ΝΑΝΟΧΕΙΡΟΥΡΓΙΚΗ/ ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ



Ελληνικές θεραπείες νανοτεχνολογίας για τον καρκίνο και τις νευρολογικές παθήσεις

Αποτελεσματικότερη θεραπεία νευρολογικών παθήσεων και του καρκίνου με λιγότερες παρενέργειες, υπόσχονται δύο φιλόδοξα ερευνητικά προγράμματα, που αφορούν τις εφαρμογές της νανοτεχνολογίας στην ιατρική και άρχισαν πρόσφατα στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης [ΑΠΘ].
«Ψυχή» των προγραμμάτων είναι μία πολλά υποσχόμενη νεαρή επιστήμον, η 25χρονη ερευνήτρια νανομηχανικής και νανοτεχνολογίας Κατερίνα Αϋφάντη, η οποία μόλις στα 21 της είχε ολοκληρώσει το διδακτορικό της και πέρσι πέτυχε στον πρώτο διαγωνισμό του Ευρωπαϊκού Συμβουλίου Έρευνας, εξασφαλίζοντας επιχορήγηση 1,13 εκατομμυρίων ευρώ για να συνεχίσει την έρευνά της τα προσεχή 5 χρόνια.
Τα προγράμματα υλοποιούνται στην Α' Νευρολογική Κλινική του νοσοκομείου ΑΧΕΠΑ και το Εργαστήριο Υλικών και Μηχανικής της Πολυτεχνικής Σχολής του ΑΠΘ, σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας της Κρήτης, το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Μίτσιγκαν και το Πανεπιστήμιο Χάρβαντ, με επιχορήγηση από το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Έρευνας.

Τα πρώτα πειράματα στον τομέα της εφαρμογής της νανοτεχνολογίας στη θεραπεία των νευρολογικών παθήσεων αρχίζουν αυτή την εβδομάδα, με στόχο την βελτίωση της μεθόδου της "εν τω βάθει διέγερση του εγκεφάλου" [Deep Brain Stimulation], με χρήση νανο-ηλεκτροδίων και νανομπαταριών.

«Η νανοτεχνολογία μπορεί να συμβάλλει στη θεραπεία ασθενειών οι οποίες δεν μπορούν να αντιμετωπισθούν με τη σύγχρονη ιατρική. Τέτοιες ασθένειες είναι για παράδειγμα οι νευρολογικής φύσεως παθήσεις, όπως οι νόσοι του Πάρκινσον και του Αλτσχάιμερ, η σκλήρυνση κατά πλάκας, η παράλυση, καθώς και διάφορες μορφές καρκίνου. Λόγω του μικρού μεγέθους των νανοϋλικών, η νανοτεχνολογία έχει πολλά υποσχόμενες εφαρμογές στην ιατρική. Τα νανοσωματίδια είναι περίπου 1.000 φορές πιο μικρά από τα ερυθρά αιμοσφαίρια, επομένως μπορούν με ευκολία να εισέρχονται και να κυκλοφορούν μέσα στον ανθρώπινο οργανισμό», επεσήμανε στο ΑΠΕ-ΜΠΕ η νεαρή επιστήμον.

Οι νευρολογικές παθήσεις δημιουργούνται όταν τα κύτταρα του εγκεφάλου δεν παράγουν τα κατάλληλα ηλεκτρικά σήματα, εξηγεί η κ. Αϋφαντή και προσθέτει: «Με τη μέθοδο "εν τω βάθει διέγερση του εγκεφάλου" [Deep Brain Stimulation], οι νευροχειρουργοί τοποθετούν στον εγκέφαλο ηλεκτρόδια, διαμέτρου ενός χιλιοστού, τα οποία μεταφέρουν ηλεκτρικούς παλμούς χαμηλής συχνότητας σε τμήματα που δεν λειτουργούν σωστά. Τα ηλεκτρόδια τροφοδοτούνται με ηλεκτρικό ρεύμα από ένα βηματοδότη που λειτουργεί με μπαταρία λιθίου, η οποία έχει μέγεθος περίπου ίδιο με αυτό που έχουν οι μπαταρίες των κινητών τηλεφώνων. Η μπαταρία αυτή εμφυτεύεται στο θώρακα και τροφοδοτώντας το θάλαμο του εγκεφάλου με ηλεκτρικούς παλμούς, μπορεί να θεραπευτεί το τρέμουλο, το οποίο είναι μία από τις συνέπειες της νόσου του Πάρκινσον. Η μέθοδος αυτή εφαρμόζεται εδώ και περίπου μία δεκαετία περίπου».

Να σημειωθεί ότι η πιο ενθαρρυντική εφαρμογή της μεθόδου "εν τω βάθει διέγερση του εγκεφάλου" [Deep Brain Stimulation], είχε ως αποτέλεσμα να ανακτήσει τις αισθήσεις του ένας ασθενής, που από το 1998 και για 5 χρόνια, βρισκόταν σε κώμα λόγω κάκωσης του εγκεφάλου μετά από επίθεση που δέχτηκε από ληστές. Παρέχοντας, με την εφαρμογή της μεθόδου "εν τω βάθει διέγερση του εγκεφάλου" [Deep Brain Stimulation], ηλεκτρικούς παλμούς στον εγκέφαλο για 460 μέρες, ο ασθενής μπορούσε να αναγνωρίζει και να συνομιλεί με τους συγγενείς του και να τρώει μόνος του.

Αν και η μέθοδος αυτή είναι πολλά υποσχόμενη για τις περισσότερες νευρολογικές παθήσεις, κατά τη διάρκεια της εφαρμογής της παρουσιάστηκαν κάποιες επιπλοκές όπως π.χ. εγκεφαλική αιμορραγία κατά την εμφύτευση του βηματοδότη σε ποσοστό 3% και σε ασθενείς που χρησιμοποιήθηκε για θεραπεία κατάθλιψης παρατηρήθηκε ότι ενώ γελούσαν ξαφνικά πάθαιναν κατάθλιψη λόγω της κακής ρύθμισης της συχνότητας του ηλεκτρικού ρεύματος.




«Η νανοτεχνολογία μπορεί να βελτιώσει σημαντικά αυτή την εφαρμογή. Η χρήση μικρότερου μεγέθους ηλεκτροδίων θα έχει ως αποτέλεσμα την εξάλειψη επιπλοκών κατά τη διαδικασία εισαγωγής τους, καθώς και την παροχή ηλεκτρικών παλμών ακριβώς στο σημείο του εγκεφάλου όπου υπάρχει διαταραχή. Επίσης, η δημιουργία νανομπαταριών μπορεί να επιτρέψει προσεχώς την εμφύτευση τους μεταξύ εγκεφάλου και κρανίου για τη καλύτερη παροχή ηλεκτρικών παλμών. Οι νανομπαταρίες μπορεί να είναι 3-5 φορές πιο αποτελεσματικές από τις μπαταρίες που χρησιμοποιούνται σήμερα», προσθέτει η Κατερίνα Αϋφαντή.

Η συγκεκριμένη έρευνα γίνεται σε συνεργασία με το διευθυντή της Α' Νευρολογικής Κλινικής του ΑΧΕΠΑ καθηγητή, Σταύρο Μπαλογιάννη και τον καθηγητή του Τμήματος Επιστήμης Υλικών/Ινστιτούτου Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ, Μανώλη Στρατάκη, με τη συμμετοχή των επισκεπτών καθηγητών Στίβ Χάκνεϊ Hackney από το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Μίτσιγκαν, Μπρούνο Σκροσάτι από το Πανεπιστήμιο της Ρώμης και Θαπάνι Σαρακόνσρι από το Πανεπιστήμιο Τσιανγκμάι της Tαϋλάνδης.

