Un studiu („Nano2Life”) al Universtitatii din Tel-Aviv, efectuat in randul a 139 de respondenti (experti sau persoane familiarizate cu domeniul) din 30 de tari – inclusiv din Romania -, arata tendintele pentru evolutia nanobiotehnologiilor in urmatoarele doua decenii. Iata, pe scurt, cum vad expertii progresul tehnologic:
In perioada 2006-2010 sunt sanse mari de aparitie a urmatoarelor tehnologii:
• Suprafete inteligente si adaptabile la nivel nano ca elemente de baza pentru biodetectie;
• Nanoagenti utilizati pentru analiza si diagnoza intracelulara fara afectarea functionarii normale a celulei gazda.
2011-2015:
• Nanomateriale care sa inlocuiasca materiale actuale, de exemplu polimerii;
• Medicamentele cu tinta bazate pe nanoparticule devin un instrument standard (pentru scopuri terapeutice, cresterea performantei);
• Sondele inteligente (care se lumineaza cand isi ating tinta) sunt practic utilizate pentru diagnosticele in-vivo;
• Nanoinstrumentele (ca de exemplu pensetele optice) sunt folosite in interiorul celulelor pastrandu-se integritatea si activitatea celulei;
• Nanolaboratoarele sunt larg folosite pentru aplicatii diferite, in sectoare diverse, inclusiv in gospodarie;
• Circuite integrate pe baza de ADN avand ca scop diagnosticele specifice in practica curenta a spitalelor;
• Testele in vitro bazate pe biocipuri inlocuiesc testele pe animale pentru diferite aplicatii (de exemplu in farmacie, cosmetica);
• Biosenzorii pentru detectarea unei singure molecule, bazati pe dispozitive nano (de exemplu nanotuburile) sunt disponibile in comert;
• Autoasamblarea este larg implementata ca tehnica pentru dezvoltarea materialelor si dispozitivelor;
• Cipurile bazate pe biomolecule ca elemente active sunt fabricate pe scara comerciala;
• Cipurile nanoelectronice sunt fabricate pe scara comerciala folosind ADN sau peptide.
2016-2020:
• Procesele funamentale ale ciclului celular sunt cunoscute in mare parte;
• Organele umane pot fi dezvoltate in vitro datorita progreselor nanobiotehnologice;
• Motoare biomoleculare sunt utilizate in nano si microsisteme;
• Publicul larg foloseste in scop personal biocipurile;
• Sistemele artificiale detin abilitati de autoreparare.
Cca. 2025:
• Se folosesc in mod curent nanomasini pentru terapie si diagnoza in interiorul corpului.
vineri, 9 aprilie 2010
ADN-ul folosit in nanotehnologie
Elementele circuitelor integrate pe baza de silicon au in jur de 65 de nanometri. Cercetatorii de la universitatea Duke din Statele Unite au reusit sa creeze elemente masurand intre 5 si 10 nanometri, aplicand o noua tehnologie care in loc de silicon implica folosirea ADN-ului.
Pentru a demonstra noua tehnologie cercetatorii au produs nu mai putin de cateva trilioane de placute microscopice care aveau inscriptionate pe ele literele A, D si N. Acest lucru este posibil datorita proprietatilor ADN-ului, care face posibil ca un numar foarte mare de fragmente de ADN sa se poata prinde unele de altele (precum si de anumite proteine) numai intr-un anumit mod specificat. In acest fel, punand la un loc un numar foarte mare de fragmente ADN de mai multe tipuri, sunt obtinute trilioane de placute care au structura dorita - in acest caz, cu titlu de exemplu, placutele avand inscriptionate pe ele literele A, D, N.
"Procesulpe care l-am descris face posibila crearea de latici - cu ce model specificam noi - de cel putin zece ori mai mici decat cele produse prin care mai performate tehnici de litografiere din prezent", a declarat Thom LaBen, unul dintre autorii articolului care va aparea in volumul 45 al revistei Angewandte Chemie. "In plus, din cauza ca folosim ADN-ul, 'caramizile' se auto-asambleaza, ceea ce ne permite sa cream simultan trilioane de copii ale unei structuri".
