“Nanotechnologia – definicja, zastosowanie oraz zagrożenia

wypływające z nanotechnologii.”   

WPROWADZENIE

Człowiek poznaje świat pięcioma zmysłami. Jednym z nich jest wzrok.

Przedmiotów zbyt małych rozmiarów oko ludzkie nie jest w stanie zobaczyć. Człowiek z

natury jest istotą bardzo ciekawą – ciekawi nas z między innymi z czego są zbudowane rzeczy,

które nas otaczają. Dlatego już w XVII wieku zaczęły powstawać pierwsze mikroskopy

optyczne, które pozwalały oglądać badane obiekty w znacznym powiększeniu. Możliwe

stało się oglądanie organizmów na poziomie ich komórek. Osiągnięte rezultaty nie zaspokoiły

jednak badaczy. Dążyli oni do stworzenia czegoś takiego co pozwoli na obserwację

podstawowej jednostki materii, jaką jest atom. Udało się to w roku 1982, kiedy to powstał

pierwszy mikroskop elektronowy.

DEFINICJA

Nanotechnologia to ogólna nazwa całego

zestawu technik i sposobów tworzenia rozmaitych struktur o rozmiarach nanometrycznych (od 0,1 do 100 nanometrów), czyli na poziomie pojedynczych

cząsteczek. Nanotechnologia jest określeniem, które zagościło w słownikach na początku minionej dekady.

Ogólnie oznacza inżynierię w bardzo małej skali. Bardziej konkretnie, nanotechnologia wiąże się z

opanowaniem technologii manipulowania i przekształcania materii w skali pojedynczych atomów,

czyli odległości rzędu nanometrów.

Dla porównania:

- ludzki włos o grubości 0,02-0,08 mm to 20.000-80.000 nanometrów, - 1 nanometr to 10 atomów wodoru ułożonych jeden za drugim, - 100 nm ma się tak do piłki plażowej jak ta piłka do kuli ziemskiej, - 1 nanometr to jedna tysięczna długości bakterii,

10-9 (jedna miliardowa) nanometr nm (gr. nanos = karzeł)

10-6 (jedna milionowa) mikrometr μm (gr. mikros = mały)

10-3 (jedna tysięczna) milimetr mm (łac. mille = tysiąc)

ZASTOSOWANIA NANOTECHNOLOGII

NANOTECHNOLOGIA W MEDYCYNIE:

Nanotechnologia jest bardzo przydatna w naszym życiu już teraz i to w większym stopniu, niż można byłoby przypuszczać.

Nanotechnologia zdążyła się już dość znacznie rozwinąć w medycynie. Stało się to między

innymi za przyczyną niezwykłych właściwości srebra. Płytki tego metalu, składające się

zaledwie z kilkudziesięciu atomów, po rozpuszczeniu w wodzie zyskują właściwości

bakteriobójcze. Powstały w ten sposób roztwór jest nietoksyczny, nie wywołuje

żadnych efektów ubocznych - nie wywołuje uczulenia. Po rozproszeniu go po mieszkaniu,

można zlikwidować roztocza. Dzięki temu życie alergików może stać się o wiele prostsze.

Preparatem takim impregnuje się na przykład skarpetki. Nanosrebro likwiduje

bakterie powodujące nieprzyjemny zapach. Podobnie jak srebro zwalcza bakterie, tak

nanomiedź wykazuje silne właściwości grzybobójcze. Można być ona na szeroką

skalę stosowana w gospodarstwie domowym.

Stosowane obecnie implanty, na przykład stawów, nie przylegają dokładnie do przeszczepianych powierzchni. Wolne przestrzenie

można wypełnić nanorurkami. Są one obojętne dla człowieka, dzięki czemu

zmniejsza się ryzyko odrzucenia przeszczepu przez organizm.

Dodatkowo do ich wnętrza można wprowadzić cząstki aktywnego

srebra, które dzięki swoim bakteriobójczym właściwościom

zapobiegniepowstawaniu infekcji w miejscu

przeszczepu, nie ingerując w resztę organizmu.

