|
Nanozarrachalar bir necha atom yoki molekuladan iborat juda kichik guruhdir. Prefiks yunoncha "nanos" so'zidan "mitti" degan ma'noni anglatadi. Ism ularning o'lchamiga ishora qiladi, u 1 dan 100 nanometrgacha (10−9m10−9m) yolg'on. Kichik o'lchamlari tufayli nanozarralar bir xil moddaning kattaroq zarralariga qaraganda turli xil xususiyatlarga ega.
Atama o'rganiladigan o'quv birliklari
Polimer nanokompozitlari30 min.
KimyoMakromolekulyar kimyoPolimerlar
O'quv bo'limi polimer nanokompozitlarning fizik-kimyoviy xususiyatlari haqida tushuncha beradi, ular kamida bitta plastmassa va juda kichik plomba moddalaridan iborat. Ishlab chiqarish usullari, tarkibiy qismlar o'rtasidagi o'zaro ta'sirlar, tuzilmalar va dasturga tegishli xususiyatlar tasvirlangan.
Nanozarrachalar va ularning murakkab kimyoviy reaksiyalari
Sanoatda ishlab chiqariladigan kimyoviy moddalarning aksariyati katalizatorlar yordamida yaratiladi. Ushbu katalizatorlar odatda tashuvchi yuzalarda saqlanadigan mayda metall nanozarrachalardan iborat. Kesilgan olmosga o'xshab, sirti turli yo'nalishlarga yo'naltirilgan turli qirralardan iborat bo'lib, katalitik nanozarralar ham turli qirralarga ega bo'lishi mumkin - va bu qirralarning turli xil kimyoviy xossalari bo'lishi mumkin.
Bu farqlar hozirgacha kataliz tadqiqotlarida ko'pincha hisobga olinmagan, chunki kimyoviy reaksiyaning o'zi va sirtning geometriyasi haqida bir vaqtning o'zida ma'lumot olish juda qiyin. TU Wienda bunga turli mikroskopik jarayonlarni birlashtirish orqali erishildi: dala elektron va dala ioni mikroskopiyasi yordamida bitta rodiy nanozarrachasidagi vodorod oksidlanishini real vaqtda nanometr ruxsati bilan xaritalash mumkin edi. Bu kelajakda yaxshiroq katalizatorlarni izlashda e'tiborga olinishi kerak bo'lgan hayratlanarli effektlarni aniqladi.
Nanozarrachalar qanchalik xavfli?
Bugungi kunda kimyo sanoatida minglab turli moddalar qo'llaniladi. Ularning ko'pchiligi uchun qisman toksik xususiyatlar yaxshi ma'lum. Biroq, nanozarrachalar kabi bir xil moddalar mavjud bo'lsa, bu zaharlilik ma'lumotlari ko'pincha qo'llanilmaydi. Ushbu bilim bo'shlig'i endi qisman yopilishi kerak. Murfreesboro shahridagi O'rta Tennessi shtat universitetidan Charlz Chusuei bilan ishlaydigan nanosimon olimlar bugungi kunda katalizatorlar, kosmetika mahsulotlari, fermentlar va raqamli ma'lumotlar tashuvchilarni ishlab chiqarishda qo'llanilayotgan metall oksidlaridan yasalgan nanozarrachalarni o'rganishdi. "Kimyoviy-biologik o'zaro ta'sirlar" jurnalida tadqiqotchilar o'zlarining tizimli tahlillarini taqdim etadilar, unda ular nanozarrachalarning inson o'pka hujayralariga ba'zan halokatli ta'sirini o'rganadilar.
Missuri fan va texnologiya universiteti hammuallifi Yue-Vern Xuang: “Nanozarrachalarning salomatlik va atrof-muhitga potentsial ta’sirini o‘rganishga shoshilinch ehtiyoj bor”. Nanozarrachalarga asoslangan 2800 dan ortiq mahsulot allaqachon ma'lum - 2017 yilda ushbu mahsulotlarning jahon bozori deyarli ellik milliard dollarga baholanmoqda. Huang tadqiqotchi hamkasblari bilan birgalikda tirik o'pka hujayralarini tez-tez ishlatiladigan nanozarrachalarga ta'sir qildi. Hammasi bo'lib, u titan dioksididan temir oksidi va sink oksidigacha bo'lgan ettita metall-kislorod birikmalarining ta'sirini sinab ko'rdi. Oddiy, qo'pol taneli kukun sifatida bu moddalarning barchasi asosan zararsizdir, lekin diametri 16 dan 80 nanometrgacha bo'lgan sferik nanozarrachalar bo'lgani uchun vaziyat sezilarli darajada o'zgaradi.
O'pka hujayralaridagi nanozarrachalar
Hujayralarning 80 foizdan ortig'i mis va rux oksididan tashkil topgan nanozarrachalar ishtirokida nobud bo'lgan. Marganets va nikel oksidi qo'shilganda laboratoriya madaniyatidagi hujayralarning taxminan yarmi omon qoldi. Titan, xrom va temirdan tayyorlangan metall oksidlari bu sinovlarda zararsiz ekanligini isbotladi. Sinovlarning butun seriyasi aniq tendentsiyani ko'rsatdi: ularning o'lchamidan qat'i nazar, metallning atom raqami qanchalik ko'p bo'lsa, nano-zarrachalar o'pka hujayralarida shunchalik halokatli edi. To'rtinchi kichik guruhning metallari elementlarning davriy jadvalida qanchalik o'ngda bo'lsa, nanozarrachalarning tegishli metall oksidlaridan hujayra-toksik ta'siri shunchalik ko'p bo'lishi kerak.