Επίσης, η νανοτεχνολογία μπορεί να βελτιώσει ουσιαστικά τη θεραπεία του καρκίνου. Όπως εξηγεί η κ. Αϋφαντή, ο τρόπος με τον οποίο εφαρμόζεται η χημειοθεραπεία, έχει ως αποτέλεσμα να επιδρά το φάρμακο σε όλα τα κύτταρα που έχουν γενετικό υλικό, με αποτέλεσμα να υπάρχουν παρενέργειες, όπως η απώλεια μαλλιών, διαταραχές στο πεπτικό σύστημα κ.λπ.. Η νανοτεχνολογία επιτρέπει την παραγωγή νανο-σωματιδίων στα οποία θα εσωκλείεται το φάρμακο. Στο εξωτερικό των νανοσωματιδίων τοποθετούνται πρωτεΐνες οι οποίες κατευθύνονται και προσκολλώνται στα καρκινικά κύτταρα. Έτσι, το φάρμακο κατευθύνεται και απελευθερώνεται μόνο πάνω στα άρρωστα κύτταρα, χωρίς να καταστρέφει τα υγιή. «Ήδη γίνονται πειράματα σε καρκινικά κύτταρα και συγκεκριμένα μελετούμε την περίπτωση του λεμφώματος. Δηλαδή, προσπαθούμε να δούμε τι γίνεται αφού το φάρμακο προσκολληθεί πάνω στα καρκινικά κύτταρα. Στα επόμενα 10-15 χρόνια ευελπιστούμε ότι θα υπάρξουν αποτελέσματα από την εφαρμογή της νανοτεχνολογίας στην θεραπεία του καρκίνου», προσθέτει η κ. Αϋφαντή. Αυτή η έρευνα γίνεται σε συνεργασία με την ομάδα του καθηγητή Αλ Κατίμπ του Πανεπιστήμιο Wayne State των ΗΠΑ και τον καθηγητή Αλεξέι Ρομανώφ του Φυσικοτεχνικού Ινστιτούτου Ioffe της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών, οι οποίοι επισκέπτονται το Τμήμα Μηχανικής και Υλικών του ΑΠΘ.

Η Κατερίνα Αϋφαντή γεννήθηκε στη Μινεσότα των ΗΠΑ το 1983. Κατά τα παιδικά της χρόνια επισκεπτόταν την Ελλάδα, όπου φοίτησε κάποιες τάξεις του δημοτικού στην Αθήνα και στην Θεσσαλονίκη. Σε ηλικία 16 έγινε δεκτή στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Μίτσιγκαν όπου ολοκλήρωσε τις σπουδές της σε τρία χρόνια, στα 20 της είχε ολοκληρώσει τις μεταπτυχιακές της σπουδές στο Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ και στα 21 τελείωσε το διδακτορικό της στο Πανεπιστήμιο Γκρόνινγκεν της Ολλανδίας. Επηρεαζόμενη από την ενασχόληση του πατέρα της, καθηγητή Ηλία Αϋφάντη, με τη θεωρία της πλαστικής παραμόρφωσης των υλικών, αποφάσισε να ασχοληθεί με τη νανοτεχνολογία. Τη στιγμή που οι Έλληνες επιστήμονες επιλέγουν το εξωτερικό για να κάνουν καριέρα, η Κατερίνα Αϋφάντη άφησε την Αμερική για να έρθει στη χώρα μας. «Ήρθα στην Ελλάδα γιατί ήθελα να συνεισφέρω στον τομέα της νανοτεχνολογίας εδώ. Σε αυτό συνέβαλε και το γεγονός ότι το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Έρευνας επιχορηγούσε την έρευνα σε ένα ευρωπαϊκό πανεπιστήμιο», εξηγεί η νεαρή επιστήμων.




http://www.apn.gr/uncategorized/%CE%B5%CE%BB%CE%BB%CE%B7%CE%BD%CE%B9%CE%BA%CE%AD%CF%82-%CE%B8%CE%B5%CF%81%CE%B1%CF%80%CE%B5%CE%AF%CE%B5%CF%82-%CE%BD%CE%B1%CE%BD%CE%BF%CF%84%CE%B5%CF%87%CE%BD%CE%BF%CE%BB%CE%BF%CE%B3%CE%AF%CE%B1%CF%82/#



Νανοσωματίδια χρυσού μπορεί να βοηθήσουν στη θεραπεία του καρκίνου



 Νανοσωματίδια χρυσού μπορεί να βοηθήσουν στη θεραπεία του καρκίνου
Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Σαουθάμπτον ανέπτυξαν νέα νανοϋλικά, τα οποία είναι ικανά να διαταράξουν την παροχή αίματος στα καρκινικά κύτταρα.Ο λέκτορας Δρ Αντώνιος Καναράς και η ομάδα του, έδειξε ότι μια μικρή δόση νανοσωματίδια χρυσού θα μπορούσαν να ενεργοποιήσουν ή να αναστείλλουν τα γονίδια που εμπλέκονται στην αγγειογένεση - μια σύνθετη διαδικασία που είναι υπεύθυνη για την παροχή οξυγόνου και θρεπτικών ουσιών στους περισσότερους τύπους καρκίνου.«Τα ενεργοποιημένα νανοσωματίδια χρυσού είναι πολύ αποτελεσματικά για τη σκόπιμη ενεργοποίηση ή την αναστολή των γονιδίων της αγγειογένεσης», δήλωσε ο Δρ Kanaras.Η ομάδα προχώρησε ένα βήμα περισσότερο, στον έλεγχο του βαθμού της βλάβης στο ενδοθηλιακά κύτταρα,  χρησιμοποιώντας ακτίνες λέιζερ. Τα ενδοθηλιακά κύτταρα κατασκευάζουν το εσωτερικό των αιμοφόρων αγγείων και παίζουν τον κεντρικό ρόλο στην αγγειογένεση.Οι ερευνητές επίσης διαπίστωσαν ότι τα χρυσά νανοσωματίδια θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως αποτελεσματικά εργαλεία στην κυτταρική νανοχειρουργική. http://webdaily.gr/news/science/item/3253-nanoswmatidia-xrysoy-mporei-na-voithisoun-sti-therapeia-tou-karkinou


Νανοτεχνολογία είναι η λέξη που χρησιμοποιείται για την τεχνολογία κατασκευής συσκευών πολύ μικρού μεγέθους. Το μέτρο μήκους για τις συγκεκριμένες κατασκευές είναι το νανόμετρο εξ ού και η ονομασία.  Ένα νανόμετρο είναι το ισοδύναμο σε μήκος δέκα ατόμων υδρογόνου. Επίσης μία συνηθισμένη ανθρώπινη τρίχα έχει διάμετρο 80.000 νανόμε
 τρα. Οι κατασκευές γίνονται συνήθως αντιληπτές μόνο με μικροσκόπιο.Όλες οι επιστήμες ωφελούνται από την νανοτεχνολογία. Οι εφαρμογές της είναι πολλές και επηρεάζει τα πάντα: οικονομία, ηλεκτρονικά, βιομηχανία, μηχανολογία, ιατρική κλπ.Στην φωτογραφία τα γνωστά μας μικροτσίπ που έχουν γίνει πλέον αόρατα.

nanofinger-240

huge-jellyfish


Βάζοντας χιλιάδες μέδουσες σε ένα μπλέντερ, ακούγεται αρχικά, σαν κακόγουστο αστείο. Στην πραγματικότητα, είναι ένας τρόπος, για να βρεθούν τα συστατικά πηγής, για μια νέα γενιά ηλιακής ενέργειας, που θα μπορούσαν να βοηθήσουν την ιατρική επιστήμη, όπως και την προσφορά φθηνής ενέργειας.Οι επιστήμονες υποστηρίζουν πως οι μέδουσες, που βρίσκονται -συνήθως- στα ανοικτά των δυτικών ακτών της Βόρειας Αμερικής, μπορούν να χρησιμοποιήσουν την πράσινη φθορίζουσα πρωτεΐνη (GFP) την οποία περιέχουν, για τη δημιουργία μικροσκοπικών κυψελών καυσίμου.






