Нанонаука і нанотехнології: технічний, медичний та соціальний аспекти

Учені активно займаються нанонаукою та нанотехнологією задля впровадження отриманих наноматеріалів у практичну діяльність людини. В оглядовій статті узагальнено результати досліджень, у тому числі виконаних за участю авторів, зокрема технічний, медичний і соціальний аспекти нанонауки й нанотехнологі...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2009
Автори:	Патон, Б., Москаленко, В., Чекман, І., Мовчан, Б.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2009
Назва видання:	Вісник НАН України
Теми:	Пріоритети
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/26128
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Нанонаука і нанотехнології: технічний, медичний та соціальний аспекти / Б. Патон, В. Москаленко, І. Чекман, Б. Мовчан // Вісн. НАН України. — 2009. — № 6. — С. 18-26. — Бібліогр.: 21 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-26128
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-261282011-08-30T22:14:11Z Нанонаука і нанотехнології: технічний, медичний та соціальний аспекти Патон, Б. Москаленко, В. Чекман, І. Мовчан, Б. Пріоритети Учені активно займаються нанонаукою та нанотехнологією задля впровадження отриманих наноматеріалів у практичну діяльність людини. В оглядовій статті узагальнено результати досліджень, у тому числі виконаних за участю авторів, зокрема технічний, медичний і соціальний аспекти нанонауки й нанотехнологій. Розроблено електронно-променеву технологію отримання наночастинок оксидів металів. Установлено, що оксиди міді та срібла мають більш виражену протимікробну дію, ніж звичайні оксиди цих металів. Автори наголошують на необхідності розроблення економічно вигідних технологій отримання наноматеріалів та поглибленого вивчення механізмів їхньої дії на живі структури і навколишнє середовище. Scientists all over the world make intensive investigations in nanoscience and nanotechnology for adoption of their results in human activity. In the review literary data and results of own researches in nanoscience and nanotechnologies are summarized, especially their technical, medical and social aspects. Electron-beam technology of atomic-molecular beams for production of metallic oxides nanoparticles. It was shown, that nanoparticles of copper oxide and silver oxide have much more significant antimicrobial activity than usual oxides of these metals. Special attention was paid to necessity of development economically sound technologies for production of nanomaterials and thorough study of its influence on live organisms and environment. 2009 Article Нанонаука і нанотехнології: технічний, медичний та соціальний аспекти / Б. Патон, В. Москаленко, І. Чекман, Б. Мовчан // Вісн. НАН України. — 2009. — № 6. — С. 18-26. — Бібліогр.: 21 назв. — укр. 0372-6436 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/26128 uk Вісник НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Пріоритети Пріоритети
spellingShingle	Пріоритети Пріоритети Патон, Б. Москаленко, В. Чекман, І. Мовчан, Б. Нанонаука і нанотехнології: технічний, медичний та соціальний аспекти Вісник НАН України
description	Учені активно займаються нанонаукою та нанотехнологією задля впровадження отриманих наноматеріалів у практичну діяльність людини. В оглядовій статті узагальнено результати досліджень, у тому числі виконаних за участю авторів, зокрема технічний, медичний і соціальний аспекти нанонауки й нанотехнологій. Розроблено електронно-променеву технологію отримання наночастинок оксидів металів. Установлено, що оксиди міді та срібла мають більш виражену протимікробну дію, ніж звичайні оксиди цих металів. Автори наголошують на необхідності розроблення економічно вигідних технологій отримання наноматеріалів та поглибленого вивчення механізмів їхньої дії на живі структури і навколишнє середовище.
format	Article
author	Патон, Б. Москаленко, В. Чекман, І. Мовчан, Б.
author_facet	Патон, Б. Москаленко, В. Чекман, І. Мовчан, Б.
author_sort	Патон, Б.
title	Нанонаука і нанотехнології: технічний, медичний та соціальний аспекти
title_short	Нанонаука і нанотехнології: технічний, медичний та соціальний аспекти
title_full	Нанонаука і нанотехнології: технічний, медичний та соціальний аспекти
title_fullStr	Нанонаука і нанотехнології: технічний, медичний та соціальний аспекти
title_full_unstemmed	Нанонаука і нанотехнології: технічний, медичний та соціальний аспекти
title_sort	нанонаука і нанотехнології: технічний, медичний та соціальний аспекти
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2009
topic_facet	Пріоритети
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/26128
citation_txt	Нанонаука і нанотехнології: технічний, медичний та соціальний аспекти / Б. Патон, В. Москаленко, І. Чекман, Б. Мовчан // Вісн. НАН України. — 2009. — № 6. — С. 18-26. — Бібліогр.: 21 назв. — укр.
