Нано-биотехнология. Фармацевтикалық биотехнология

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ  ДЕНСАУЛЫҚ  САҚТАУ МИНИСТІРЛІГІ

Оңтүстік  Қазақстан мемлекеттік   фармацевтика академиясы

     Кафедра:Биохимия,биология және микробиология

СӨЖ

Тақырыбы:Нано-биотехнология.

Фармацевтикалық биотехнология.

 

                               Орындаған:Умирбекова А

                                   Тобы :106<a>-Фк

                                 Қабылдаған:Дәріпбек А

 

                              ШЫМКЕНТ   2012Ж

                                         Жоспар

Ι.Кіріспе

Нанобиотехнология   ұғымы

ΙΙ.Негізгі  бөлім

а)Нанотехнологияның даму тарихы және жетістіктері

б)Қазақстанда және шет елдерде нанотехнологияның дамуы

в)Нанотехнология және медицина

ΙΙΙ.Қорытынды

Пайдаланылған әдебиеттер

 

 

                                   Нанобиотехнология

Нанотехнология – биотехнология     (ағылшынша“nanobiotechnology”)        биология   және   технологиялық   жолдардың   кең   шеңберін   қамтитын нанотехнологияның  тоғысқан   жерiндегi   ғылымның  облысы   мен қоса:  биотехнологиядағы   технологиялық құрылымдар       және материалдарының    қолдануы;      биологиялық    молекулаларды   нано технологиялық   мақсаттар   үшiн   қолдану ; қасиетi  (өлшемi дипазоне 1 100 нмге жататын    объекттер     үшiн)       өлшемдi         анықталатын  биотехнологиялық    өнiмдердiң     жасауы      негiзiнде        нано құрылымдардың     өздiгiнен   ұйымдасу   қағидаларын      тексеру, биотехнологиялық          жолдарды         қолдану.       Биологиялық макромолекулалардың    өлшемдері - (днқ, рнк)    нуклеин қышқылдары. Мысал:  металлдардың     бөлшектiң      биогендiк    емес   табиғатының Нанообъектысы    немесе     жартылай   өткiзгiш   кванттық     нүктелер нақтылы      биологиялық   нысаналарға мақсаттық  әсер  үшiн    қолайлы макромолекулалардың   сақтаушы   бола   алады.

Нанотехнологиялық  үдерістер-жеке   атомдарды   молекуланың бөлшектері   ретінде    қарастырып    және    пайдаланып   ерекше   қасиеттер   мен      қызметтерге  ие   жаңа құрылымдарды   құрастыру  әдістерін   іздестіруде.

Нанотехнологияларды     көптеген    ғылым     және       өндіріс          салаларында     қолдануға     болады.   Мысалы;    нанотехнологияларды медицина  қолдану   қажеттілігі-ішкі   мүшелердің  қызметтеріне мониторинг   жасау   үшін    қажет    болса    оларды   молекулалық деңгейде    өзгертіп     жөндеу     мақсатында,     яғни       молекулалық операцияларды       жүзеге   асыру    мақсатында,    дәрі-дәрмектерді жасушаларға    дәл    және бағытты   тасымалдау   үшін    қолдануға болады.

Қазіргі   кездегі     нанотехнологиялық    зерттеулер    негізінен дәрі-дәрмек заттарды   зақымдалған     жасушаларға    дәл      жеткізу     үшін, нанотасымалдаушыларды     құрастыруға   бағытталған.

Қазіргі   кезде    кейбір     ғылыми     ұжымдар     компаниялар  нанотехнологиялық    үдерістер    нәтижесінде ерекше  роботтарды -  нанороботтарды    құрастыруға   қол      жеткізді.

 

                                     Нанотехнология

Қазіргі заманғы қоғамда мемлекеттердің индустриялық дамуының деңгейі олардың ресурстық мүмкіндіктерімен және технологиялық қайта өңдеудің төменгі деңгейлі өнім өндіру мөлшерімен ғана емес, технологиялық тұрғыдан ғылымды қажетсінетін, озық салалардың даму дәрежесімен де анықталады.

90-жылдардың басынан бастап энергетикалық және экологиялық проблемалардың өсуіне байланысты экономикалық жағынан дамыған мемлекеттердің үкіметтері күн энергетикасын дамытуға елеулі қаржы сала бастады.