Αυτά, λένε οι δημιουργοί τους, τις οποίες θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή μικροσκοπικών "νανοσυσκευών», που θα λειτουργούν ανεξάρτητα μέσα στο ανθρώπινο σώμα.



Η Νανοτεχνολογία - ο χειρισμός της ύλης σε ατομική κλίμακα (ένα νανόμετρο είναι ισοδύναμο με ένα δισεκατομμυριοστό του μέτρου) - θεωρείται από πολλούς ως το μέλλον της ιατρικής, αλλά η επιστήμη της τροφοδοσία με νανο-μηχανήματα, είναι ακόμη σε πολύ πρώϊμο επίπεδο.






ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΝΑΝΟ-ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΣΤΗ ΔΕΡΜΑΤΟΛΟΓΙΑ 

ΚΑΙ ΣΤΗ ΔΕΡΜΑΤΟΧΕΙΡΟΥΡΓΙΚΗ

  Η νανο-ιατρική τεχνολογία βασίζεται σε πολύ εξειδι-κευμένες μεθόδους και όργανα υψηλότατης ακρίβειας, όπως είναι τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια, τα όργανα νανο-μετρολογίας, οι θάλαμοι υψηλού κενού, η νανο-λιθογραφία, η θεωρητική και υπολογιστική μοντελο-ποίηση στη νανο-κλίμακα και πολλά άλλα.Η χρήση των παραπάνω συστημάτων και μεθόδων οδηγεί στη νανο-τεχνολογική ανάπτυξη και εξέλιξη μίας πολύ μεγάλης γκάμας υλικών και διατάξεων.Η έρευνα για τις μελλοντικές εφαρμογές που μπο-ρούν να προκύψουν από τη χρήση της νανο-ιατρικής τεχνολογίας καλύπτει πολλά διαφορετικά πεδία, με ιδιαίτερο ενδιαφέρον για ορισμένες ειδικότητες, όπως είναι η καρδιολογία, η νεφρολογία, η οφθαλμολογία, η ενδοκρινολογία, η ορθοπεδική, η νευρολογία, η ογκολογία και η δερματολογία.
  


  Παρακάτω αναφέρονται και αναπτύσσονται, εν-δεικτικά, ορισμένα μόνο από τα πεδία της έρευνας και από τις προοπτικές που μπορεί να προσφέρει ο «τεράστιος νανο-χώρος» στη Δερματολογία και στη Δερματοχειρουργική.Νανο-συστήματα μεταφοράς ουσιών και στοχευμένης θεραπείαςΑνάμεσα στα νανο-συστήματα μεταφοράς δραστικών ουσιών (nano-carriers) που έχουν βρει ήδη αρκετές εφαρμογές στη θεραπευτική και στην κοσμητική Δερ-ματολογία, συμπεριλαμβάνονται τα λιποσώματα και τα νανο-γαλακτώματα. Οι νανο-διατάξεις αυτές ευνοούν την αλληλεπίδραση με τα βιολογικά μόρια και δο-μές, κατορθώνοντας να εισχωρήσουν μέσα από τους μικροσκοπικούς πόρους του δερματο-επιδερμιδικού φραγμού (~20 nm) για να μεταφέρουν φάρμακα ή να ενεργοποιήσουν την αυτοεπιδιόρθωση των ιστών που έχουν υποστεί γήρανση ή παθολογική φθορά.
  


  Στα νανο-γαλακτώματα (nano-emulsions) μπορούμε να δούμε ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα για τις νέες κι εντελώς διαφορετικές ιδιότητες που αποκτούν τα υλικά στη νανο-κλίμακα.Σε αντίθεση με τα γαλακτώματα, τα νανο-γαλακτώματα είναι διαυγή, έχουν μικρό ιξώδες και είναι θερμοδυνα-μικά σταθερά. Αποκτούν επίσης μία πολύ σημαντική αντιμικροβιακή ιδιότητα στη νανο-κλίμακα, αφού το μικρό μέγεθος των σωματιδίων τους επιτρέπει να αλλη-λεπιδρούν με τη μεμβράνη πολλών μικροοργανισμών, προκαλώντας τη λύση τους. Είναι πολύ αποτελεσματικά στην καταστροφή βακτηριδίων, σπορίων, μυκητηλλίων και ορισμένων ιών.Τα νανο-γαλακτώματα βρίσκουν ακόμα πολλές εφαρμογές για τη χορήγηση υδρόφοβων φαρμάκων, παρέχοντας τη δυνατότητα μεγαλύτερης και ταχύτε-ρης απορρόφησης από τον ιστό-στόχο. Μελετάται η χρήση τους για την πρόληψη και θεραπεία διαφόρων ασθενειών, είτε σε εισπνεόμενη μορφή, είτε μέσω συστημάτων τοπικής και διαδερμικής χορήγησηςΘεωρούνται ιδανικές μορφές για την απελευθέρωση φαρμάκων, όπως είναι τα στεροειδή, οι ορμόνες, τα διουρητικά και τα αντιβιοτικά.Πολλές νέες μελέτες γίνονται σχετικά με τα καινοτο-μικά νανο-συστήματα στοχευμένης θεραπείας, όπως είναι: οι νανο-σφαίρες, τα μαγνητικά νανο-σωματίδια, οι πολυμερικές νανο-κάψουλες, τα δενδριμερή, τα nanoshells, τα φουλερένια και οι νανο-σωλήνες. 


  Στην επιφάνεια αυτών των νανο-διατάξεων, μπορούμε να ενσωματώσουμε υποδοχείς που αναγνωρίζουν τα καρκινικά κύτταρα (ή τους τοξικούς, λοιμογόνους και άλλους ανεπιθύμητους παράγοντες), ώστε να τα καταστρέψουν.Από τα πιο ενδιαφέροντα πρόσφατα επιτεύγματα της νανο-τεχνολογίας είναι οι νανο-σωλήνες άνθρακα και τα φουλερένια.Οι νανο-σωλήνες άνθρακα (carbon nanotubes) αποτελούνται από εξαγωνικά δακτυλίδια ατόμων άνθρακα κανονικής διάταξης, τα οποία ενώνονται σε ένα λεπτότατο φύλλο γραφίτη (δύο διαστάσεων), τυλιγμένο σε κυλινδρική μορφή, μήκους μερικών εκατοντάδων nm και διαμέτρου από 1 nm έως 100 nm . Παρουσιάζουν μοναδικές ιδιότητες, όπως είναι: το μεγάλο εμβαδό επιφανείας, η πολύ μεγάλη μηχανική αντοχή, η εξαιρετική χημική και θερμική σταθερότητα και οι πλούσιες ηλεκτρονικές ιδιότητες (ως προς τις ιδιότητες και τη δράση τους μπορούν να παρομοιαστούν με ένα μονοδιάστατο καλώδιο).Δίνουν τη δυνατότητα αλληλεπιδράσεων, τόσο σε επίπεδο κυτταρικής μεμβράνης (π.χ. νανο-σωλήνες πολυπεπτιδίων που μπορούν να ενσωματωθούν με τη μεμβράνη βακτηριακών κυττάρων, καταστρέφοντάς τα μέσα σε λίγα λεπτά), όσο και με τα βιολογικά μόρια και δομές στο εσωτερικό του κυττάρου
  
  
Μπορούν έτσι να εισχωρήσουν στον πυρήνα του κυττάρου και να πραγματοποιήσουν νανο-επεμβάσεις σε δομές και βιολογικά μόρια (π.χ. στο DNA), μεταφέροντας ή αποσπώντας ουσίες («κυτταρική χειρουργική») και προσφέροντας, έτσι, μεγάλο ερευνητικό πεδίο για πολλές μελλοντικές εφαρμογές (στη φαρμακευτική χορήγηση, στην υβριδοποίηση DNA κ.ά.).Τα φουλερένια (fullerenes) αποτελούνται από εξα-γωνικά ή πενταγωνικά δακτυλίδια ατόμων άνθρακα κανονικής διάταξης που ενώνονται σε ένα λεπτότατο φύλλο γραφίτη τυλιγμένο σε σφαιρική μορφή διαμέ-τρου από 0,7 έως 1,5 nm. Παρουσιάζουν πολύ ενδιαφέρουσες ιδιότητες, όπως είναι η πολύ καλή βιοσυμβατότητα, η χαμηλή τοξικότητα ακόμα και σε υψηλές δόσεις και η εύκολη διαλυτοποίηση τους σε πολλά διαφορετικά μέσα. 