Fiecare 'caramida' arata ca o cruce formata din fragmente de ADN, avand in centru un fragment de ADN circular care se fixeaza pe o alta molecula care apoi se conecteaza la o anumita proteina. Fiecare brat al crucii are in jur de 10 nanometri si are la capat o baza a ADN-ului si in consecinta nu se poate lega decat de capatul unei anumite alte cruci (care are la capatul ei baza complementara). In acest fel, atunci cand sunt puse toate la un loc, 'caramizile' se leaga unele de altele automat in forma dorita.
Problema de a gasi cum trebuie sa fie fiecare fragment de ADN pentru fiecare 'caramida' in parte in asa fel incat ele sa nu se lege unele de altele decat asa cum trebuie s-a dovedit o problema matematica destul de complicata dat fiind numarul foarte mare de combinatii posibile si numarul foarte mare de fragmente de ADN.
"Am avut nevoie de trei sute de computere pe care sa rulam un program timp de doua saptamani pentru a obtine raspunsul", a spus Christopher Dwyer, cel care a fost responsabil de ducerea la bun sfarsit a aceastei parti a proiectului.
In acest fel ei au reusit pana la urma sa gaseasca combinatia optima de fragmente de ADN care sa duca la rezultatul dorit. Ei au creat o serie caroiaje 4x4 de astfel de mici caramizi, apoi au atasat cate o proteina in anumite locuri din caroiaj. De pilda, pentru a obtine litera D, au atasat proteinele in pozitiile 1, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 12, 14 si 15.
Deocamdata nu a fost creat nici un circuit pe un astfel de caroiaj, insa in viitor cercetatorii planuiesc sa construiasca unele mai mari si sa le populeze cu molecule care conduc electronii sau fotonii pentru a crea astfel circuite electrice sau optice care apoi sa poata fi folosite pentru a construi chipuri. De asemenea, ei mai au de gand sa foloseasca acesta metoda si pentru a construi senzori.
Image credits: Wiley-VCH 2005
Pentru a demonstra noua tehnologie cercetatorii au produs nu mai putin de cateva trilioane de placute microscopice care aveau inscriptionate pe ele literele A, D si N. Acest lucru este posibil datorita proprietatilor ADN-ului, care face posibil ca un numar foarte mare de fragmente de ADN sa se poata prinde unele de altele (precum si de anumite proteine) numai intr-un anumit mod specificat. In acest fel, punand la un loc un numar foarte mare de fragmente ADN de mai multe tipuri, sunt obtinute trilioane de placute care au structura dorita - in acest caz, cu titlu de exemplu, placutele avand inscriptionate pe ele literele A, D, N.
"Procesulpe care l-am descris face posibila crearea de latici - cu ce model specificam noi - de cel putin zece ori mai mici decat cele produse prin care mai performate tehnici de litografiere din prezent", a declarat Thom LaBen, unul dintre autorii articolului care va aparea in volumul 45 al revistei Angewandte Chemie. "In plus, din cauza ca folosim ADN-ul, 'caramizile' se auto-asambleaza, ceea ce ne permite sa cream simultan trilioane de copii ale unei structuri".
Fiecare 'caramida' arata ca o cruce formata din fragmente de ADN, avand in centru un fragment de ADN circular care se fixeaza pe o alta molecula care apoi se conecteaza la o anumita proteina. Fiecare brat al crucii are in jur de 10 nanometri si are la capat o baza a ADN-ului si in consecinta nu se poate lega decat de capatul unei anumite alte cruci (care are la capatul ei baza complementara). In acest fel, atunci cand sunt puse toate la un loc, 'caramizile' se leaga unele de altele automat in forma dorita.