Көптеген сарапшылар 2010 - 2020 жылдары көмірсутегі шикізатын ұсынудың төмендеуі байқалатынын болжайды. Осының салдарынан 2025 жылға қарай әлемдік энергетикалық теңгерімдегі энергияның жаңғыртылатын көздерінің үлесі қазіргі 5%-дан 10%-ға дейін, ал 2050 жылға қарай 50%-ға дейін өседі, 2010 жылға қарай ЕО елдерінде бұл үлес 12%-ға дейін (2000 жылғы 6%-ға қарағанда), ал жалпы электр энергиясы өндірісінде 22%-ға дейін ұлғаяды.

Қазіргі заманғы күн фотоэнергетикасы қуаттылығы соңғы жылдары бұрын-соңды болмаған жылдамдықпен жылына 30-40%-ға өсіп отырған гетероқұрылымдар негізінде кремний фотоэлементтеріне негізделеді. Әлемде жалпы алғанда күн фотоэнергетикасының қондырғылары қазір жылына бір гигаватт энергия өндіреді. 2003 жылға қарай болжанып отырғандай, бұл сан 200 гигаватқа дейін өседі.

Фотоэлектрлік өнімді негізгі әлемдік өндірушілер күн элементтерін негізінен күн сапасындағы кристалдық (моно-, поли-) кремнийден, аморфтық кремнийден, CdTe, CuZnSe және басқа да жұқа қабыршақты құрылымдардан дайындайды. Шығару көлемінің ара қатынасы мынадай: кристалды кремний - 75%, аморфты кремний - 20%, басқалары - 5%.

Ресейде және ТМД-ның басқа да елдерінде фотоэнергетика нарығы жоқ. Осыған қарамастан, Ресейдегі фотоэлектрлік жүйелерді шығарушы компаниялардың қолда бар қуаты шетелдік компаниялардың тапсырыстарымен алдағы бірнеше жылдарға жүктелген, өйткені фотоэлектрлік модульдер шетелде жоғары талап етіледі. Фотоэлементтер егер олардың көмегімен өндірілетін энергияның құны бір ватт қуаттылық үшін 0,5 евроға дейін төмендесе, энергияның басқа да көздерімен бәсекеге қабілетті болуы мүмкін. Бұған 2030 жылға қарай қол жеткізуге болады деп күтілуде, әзірге күн энергиясы бір ватт үшін 3 евроға тең болып отыр.

Таза кремний алу үшін шамамен 35 жыл бұрын әзірленген және көптеген келеңсіз тұстары, оның ішінде жоғары энергияны қажетсінетін, кремнийдің төменгі шығысы және экологиялық қаупі бар өндірістің хлорсиландық технологиясы пайдаланылады. Сондықтан оның құнын түбірімен төмендетуді қамтамасыз ететін кремний алудың жаңа төмен шығынды технологияларын құру энергетикадағы баламалы технологиялардың тізбесіндегі бірінші кезектегі міндет.

Қазіргі кезде металлургиялық кремнийдің сапасын күн кремнийі сапасының деңгейіне дейін жоғарылатудың тиімді технологиясы жоқ, қолданылатын әдістер қымбат әрі техникалық күрделі жоғары температуралы процестерді қамтиды.

Күн кремнийінің жоғары құны фотоэнергтиканың дамуын тежейтін фактор болып табылатындықтан, әр түрлі елдердің ғалымдары оның құнын төмендететін кремнийді алудың жаңа технологияларын әзірлеуде. Алайда, күн кремнийіне сұраныс өте жылдам өседі және ұсыныстардан озық жүреді. Қазіргі уақытта 2300 тонна ұсынған кезде сұраныс жылына 5-6 тоннаға жетеді, сондықтан күн кремнийін емес, неғұрлым жоғары жартылай өткізгіштік сапасындағы кремнийді пайдалану арқылы тапшылық жабылады.

Қазақстанның бай минералдық-шикізат базасының, дамыған металлургиялық және химиялық өнеркәсібінің, елдің бірқатар өңірлерінің энергиялық жоғары қамтамасыз етілуінің, тиісті ғылыми-техникалық әлеуетінің және жартылай өткізгіш технологиялар саласындағы белгілі бір ғылыми бөлігінің болуы тиімділігі жоғары жартылай өткізгіш саланы ұйымдастыруға және жартылай өткізгіш материалдардың әлемдік нарығында тиісті тауашадан орын алуға жақсы мүмкіндік береді. Бұл материалдарды алудың бәсекеге қабілетті технологиялары мен құрылымдарын дамыту және жартылай өткізгіш материалдардың ғылымды қажетсінетін өндірісін құру Қазақстанды баламалы қуат көзі ретіндегі микроэлектроника бұйымдары мен фотогальваникалық жүйелер өндірісінде жоғары дамыған елдердің әлеуетті серіктестері қатарына шығарады.