   Έχουν μελετηθεί ως φορείς αντιβιοτικών φαρμάκων και στην αντικαρκινική έρευνα για την αναγνώριση και καταστροφή των κυττάρων του μελανώματος.Τα δενδριμερή ή δενδριτικά πολυμερή (dendrimers or dendritic polymers) είναι νανο-δομημένες διατάξεις με σχηματισμό κλαδιών δένδρου και διάμετρο που δεν ξεπερνάει τα 20 nm. Προκύπτουν από μία σειρά διαδο-χικών βημάτων υψηλής ακρίβειας, ξεκινώντας από ένα κεντρικό μόριο-πυρήνα (συνήθως αμίνες ή σάκχαρα) και προσθέτοντας διαδοχικά κλάδους και μικρότερα παρακλάδια. Λόγω της συνεκτικότητας της δομής τους, θεωρούνται ιδανικά δομικά στοιχεία για τη δημιουργία βιο-ενεργών νανο-υλικών και αντικαρ-κινικών νανο-συστημάτων (anticancer therapeutic nanodevices). Μελέτες που έχουν πραγματοποιηθεί στο CBN (Center for Biologic Nanotechnology) φανε-ρώνουν τη λειτουργικότητα αυτών των νανο-διατάξεων για την ανίχνευση παθολογικών καταστάσεων, την αιτιοπαθολογική συσχέτιση, τη στοχευμένη φαρμακευ-τική χορήγηση και την καταγραφή των επιπέδων του φαρμάκου και των βλαβών σε κυτταρικό επίπεδο.
  
Γενικότερα, στις ιδιαίτερες ιδιότητες των πολυμερών οφείλονται εξάλλου και οι πολλές ακόμα σημαντικές εφαρμογές τους στη φαρμακευτική τεχνολογία, όπως για τη σταθεροποίηση φαρμακευτικών σκευασμάτων (π.χ. των νανο-γαλακτωμάτων), αλλά και για την ελεγ-χόμενη αποδέσμευση δραστικών ουσιών. Χάρη στην τελευταία αυτή ιδιότητά τους, τα πολυμερή μπορούν να χρησιμοποιηθούν, είτε ως δεξαμενή ενός φαρμάκου π.χ. νανο-κάψουλες με πολυμερικό περίβλημα, είτε για το σχεδιασμό μίας βιοδιασπώμενης πολυμερικής μήτρας, όπου ενσωματώνονται τα μόρια μίας δραστικής ουσίας π.χ. δερματικά επιθέματα (patches), εμφυτεύ-σιμα συστήματα και μαγνητικά νανο-σωματίδια.Τα μαγνητικά νανο-σωματίδια (magnetic nanoparticles) αποτελούνται από ένα μαγνητικό πυρήνα που περικλείεται από ένα στρώμα βιολογικά ενεργών ουσιών.


   Ο πυρήνας μπορεί να περιέχει μαγνητικούς νανο-κρυστάλλους και μία μήτρα πολυμερούς με φάρμακο. Τα νανο-σωματίδια συγκεντρώ-νονται με μαγνητικό πεδίο στην περιοχή ακριβώς που θέλουμε, απελευθερώνοντας το φάρμακο στα κύτταρα-στόχους.Τα nanoshells περικλείουν έναν πυρήνα πυριτίου και περιβάλλονται από ένα κέλυφος (shell) μεταλλικής εξωτερικής επίστρωσης. Μπορούν να συγκρατήσουν στην επιφάνειά τους ειδικούς υποδοχείς (όπως αντι-σώματα) που αναγνωρίζουν τα καρκινικά κύτταρα και ενώνονται με αυτά. Ακτινοβολώντας την περιοχή, σε μήκη κύματος κοντά στο υπέρυθρο, τα nanoshells απορροφούν τη διαχεόμενη ενέργεια. Το φαινόμενο αυτό οδηγεί στην έντονη θέρμανσή τους που έχει σαν αποτέλεσμα την επιλεκτική καταστροφή των καρκινικών κυττάρων με τα οποία είναι συνδεδεμένα, ενώ διατηρείται ανέπαφη η δομή και η λειτουργικότητα του υγιούς γειτονικού ιστού.


http://www.iatrikionline.gr/DermXeir_04_08/02.pdf


Η ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΤΟΥ ΚΑΡΚΙΝΟΥ


Ερευνητές σε πανεπιστήμιο του Λονδίνου χρησιμοποίησαν την νανοτεχνολογία για την καταπολέμηση του καρκίνου. Όπως διαπίστωσαν οι ερευνητές μετά από έρευνες, η θεραπεία του καρκίνου με νανοσωματίδια είναι αρκετά ασφαλής καθώς καταπολεμά μόνο τα καρκινικά κύτταρα και όχι τα υγιή. Επιπλέον, μπορεί να συμβάλλει σημαντικά στη θεραπεία ασθενών σε προχωρημένο στάδιο, οι οποίοι δεν είναι δυνατόν πλέον να χειρουργηθούν. Συγκεκριμένα, οι ερευνητές τοποθέτησαν στο εσωτερικό των νανοσωματιδίων γονίδια τα οποία παράγουν μια πρωτεΐνη για την καταπολέμηση του καρκίνου. Αμέσως μετά οι ερευνητές οδήγησαν τα νανοσωματίδια σε καρκινικά κύτταρα ώστε να τα καταστρέψουν. 
Νανο-χειρουργική


Στην φωτογραφία φαίνεται 
η μικρο-κατασκευή που αποτελείται από περίπλοκους μηχανισμούς γραναζιών και αξόνων μεταφοράς κίνησης. Έτσι είναι δυνατό να δημιουργηθούν μικροσκοπικά ρομπότ τα οποία θα μπορούν να ταξιδεύουν μέσα στον οργανισμό μας και να φτάνουν σε σημεία απροσπέλαστα για την συμβατική τεχνολογία. Για παράδειγμα να φτάσουν σε ένα βαθύ σημείο του εγκεφάλου για να επισκευάσουν μια μικροσκοπική φλέβα, να διαλύσουν έναν μικροσκοπικό θρόμβο κλπ.





Νανοσμήνη θεραπεύουν, σκέφτονται, μας τρομάζουν...

Νανοσμήνη θεραπεύουν, σκέφτονται, μας τρομάζουν...




Στον κόσμο των δισεκατομμυριοστών του μέτρου, ένας «χημικός εγκέφαλος» κατευθύνει τις στρατιές των «νανομπότ»

Η βελόνα έμοιαζε συνηθισμένη. Ο ασθενής υπέμεινε το ελαφρό τσίμπημα και περίμενε ακίνητος τη συνέχεια. Σε λίγο, ένιωσε ένα αδιόρατο κάψιμο μέσα του. Ηθελε να το πει στους γιατρούς, αλλά ο όγκος που είχε ριζώσει δίπλα στις φωνητικές του χορδές έπνιγε τη φωνή του. Είχε μεγαλώσει τόσο που έμοιαζε με μπαλάκι τένις ανάμεσα στον λαιμό και στο στήθος του. Τα πνευμόνια του πιέζονταν ασφυκτικά, αλλά δεν είχε δεχθεί να του τον εγχειρήσουν, φοβούμενος ότι θα μείνει άλαλος.