series	Вісник НАН України
work_keys_str_mv	AT patonb nanonaukaínanotehnologíítehníčnijmedičnijtasocíalʹnijaspekti AT moskalenkov nanonaukaínanotehnologíítehníčnijmedičnijtasocíalʹnijaspekti AT čekmaní nanonaukaínanotehnologíítehníčnijmedičnijtasocíalʹnijaspekti AT movčanb nanonaukaínanotehnologíítehníčnijmedičnijtasocíalʹnijaspekti
first_indexed	2025-07-03T05:44:07Z
last_indexed	2025-07-03T05:44:07Z
_version_	1836603354344587264
fulltext	18 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2009, № 6 ПРIОРИТЕТИ Провідні вчені прогнозують, що широке впровадження нанотехнологій у ви- робничу діяльність людини стане своєрідною нанореволюцією ХХІ століття. Зважаючи на таку перспективу, вітчизняні науковці активно зайнялися пи- таннями нанонауки та створення нанотехнологій. Про це, зокрема, свідчить швидкий розвиток таких напрямів, як наноелектроніка, наномедицина, нано- фармакологія, нанобіологія, наноприлади і нанопрепарати. Практичні розроб- ки вже застосовано в досить широкій сфері — електроніці, інформаційних технологіях, медицині, фармакології, фармації, сільському господарстві, авіа- ції, космонавтиці, військовій справі, мікрохвильовій техніці, сонячних батаре- ях, радіозв’язку, радіології і радіонавігації, молекулярній біології, медичних технологіях, екологічному моніторингу тощо. Б. ПАТОН, В. МОСКАЛЕНКО, І. ЧЕКМАН, Б. МОВЧАН НАНОНАУКА І НАНОТЕХНОЛОГІЇ: ТЕХНІЧНИЙ, МЕДИЧНИЙ ТА СОЦІАЛЬНИЙ АСПЕКТИ © ПАТОН Борис Євгенович. Академік НАН України. Президент Національної академії наук України. Ди- ректор Інституту електрозварювання ім. Є.О. Патона. МОСКАЛЕНКО Віталій Федорович. Член-кореспондент АМН України. Ректор Національного медич- ного університету ім. О.О. Богомольця. ЧЕКМАН Іван Сергійович. Член-кореспондент НАН України. Завідувач кафедри фармакології та клі- нічної фармакології Національного медичного університету ім. О.О. Богомольця. МОВЧАН Борис Олексійович. Академік НАН України. Головний науковий співробітник Інституту електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України (Київ). 2009. Нанонаука (Nanoscience) вивчає фізич- ні, фізико-хімічні, біологічні, фарма- кологічні, токсикологічні властивості нано- частинок розміром до 100 нм, можливість їх синтезу за допомогою нанотехнологій та застосування в різних галузях народно- го господарства, клінічній медицині, фар- макології, фармації, біології. Цей новий на- прям науки виник у результаті поєднання фундаментальних досліджень з фізики, хі- мії, фізико-хімії, математики, матеріало- знавства, біології, генетики, медицини, а також на основі сучасних технічних досяг- нень із визначення розміру наночастинок і їх синтезу різними методами. Тому нано- науку слід розглядати як один із важливих аспектів цивілізаційного розвитку, що охо- плює широке коло проблем техніки, енер- гетики, біології, охорони здоров’я, навко- лишнього середовища. Нанотехнологія (Nanotechnology) — су- купність наукових знань, способів і засобів, ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2009, № 6 19 спрямованого, регульованого складання (син- тезу) із окремих атомів і молекул різних речовин, матеріалів і виробів із лінійним розміром елементів структури до 100 нм (1 нм =19-9 м; 1 нм = 10 Å) [6, 7]. Широке впровадження нанотехнологій у різні сфери людської діяльності, на думку фахівців, перевершить такі досягнення людства, як освоєння космосу, ком п’ю- теризація, створення мережі Інтернет і мо- більного зв’язку в другій половині ХХ сто- ліття [4, 16, 18]. Розвиток нанотехнологій та впроваджен- ня їхніх результатів буде зосереджено в май- бутньому переважно на таких напрямах: I. Розроблення нових економічно ви- гідніших методів синтезу наноматеріалів та реєстрації величини наночастинок. II. Створення нових наноматеріалів для промисловості, авіації, космічної тех- ніки та інших галузей народного госпо- дарства. III. Упровадження наноматеріалів для інформаційних технологій, електроніки, комп’ютеризації виробництва та медицини, фармакології, фармації. IV. Розроблення нанобіотехнологій та впровадження отриманих нанобіосенсорів, нанореактивів у біологічні лабораторні до- слідження. V. Створення нових нанопрепаратів для діагностики та лікування різних захво- рювань. На сьогодні розроблено й освоєно де- кілька методів синтезу наноматеріалів: газофазовий і плазмохімічний синтез, електронно-променева технологія — моле- кулярні пучки, осаджування з колоїдних розчинів, термічне розкладання та віднов- лення, механосинтез, детонаційний синтез і