Badania wykazują, że nanorurki mogą nieźle nadawać się do wypełniania ubytków w tkankach. Wstrzykiwanie nanorurek w miejscu na przykład

złamania kości w znacznym stopniu przyspieszało proces leczenia. Struktura nanorurek sprawiała, że komórki kościotwórcze osadzały

się na nich, odbudowując uszkodzoną tkankę. Znacznie ważniejszym osiągnięciem naukowca było odbudowanie uszkodzonego rdzenia kręgowego myszy. Wszczepienie odpowiednio zaprojektowanego

nanomateriału spowodowało, że po sześciu tygodniach zwierzę odzyskało władzę w kończynach. Pozwoliłoby to wielu ludziom na oderwanie się od wózka inwalidzkiego i prowadzenie normalnego

życia.

Oprócz nanorurek, zastosowanie w medycynie znajdują także fullereny, czyli odmiany alotropowe węgla, składające się najczęściej z 60

atomów, przypominające piłkę futbolową. W ich wnętrzu można umieścić wiele różnych substancji, na przykład insulinę.

Spreparowana w ten sposób substancja może być dostarczana do krwioobiegu przez układ oddechowy. Jest to bliższy realizacji pomysł,

niż samoregenerująca się trzustka. Dużo wygodniejsze i zupełnie bezbolesne stałoby się przyjmowanie tego leku przez cukrzyków.

Zamiast insuliny, w fullerenowych kapsułkach mogą być wprowadzane do

organizmu także inne substancje. Przykład: leki stosowane podczas

chemioterapii. Obecnie ten sposób leczenia wyniszcza cały organizm, bowiem stosowane substancje uszkadzają nie tylko

komórki nowotworowe, ale także zdrowe tkanki. Zastosowanie

„nanobaloników” fullerenowych do dostarczania medykamentów jedynie w zaatakowane przez nowotwór miejsca

mogłoby w znacznym stopniu ograniczyć liczne powikłania związane ze stosowaniem chemioterapeutyków.

PONADTO w służbie zdrowia nanotechnologię wykorzystuję się przy:

Opatrunkach, bandażach, plastrach, opaskach, powłokach ochronnych; 

Odzieży ochronnej, pokrowcach, pościeli, materacach, poduszkach, kołdrach, parawanach i zasłonach;

Wyposażeniu, produktach i urządzeniach do jednorazowego i wielokrotnego użytku takie jak: strzykawki, rękawiczki, maski, sączki, pojemniki, inhalatory, respiratory, urządzenia do endoskopii i wiele innych;

Aparaturze medycznej oraz w: Salach, gabinetach, pokojach i pomieszczeniach.

Ophiocoma wendtii, kosmata rozgwiazda o wielkości talerza, przez długi czas stanowiła zagadkę. Stworzenie to, o opancerzonym korpusie w kształcie krążka, z którego

wyrasta pięć ramion, chowa się przed zbliżającym się niebezpieczeństwem, choć na pozór nie ma oczu. Odkryto je w końcu w wapiennym pancerzu stworzenia, który wysadzany jest skupiskami doskonałych mikrosoczewek, zamieniając całe ciało

kosmatej rozgwiazdy w jedno złożone oko. Nanotechnologia? Poszczególne soczewki są tak skrystalizowane, że nie występuje zjawisko charakterystyczne dla kalcytu:

podwójny obraz. Mamy tu do czynienia z kontrolą krystalizacji na poziomie nanometrycznym. Soczewki są również skorygowane pod względem „aberracji

sferycznej”, poprzez nieznaczny dodatek magnezu, co pozwala uniknąć niepożądanych kolorowych prążków. Ophiocoma wykorzystuje więc nanotechnologiczną precyzję.