Сонымен қатар бүгінгі күні Қазақстанда әлемдік нарықта бәсекеге қабілетті өнімді өндіруге бейім фотоэнергетика мен электронды техника үшін кремнийді алудың жоғары тиімді, экологиялық таза технологияларына негізделетін қазіргі заманғы кәсіпорындары жоқ.

Қазақстан ғалымдары бұрын отандық шикізаттан металлургиялық және жартылай өткізгіш кремний алу технологиясы саласындағы қолданбалы ғылыми зерттеулер жүргізді. Күн батареялары мен жартылай өткізгіштердің жұмыс тиімділігі тазалық деңгейіне қарай алынатын кремнийдің төменгі сапасы жүргізілген ғылыми зерттеулердің негізгі проблемасы болып табылады.

Осыған байланысты осы бағдарлама шеңберінде "күн сапалы" кремнийді алу үшін металлургиялық кремний мен силан шикізатын тазарту процесі саласында ғылыми зерттеулер жүргізу болжанады.

Қазіргі уақытта ғылыми-техникалық прогрестің басым бағыттарының біріне наноматериалдар мен нанотехнологиялар жатады. Материалдар мен жүйелерге қағидатты жаңа сапа бере отырып, нанотехнологиялар адамдардың тыныс-тіршілігінің барлық қазіргі бар салаларында (автомобиль жасау мен компьютерлік техникадан бастап емделудің жаңа қағидатты әдістеріне дейін) прогресті қамтамасыз етеді, сондай-ақ жаңа салалардың пайда болуына күмәнсіз алып келеді.

Нанотехнологияны дамыту басым ғылыми бағыттар мен әлемнің көптеген өнеркәсібі дамыған елдерінде сындарлы технологияларының тізбесіндегі жоғарғы жолдардың бірінен орын алған, нанотехнологияларды дамыту жөнінде ұлттық бағдарламалар қабылданды. Бүкіл әлем бойынша үкіметтер мен ірі корпорациялар нанотехнологияларды дамыту және өндіріске енгізу үшін жылына шамамен 10 млрд. АҚШ долларын инвестициялайды. Венчурлік компаниялар бүгіннің өзінде нанотехнологияны енгізуден жылына 20 млн. АҚШ долларына дейін пайда табады. 2015 жылға қарай нанотехнологиялар өнімінің әлемдік нарығы сарапшылардың бағалауы бойынша триллион АҚШ долларын, мамандарға деген қажеттілік - екі миллион адамды құрайды.

Нанотехнологиялар әсіресе Жапонияда белсенді дамуда, оның ізінше Оңтүстік Корея, Сингапур, Тайвань, Үндістан соған ұмтылуда және әсіресе Қытай белсенділік танытып отыр. Нанотехнологияның әлеуетін таныған осы елдердің үкіметтері қаржылық ұмтылысты қамтамасыз етуде. Мәселен, Оңтүстік Корея 2010 жылдың соңына қарай 2,6 млрд. АҚШ долларын жұмсауды жоспарлап отыр. Тайваньның 2008 жылға қарай шығыстары 630 млн. АҚШ долларын құрайды. Гонконктегі қазіргі заманғы нанотехнологиялар бастамасының кең ауқымы таң қалдырады - 50 млн. АҚШ долларын жұмсай отырып, Гонконгтегі университет "Нанотехнологиялар мен ең жаңа материалдардың ғылыми-зерттеу орталығын" құрды. Орталыққа қолдау көрсетуге бюджеттен 35 млн. АҚШ доллары бөлінді. Алдағы 5 жылға Қытайда нанотехнологиялар бойынша 75 жоба қабылданды. Азияда нанотехнологияларды іргелі зерттеулерден қолданбалы зерттеулерге қарай ілгерілеу белгіленді.