електровибух, синтез високодисперсних оксидів у рідких металах, високотемпера- турний синтез та інші. Перелічені методи детально описано в низці наукових публі- кацій [3, 4, 6, 7, 17]. На сучасному етапі перед ученими сві- ту постало завдання розробити високо- продуктивні, економічно вигідні та безпеч- ні для зовнішнього середовища технології отримання наноматеріалів. Зокрема, розро- блення принципово нових лікарських засо- бів для профілактики та лікування різних захворювань науковці вважають одним із актуальних завдань медичної практики [2, 12, 18]. Завдяки інтенсивному розвитку нанона- уки, нанотехнологій, наномедицини, нано- електроніки, нанофармакології, нанобіоло- гії та інших напрямів на сьогодні знайдено практичне застосування для таких нанома- теріалів і наночастинок, як ліпосоми, фуле- рени, дендримери, наносфери, наностержні, наноплівки, нанотрубки, нанокомпозити, нанокристали, нанодротинки, нанопорош- ки, нанороботи, нанокапсули, нанобіосен- сори, нанопристрої, нанобіоматеріали, на- ноструктуні рідини (колоїди, міцели, гелі, полімери), нанопрепарати та ін. [4, 5, 7, 9, 10, 20]. Останніми роками проведено дослі- дження фізичних, фізико-хімічних, кван- тово-хімічних властивостей малих атом- них агрегацій (кластерів, наночастинок, ізольованих нанокристалів), що сприяти- ме активнішому впровадженню продуктів нанотехнологій у практичну діяльність людини [1, 4, 7, 9, 13, 19]. Дослідники з’ясували, що велика площа поверхні на- ночастинок і відповідна поверхнева енер- гія роблять суттєвий внесок у їхні різно- бічні властивості. Насамперед це відбива- ється на термодинамічних умовах фазових перетворень. У наночастинках виникають фази, які не існують у цій речовині зви- чайного, ненанового стану. Зі зменшенням розміру частинки поверхнева енергія збіль шується. Метали нанорозмірів вияв- ляють інші властивості, що проявляється зміною механічних, фізичних, фізико- хімічних параметрів. Перехід від макро- 20 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2009, № 6 розмірів до наночастинок супроводжуєть- ся зміною міжатомних відстаней та періо- дів кристалічної решітки, що зумовлює виникнення своєрідних властивостей на- ноструктур. Зміни функції розподілу час- тот атомних коливань (функція розподілу частот) впливають на термодинамічні ха- рактеристики нанокристалів, зокрема на їхню теплоємність. У нанометалів виявля- ються особливі магнітні властивості таких наночастинок, які зумовлені дискретністю їхніх електронних та фонових станів. Змі- нюються оптичні властивості наночасти- нок: відрізняється розсіювання і погли- нання світла наночастинок порівняно з макроскопічними розмірами цього матері- алу. Найкращим об’єктом для досліджен- ня властивостей наночастинок є золото. Гранульовані плівки з наночастин золота (розмірами 4 нм) мають виражений мак- симум поглинання в області λ = 560– 600 нм. Таке явище характерне і для інших металів. Для ефективного застосування результа- тів нанотехнологій майже в усіх країнах світу створюють нові спеціальні лаборато- рії, центри, інститути, комітети та інші установи (як державні, так і приватні), у яких проводять дослідження з різних на- прямів нанонауки. У США в 2000 р. ство- рено науковий центр «Національна Нано- технологічна Ініціатива», де зосереджено основні дослідження з цього наукового на- пряму, у Російській Федерації функціонує Комітет із нанотехнологій при президенто- ві країни і затверджено державну програму «Стратегія розвитку наноіндустрії». Голов- ною організацією, відповідальною за реалі- зацію цієї програми, призначено росій- ський науковий центр «Курчатовський ін- ститут». Стрімко прогресує нанонаука в Японії, фірми якої розвивають і вдоскона- люють методики в галузі мікроскопії. Зна- чного розвитку дослідження з нанотехно- логій та наномедицини набули в краї нах ЄС. На розвиток цих досліджень виді ляють значні кошти, створюють творчі нау кові колективи. В Україні також активно проводять дослі- дження в галузі нанонауки. У Національній академії наук у межах спеціальної програми «Наноструктурні системи, наноматеріали, нанотехнології» здійснюють дослідження з фізики металів і сплавів, хімії поверхні, по- рошкових технологій, мікроелектроніки, ко- лоїдних нанорозчинів, сорбентів, лікарських засобів, в основу яких покладено нанотех- нології. Міністерство освіти і науки України спільно з Міністерством промислової полі- тики затвердило українсько-російську між- відомчу науково-технічну програму «Нано- фізика і наноелектроніка». Проблеми засто- сування наноматеріалів у клінічній практи- ці вивчають в Академії медичних наук України, національних та медичних універ- ситетах України. Своїми дослідженнями з вивчення фі- зичних, фізико-хімічних, біохімічних ос- нов нанонауки відомі й інститути НАН України [1, 3, 7, 10, 14]. В Інституті ме- та ло фізики ім. Г.