Οι γιατροί έδειχναν να αδιαφορούν: Του είχαν γυρίσει την πλάτη και παρακολουθούσαν ασάλευτοι μια οθόνη όπου εκτυλισσόταν ένα πεδίο μάχης. Την ώρα που τα καψίματα στον λαιμό του πολλαπλασιάζονταν, ένας από αυτούς φώναξε: «Τι περιμένει; Ρίχνουν ασυντόνιστα! Πρέπει να τους πει να συγκεντρώσουν τα πυρά τους αν είναι να τον διαλύσουν!». Σχεδόν αμέσως μετά, έβγαλαν όλοι τους κραυγές ανακούφισης. Το κάψιμο δυνάμωσε και ο ασθενής λιποθύμησε.

Νανοκαταδρομείς εν δράσει
Οχι, δεν ήταν εικόνα ελληνικού χειρουργείου. Ηταν μια πρόγευση από το κοντινό μέλλον όπου μικροσκοπικοί «καταδρομείς» θα εισβάλλουν μέσω ένεσης στο σώμα μας, με αποστολή την εξόντωση καρκινικών κυττάρων - και ο υποτιθέμενος ασθενής μάλλον θα συνερχόταν για να μάθει περιχαρής ότι ο όγκος δεν υπήρχε πια.
Η δυνατότητα είναι γνωστή από καιρό, αλλά δύο τεχνικές δυσκολίες μάς κρατούσαν μακριά από την αξιοποίησή της. Η πρώτη ήταν η τελειοποίηση της σκόπευσης ώστε να εξοντώνονται μόνον οι «κακοί» και όχι τα υγιή κύτταρα - ή πολύτιμα όργανα όπως οι φωνητικές χορδές. Την τελευταία χρονιά, το πρόβλημα αυτό φαίνεται ότι επιλύθηκε.
Η δεύτερη δυσκολία ήταν ακόμη μεγαλύτερη: Ποιος θα μπορούσε να ελέγχει αυτούς τους νανο-Ράμπο ώστε να ενεργούν συντονισμένα; Διότι, τα «nanobot» - όπως λέγονται - είναι αδιόρατα ρομποτάκια σε μέγεθος που χωράει άνετα στη βελόνα μιας ένεσης, αλλά ξέρουν μόνο να «πυροβολούν τους κακούς». Δεν επικοινωνούν μεταξύ τους και δεν εργάζονται ομαδικά. Ακόμη και αυτή η μετάβασή τους στο «πεδίο μάχης» είναι εφικτή μόνο αν τα πάει εκεί το «ρεύμα» του αίματος. Δεν μπορούν να λύσουν διλήμματα, πόσο μάλλον να συντονίσουν τη δράση τους. Κάποιος έπρεπε να βρεθεί να αναλάβει αυτή τη δουλειά, αλλά ποιος;


Ο στρατηγός των νανορομπότ
Η απάντηση δόθηκε στις 10 Μαρτίου, με τη δημοσίευση εργασίας υπό τον τίτλο «Μία παράλληλη επεξεργασία των 16-bit σε μοριακό συναρμολόγημα». Εκ πρώτης όψεως, η εργασία αυτή - που αναρτήθηκε στο δικτυακό περιοδικό της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών των ΗΠΑ (Proceedings of the National Academy of Sciences, www. pnas. org) - έμοιαζε με εργασία πληροφορικής. Ωστόσο οι ινδοί ερευνητές Anirban Bandyopadhyay και Somobrata Acharya, που την υπέγραφαν, είχαν κάνει κάτι πολύ πιο διεπιστημονικό: Είχαν συμμείξει την υπερμοριακή χημεία με την υπερμοριακή ηλεκτρονική, για να μας δώσουν τον πρώτο «χημικό εγκέφαλο» καθοδήγησης νανορομπότ.
Με μήκος μόλις δύο νανόμετρα (δισεκατομμυριοστά του μέτρου), ο απίθανος αυτός υπολογιστής απαρτίζεται από 17 μόρια της χημικής ουσίας ντουροκινόνης (duroquinone). Τα 16 από αυτά τα μόρια σχηματίζουν δακτύλιο γύρω από το 17ο, διασυνδεόμενα με δεσμούς υδρογόνου. Η κατάσταση του κεντρικού μορίου ελέγχεται από τους ερευνητές μέσω ειδικού μικροσκοπίου, του λεγόμενου «σαρωτικού μικροσκοπίου σήραγγας» ή SMT (scanning tunnelling microscope). Ταυτόχρονα, με την αλλαγή κατάστασης του κεντρικού μορίου μέσω του μικροσκοπίου σήραγγας, αλλάζει και η κατάσταση των υπολοίπων 16. Αυτό σημαίνει ότι με τον έλεγχο μόνο της μιας μονάδας πληροφορίας (bit), έχουμε λογικές εντολές προς 16. Αν αναλογιστούμε ότι οι σημερινοί προσωπικοί υπολογιστές, παρά τη συμπαράταξη δύο ή τεσσάρων ή έξι επεξεργαστών, έχουν πάντοτε τη δυνατότητα επεξεργασίας μιας εντολής τη φορά από τον κάθε επεξεργαστή, μπορούμε να αντιληφθούμε ότι αυτό το μοριακό κατασκεύασμα μάς υπόσχεται παράλληλη επεξεργασία 16 εντολών τη φορά!


Και δεν είναι μόνο θεωρία: Ο «χημικός εγκέφαλος» δοκιμάστηκε με την προσάρτηση σε αυτόν οκτώ νανομηχανισμών, προκειμένου να στηθεί ένα νανο-εργοστάσιο, ή μάλλον ένας «ελβετικός νανοσουγιάς Ακολουθώντας τις εντολές του «εγκεφάλου», οι νανομηχανισμοί έφτιαξαν τον μικρότερο ανελκυστήρα του κόσμου (ύψους 2,5 νανομέτρων), που ανεβοκατέβαζε μια μοριακή πλατφόρμα στον ρυθμό που επέλεγε ο πρωτομάστορας δόκτωρ Αστροφυσικής, Ανιρμπάν Μπαντιοπαντχιάι. Οπως δήλωσε στον Τύπο μετά τη δημοσίευση της εργασίας ο Μπαντιοπαντχιάι, έχουν ήδη προχωρήσει σε ακόμη πιο πολύπλοκο μοριακό επεξεργαστή, που εκτελεί 256 ταυτόχρονες εντολές, και έχουν σχεδιάσει έναν για 1.024. Ο στόχος τους είναι να τον έχουν υλοποιήσει σε ενάμιση χρόνο από σήμερα. Κάτι τέτοιο - είπε ο Μπαντιοπαντχιάι - σημαίνει έναν υπολογιστή διαμέτρου περίπου 6 εκατοστών που θα εμπεριέχει... το ισοδύναμο των συστατικών και των «καλωδιώσεων» που έχει ο ανθρώπινος εγκέφαλος!


