування нанотехнологій в біології

4). Генна інженерія

5). Генна інженерія рослин

6). Генна інженерія людини

7). Тканинна імплантація

8). Висновок

Нанотехнології – у широкому значенні слова прийнято називати міждисциплінарну галузь фундаментальної і прикладної науки, в якій вивчаються закономірності фізичних і хімічних систем протяжністю порядку декількох нанометрів або часток нанометра (нанометр це одна мільярдна частка метра або, що те ж саме, одна мільйонна частка міліметра діаметр людської волосини становить близько 80 тис. нанометрів).

Основна сфера використання нанотехнологій – теоретично обґрунтовані експериментальні дослідження в галузі синтезу, аналізу, виробництва й застосування продуктів з визначеною структурою за допомогою спрямованого маніпулювання на рівні атомних і молекулярних взаємодій. Нанотехнології перебувають на передньому краю різноманітних наукових, економічних та соціальних напрямів розвитку науково-технічного прогресу.

Застосування нанотехнологій в біології

Коли ми говоримо про біологію, ми маємо на увазі різні галузі, такі як ботаніка, сільське господарство, медицина, виробництво їжі тощо. Наномедицина представляє особливий інтерес через потенціал нанотехнологій допомогти боротися або навіть вилікувати хвороби, які раніше вважалися невиліковними.

Сфери застосування нанотехнологій в біології дуже широкі. Ось кілька особливо цікавих прикладів як нанотехнології в біології можуть бути корисними.

Генна інженерія

Генна інженерія вносить зміни в організм шляхом додавання, видалення або редагування гена.

Генетичне редагування використовується для усунення небажаних характеристик людини, включаючи деформації та схильність до хворіб, або для покращення бажаних характеристик. Нанотехнології відкривають двері для можливостей реалізації цих фантастичних ідей.

Генна інженерія рослин

редагування генів у рослинах із застосуванням нанотехнологій уже проводиться для покращення виробництва, стійкості до хвороб та ефективності споживання ресурсів.

Генна інженерія людини

експерименти з редагування людських генів також з ентузіазмом проводять дослідники. Наночастинки можна використовувати, щоб вимкнути або змінити певні гени, відповідальні за несприятливі характеристики, тим самим знижуючи ризик захворювань.

Недавній експеримент показав використання наночастинок для успішного редагування генів у печінці для зниження рівня холестерину в крові. Інша команда показала, як наночастинки можуть успішно вимикати гени в кістковому мозку, що може бути корисно при лікуванні серцевих захворювань або дефіциту стовбурових клітин.

Досягнення нанотехнології в розробленні вакцин

Використання нових ад’ювантів на основі наночастинок, до яких кріпляться безпечні антигени, що утворюються з синтетичних пептидів і рекомбінантних білків. Такі вакцини матимуть значно більший ефект, не чинитимуть побічних дій та будуть безпечними при застосуванні.

Тканинна імплантація 

Завдяки нанотехнологіям отримала розвиток тканинна імплантація у зв’язку з використанням інноваційних засобів відновлення чи заміщення органів і тканин. Зокрема нанокристалічна структура поверхні імпланта прискорює процес остеогенезу і включення штучного матеріалу в природну кісткову тканину. Іншим методом є нанокристалічне алмазне покриття, яке також обіцяє значно подовжити функціонування і стабільність імплантатів. Почав розвиватися напрямок дослідження біоматеріалів – нановолокон, котрі вчені хочуть використати для створення штучних тканин (у перспективі – органів) на основі клітинних технологій.

Отже, нанотехнології є мультидисциплінарним напрямом фундаментальної та прикладної науки з широким спектром різноманітних засобів та інструментів на стику біології, фізики, хімії та інженерії. Нанотехнології є одним з найважливіших напрямів у біологічній науці, гуманній і ветеринарній медицині, сучасному сільському господарстві, а також харчовій промисловості, що може стати рушійною економічною силою в найближчому майбутньому.