В. Курдюмова (дирек- тор — академік НАН України А.П. Шпак) розроблено методи одержання нанороз- мірних дисперсних систем за допомогою електровибуху провідників і електрич- ного пробою рідких середовищ. Ця мето- дика дозволяє отримувати нанопорошки металів, а також вуглецеві наноматеріа- ли: наноалмази, нанотрубки та фулере- ни. Установлено високу сорбційну ак- тивність нанодисперсного апатиту каль- цію, який можна застосовувати як тран- сплантат при переломах кісток. Виявлено ранні стадії кристалізації в аморфних стрічках. Одним із структурних склад- ників сплавів системи Fe-Si-B у рідкому та аморфному станах є кристалічні клас- тери розміром 3–4 нм. На базі цього нау- кового закладу проводять міжнародні конференції з нанотехнологій, на яких ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2009, № 6 21 узагальнюють результати досліджень із нанонауки в світі. В інституті фізики НАН України (ди- ректор член-кореспондент НАН України Л.П. Яценко) розроблено метод створення штучних наноструктур за допомогою сти- мульованих електричним полем поверхне- вих хімічних реакцій на інтерфейсі рі дина- грань (ІІІ) золота (академік НАН України А.Г. Наумовець і д.ф.-м.н. О.А. Марченко), що має важливе значення для встановлен- ня високої активності нанорозмірних час- тинок цього металу. При дослідженні між- частинкової взаємодії орієнтованих анізо- тропних феромагнітних на ночастинок уста- новлено виникнення коерцитивного поля при температурах, вищих від температури блокування Тb та до формування «супер- магнітного» стану з корельованим напрям- ком магнітних моментів (член-ко рес пон- дент НАН України С.М. Рябченко та спі- вав.). В Інституті фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова (директор — акаде- мік НАН України В.Ф. Мачулін) з’я- совано екситонну природу переходів у гете ро структурах із квантовими точками InAs-InP та ідентифіковано екситони, що формуються за участі важких і легких дір кових станів (академік НАН України М.П. Ли сиця і співав.). За допомогою розробленої технології формування лю- мінесціювальних Si-нанокластерів уста- новлено значне збільшення концентрації випромінювальних центрів при відпалі в атмосфері Н2 або О2, що дозволяє при- близно на порядок збільшити інтенсив- ність свічення (член-ко рес пондент НАН України В.Г. Литовченко і співав.). За до- помогою поляризаційної модуляції ви- промінювання встановлено особливості поверхневого плазмонного резонансу в нанорозмірних плівках золота, нанесених на поверхню призми повного внутрішньо- го відбиття (Б.К. Сердега і співав.). Українські вчені відомі своїми дослі- дженнями з вивчення властивостей на- ноструктур кремнію. Член-кореспондент НАН України М.Я. Валах (разом із співав- торами) отримав цікаві дані про можли- вість керування характеристиками самоор- ганізованих Si-Ge наноструктур шляхом зміни традиційного ненапруженого кремні- євого буферного шару на напружений шар твердого розчину Si-Ge, що приводить до зміни розміру, форми, поверхневої щіль- ності та компонентного складу сформова- них наночастинок. У Донецькому фізико-технічному інсти- туті ім. О.О. Галкіна НАН України (дирек- тор — член-кореспондент НАН України В.М. Варюхін) установлено якісні зміни властивостей кобальтиту лантану при пе- реході до нанорозмірних частинок. Це дає підстави стверджувати, що магнітний стан кобальтиту лантану визначають розміри його елементарної поверхні. В Інституті магнетизму НАН України та МОН України (директор — академік НАН України В.Г. Бар’яхтар) з’ясовано, що неідеальність інтерфейсу зумовлює виникнення додаткових осциляцій коефі- цієнта проходження електронів через ме- талевий прошарок. Це спричиняє значний зсув фаз, зміни амплітуд осциляцій, зміни осциляцій гігантського магнетоопору в металевих маг нітних наноструктурах. Від- значений ефект спостерігаємо в дво- та тришарових плівках ФМ/РЗМ при зміні в них товщин немагнітних металевих про- шарків (члени-кореспонденти АПН Ук раї- ни А.М. Погорілий і В.Ф. Лось). У науково-технічному комплексі «Інсти- тут монокристалів» (директор – академік НАН України В.