Презентация естественноно — научного цикла Наночипы в живых клатках

выполнил: Вдовин Андрей Владимирович, ученик 10 А класса руководитель: Ласточкина О.Г, учитель математики МОУ «СОШ № 80» г. Северск Нанотехнологии сегодня являются определяющим условием развития всех остальных технологий. /Чип (белая точка, отмеченная стрелкой) в клетках слизевика (вверху) и HeLa (внизу). Синие пятна – клеточные ядра. Масштабные линейки – 10 микрометров. Серия кадров – различные конфокальные срезы, подтверждающие, что наночипы действительно находятся в середине живых клеток/ И в первую очередь это касается электронной сферы, где самым перспективным решением становятся наночипы. Наночип - интегрированная электронная, фотонная или жидкостная функциональная система с наномасштабными особенностями, формируемая на подложке. Сегодня наночипы успешно имплантируются в живые клетки организма. Изучение отдельных клеток имеет огромное значение для биомедицины. В клетках протекает множество биологических процессов, часть из которых уникальна для каждой клетки. Развитие инструментов микро- и наноуровня, размеры которых меньше, чем размеры самих клеток, помогут изучить клеточные механизмы на уровне одной клетки. Все типы механических, биохимических, электрохимических и термических процессов смогут быть исследованы с помощью этих аппаратов. Размер обычной клетки человеческого организма – около 10 квадратных микрометров, а это значит, что сотни современных наночипов можно разместить внутри одной клетки. Если текущий уровень миниатюризации будет продолжаться, к 2020 году примерно 2500 наночипов – эквивалентных микропроцессорам первого поколения персональных компьютеров – смогут поместиться внутри одной типичной живой клетки. Микро- и наноэлектронные технологии сегодняшнего дня уже позволяют производить такие сложные трехмерные структуры, как датчики и силовые приводы.  Более того, многие материалы (полупроводники, металлы, изоляторы) могут быть использованы с точными параметрами в кремниевых чипах. Испанские исследователи из департамента микро- и наносистем Института микроэлектроники в Барселоне IMB-CNM (CSIC) во главе с Плаза доказали, что кремниевые чипы, не превышающие размеры клетки, могут быть произведены, собраны и внедрены в живые клетки с помощью разных технологий (липосомная трансфекция, фагоцитоз или микроинъекция) и, что наиболее важно, они могут быть использованы как внутриклеточные датчики.Многие исследования имели дело с конструированием и изучением на клеточном уровне микро- и наночастиц различной формы и организации. Эти частицы по большей мере производятся в результате химического синтеза и уже продемонстрировали свое значительное влияние на развитие наномедицины. нанометрическая точность формы и размеров интеграция многих различных материалов с разными размерами и параметрами трехмерное наноконструирование интеграция электроники интеграция механических деталей все преимущества микро- и наноэлектромеханических систем В своих экспериментах учёные – исследователи создали несколько серий поликремниевых чипов и затем выбрали наиболее подходящий тип аппарата с размерами в поперечном разрезе 1,5-3 нм и с толщиной 0,5 нм, чтобы поместить его внутри живой клетки. Для опытов были использованы клетки Dictyostelium discoideum (клеточный слизевик - организм, близкий к грибам и видимый невооружённым глазом) и человеческие клетки HeLa (клетки HeLa называют «бессмертными», они способны делиться бесконечное число раз, в отличие от обычных клеток). (поликремниевые чипы)(клетки Dictyostelium discoideum) (человеческие клетки HeLa ) С целью дальнейшей демонстрации многогранности этой методики, они изучили интеграцию различных материалов в один чип и их способность к трехмерному конструированию, используя другие микроэлектронные техники, например, измельчение сфокусированным ионным пучком. «Предварительные эксперименты по развитию клеток HeLa с поликремниевыми чипами дало невысокие результаты по количеству внедренных внутриклеточных чипов. Тогда учёные использовали липосомную трансфекцию (инкапсуляция материалов в липидный пузырек, который называется "липосома"), чтобы получить больше клеток, содержащих внедренные внутриклеточные чипы". После помещения чипов в живые клетки исследователи убедились, что клетки все еще живы и здоровы. Они обнаружили, что более 90% клеток HeLa, содержащих чипы, остались жизнеспособными в течение 7 дней после липосомной трансфекции. Основываясь на результатах опытов, исследователи сделали вывод, что кремниевые внутриклеточные чипы могут быть приняты эукариотическими клетками без нарушения жизнеспособности клетки, и функциолизированные чипы могут быть использованы в качестве внутриклеточных датчиков. Размеры этих чипов такие же, как и у многих синтезированных микро- и наночастиц, но они обладают преимуществами технологии кремниевых чипов. Внутриклеточные чипы предполагают более высокую гибкость и способность к изменению формы и размера. Выводы исследования «В ближайшем будущем внутриклеточные наночипы позволят производить снятие параметров и измерения на уровне одной клетки и наблюдение за происходящим в клетке в режиме реального времени, а еще – выбор зоны действия и эффективную доставку лечащих препаратов в выбранные клетки»Хосе Антонио Плаза.Испанские исследователи предполагают, что внутриклеточные наночипы на основе кремния обеспечат нескончаемые возможности для разработки инновационных приборов с внутриклеточным применением. http://www.nanostore.com.ua/bionanotehnologii-buduschego-pomestjat-chipy-v-zhivye-kletki-a-85.html http://medforce.ru/Nanotexnologii-v-medicine/V-budushem-bio-nanotexnologii-budut-ispolzovat-kompyuternie-chipi-vnutri-jivix-kletok.html http://www.mobiledevice.ru/instituto-de-microelectronica-de-barcelona-nanochip-implantant-k.aspx http://www.pravda.ru/science/eureka/inventions/28-03-2010/1023726-bio_chip-0/ http://www.orthomed.ru/news.php?id=27521