Ονειρο της πληροφορικής
Η εξέλιξη αυτή είναι όνειρο για την πληροφορική, καθώς δίνει άλλη μια παράταση στον νόμο του Μουρ - τη συνέχιση, δηλαδή, του υπερδιπλασιασμού της επεξεργαστικής ισχύος κάθε 18 μήνες, με αντιστρόφως ανάλογη μείωση του μεγέθους των κυκλωμάτων. Το πρακτικό πρόβλημα είναι ότι αυτές οι μοριακές διατάξεις ελέγχονται προς το παρόν μόνο μέσω των εργαστηριακών μικροσκοπίων σήραγγας, αλλά... θα λυθεί κάποια στιγμή και αυτή η λεπτομέρεια.
Το πιο άμεσο είναι, ότι ακόμη και προτού αποκτήσουμε υπερμοριακούς υπολογιστές, η ανακάλυψη του «χημικού εγκεφάλου» θα δώσει λύση στο ζέον πρόβλημα της νανοχειρουργικής Ο δρ Μπαντιοπαντχιάι δηλώνει σίγουρος: «Στο μέλλον δεν θα γίνονται χειρουργεία για τους όγκους του εγκεφάλου. Μοριακές συσκευές θα μπαίνουν μέσω του αίματος στο σώμα του ασθενούς και θα κατευθύνονται στον στόχο.Οταν φθάνουν στον καρκινικό όγκο, θα συναρμολογούν κατάλληλες μοριακές διατάξεις για να επιτεθούν στον όγκο με μικρής κλίμακας χημειοθεραπεία. Οταν ο όγκος θα εξολοθρεύεται, οι νανομηχανές θα αυτο-απενεργοποιούνται». Αυτό το τελευταίο... ας το ελπίσουμε.


Χημικός εγκέφαλος
Τα όσα λέει ο Μπαντιοπαντχιάι παίρνονται στα σοβαρά, αφενός γιατί δεν θεωρητικολογεί - κατασκευάζει διατάξεις που λειτουργούν και αποδεικνύουν τις θεωρίες του - και αφετέρου διότι ο επιστήμονας αυτός δεν είναι τυχαίος. Είχε μια «υπερηχητική» ερευνητική καριέρα: Αφού πήρε το διδακτορικό του στην Αστροφυσική από το Πανεπιστήμιο Jadavpur της Ινδίας, βρέθηκε το 2001-2003 να ερευνά την επίτευξη πλαστικής μνήμης και οργανικών φωτοκυττάρων στο IACS της Καλκούτας και το 2003-2004 να κατασκευάζει νευρωνικά δίκτυα με σύμμειξη DNA και ηλεκτρονικών, για το βρετανικό Πανεπιστήμιο Sheffield Hallam και την Πολεμική Αεροπορία των ΗΠΑ. Αμέσως μετά, το 2004-2005, επέστρεψε στην Καλκούτα ως Κύριος Ερευνητής, για να φτιάξει μοριακούς διακόπτες μνήμης. Από το 2005 βρίσκεται στο Διεθνές Κέντρο Νέων Επιστημόνων του Εθνικού Ινστιτούτου Επιστήμης Υλικών της Ιαπωνίας, στο Tsukuba, όπου του έχουν διαθέσει κονδύλιο 5.000.000 yen ανά έτος για τα υπερμοριακά πειράματά του.
Οπως εξήγησε κατά την περιγραφή του «χημικού εγκεφάλου», το κατασκεύασμά του μιμείται το πώς δρουν τα εγκεφαλικά μας κύτταρα για να περάσουν εντολές στους νευρώνες του νευρικού μας συστήματος. Σύμφωνα με τα ευρήματά του «μία και μοναδική εντολή που δίνεται στο μόριο ελέγχου είναι ικανή να γεννήσει 4 δισεκατομμύρια πιθανά εξαγόμενα».


«Το κύριο ζήτημα που προκύπτει» συνέχισε «είναι το εξής: Δεδομένου ότι εποπτεύουμε το σύστημα μέσω ενός σαρωτικού μικροσκοπίου σήραγγας και υπό συνθήκες εξαιρετικού κενού, ποια είναι η εγγύηση ότι αυτό θα δουλέψει ως αυτόνομο σύστημα; (...) θα μπορούσε να προγραμματισθεί έτσι ώστε ένα ιδιαίτερο περιβάλλον να ενεργοποιεί το κεντρικό μόριο, ενόσω βρίσκεται κάπου μακριά (και αποκομμένο από τον έλεγχό μας)».
«Μπορούμε» είπε «να χρησιμοποιήσουμε "το κεντρικό μόριο" στον ρόλο του Διαστημικού Σταθμού που επικοινωνεί με ένα διαστημόπλοιο. Αν έχετε δει την ταινία "Fantastic Voyage" είναι παρόμοιο».


Οσον αφορά το δεύτερο μέγα πεδίο εφαρμογής του, εξήγησε: «Χτίζουμε έναν υπερυπολογιστή μαζικής και παράλληλης επεξεργασίας, βασισμένο στο πρότυπο λειτουργίας του ανθρώπινου εγκεφάλου. Συγκεκριμένα, ακολουθεί την πρόταση που έκαναν το 1989 οι Cha και Roska, για κυτταρικά νευρικά δίκτυα (CNN). Σε ένα τέτοιο μοντέλο εξαιρετικά διασυνδεδεμένες διατάξεις κυττάρων επικοινωνούν με όλους τους γειτόνους τους ταυτόχρονα, κάθε φορά, ακολουθώντας μια συγκεκριμένη εξίσωση. Θεωρητικά, αυτοί οι ασυνήθιστοι επεξεργαστές είναι αστρονομικά ισχυρότεροι από τους υπάρχοντες. (...) Σημειώστε ότι αυτοί οι επεξεργαστές δεν θα χρησιμοποιούν καμία λογική πύλη. Θα επιτελούν καθαρά οπτικούς υπολογισμούς, κατά τους οποίους τα σχήματα θα αντικαταστήσουν τις διαφορικές εξισώσεις που χρησιμοποιούνται τα τελευταία 300 χρόνια επιστήμης για να εκφράσουν τα φυσικά φαινόμενα»!


Θα σκέφτονται οι μηχανές;
Για όποιον έχει ελάχιστη σχέση με την ηλεκτρονική, αυτά τα λόγια είναι μεγαλύτερο σοκ από εκείνο που ένιωσαν οι φυσικοί των αρχών του προηγούμενου αιώνα όταν άκουσαν τη Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν. Διότι - ειπωμένα από κάποιον που υλοποιεί όσα διατείνεται - σημαίνουν ότι η πρόβλεψη του Κούρτσβαϊλ (Ray Kurzweill), για αυτονομία σκέψης των μηχανών ως το 2029, είναι πλέον πέρα για πέρα ορατή.


Ωστόσο, αν μια τέτοια εξέλιξη είναι όνειρο για τους επιστήμονες, τους μηχανικούς πληροφορικής, τους γιατρούς και τους ασθενείς τους, για πολλούς άλλους είναι εφιάλτης. Από το 2004, η βρετανική Βασιλική Εταιρεία και η Βασιλική Ακαδημία Μηχανικών έχει δημοσιεύσει μία έκθεση που παραμένει αναπάντητη. Σε αυτήν επισημαίνεται ο κίνδυνος από το «αόρατο» των «νανο». Δηλαδή η διευρυνόμενη χρήση ουσιών και διατάξεων μεγέθους νανοκλίμακας - που κανείς μας δεν μπορεί να διακρίνει με γυμνό οφθαλμό - εμπεριέχει τον κίνδυνο διαφυγής τους από κάθε έλεγχο. Τα πιο «κουτά» από αυτά - τα νανοσωματίδια που ήδη χρησιμοποιούνται κατά κόρον στα νέου τύπου καλλυντικά και τα συμπληρώματα διατροφής - μπορούν να διαφύγουν μέσω της καύσης σκουπιδιών στην ατμόσφαιρα και να έχουν ανεξέλεγκτες επιδράσεις στην υγεία του ανθρώπινου πληθυσμού όπου Γης. Αν σε αυτά προστεθούν μελλοντικά και «έξυπνες νανοδιατάξεις» που σε «ειδικά περιβάλλοντα θα αυτενεργοποιούνται και θα δρουν αυτόνομα»... πού θα καταλήξουμε;


Επί του πρακτέου, όλοι οι ανησυχούντες και οι ενδιαφερόμενοι (βλέπε νανοβιομηχανία περίμεναν με αγωνία τη «σημαντικότερη κοινοτική νομοθεσία εδώ και μία 20ετία», το REACH, το οποίο τελικά ψηφίστηκε και άρχισε να ισχύει από την 1η Ιουνίου 2007. Η νέα αυτή κοινοτική νομοθεσία για τα χημικά και την ασφαλή τους χρήση έχει ως αντικείμενο την καταχώριση, την αξιολόγηση, την αδειοδότηση και τους περιορισμούς των χημικών προϊόντων. Οπως όμως διαβάζουμε στο ενημερωτικό περί αυτό κείμενο, το REACH αντικαθιστά πολυάριθμες νομικές πράξεις της ΕΕ που αφορούν τα χημικά αλλά... με εκτεταμένες εξαιρέσεις, που περιλαμβάνουν πολλούς τομείς εφαρμογής των νανοϋλικών.