П. Семиноженко) розро- блено наноматеріали, які можна застосову- вати в медичній практиці та фармації. Результати проведених вітчизняними вченими досліджень упроваджують у прак- тику. Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка 22 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2009, № 6 НАН України (директор — член-ко- респондент НАН України М.Т. Картель) спільно з вітчизняними науково-медичними закладами вперше у світі розробив, дослі- див та впровадив у медичну практику но- вий препарат сорбційно-детоксикаційної дії на основі нанокремнезему «Силікс» [13]. На кафедрі фармакології та клінічної фармакології Національного медичного уні- верситету ім. О.О. Богомольця розроблено нову лікарську форму — суспензію на осно- ві нанодисперсного кремнезему. Вона міні- мізує токсичність і негативний вплив на функцію печінки таких сполук, як фторид і нітрит натрію, а також протитуберкульоз- них препаратів: ізоніазиду, піразинаміду, етамбутолу, що різняться механізмом нега- тивного впливу на організм і хімічною структурою. За фармакологічною активніс- тю суспензія нанодисперсного кремнезему перевищує препарати звичайного кремне- зему [9, 12]. Інститут експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р.Є. Кавецько- го (директор — академік НАН України В.Ф. Чехун) спільно з Інститутом електро- зварювання ім. Є.О. Патона розробляє нові варіанти колоїдних систем з магнітними наночастинками Fe3O4 з метою створення протипухлинних препаратів [3]. В Інсти- туті епідеміології та інфекційних хвороб ім. Л.В. Громашевського АМН України (ди- ректор — професор В.Ф. Марієвський), ла- бораторії електронно-променевої техноло- гії неорганічних матеріалів для медицини Інституту електрозварювання ім. Є.О. Па- тона та Національному медичному універ- ситеті ім. О.О. Богомольця встановлено, що наночастинки срібла та міді проявляють більш виражену протимікробну дію стосов- но Staphylococcus aureus, ніж звичайні пре- парати цих металів. Майже 50 років вивчають нанотехноло- гії в Інституті загальної та неорганічної хі- мії ім. В. Вернадського НАН України (ди- ректор — академік НАН України С.В. Вол- ков). Тут винайшли технологію синтезу «дрібнодисперсних систем із сажі» (її зго- дом назвали нанотрубки) і методику роз- чинення металів у полімерному середови- щі, яку застосовують під час магнітного за- пису інформації та хімічного одержання наночастинок [1]. Дослідження з нанотех- нологій проводять і в інших Інститутах НАН України: фізичної хімії ім. Л.В. Пи- саржевського (почесний директор — акаде- мік НАН України В.Д. Походенко), фізико- тех ніч но му інституті низьких температур ім. Б.І. Вєркіна (директор — член-ко рес- пондент НАН Ук раїни С.Л. Гнатченко), проблем матеріало знавства ім. І.М. Франце- вича (директор — академік НАН України В.В. Скороход), біо хімії ім. О.В. Палладіна (директор — академік НАН України С.В. Комісаренко), фі зико-хімічному інституті ім. О.В. Бо гатського (директор — академік НАН України С.А. Ан дронаті). Першим вітчизняним препаратом із лі- посом є ліпін — спільна розробка Інститу- ту фармакології і токсикології АМН Укра- їни (директор — професор Т.А. Бухтіяро- ва) і Харківського фармацевтичного під- приємства «Біолік». Основний компонент препарату — нанокапсули фосфатидилхо- ліну, який є природним компонентом біо- мембран. Препарат здійснює антигіпок- сичну дію, пригнічує процеси перекис- ного окислення ліпідів, підвищує неспе- цифічний імунітет. Дослідження у сфері нанонауки, нанотехнологій і наномедици- ни проводять і в інших наукових колекти- вах України. У спільній науковій лабораторії «Еле к- тронно-променевої нанотехнології неор- ганічних матеріалів для медицини» Ін- ституту електрозварювання ім. Є.О. Па- тона і Національного медичного універ- ситету ім. О.О. Богомольця розроблено технологію отримання наночастинок міді та срібла, вивчення їхньої фармакологічної ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2009, № 6 23 ак тивності, а також методи визначення розмірів таких наночастинок [6, 7, 8, 12]. Ці наукові розроблення проводять спіль- но з Інститутом біохімії ім. О.В. Палладі- на НАН України, Інститутом епідеміоло- гії та інфекційних хвороб ім. Л.В. Гро- машевського АМН України, кафедрами Національного університету ім. Т.