NANOTECHNOLOGIA W PRZYRODZIE:

NANOTECHNOLOGIA W PRZEMYŚLE SPOŻYWCZYM I GASTRONOMII

- Opakowania produktów żywnościowych.Stosując nanocząsteczki srebra i miedzi do modyfikacji polimerów będących podstawowym surowcem do produkcji opakowań przedłużamy ich żywotność oraz bezpieczeństwo przechowywania. Nanocząsteczki srebra wypełniają cała masę plastikowego opakowania, stale niszczą wszelka pojawiającą się florę bakteryjną, pleśń i inne rodzaje grzybów. - Opakowania i naczynia jednorazowego użytku.Sklepy handlujące porcjowanym produktami żywnościowymi ( np. mięso i wędliny, sałatki, wyroby garmażeryjne) powinny wykorzystać możliwość pakowania przygotowanych porcji w opakowania: folie, pudełka, papiery, woreczki foliowe itp., wykonane z wykorzystaniem nanosrebra.- Pojemniki i opakowania wielokrotnego użytku.Pojemniki wyprodukowane z polimerów zawierających nanocząsteczki srebra.- Deski do krojenia, blaty robocze, powierzchnie do obróbki i przygotowania żywności.Zastosowanie nanosrebra do wyprodukowania wszelkich akcesoriów i powierzchni roboczych związanych z przygotowaniem żywności jest kwestią zachowania najwyższych standardów bezpieczeństwa.

Na zdjęciach obok przedstawiono korzeń

pietruszki trzymany przez kilkadziesiąt dni

w szczelnym, plastikowym pudełku spryskanym od

wewnątrz nanosrebrem (50 ppm) - zdjęcia po prawej

stronie. Dla porównania, na

zdjęciach po lewej stronie korzeń trzymany w zwykłym szczelnym pojemniku, który

nie był spryskany roztworem nanosrebra.

NANOTECHNOLOGIA W PRZEMYŚLE SKÓRZANYM I OBUWNICZYM

We wszystkie elementy i materiały do produkcji obuwia od podeszwy do cholewki jesteśmy

w stanie wprowadzić nanocząsteczki srebra lub miedzi. Taki but uzyskuje permanentną ochronę grzybo i bakteriobójczą.

Także wprowadzenie nanosrebra do procesów

przygotowania skór – garbarnie – nadaje im trwały

efekt ochrony przed rozwojem grzybów i bakterii.

Zarówno obuwie jak i wszelkie elementy

skórzanych tapicerek meblowych uzyskują nowy

standard i jakość użytkowania.

NANOTECHNOLOGIA W PRZEMYŚLE WŁÓKIENNICZYM

Odzież wykonana z materiałów zaimpregnowanych nanosrebrem przestaje być siedliskiem bakterii,

zapobiega to rozkładowi potu a więc redukuje w znacznym

stopniu nieprzyjemny zapach.Materace i pościel

zaimpregnowana nanosrebrem i nanomiedzią wolne od bakterii i

zagrzybienia spowodują ograniczenie ilość

przebywających w niej roztoczy. Trwała ochrona jest nie do

przecenienia, gdy w grę wchodzi bezpieczeństwo dzieci i osób

cierpiących na astmę i alergie.

NANOTECHNOLOGIA W PRZEMYŚLE MEBLARSKIM I DRZEWNYM

Materiały tapicerskie skórzane, tkaninowe , elementy z tworzyw

sztucznych, materiały podłogowe i elementy

wyposażenia i wykończenia wnętrz, stolarka okienna i

drzwiowa oraz inne wykonane z użyciem materiałów

modyfikowanych nanosrebrem stwarzają nową

jakość ich użytkowania.Nowy standard bezpiecznych

mikrobiologicznie mebli i elementów wyposażenia lub

wykończenia wnętrz jest niewątpliwie pożądany dla

wrażliwej na ten problem grupy odbiorców. A na pewno są nimi:

służba zdrowia, szkolnictwo, hotele, gastronomia, obiekty

sportowe, itp

NANOTECHNOLOGIA W PRZEMYŚLE ELEKTRONICZNYM I AGD

Wszelkie zewnętrzne i wewnętrzne obudowy sprzętu elektronicznego i AGD a

szczególnie sprzęty kuchenne mające kontakt z żywnością, klawiatury i myszki komputerowe, przełączniki elektryczne,

kontakty, kaloryfery, klimatyzatory i nawilżacze, wszystkie wymienione

stanowią większe, mniejsze, lub jak na przykład klimatyzatory i nawilżacze, ogromne źródła rozwoju i zakażeń

bakteriami i grzybami.