Η διογκούμενη ανησυχία των ευρωπαίων επιστημόνων για την έλλειψη ουσιαστικής απάντησης εκφράστηκε στα τέλη Φεβρουαρίου του 2008, με τη δημοσίευση γνωμοδότησης εκ μέρους της Επιστημονικής Επιτροπής της Ευρωπαϊκής Επιτροπής για τα Καταναλωτικά Προϊόντα (EC SCCP). Σε αυτήν αναφέρεται, για παράδειγμα, ότι «χρειάζεται αναθεώρηση της ασφάλειας των αδιάλυτων νανοϋλικών που χρησιμοποιούνται στους αντιηλιακούς υαλοπίνακες». Η έκθεση συνεχίζει με ένα κατεβατό περιπτώσεων όπου απαιτείται προσεκτικός έλεγχος και καλεί για «επείγουσα ανάπτυξη νέων μεθοδολογιών διακρίβωσης της διαπερατότητας της επιδερμίδας [από νανοϋλικά]».
Κατόπιν και αυτού του κειμένου, η Ευρωπαϊκή Επιτροπή εξετάζει πλέον προσεκτικά όλη την υπάρχουσα κοινοτική νομοθεσία - περιλαμβανομένου και του πρόσφατου REACH - για να δει... ποιες τρύπες χρειάζονται μπάλωμα. Οπως υποσχέθηκε, θα ανακοινώσει τα νέα μέτρα εντός του 2008.
Στο ραδιόφωνο, ο Νταλάρας τραγουδάει:
«Θα φύγω ένα πρωί να βρω το τέρμα μου και δόξα άλλου κόσμου να μπει στο αίμα μου...»
Αναρωτήθηκα - για πρώτη φορά - για τη δόξα ποιου κόσμου μιλάει.




Νανοτεχνολογία





   Νανοτεχνολογία είναι ένας όρος ο οποίος χρησιμοποιείται για να περιγράψει τη δημιουργία και χρήση λειτουργικών δομών μεγέθους μεταξύ 1 και 100 νανομέτρων, της τάξεως δηλαδή του 10-9μέτρων. Οι διαστάσεις γίνονται ευκολότερα αντιληπτές αναφέροντας πως ένα νανόμετρο ισούται περίπου με το 1/80000 μιας ανθρώπινης τρίχας ή με το μήκος 10 ατόμων υδρογόνων σε σειρά. Κατά παρόμοιο τρόπο ορίζεται και ο όρος νανοεπιστήμη αναφερόμενος σε επιστήμες οι οποίες μελετούν φαινόμενα στην κλίμακα αυτή.
  Αν και το πεδίο της νανοτεχνολογίας μόλις πρόσφατα άρχισε να αναπτύσσεται ουσιαστικά, οι δυνατότητες της είχαν αρχίσει να γίνονται εμφανείς ήδη από την εποχή που ο φυσικός Richard Feynman έδωσε το λόγο με τίτλο "There's Plenty of Room at the Bottom" μιλώντας για τα μεγάλα περιθώρια που αφήνουν οι νόμοι της φύσης για τον έλεγχο της ύλης σε ατομικό επίπεδο.
  Στη μέχρι τώρα ανάπτυξη της σημαντικό ρόλο έπαιξαν η σημαντική βελτίωση του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου ενώ σταθμοί μπορούν να θεωρηθούν οι ανακαλύψεις δομών άνθρακα σε μορφή σφαίρας γνωστές ως φουλερένια καθώς και σε μορφή σωλήνα γνωστές ως νανοσωλήνες άνθρακα με ιδιαίτερες ιδιότητες το καθένα.
  Ο όρος νανοτεχνολογία χαρακτηρίζεται από μεγάλη ευρύτητα όντας πολύ γενικός για να περιγράψει οτιδήποτε συμβαίνει στις διαστάσεις του νανομέτρου. Κατά συνέπεια, μπορεί να χωρισθεί σε πιο ειδικά θέματα όπως αυτό της νανοηλεκτρονικής, των νανοϋλικών καθώς και άλλων. Οι εφαρμογές της είναι αναρίθμητες ενώ οι επιπτώσεις γίνονται αντιληπτές σε πολλαπλά επίπεδα κατά κύριο λόγο στον οικονομικό τομέα επηρεάζοντας παγκόσμιες βιομηχανίες και οικονομίες, αλλά και στο κοινωνικό βελτιώνοντας το επίπεδο ζωής μας.
  Δε θα πρέπει ωστόσο να φανταστεί κάποιος πως η     νανοτεχνολογία πρόκειται για επιστημονική επανάσταση. Τα περισσότερα θέματα όπου αυτή περικλείει προκύπτουν σαν λογική συνέπεια της εξέλιξης της ικανότητας της επιστήμης και της τεχνολογίας να ερευνά και να εργάζεται σε όλο και μικρότερη κλίμακα. Εξάλλου, η κατάλυση, ένα φαινόμενο που ανέκαθεν χαρακτηριζόταν από νανομετρικές διαστάσεις αποτελεί επιστημονικό κλάδο ο οποίος αναπτύσσεται πολλές δεκαετίες. Επιπλέον, ολόκληρα επιστημονικά πεδία όπως η χημεία ή η βιολογία ανέκαθεν δούλευαν σε τέτοιες διαστάσεις παρόλο που ο όρος νανοεπιστήμη εισήχθη μόλις πρόσφατα.
http://el.wikipedia.org/wiki/%CE%9D%CE%B1%CE%BD%CE%BF%CF%84%CE%B5%CF%87%CE%BD%CE%BF%CE%BB%CE%BF%CE%B3%CE%AF%CE%B1


Η ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ



 nano Στην επιστήµη και την τεχνολογία, το πρόθεµα «νανο» (από την ελληνική λέξη νάνος) σηµαίνει 10-9 = 0,000000001. Ένα νανόµετρο (nm) ισούται µε ένα δισεκατοµµυριοστό του µέτρου, είναι δηλαδή δεκάδες χιλιάδες φορές µικρότερο από το πάχος µιας ανθρώπινης τρίχας. Ο όρος νανοτεχνολογία χρησιµοποιείται εδώ ως περιληπτικός όρος, και καλύπτει τους διαφόρους κλάδους νανοεπιστηµών και νανοτεχνολογιών.
  
 Θεωρητικά, η νανοτεχνολογία αναφέρεται στην επ ιστήµη και τεχνολογία που αναπτύσσονται σε κλίµακα ατόµων και µορίων (νανοκλίµακα)· αναφέρεται επίσης σε επιστηµονικές αρχές και νέες ιδιότητες που µπορούµε να κατανοήσουµε και να γνωρίσουµε σε βάθος εργαζόµενοι σ’αυτό το πεδίο. Τέτοιες ιδιότητες µπορούµε εν συνεχεία να τις παρατηρούµε και να τις εκµεταλλευόµαστε σε µικροκλίµακα ή µακροκλίµακα για την ανάπτυξη π.χ. υλικών και εφευρέσεων µε νεωτεριστικές λειτουργίες και επιδόσεις.