Г. Шев - ченка, Харківського Національного ме- дичного університету, Львівського медич- ного університету ім. Данила Галицького. Продовження досліджень з метою розро- блення нових високоефективних медика- ментів на основі нанотехнології молеку- лярних пучків для лікування різних за- хворювань матиме важливе теоретичне та практичне значення для розвитку медич- ної науки і практики. Слід звернути увагу на необхідність по- глибленого вивчення фізіологічних, біо- хімічних та фізико-хімічних механізмів дії нових нанопрепаратів, а також розро- блення фармацевтичних технологій отри- мання адекватних лікарських форм задля їх успішного застосування в медичній практиці. Однією з важливих медико-соціальних проблем, пов’язаних із упровадженням на- номатеріалів у народне господарство, є до- слідження можливого потенційно негатив- ного впливу наночастинок на організм лю- дини, тварин, навколишнє середовище. Це вимагає проведення фундаментальних до- сліджень із вивчення фізіологічних, біохі- мічних і біофізичних механізмів дії нано- частинок на різні органи і системи організ- му, на функцію мембран клітин, мітохон- дрій, рибосом, ферментів, ДНК, РНК. Не менш важливим медико-соціальним аспек- том нанонауки є нанотоксикологія, дослі- дження з якої, на жаль, розвиваються до- сить повільно [15, 20, 21]. Перед ученими різних спеціальностей стоять завдання ґрунтовніше вивчити по- зитивні властивості продуктів нанотехно- логій — наночастинок, а також їхню мож- ливу негативну дію як на організм людини, так і на зовнішнє середовище з метою запо- бігання таким впливам. Наночастинки починають застосовувати для наукових розроблень у галузі біофізи- ки, молекулярної біології, протеоміки, ге- нетики, зокрема, для створення біомарке- рів. Магнітні наночастинки, на які нанесені антитіла та фрагменти ДНК, мають власти- вість посилювати сигнал із численних ма- леньких біомолекул. Це дозволить діагнос- тувати хворобу на ранніх стадіях й ефек- тивніше лікувати різні захворювання. На- ночастинки можуть утворювати комплекси з продуктами обміну речовин організму, лікарськими засобами, покращуючи їхню розчинність та стабілізуючи їх, унаслідок чого медикаменти краще засвоюються клі- тинами організму. Одна з важливих властивостей наночас- тинок — здатність виступати переносни- ком фізіологічно активних речовин, ксено- біотиків та лікарських засобів. Найчастіше застосовують такі наночастинки: альбумін, ліпосоми, поліетиленглікольумісні струк- тури, фулерени, дендримери, хітозан, нано- трубки та інші [1, 12, 17]. Актуальним напрямом інтенсифікації медичного аспекту наномедицини і нано- біотехнологій є розроблення нових мето- дів вивчення впливу наночастинок на живу структуру з визначенням кількісних і якіс- них показників. Дуже важливе завдання — підготовка науково-педагогічних кадрів, які дослі- джуватимуть і готуватимуть фахівців із нанонауки, поширюватимуть інформацію про отримані результати як у вітчизняних наукових школах, так і репрезентува ти- муть їх міжнародному співтовариству. Роз в’язати його можна лише на основі міждисциплінарного співробітництва і державної підтримки, фінансового, органі- заційного та технічного забезпечення нау- 24 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2009, № 6 Кількість друкованих робіт з нанотехнології вуглецю та металів, за даними Інтернету, на 1.04.2009 р. Нанометали Усього наукових статей Наукові статті до 2006 р. Наукові статті 2006—2009 рр. Рік першої публікації Нанотехнології вуглецю 1917 588 1329 1992 (Nanotechnology carbon) Нанотехнології золота 1302 743 559 2000 (Nanotechnology gold) Нанотехнології титану 430 27 303 2002 (Nanotechnology titanium) Нанотехнології срібла 414 191 223 2000 (Nanotechnology silver) Нанотехнології свинцю 412 156 256 1997 (Nanotechnology lead) Нанотехнології алюмінію 398 155 243 2001 (Nanotechnology aluminum) Нанотехнології заліза 362 192 170 1978 (Nanotechnology iron) Нанотехнології цинку 365 122 243 2000 (Nanotechnology zinc) Нанотехнології натрію 353 140 193 2001 (Nanotechnology sodium) Нанотехнології міді 220 118 112 2000 (Nanotechnology copper) Нанотехнології магнію 95 32 63 2002 (Nanotechnology magnesium) Нанотехнології марганцю 69 22 47 2002 (Nanotechnology manganese) Нанотехнології фосфору 41 10 31 2003 (Nanotechnology phosphorus) Нанотехнології ртуті 29 10 19 2002 (Nanotechnology mercury) Нанотехнології вісмуту 25 8 17 2001 (Nanotechnology bismuth) кових колективів необхідним обладнан- ням. Позитивну роль мають відіграти за- лучення до досліджень у галузі нанонауки молодих учених, їхнє стажування за кор- доном у всесвітньо відомих центрах із на- нотехнологій. У США вже створено на- вчальні центри з підготовки фахівців із нанотехнологій, така ж робота триває в ін- ших країнах. Варто запозичити їхній до- свід й Україні. Для української науки