Nanotechnology: Tiny Materials With Huge Potential | Erik Reimhult | TEDxKlagenfurt

[Музыка]
каждый из нас должен по крайней мере хотеть в
наша жизнь сталкивается с близким другом или
родственник, который страдает от серьезного
болезнь для большинства из нас эта болезнь
быть рак , и зная это и
огромные ресурсы, в которые мы вкладываем
борясь с раком, я могу удивить вас
даже шокировать вас, если я утверждаю, что я думаю,
что мы на самом деле не хватает лекарств
для рака
у нас есть чрезвычайно эффективные лекарства для
убить рак, но когда доктор вводит
что в пациента это будет также
повлиять на здоровые клетки убить или
в основном их тоже травмируют
это означает, что мы до сих пор не можем лечить
пациенты , которые слишком слабы для этого вида
терпеть лечение ужасная вещь
что вы делаете со всем своим телом, и мы
также не может относиться к людям очень
агрессивный рак, но это делает его
возможно для нас переформулировать
вызов, который у нас есть, может быть, мы не делаем
не хватает эффективного лечения рака
столько, сколько способ сделать лечение
работать только тогда и там, где это нужно так
что бы вы подумали, если бы через несколько лет
отныне вы встретитесь с врачом
и он говорит, что он только что получил эти
крошечные беспилотники, которые он может радио
выпустить свой токсичный наркотик груз только тогда, когда
беспилотник вроде как на рак
сам то, что он вам эффективно говорит
является то, что он может вылечить и вылечить пациента
без дополнительных страданий, сохраняя
пациент здоров во время лечения и
он или она скажет вам, что связано с
последнее достижение в области медицины
нанотехнология бы вы считаете , что
Вы бы доверяли такому сообщению?
немного похоже на научную фантастику прямо не
на самом деле вы можете делать подобные вещи на основе
на очень здравые научные идеи, которые
исследуется в лабораториях
во всем мире по- разному, и я бы
хотел бы использовать мое время с вами, чтобы поделиться
некоторые из этих идей и концепций и
дать вам представление о том, как мы их используем
уже построить крошечные беспилотники, которые
борьба
рак, но для этого нам сначала нужно
немного вдохновения и для меня
до сих пор самые новые и фантастические идеи
уже там мы можем учиться у
природа
посмотрите, как природа делает вещи и учиться
многое из этого и одна из вещей, которые
мы можем узнать, как получить что-то
в тело и транспортировать его вокруг
найти определенное направление, которое мы можем для
пример взгляда на вирусы есть крошечные
маленькие капсулы, переносящие генетическое
груз в основном любую клетку в вашем теле
и делает секретную инфекцию, но если я
может понять свойства, которые эти
капсулы вируса я могу сделать синтетические
аналоги их для перевозки вместо
наркотиков в любом месте тела, что я
хочу сейчас, что я могу делать дальше
если я пойду и поговорю с людьми о
Идея, что я могу быть вдохновлен
биологические системы о том, как сделать такие
новые материалы я часто возвращаюсь
на самом деле, что биологические материалы
сильно отличается от других материалов, которые они
сильно отличаются от того, что мы, люди
обычно делают , да и нет , если вы
ученый, работающий в области нанотехнологий
вы прекрасно понимаете, что физическое
и химические законы всегда равно
не имеет значения, является ли это биологическим или нет
но биологические материалы на самом деле
появляются немного по-другому, и есть
причина, и это вопрос масштаба
потому что биологические материалы часто
построен из компонентов на нано
масштаб и если я пойду и посмотрю на такие
небольшие объекты, такие как биологические молекулы
компоненты, которые составляют
материалы они подчиняются тому же физическому
законы, но силы, которые заставляют их прийти
вместе и дать им свою функцию
и структура отличается от
те, которые доминируют над вещами, которые были
привыкли с интуицией видеть вокруг нас
все время и , возможно , самый яркий пример
и лучший пример этого, если я смотрю
вокруг я вижу гравитацию абсолютно
доминирующая сила во вселенной
это заставляет галактики вращаться, и если я
хочу построить дом , я должен
думать о гравитации, чтобы она не
упасть , но если я крошечный как
гравитация незначительна, я на самом деле
слишком мала для гравитации я не чувствую
вместо того , что очень важно , являются
электрические взаимодействия между молекулами
и между молекулами и водой
особенно то, что мы имеем вокруг нас
везде
что также чрезвычайно важно в этом
масштаб таков, что все так мало, что
они движутся все время и
сталкиваясь друг с другом, мы только чувствуем