Problema de a gasi cum trebuie sa fie fiecare fragment de ADN pentru fiecare 'caramida' in parte in asa fel incat ele sa nu se lege unele de altele decat asa cum trebuie s-a dovedit o problema matematica destul de complicata dat fiind numarul foarte mare de combinatii posibile si numarul foarte mare de fragmente de ADN.
"Am avut nevoie de trei sute de computere pe care sa rulam un program timp de doua saptamani pentru a obtine raspunsul", a spus Christopher Dwyer, cel care a fost responsabil de ducerea la bun sfarsit a aceastei parti a proiectului.In acest fel ei au reusit pana la urma sa gaseasca combinatia optima de fragmente de ADN care sa duca la rezultatul dorit. Ei au creat o serie caroiaje 4x4 de astfel de mici caramizi, apoi au atasat cate o proteina in anumite locuri din caroiaj. De pilda, pentru a obtine litera D, au atasat proteinele in pozitiile 1, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 12, 14 si 15.
Deocamdata nu a fost creat nici un circuit pe un astfel de caroiaj, insa in viitor cercetatorii planuiesc sa construiasca unele mai mari si sa le populeze cu molecule care conduc electronii sau fotonii pentru a crea astfel circuite electrice sau optice care apoi sa poata fi folosite pentru a construi chipuri. De asemenea, ei mai au de gand sa foloseasca acesta metoda si pentru a construi senzori.Image credits: Wiley-VCH 2005
Nanotehnologia: “ingerii” microscopici ai viitorului
Roboti microscopici, subdimensionati incat sa poata patrunde insesizabil in corpul uman si sa se miste in voie, au inceput de ani buni sa fie ganditi, proiectati si realizati de oamenii de stiinta, in virtutea intrebuintarii lor intr-o varietate de scopuri. Intre acestea se disting obietivele medicale, precum tratarea cancerului, administrarea de medicamente si chiar cultivarea de noi celule si tesutiri, dar si scopuri mai largi, cum ar fi explorarea spatiului cosmic sau simpla imbunatatire a stilului de viata uman.
"Nanotehnologie" este un termen colectiv pentru dezvoltarile tehnologice la scara nanometrica. In sens larg, nanotehnologia reprezinta orice tehnologie al carei rezultat finit e de ordin nanometric: particule fine, sinteza chimica, microlitografie avansata etc. Intr-un sens restrans, nanotehnologia este orice tehnologie care se bazeaza pe abilitatea de a construi structuri complexe respectand specificatii la nivel atomic si folosindu-se de sinteza mecanica. Structurile nanometrice nu numai ca sunt foarte mici, ajungandu-se chiar pana la scara atomica in proiectarea lor, dar ele poseda unele proprietati total deosebite si neasteptate, in comparatie cu trasaturile aceleiasi substante luata la nivel macroscopic.
Medicii se confrunta adesea cu problematica executarii unor operatii complexe de micro-chirurgie pentre repararea vaselor de sange, pentru transplantarile de tesut sau pentru reatasarea membrelor sectionate. Intrucat astfel de proceduri sunt foarte complicate, chirurgia se dovedeste rareori solutia optima, avand un caracter prea invaziv si destule limitari. In curand insa, sistemul medical si mai ales cel chirurgical si-ar putea modifica stilul de abordare, capotand spre tehnologia nano, cea care va permite prestarea celor mai sinuoase sarcini medicale prin controlarea telecomandata a unor mecanisme robotice minuscule, capabile sa calatoreasca prin corpul omenesc, sa diagnosticheze afectiuni si sa le trateze.
La Universitatea Tonhuku din Japonia, inginerul Kazushi Ishiyama si grupul sau de cercetare au proiectat mici spirale rotative electronice, capacitate sa inoate prin fluidul celor mai subtiri vene organice. La nevoie, aceste dispozitive pot chiar penetra anumite tumori pentru a le suprima si pot livra substante medicale catre anumite tesuturi si organe. Gratie dimensiunilor reduse, nanobotii pot fi injectati in organism cu ajutorului unei seringi standard cu ac hipodermic, odata intrati in sistem reactionand impulsurilor exercitate cu ajutorul unui camp magnetic si al unei telecomenzi. Ishiyama considera ca aceste dispozitive si altele asemenea lor se vor dovedi extrem de eficiente din punct de vedere medical, mai ales in privinta indepartarii tumorilor cerebrale, foarte greu de operat pe cale clasica.