доцільно вивчи- ти досвід зарубіжних наукових колективів, які досліджують різні аспекти розвитку на- нотехнологій з метою зосередження зусиль на тих напрямах, у яких українські вчені зможуть отримати найбільш вагомі резуль- тати. До таких напрямів слід віднести роз- роблення технологій отримання наномате- ріалів із металів і вуглецю. Аналіз світових розроблень із отримання наночастинок із металів свідчить про зацікавленість зару- біжних дослідників проблемами вивчення властивостей наноматеріалів із вуглецю та металів (див. табл.). Аналізуючи дані таблиці, можна зро- бити такі узагальнення. Інтенсивні дослі- дження щодо розроблення технології отримання наночастинок із вуглецю та металів, які проводять учені в світі, зна- чно інтенсифікувалися за останні роки. ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2009, № 6 25 Так, за 2006–2009 роки кількість публіка- цій зросла на 60–70% порівняно з 1977– 2005 роками. Учені України також мають досвід розро- блення наночастинок із вуглецю та металів. Одним із перспективних напрямів цих до- сліджень могло б стати розроблення нано- матеріалів із вуглецю та металів для ство- рення нових установок, методів діагности- ки та лікування захворювань. Аналіз даних літератури та результатів власних досліджень дозволяє визначити такі напрями наукових розроблень у сфері нанотехнологій, наномедицини і нанофар- макології: 1. Розроблення нових технологій отри- мання наночастинок, особливо компози- тів органічного та неорганічного похо- дження, ураховуючи не тільки виробничі аспекти, але й економічні та соціальні фактори. 2. Розроблення нових наноприладів для застосування їх у техніці, біології, медици- ні, сільському господарстві, в інших сферах людської діяльності. 3. Створення на основі сучасних нанотех- нологій нових медикаментів та їхніх лікар- ських форм для зовнішнього, внутрішньо- го, парентерального та інгаляційного за- стосування, вивчення механізмів лікуваль- ної дії таких нанопрепаратів. Це дозволить розробити методи лікування таких важких захворювань, як злоякісні пухлини, гострі й хронічні запальні процеси, хвороби гене- тичного походження. 4. Дослідження токсикології наномате- ріалів, нанопрепаратів; вивчення не тільки медичних аспектів роботи з такими матері- алами, але і їхнього впливу на організм лю- дини та навколишнє середовище. 5. Установлення всіх аспектів взаємодії наноструктур із організмом людини та зо- внішнім середовищем. Важко спрогнозувати нині, у якому на- прямі дослідження нанонауки розвивати- муться найбільш ефективно та як їхні ре- зультати змінять життєдіяльність людини, вплинуть на розвиток народного господар- ства. У суспільстві, на жаль, вже склалися певні негативні стереотипи щодо цих про- гресивних наукових напрямів. Це, безпе- речно, позначається на медико-соціальних аспектах нанонауки, подеколи стаючи на заваді науковому прогресу. Слід зауважи- ти, що нанотехнології і нанопродукти жод- ним чином не спровокують ріст безробіття, зміну клімату, не призведуть до погіршен- ня якості життя. Уже сьогодні існують на- ноприклади, нанопрепарати для лікування захворювань, нанореактиви для діагности- ки різних хвороб. За невеликий період роз- витку нанонауки та нанотехнологій це ва- гомі результати. 1. Волков С.В., Ковальчук Є.П., Огенко В.М., Решет- няк О.В. Нанохімія. Наносистеми. Наноматеріа- ли. — К.: Наукова думка, 2008. — 423 с. 2. Головенко М., Ларіонов В. Адресна доставка на- носистемами лікарських засобів до головного мозку // Вісник фармакології та фармації. — 2008. — №4. — С. 8-16. 3. Горбик П.П., Чехун В.Ф., Шпак А.П. Физико- химические и медико-билогические аспекты со- здания полифункциональных нанокомпозитов и нанороботов // Тези конференції «Нанорозмірні системи. Будова-властивості-технології». — К., 2007. — С. 422. 4. Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, на- нотехнологии. — 2-е изд., испр. — М.: ФИЗМАТ- ЛИТ, 2007. — 416 с. 5. Дубок В.А., Шинкарук А.В. Классификация биоло- гических свойств неорганических биоматериалов как основа их усовершенствования и применения // Тези конференції «Нанорозмірні системи. Будова- властивості-технології». — К., 2007. — С. 24. 6. Мовчан Б.А. Электронно-лучевая нанотехнология и новые материалы в медицине — первые шаги // Вісник фармакології і фармації. — 2007. — №12. — С. 5–13. 7. Мовчан Б.А. Электронно-лучевая гибридная нано- технология осаждения неорганических материа- лов в вакууме // Актуальные проблемы современ- ного материаловедения. — К.: Изд. Ака дем перио- дика, 2008. — Т. 1. — С. 227–247. 