Нанотехнологиядағы озық ұстанымдарды ұстап тұру үшін Еуропалық комиссия зерттеулердің, әзірлемелер мен "жаңа шығармашылықтың" мақсаттары мен стратегиялары айқындалған, адам ресурстары, инфрақұрылым, өндірістік инновациялар, халықаралық ынтымақтастық пен әлеуметтік мәселелердің пакеті белгіленген "Наноғылымдар мен нанотехнологиялар: Еуропада 2005-2009 жылдар кезеңіне арналған іс-қимыл жоспары" деген құжатты мақұлдады.

Ұлыбританиядағы нанотехнология институты "Ұлыбританиядағы 2005 жылғы нанотехнология: зерттеулер, қолдану және нарықтар" деген хабарламаны жариялады, онда алғаш рет нанотехнологияларда жүргізілетін: іргелі зерттеулерден бастап өнеркәсіп салаларында қолдануға дейін барлық жұмыс түрлері келтірілген, сондай-ақ үкіметтің нанотехнологияны қалай және қайда алға жылжытатыны мен қолдайтыны туралы ақпарат беріледі.

2005 жылғы қазанда Италияда Венеция ғылыми-технологиялық паркіне (VEGA) тәжірибелі өндіріс ретінде енген Nanofab нанотехнологиялық зауыт жұмыс істей бастады. Nanofab VEGA және Падуи, Венеция мен Верона университеттері қауымдастығының бірлескен күшімен салынды. Құрылысқа 20 млн. евро мөлшеріндегі қаражатты Еуроодақ, Италия мен Венеция өңірінің үкіметтері бөлген. Негізгі міндет - нанотехнологияны өнеркәсіптік өндіріске беру.

АҚШ-тың ұлттық ғылыми қоры наноқұрылым бөлімінің шекарасында физикалық-химиялық құбылыстарды зерттеу жөніндегі жаңа орталыққа таяудағы 6 жылға 7,5 миллион АҚШ долларын береді. Орталықтың бірінші кезектегі міндеті - күрделі оксидтер және олардың бөлім шекаралары негізіндегі материалдардың электрондық, магниттік және химиялық қасиеттерін зерттеу. Зерттеу нәтижелері магниттік жадыны, спинтроника элементтері мен химиялық сенсорларды әзірлеу кезінде пайдаланатын болады.

2000 жылы АҚШ Президенті - Ұлттық Нанотехнологиялық Бастаманы ұйымдастырды. 2003 жылы мемлекеттік қаржыландырудың жиынтық көлемі 2 млрд. АҚШ долларын құрады. Нанотехнологияны дамыту бағдарламасында тек АҚШ-та 100000-ға тарта ғалым шұғылданады.

Соңғы жылдардың зерттеулері ғылым мен техниканың әр түрлі салаларында наноқұрылымның маңызды рөлін көрсетті.

Мәселен, материал тануда нанотехнологиялар материалдар мен құрылғыларды әзірлеудің әдістерін қағидатты түрде өзгертуі тиіс. Ұсынылған әдістер наноинженерияда, катализде, оптоэлектроникада, медицинада, биотехнологияда, қоршаған ортаны қорғауда және т.б. пайдалану үшін наноқұрылымы бар жаңа композициялық материалдарды әзірлеуге алып келуі мүмкін.

Таяудағы 10 жылда барлық жартылай өткізгіш және фармацевтикалық өнеркәсіптің жартысы нанотехнология жетістіктеріне негізделетін болады. 2015 жылға қарай наноэлектрлік-механикалық құрылғылардың көмегімен деректерді сақтау және өңдеу саласында кезекті революция болжанады. Ол қолданыстағы микроэлектроника нарығын кеңейтеді және өзге әдістермен (мысалы, шамадан тыс портативті компьютерлер, визуалдық жаңа құралдар, деректерді сақтаудың сыйымдылығы өте жоғары құрылғылары, микроанализаторлар мен зертханалар және микросхемалардағы өндірістік кешендер) алуға болмайтын бірқатар өнімдерді шығарады.

Дәл реттелетін мөлшерлері мен құрамдары бар наноауқымды элементтерді синтездеу мүмкіндігі, одан кейін мұндай элементтерді бірегей қасиеттермен функцияларға ие барынша ірі құрылымдарға жинау өнеркәсіптің көптеген салаларындағы түбегейлі өзгерістерге алып келеді. Наноқұрылымды пайдалану берілген қасиеттері бар барынша жеңіл және берік материалдарды алу мен олардың сапасын арттыру арқасында құрылғыларды пайдаланудың құнын төмендетуге мүмкіндік береді.