 Η νανοεπιστήµη χαρακτηρίζεται συχνά ως οριζόντια, νευραλγική ή επιτρεπτική αφού ουσιαστικά µπορεί να εισχωρεί σε όλους τους τοµείς της τεχνολογίας. Συχνά συµβάλλει στην προσέγγιση διαφόρων πεδίων της επιστήµης και επωφελείται η ίδια από τη διεπιστηµονική προσέγγιση, ενώ αναµένεται να οδηγήσει σε καινοτοµίες που θα συµβάλουν στην αντιµετώπιση πολλών από τα προβλήµατα µε τα οποία βρίσκεται σήµερα αντιµέτωπη η κοινωνία:


 Ιατρικές εφαρµογές συµπεριλαµβανοµένων π.χ. µικροσκοπικών διαγνωστικών µέσων που θα µπορούν να εµφυτεύονται για την έγκαιρη διάγνωση ασθενειών. Νανοτεχνολογικές επιστρώσεις θα µπορούν να βελτιώνουν τη διαδραστικότητα και βιοσυµβατότητα των εµφυτευµάτων. Τα ικριώµατα που διαθέτουν την ικανότητα αυτοοργάνωσης ανοίγουν τον δρόµο για νέες γενιές υλικών µηχανικής των ιστών και βιοµιµητικών υλικών, από τα οποία µακροπρόθεσµα θα µπορούν να κατασκευάζονται τεχνητά όργανα. Υπό ανάπτυξη βρίσκονται νεωτεριστικά συστήµατα για στοχοθετηµένη χορήγηση φαρµάκων. Προσφάτως, νανοσωµατίδια διοχετεύθηκαν σε καρκινικά κύτταρα για θεραπευτικούς σκοπούς (θερµική ίαση).


 Τεχνολογίες της πληροφορίας συµπεριλαµβανοµένων µέσων για την αποθήκευση δεδοµένων µε πολύ µεγάλες πυκνότητες καταγραφής (π.χ. 1 Terabit/inch2) και νέων τεχνολογιών απεικόνισης σε πολύ ευέλικτα πλαστικά υλικά. Μακροπρόθεσµα, η επίτευξη µοριακής ή βιοµοριακής νανοηλεκτρονικής, σπιντρονικής και κβαντικής τεχνολογίας ηλεκτρονικών υπολογιστών θα µπορούσαν να ανοίξουν νέους δρόµους πέρα από τη σηµερινή τεχνολογία των υπολογιστών.


 Η παραγωγή και αποθήκευση ενέργειας µπορούν για παράδειγµα να έχουν οφέλη από τις νέες κυψέλες καυσίµου ή από νανοδοµηµένα στερεά πολύ µικρού βάρους και υψηλού δυναµικού αποθήκευσης υδρογόνου. Υπό ανάπτυξη βρίσκονται επίσης αποτελεσµατικοί και χαµηλού κόστους φωτοβολταϊκοί ηλιακοί συλλέκτες. Επισπεύδεται η εξοικονόµηση ενέργειας µέσω της ανάπτυξης νανοτεχνολογικών λύσεων που οδηγούν σε βελτίωση των µονώσεων, των µεταφορών και του φωτισµού.


 Αξιοποίηση της νανοτεχνολογίας στην επιστήµη των υλικών µε εφαρµογές µεγάλου εύρους αναµένεται να επηρεάσουν ουσιαστικά όλους τους τοµείς. Νανοσωµατίδια χρησιµοποιούνται ήδη για την ισχυροποίηση υλικών και για µεγαλύτερη αποτελεσµατικότητα των καλλυντικών. Με τη βοήθεια της νανοτεχνολογίας µπορούν να τροποποιούνται διάφορες επιφάνειες έτσι ώστε να µην χαράσσονται, να γίνονται αδιάβροχες, καθαρές ή αποστειρωµένες. Η επιλεκτική µεταµόσχευση οργανικών µορίων µέσω νανοδοµηµένων επιφανειών αναµένεται ότι θα επηρεάσει την παραγωγή βιοαισθητήρων και µοριακών ηλεκτρονικών συσκευών. Οι επιδόσεις των υλικών σε ακραίες συνθήκες µπορούν να βελτιωθούν σε σηµαντικό βαθµό προς όφελος π.χ. της βιοµηχανίας αεροναυτικής και διαστήµατος.


 Η βιοµηχανική παραγωγή σε επίπεδο νανοκλίµακας προαπαιτεί µια νέα διεπιστηµονική προσέγγιση σε ό,τι αφορά τόσο την έρευνα όσο και την παραγωγή. Θεωρητικά, δύο είναι οι κύριες προσεγγίσεις: η πρώτη, µε αφετηρία τα µικροσυστήµατα, καταλήγει στην ελάχιστη δυνατή κλίµακα (κατιούσα προσέγγιση) και η δεύτερη µιµείται τη φύση µέσω της δηµιουργίας δοµών που εκκινούν από το ατοµικό και το µοριακό επίπεδο (ανιούσα πορεία). Η πρώτη µπορεί να συσχετιστεί µε συναρµολόγηση, η δεύτερη µε σύνθεση. Η ανιούσα προσέγγιση βρίσκεται σε πρώιµο στάδιο, η δυναµική της όµως έχει µεγάλη εµβέλεια έτσι ώστε να µπορεί να επιφέρει ανατροπές στις τρέχουσες διεργασίας παραγωγής.


Η χρήση επιστηµονικών οργάνων για τη µελέτη των ιδιοτήτων της ύλης σε επίπεδο νανοκλίµακας επηρεάζει ήδη σηµαντικά τόσο άµεσα όσο και έµµεσα, και δίνει έτσι ώθηση για πρόοδο σε ευρύ φάσµα τοµέων. Η εφεύρεση του Scanning Tunnelling Microscope υπήρξε ορόσηµο στη γέννηση της νανοτεχνολογίας. Τα επιστηµονικά όργανα διαδραµατίζουν επίσης ουσιαστικό ρόλο για την ανάπτυξη ανιουσών και κατιουσών διεργασιών παραγωγής.


Η έρευνα µε αντικείµενο τα είδη διατροφής, τους υδάτινους πόρους και το περιβάλλον µπορεί να προχωρήσει µέσω των εξελίξεων της νανοτεχνολογίας, µεταξύ των οποίων συµπεριλαµβάνονται εργαλεία ανίχνευσης και εξουδετέρωσης της παρουσίας µικροοργανισµών και φυτοφαρµάκων. Η καταγωγή εισαγόµενων ειδών διατροφής µπορεί να ανιχνεύεται µε τη βοήθεια νανοσήµανσης σε ελάχιστη κλίµακα. Η ανάπτυξη διορθωτικών µεθόδων µε βάση τη νανοτεχνολογία (π.χ. φωτοκαταλυτικές τεχνικές) µπορεί να έχει θετικά αποτελέσµατα για την αντιµετώπιση της επιβάρυνσης και ρύπανσης του περιβάλλοντος (π.χ. διείσδυση πετρελαίου στους υδάτινους πόρους και στο έδαφος).


Η ασφάλεια αναµένεται να ενισχυθεί µε τη βοήθεια π.χ. νεωτεριστικών συστηµάτων ανίχνευσης τα οποία εξασφαλίζουν έγκαιρη προειδοποίηση έναντι βιολογικών ή χηµικών παραγόντων µέχρι το επίπεδο του µορίου. Βελτιωµένη προστασία της ιδιοκτησίας (π.χ. τραπεζογραµµατίων) θα µπορούσε να επιτευχθεί µε νανοετικέτες. Σε εξέλιξη βρίσκεται επίσης η ανάπτυξη νέων κρυπτογραφικών τεχνικών για την κοινοποίηση δεδοµένων.


Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου