М УНИЦИПАЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА 25 Г. Т ОМСКА Растворение наночастиц в легочной жидкости Выполнила: - презентация

1 М УНИЦИПАЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА 25 Г. Т ОМСКА Растворение наночастиц в легочной жидкости Выполнила: Салманова Ильхама,11 класс Руководитель: Семененко Н. М., учитель физики Томск 2013 год

2 Респираторный тракт (строение) Альвеолярная жидкость (альвеолы) Наночастицы (примеси) Механизм растворения примесей Разработка методик о предложении растворимости

3

4 Целью моей работы является изучение растворение наночастиц в легочной жидкости (легких). Рассмотре ть механизм и взаимодействие наночастиц с металлами, а также разработки их методик.

5 Максимально глубокий вдох составляет около мл воздуха. Максимальный выдох также составляет около мл. После максимального выдоха в лёгких остаётся воздух в количестве около мл, называемый остаточным объёмом лёгких. После спокойного выдоха в лёгких остаётся примерно мл. Этот объём воздуха называется функциональной остаточной ёмкостью (ФОЁ) лёгких. Дыхание одна из немногих функций организма, которая может контролироваться сознательно и неосознанно. Виды дыхания: глубокое и поверхностное, частое и редкое, верхнее, среднее (грудное) и нижнее (брюшное). Особые виды дыхательных движений наблюдаются при икоте и смехе. При частом и поверхностном дыхании возбудимость нервных центров повышается, а при глубоком наоборот, снижается.

6 Максимальная поверхность всех альвеол у взрослого человека во время вдоха воздуха достигает 100 м 2. У взрослого человека вход в альвеолу составляет 0,15-0,25 мм, а его глубина - 0,06-0,3 мм. Стенка альвеол содержит отверстия - так называемые поры Кона - диаметром 9-19 мкм, которые соединяют соседние альвеолы. Среднее количество пор на одну альвеолу составляет 13-21, половина из них расположена на стенке альвеолы, противоположной входу. Средняя площадь, которую занимают поры Кона, % от общей площади поверхности альвеолы. Изнутри альвеола выстлана сплошным слоем эпителия, который лежит на базальной мембране. Среди эпителиальных клеток альвеол различают маленькие респираторные эпителиоциты (альвеолоциты І типа) и большие секреторные, зернистые эпителиоциты (альвеолоциты II типа).

7 Особые клетки в альвеолярной стенке выделяют на внутреннюю ее поверхность вещество, обладающее свойствами детергента, так называемый сурфактаит. Это вещество снижает поверхностное натяжение слоя влаги на выстилающем альвеолы эпителии, благодаря чему на расширение легких при вдохе затрачивается меньше усилий. Сурфактант ускоряет также транспорт кислорода и СО2 через этот слой влаги. Кроме того, он помогает еще и убивать бактерий, которым удалось проникнуть в альвеолы.

8 Эффективной диффузии (термин) способствуют: 1) большая площадь поверхности альвеол; 2) короткое расстояние, которое требуется преодолеть диффундирующим газам; 3) крутой диффузионный градиент, обеспечиваемый вентиляцией, постоянным притоком крови и участием переносчика кислорода гемоглобина; 4) присутствие сурфактанта.

9 Схематическое изображение грудной клетки, поясняющее, какие движения совершаются при дыхании (вид сбоку; показано только одно ребро). Схема расположения межреберных мышц.

10 Выделяют несколько направлений, где нанотехнологии успешно применяются в медицине: 1. Доставка лекарственных средств (молекул) до мишени; 2. Лечение и протезирование с использованием наноматериалов; 3. Диагностика. Как и любая другая технология, технология наночастиц имеет две стороны. С одной стороны, благодаря своим специфическим свойствам, определенные наночастицы могут найти применение в наномедицине. С другой стороны, те же самые свойства могут скрывать в себе неизвестную пока опасность.

11 Если активные поверхности никак незащищены, частицы быстро объединяются в группы, становятся менее активными и теряют свои преимущества. Большое количество легко в соединяющихся, каталитически активных поверхностных атомов может, конечно, вызвать и неблагоприятные последствия, то есть, наночастицы - потенциально токсичны.

12 При помощи гамма– камеры можно в течение нескольких дней наблюдать, где после вдыхания оседают помеченные частицы, и как долго они там находятся. Физико–химическая структура оказывает при этом большое влияние на поведение частиц в организме. Сверхмелкие пылинки ведут себя иначе, чем промышленные наночастицы. Информация относительно их взаимодействия должна быть еще получена в рамках предстоящих научных исследованиях.

13 При получении наночастиц любым методом проявляется еще одна их особенность склонность к образованию объединений частиц. Такие объединения называют агрегатами и агломератами. В результате при определении размеров наночастиц необходимо различать размеры отдельных частиц (кристаллитов) и размеры объединений частиц. Различие между агрегатами и агломератами не является четко определенным. Считается, что в агрегатах кристаллиты более прочно связаны и имеют меньшую межкристаллитную пористость, чем в агломератах.

14 Диспергирование тонкое измельчение твёрдых тел или жидкостей, в результате чего получают порошки, суспензии, эмульсии (эмульгирование, или эмульгация). При диспергировании твердых тел происходит их механическое разрушение.

15 В процессе химического вакуумного осаждения исходный реагент испаряют, и затем он диффундирует к нагретой подложке. На ее поверхности он разлагается и ли реагирует с парами второго реагента. Нелетучий твердый продукт реакции формирует поверхностные наноструктуры, а побочные летучие продукты удаляются. Процесс могут катализировать частицы переходных металлов Fe, Ni или Co. Этим методом получены наночастицы Fe 2 O 3, TiO 2, SiC и некоторые другие.

16 Все производимые в настоящее время наноматериалы подразделяют на четыре группы: оксиды металлов и кремния, сложные оксиды (состоящие из двух и более металлов), порошки чистых металлов и смеси. Оксиды металлов составляют не менее 80 % всех производимых нанопорошков. Нанопорошки чистых металлов составляют значительную и все больше возрастающую долю общего объема производства. Сложные оксиды и смеси выпускают в ограниченном количестве. Но ожидается, что потребность в них в долгосрочной перспективе возрастет.

17 Несмотря на большие перспективы использования самосборных ансамблей наночастиц, в настоящее время они нашли применение в основном только в сенсорных устройствах и биологических процессах. Также начинают появляться первые оптические приборы с использованием данных материалов. Однако в области полупроводниковой электроники, где на ансамбли наночастиц возлагаются большие надежды, пока на практике эти материалы не применяются. Это все говорит о том, что в ближайшие несколько десятилетий будет разработано множество новых функциональных материалов с уникальными свойствами, полученных самосборкой наночастиц.

18