8. Москаленко В.Ф., Розенфельд Л.Г., Мовчан Б.О., Чекман І.С. Нанотехнології, наномедицина, нано- 26 ISSN 0372-6436. Вісн. НАН України, 2009, № 6 фармакологія: стан, перспективи наукових дослі- джень, впровадження в медичну практику // 1 національний конгрес «Человек и лекарство — Украина». — К., 2008. — С. 167–168. 9. Ніцак О.В., Казак Л.І., Чекман І.С. Ефективність суспензії нанодисперсного кремнезему при гепа- титі, викликаному ізоніазидом // Фармакологія та лікарська токсикологія. — 2008. — №1-3. — С. 66–69. 10. Ткаченко М.Л., Жиякина Л.Е., Мошенский Ю.В. Лекарственные евтектики как перспетивные материалы для фармацевтической технологи // Тези конференції «Нанорозмірні системи. Бу до- ва-властивості-технології». — К., 2007. — С. 440. 11. Трефилов В.И. Фуллерены — основа материалов будущего. — К.: Изд-во АДЕФ — Украина, 2001. — 148 с. 12. Чекман І.С. Нанофармакологія: екс пери мен таль но- клінічний аспект // Лікарська справа. — 2008. — №3-4. — С. 104–109. 13. Чуйко А.А., Погорелый В.К., Пентюк А.А. и соавт. Медицинская химия и клиническое примене- ние диоксида кремния. — К.: Наукова думка. — 2003. — 415 с. 14. Шпак А.П. Звіт про діяльність Національної академії наук України у 2008 році. — К., 2009. — 298 с. 15. Baun A. N. B., Hartmann G. K., Grieger G. et al. Eco- toxicity of engineered nanoparticles to aquatic in- vertebrates: a brief review and recommendations for future toxicity testing // Ecotoxicology. — 2008. — Vol. 17. — P. 387–395. 16. Caruthers S.D., Wickline S.A., Lanza G.M. Nanotech- nological application in medicine // Current Opinion in Biotechnology. — 2007. — Vol.18. — P. 26–30. 17. Christian P. Von der Kammer F. Baalousha M. Nano- particles: structure, properties, preparation and be- haviour in environmental media // Ekotoxicology. — 2008. — Vol. 17. — P. 326–43. 18. Jain K.K. Nanomedicine: application of nanobiotech- nology in medical practice // Med. Princ. Pract. — 2008. — Vol. 17. — №2. — P. 89-101. 19. Lim I-Im. S., Pan Yi., Mott D. et al. Assembly of gold nanoparticles mediated by multifunctional fulle- renes // Langmuir. — 2007. — Vol. 23. — P. 10715– 10724. 20. Medina C., Santos-Martinez M.J., Radomski A. et al. Nanoparticles: pharmacological and toxicological sig- nificance // Br. J. Pharmacol. — 2007. — Vol. 150. — P. 552–558. 21. Yang W., Peters J.I., Williams R.O. Inhaled nanoparti- cles review // Int. J. Pharm. — 2008. — Vol. 356. — №1-2. — P. 239–247. Б. Патон, В. Москаленко, І. Чекман, Б. Мовчан НАНОНАУКА І НАНОТЕХНОЛОГІЇ: ТЕХНІЧНИЙ, МЕДИЧНИЙ ТА СОЦІАЛЬНИЙ АСПЕКТИ Р е з ю м е Учені активно займаються нанонаукою та нанотехно- логією задля впровадження отриманих наноматеріа- лів у практичну діяльність людини. В оглядовій стат- ті узагальнено результати досліджень, у тому числі виконаних за участю авторів, зокрема технічний, ме- дичний і соціальний аспекти нанонауки й нанотехно- логій. Розроблено електронно-променеву технологію отримання наночастинок оксидів металів. Установле- но, що оксиди міді та срібла мають більш виражену протимікробну дію, ніж звичайні оксиди цих металів. Автори наголошують на необхідності розроблення економічно вигідних технологій отримання нанома- теріалів та поглибленого вивчення механізмів їхньої дії на живі структури і навколишнє середовище. Ключові слова: наномедицина, нанопрепарати, нано- частинки, механізми дії наноматеріалів. Paton B.E., Moskalenko V.F., Chekman I.S., Movchan B.O. NANOSCIENCE AND NANOTECHNOLOGIES: TECHNICAL, MEDICAL, SOCIAL ASPECTS S u m m a r y Scientists all over the world make intensive investiga- tions in nanoscience and nanotechnology for adoption of their results in human activity. In the review literary data and results of own researches in nanoscience and nanotechnologies are summarized, especially their tech- nical, medical and social aspects. Electron-beam technol- ogy of atomic-molecular beams for production of metal- lic oxides nanoparticles. It was shown, that nanoparticles of copper oxide and silver oxide have much more signifi- cant antimicrobial activity than usual oxides of these metals. Special attention was paid to necessity of devel- opment economically sound technologies for production of nanomaterials and thorough study of its influence on live organisms and environment. Key words: nanomedicine, , mechanisms of nanomaterials action.

Нанонаука і нанотехнології: технічний, медичний та соціальний аспекти

Репозитарії

Схожі ресурси