Nanocząsteczki srebra stosowane jako składnik materiałów, z których

wykonywane są części i obudowy urządzeń, albo jako składnik preparatów

do czyszczenia i pielęgnacji sprzętów, przeznaczonych do wykonania

niewidzialnych biobójczych powłok ochronnych, pozwalają podjąć wyrównaną

walkę z coraz bardziej zmutowanymi i odpornymi na dotychczasowe metody

bakteriami i grzybami.

NANOTECHNOLOGIA W ROLNICTWIE

Stosowanie nanosrebra i nanomiedzi przyniesie doskonałe rezultaty w wielu dziedzinach rolnictwa, produkcji zwierzęcej, przetwórstwa i

magazynowania żywności.

Czynności i miejsca stosowania:- odkażanie zwierząt, kopyt, racic- odkażanie i ochrona instalacji do dojenia i pojemników na mleko- odkażanie i ochrona powierzchni podłoża, ścian, przegród, budynków stajni i obiektów hodowlanych- odkażanie i ochrona szklarni- odkażanie i ochrona pojemników do przechowywania paszy i ściółki- impregnacja ubrań roboczych- impregnacja materiałów- impregnacja opakowań

Bezpieczeństwo:-zapobieganie epidemiom i chorobom w hodowlach

zwierząt- sterylizacja narzędzi, sprzętów i wyposażenia

- sterylizacja opakowań i miejsc składowania

• Metody wiązek molekularnych i wykorzystanie do tworzenia studni kwantowej, drut kwantowy i kropka kwantowa.

• Odkrycie fullerenów - cząsteczek węgla odznaczających się niespotykaną w chemii symetrią dwudziestościanu foremnego.

• Wykonanie napisu IBM przez dwóch fizyków Donalda Eiglera i Erharda Shweizera za pomocą skaningowego mikroskopu tunelowego używając 35 atomów.

• Nanorurkę i badania własności pojedynczych nanorurek - cząsteczek węgla, które wykazują niezwykłą wytrzymałość na rozrywanie i unikalne własności elektryczne, oraz są znakomitymi przewodnikami ciepła.

Do ważnych osiągnięć technologicznych zaliczyć można:

NANOTECHNOLOGIA W PRZYSZŁYM ŻYCIU CODZIENNYM:

Ogniwa paliwowe dostarczają prądudo telefonów komórkowych i pojazdów

Warstwy magnetyczne wminiaturowych pamięciach

Rama wykonana

w technologii nanorurekjest bardzo

lekka i trwała

Inteligentna odzież mierzytętno i oddech

Kask utrzymuje kontakt

z użytkownikiem

Stawy biodrowe z materiałów

biokompatybilnych

Piezomaty zapobiegająuciążliwym drganiom

Farba zawierająca nanocząstki

zabezpieczająca przed korozją

Szkło termochromowe doregulowania dopływ światła

Organiczne diodyświecące (Organic LightEmitting Diodes – OLED)

do wyświetlacz

Folie fotowoltaiczneprzekształcają światło

w prąd elektryczny

Diody świecące jakokonkurencja dla

żarówek

Szyby odporne na zadrapania,

wykorzystujące efekt lotosu

Elektroniczna karta dań

Nanorurki donowych wyświetlaczy

w notebookach

Tkanina z powłokązabezpieczająca przed

brudem

Nanotechnologia jest dziedziną wiedzy stosunkowo młodą, dlatego sporo z jej

rozwiązań wciąż pozostaje w sferze rozważań lub jest na etapie badań i

testów laboratoryjnych. Tym niemniej nie można pozwolić, by jakiekolwiek wyniki tychże badań wymknęły się spod ludzkiej kontroli, gdyż skutki

takiego niedopatrzenia mogłyby być bardzo groźne dla środowiska i

człowieka. Dlatego też należy już teraz zastanowić się nad ewentualnymi

zagrożeniami i starać się znaleźć dla nich jak najlepsze rozwiązania.

ZAGROŻENIA WYPŁYWAJĄCE Z NANOTECHNOLOGII

Nanotechnologia wydaje się być wspaniałą dziedzina nauki. Niesie ze sobą niesamowite możliwości. Jednak jak wszystko, co nowe i nie do końca

poznane, skrywa również wiele niebezpieczeństw.

Wpływ samej nanotechnologii, tzn. nanorobotów, nanocząstek, nanoproduktów, nanomateriałów, na człowieka i środowisko naturalne;

Niewłaściwe wykorzystanie nanotechnologii przez człowieka oraz wpływ, jaki wywiera na społeczeństwo wprowadzenie i wykorzystywanie technik z zakresu nanotechnologii;

Wykorzystanie nanotechnologii przez organizacje terrorystyczne;

Wykorzystanie nanotechnologii w regularnych działaniach wojennych poprzez tworzenie nowych broni masowego rażenia (np. przenoszenie broni chemicznej lub biologicznej w ciele człowieka, zwierzęcia lub w roślinie za pomocą nanokapsułek, nowe rodzaje broni) itp.

Problemy natury społeczno-etycznej – bardzo niski stan wiedzy na temat nanotechnologii.

GRUPY ZAGROŻEŃ:

Richard Smalley, laureat nagrody Nobla w dziedzinie chemii uważa, że zagrożenia wypływające z zastosowania

nanotechnologii można opanować.

W Polsce, pomimo niewielkich nakładów na naukę oraz badania laboratoryjne, prowadzone są badania z zakresu ogólnie pojętej

nanotechnologii.

Istnieją trzy główne ośrodki badań nad nanotechnologią (łącznie jest 25 placówek):

• Instytuty działające przy PAN,

• Politechnika Warszawska,

• Politechnika Wrocławska.

W mniejszym stopniu tymi zagadnieniami zajmują się:

• Politechnika Poznańska,

• Politechnika Śląska.

W ośrodkach tych prowadzi się badania nad następującymi zagadnieniami:

• nowe źródła energii (np. z wykorzystaniem nanorurek),

• bioinżynieria (biotechnologie),

• wspomaganie technologii informacyjnych,

• nowe systemy (nanosystemy),

• nowe materiały (np. "smart materials").

PODSUMOWANIE

Nanotechnologia uważana jest za kluczową technologię XXI wieku. Oferuje ona możliwe rozwiązania wielu bieżących problemów, dostarczając mniejszych, lżejszych, szybszych i bardziej wydajnych materiałów, podzespołów i systemów.

Nanotechnologia jest źródłem nowych szans rynkowych oraz w znacznym stopniu może przyczynić się do ochrony

środowiska i zdrowia.

LITERATURA:

1.Dręczewski B., Herman A., Wroczyński P., Nanotechnologia: stan obecny i perspektywy, Gdańsk 19972.Huczko A., Nanorurki Węglowe, Warszawa, BEL Studio, 20043.Komisja Europejska, Wspólnotowe badania naukowe, Nanotechnologia. Innowacje dla świata przyszłości. 4.www.nanonet.pl5.www.nano-tech.pl6.www.nano-technologie.pl

WYKONANIE:

Fukała BożenaGorgoń JoannaHerko TadeuszJuraszczyk DariaKoniorczyk ŁukaszKorusiewicz BartoszKorusiewicz MagdalenaKuczborski BłażejMichaś AnnaOlszewska KatarzynaZakarczemna Anna

GR 1.