In loc sa se bazeze pe utilizarea unui camp magnetic pentru coordonarea miscarilor nanorobotilor, alti cercetatori creeaza dispozitive similare de diagnosticare si tratare a anumitor afectiuni, propulsate insa prin corp cu ajutorul unor motoare minuscule.
"Nanotehnologie" este un termen colectiv pentru dezvoltarile tehnologice la scara nanometrica. In sens larg, nanotehnologia reprezinta orice tehnologie al carei rezultat finit e de ordin nanometric: particule fine, sinteza chimica, microlitografie avansata etc. Intr-un sens restrans, nanotehnologia este orice tehnologie care se bazeaza pe abilitatea de a construi structuri complexe respectand specificatii la nivel atomic si folosindu-se de sinteza mecanica. Structurile nanometrice nu numai ca sunt foarte mici, ajungandu-se chiar pana la scara atomica in proiectarea lor, dar ele poseda unele proprietati total deosebite si neasteptate, in comparatie cu trasaturile aceleiasi substante luata la nivel macroscopic.
Medicii se confrunta adesea cu problematica executarii unor operatii complexe de micro-chirurgie pentre repararea vaselor de sange, pentru transplantarile de tesut sau pentru reatasarea membrelor sectionate. Intrucat astfel de proceduri sunt foarte complicate, chirurgia se dovedeste rareori solutia optima, avand un caracter prea invaziv si destule limitari. In curand insa, sistemul medical si mai ales cel chirurgical si-ar putea modifica stilul de abordare, capotand spre tehnologia nano, cea care va permite prestarea celor mai sinuoase sarcini medicale prin controlarea telecomandata a unor mecanisme robotice minuscule, capabile sa calatoreasca prin corpul omenesc, sa diagnosticheze afectiuni si sa le trateze.
La Universitatea Tonhuku din Japonia, inginerul Kazushi Ishiyama si grupul sau de cercetare au proiectat mici spirale rotative electronice, capacitate sa inoate prin fluidul celor mai subtiri vene organice. La nevoie, aceste dispozitive pot chiar penetra anumite tumori pentru a le suprima si pot livra substante medicale catre anumite tesuturi si organe. Gratie dimensiunilor reduse, nanobotii pot fi injectati in organism cu ajutorului unei seringi standard cu ac hipodermic, odata intrati in sistem reactionand impulsurilor exercitate cu ajutorul unui camp magnetic si al unei telecomenzi. Ishiyama considera ca aceste dispozitive si altele asemenea lor se vor dovedi extrem de eficiente din punct de vedere medical, mai ales in privinta indepartarii tumorilor cerebrale, foarte greu de operat pe cale clasica.
In loc sa se bazeze pe utilizarea unui camp magnetic pentru coordonarea miscarilor nanorobotilor, alti cercetatori creeaza dispozitive similare de diagnosticare si tratare a anumitor afectiuni, propulsate insa prin corp cu ajutorul unor motoare minuscule.
Primul telefon cu nanotehnologie!
Nokia Morph este un concept menit sa dea peste cap tot ce stiam despre telefonia mobila.
In primul rand, este un prototip, asa ca aparitia acestui, hai sa-i zicem pentru moment, gadget pe piata ar trebui sa fie mai incolo.
Nokia Research Center si Cambridge Nanoscience Centre au lucrat impreuna la acest prototip cu nanotehnologie.
Datorita nanotehnologiei, telefonul nu are cum sa se murdareasca, poate lua orice forma, fiind extrem de elastic si se incarca cu energie solara.