O'z tadqiqotlarida olimlar ushbu tendentsiyaning sabablarini ham batafsilroq aniqlashga muvaffaq bo'lishdi. Nanozarrachalar hujayralarga turli darajada kirib, ularning membranalarini yo'q qildi va shu tariqa hujayra o'limiga olib keldi. Ushbu zaharli ta'sirlar bevosita sirt elektr zaryadiga va nanozarrachalarning mavjud ulanish joylariga bog'liq edi. Bundan tashqari, alohida metall ionlarining hujayralarga kirib borishi - ionning erishi deb ataladigan muhim rol o'ynadi.
Biroq, bu tadqiqot faqat nanozarrachalarning inson organizmiga toksik ta'sirining dastlabki belgilarini beradi. Chunki in-vitro test deb ataladigan laboratoriya madaniyatida hujayralarning omon qolish darajasidan odamlar va hayvonlar uchun xavf haqida faqat cheklangan xulosalar chiqarish mumkin. Hayvonlar ustida ishlab chiqilgan tajribalar (in vivo), ammo ular ancha uzoq davom etadi, bu ko'proq ma'lumot beradi. Bundan tashqari, ular qimmatroq va tortishuvlarsiz emas. Hech bo'lmaganda bunday in-vivo test seriyalarining ko'lami ushbu dastlabki sinovlar tufayli cheklangan bo'lishi mumkin. Biroq, foydalanilgan barcha nanozarralarning toksikligi bo'yicha ishonchli ma'lumotlar bazasi mavjud bo'lmaguncha, ko'p yillik tadqiqotlarni kutish kerak.
Kontrastli vositalar magnit-rezonans tomografiya (MRT) kabi tasvirlash jarayonlarida displeyni yaxshilaydi. Tanadagi tuzilmalar kontrastli vositalar yordamida yaxshiroq ifodalanishi mumkin, ammo an'anaviy vositalar ko'pincha kasalliklarni juda erta bosqichda ko'rish uchun etarli kontrastni ta'minlamaydi. Yana bir kamchilik shundaki, kontrastli vosita o'ziga xos biokimyoviy muhitni taniy olmaydi. Bazel universitetining kimyo bo'limi tadqiqotchilari endi MRIda "aqlli" kontrast vosita sifatida ishlatilishi mumkin bo'lgan nanozarrachalarni ishlab chiqdilar.
Rasm: Murakkabning uzatuvchi elektron mikroskopi tasviri, uzunlik shkalasi: 200 nanometr (Tasvir: S. J. Sigg va boshqalar)
Ko'pgina kontrastli vositalar MRI tekshiruvi paytida organlarni ko'proq ko'rinadigan qilish uchun qonga yuboriladigan va shu tariqa to'qimalarga tushadigan metall gadoliniyga asoslangan. Zaharli gadoliniy odamlar uchun zararsiz bo'lib qolishi uchun tashuvchi moddaga bog'langan. Gadoliniy kontsentratsiyasi pastroq bo'lgan yangi, samaraliroq kontrastli vositalar bemorlar uchun diagnostika usullari va prognozlarini yaxshilash yo'lidagi muhim qadamdir.
Bazel universitetining kimyo kafedrasida Korneliya Palivan va Volfgang Mayer boshchiligidagi tadqiqot guruhlari kontrast moddaning bir nechta muhim xususiyatlarini o‘zida mujassam etgan yangi nanozarrachalarni ishlab chiqdilar: MRIda yuqori kontrast, bir vaqtning o‘zida past gadoliniy kontsentratsiyasi, mumkin bo‘lgan uzoq qon aylanishi va ularning biokimyoviy muhitiga sezgirlik. Buning uchun olimlar geparin bilan modifikatsiyalangan polimerlar aralashmasidan nanozarrachalarni gadoliniy ionlari va funksional peptidlar bilan birlashtirdilar.
Ushbu komponentlardan hosil bo'lgan nanozarrachalar MRT signalini hozirgi kontrastli vositalarga qaraganda o'n baravar yaxshi kuchaytirishi ko'rsatildi. Bundan tashqari, ishlatiladigan peptidlar tufayli ular o'zlarining atrof-muhitiga reaksiyaga kirishishi mumkin va shuning uchun, masalan, yallig'langan yoki saraton to'qimasini tasvirlaydi. Nanozarrachalar hujayralarga zarar etkazuvchi yoki antikoagulyant xususiyatga ega emas va uzoq umr ko'radi - ularning keyingi rivojlanishi uchun muhim mezonlar. Bazel kimyogarlari tomonidan nanozarrachalar asosida yaxshiroq kontrastli vositalarni ishlab chiqish uchun ishlab chiqilgan kontseptsiya kelajakdagi ilovalarda ulardan foydalanishning yangi usullarini ko'rsatadi.
Do'stlaringiz bilan baham: |