Nanotehnologie
Nanotehnologie este un termen colectiv pentru dezvoltăriile tehnologice la scară nanometrică. În sens larg, nanotehnologia reprezintă orice tehnologie al cărei rezultat finit e de ordin nanometric: particule fine, sinteză chimică, microlitografie avansată, ş.a.m.d. Într-un sens restrâns, nanotehnologia reprezintă orice tehnologie ce se bazează pe abilitatea de a construi structuri complexe respectând specificaţii la nivel atomic folosindu-se de sinteza mecanică. Structurile nanometrice nu numai că sunt foarte mici, ajungându-se chiar până la scara atomică, dar ele posedă unele proprietăţi total deosebite şi neaşteptate, în comparaţie cu aceeaşi substanţă luată la nivel macroscopic.
* lacuri de automobile cu calităţi superioare (rezistente; autorefacere la zgârieturi; cu darea în folosinţă încă din anul 2003)
* oglinzi retrovizoare care nu orbesc
* ferestre auto pe care apa nu condensează
* ferestre transparente pe tavanul auto care produc curent electric; altele care se întunecă după dorinţă
* îmbunătăţirea proprietăţilor materialelor de lucru
* substanţe adezive (lipiciuri) care, supuse de ex. la microunde, permit şi dezlipirea fără probleme a două piese metalice
* pneuri auto cu calităţi îmbunătăţite prin reducerea frecărilor interne.
* faruri auto eficiente
* lacuri de automobile care-şi pot schimba culoarea
* caroserii de automobile, precum şi aripi de avion care-şi pot modifica forma după cerinţele aerodinamice momentane
* amortizoare auto la care viscozitatea lichidului se lasă reglată instantaneu după necesităţi
* motoare fără uzură/frecări; motoare cu consum redus de combustibil
* catalizatoare şi acumultoare auto mai eficiente
* ferestre auto care se pot întuneca după dorinţă
* materiale uşor de întreţinut, de ex. stofe care nu se murdăresc, nu se îmbâcsesc, nu prind miros sau nu se udă
* noi metode de fabricare a LED-urilor, pentru mărirea eficienţei şi durabilităţii
* computerul molecular.
Nanotehnologii implementate în practică
Câteva exemple de nanotehnologii care sunt deja realizate şi folosite în practică, chiar dacă sunt încă scumpe (ianuarie 2009):* lacuri de automobile cu calităţi superioare (rezistente; autorefacere la zgârieturi; cu darea în folosinţă încă din anul 2003)
* oglinzi retrovizoare care nu orbesc
* ferestre auto pe care apa nu condensează
* ferestre transparente pe tavanul auto care produc curent electric; altele care se întunecă după dorinţă
* îmbunătăţirea proprietăţilor materialelor de lucru
* substanţe adezive (lipiciuri) care, supuse de ex. la microunde, permit şi dezlipirea fără probleme a două piese metalice
* pneuri auto cu calităţi îmbunătăţite prin reducerea frecărilor interne.
Cum va ajuta nanotehnologia OMUL
Nanitii for fi utilizati in medicina, ei putand fi programati sa inlocuiasca celulele bolnave.Problema omenirii va fi pe mana carui "om de stiinta" va pica.Nanotehnologii imaginabile în viitor
* faruri auto eficiente
* lacuri de automobile care-şi pot schimba culoarea
* caroserii de automobile, precum şi aripi de avion care-şi pot modifica forma după cerinţele aerodinamice momentane
* amortizoare auto la care viscozitatea lichidului se lasă reglată instantaneu după necesităţi
* motoare fără uzură/frecări; motoare cu consum redus de combustibil
* catalizatoare şi acumultoare auto mai eficiente
* ferestre auto care se pot întuneca după dorinţă
* materiale uşor de întreţinut, de ex. stofe care nu se murdăresc, nu se îmbâcsesc, nu prind miros sau nu se udă
* noi metode de fabricare a LED-urilor, pentru mărirea eficienţei şi durabilităţii
* computerul molecular.
Abonați-vă la:
Postări (Atom)