очень рассеянно, как тепло, но на нано
масштаб это определяет, как материалы
сформировал, какие структуры они имеют и
как они держатся вместе, это приводит нас к
один из первых очень интересный
наблюдения о биологических материалах
и это хорошо, что никто не построил их
никто не сделал их нет рук
положить компоненты вместе, чтобы сделать
эти красивые структуры, так как
что , но сегодня мы знаем , что
план для структур и
материалы, которые мы видим, на самом деле найдены
в форме и распределении
физические свойства в здании
блоки в этом случае биологического
сами молекулы и как они положили
сами по себе являются результатом одного
из самых фундаментальных вещей в природе
который мы называем принципом энергии
минимизация, которую вы найдете локально и
глобально вещи пытаются собраться вместе в
Для того, чтобы минимизировать общую энергию
объекты и все объекты вокруг
их, если вы в нано-масштабе это
становится еще более важным, потому что
эти вещи происходят очень быстро, потому что
все движется, так что здание
блоки сталкиваясь и они пытаются
соответствовать друг другу
свойства друг с другом и
молекулы , которые вокруг них образуют
структуры, которые минимизируют энергию сейчас
думать о том, что это значит
это означает, что эти материалы просто положить
сами вместе спонтанно и
это означает, что мне не нужно использовать энергию для
создать их, это очень отличается от того, что
наши люди Riyas обычно мы используем много
усилий и много энергии, чтобы создать
наши материалы мы вкладываем много энергии
изготовление бетона для плавки металлов
согнуть его растянуть его сформировать
винт вместе , используя двигатели плавок
электрические поля для перемещения вещей
и в конце концов мы могли бы построить
дом , чтобы защитить нас от
среда снова возвращаться к природе
сравните это с морским существом, как
Моллюск также нуждается в защите
из среды создания своего типа
дома эти красивые раковины
что мы называем перламутром или перламутром
которые имеют очень сложную иерархическую
структуры, которые у нас есть много
Трудно сделать с человеческими технологиями
но у моллюска нет рук
не имеет больших ресурсов
энергия, но единственное, что моллюск
должен сделать, это синтезировать и секретировать
молекулы и минералы, которые в
окружающая среда океана ставит себя
вместе, чтобы минимизировать энергию в
очень сложная структура, она имеет почти
супер свойства по сравнению с похожими
материалы, которые вы должны сделать, если я пойду
меньше я могу смотреть на клетки, которые они делают
нечто подобное
они также синтезируют небольшой набор
типичные строительные блоки, которые они синтезируют
липиды в основном жиры полимеры, такие как
белка и ДНК и в структуре
эти молекулы их биологические
строительные блоки у вас есть дизайн
материалы функциональные единицы, которые
сделать жизнь возможной, как мы знаем, липиды
с некоторыми белками собраться вместе и
сформировали клеточную мембрану , которая определяет
клетка основная единица жизни для остальных
мира это также контролирует то, что приходит
в и из клетки, создавая тем самым
это различие у вас есть белки и
ДНК собираются вместе, чтобы сформировать хромосомы
у нас до сих пор самая плотная информация
носители, которые мы знаем, и у вас есть
полимерные белки, которые могут складываться
Сами в чрезвычайно сложный
трехмерные структуры, такие как
фотосинтетический комплекс, который собирает урожай
энергия солнца
химическая энергия, которая до сих пор
почти вся энергия, которую мы, как
люди используют, является ли это возобновляемым или
Окаменелость теперь давайте перейдем к следующему уроку
если эти структуры образованы
молекулы, минимизирующие энергию в
уважение к окружающей их среде
что произойдет, если среда изменится
во всей среде меняется все
время, то структура должна измениться
слишком правильно, и если структура изменится
мы узнали что — то еще от
биология, что на нано-шкале структуры
значит функция действительно животного масштаба
как ты выглядишь, что ты делаешь и
что вы можете сделать, это означает, что когда
среда меняет структуру
материал изменяется как свойства
меняется и функция будет меняться как
хорошо, что это значит концептуально
что это значит, что мы можем сделать материалы
которые почти кажутся
умный, когда меняется среда
они берут эту информацию, чтобы изменить
структура изменить свою функцию и
что-то новое произойдет, это также
то, что мы не привыкли, но мы
увидеть биологию повторить эту концепцию в течение
и снова и снова я просто дам
Вы один из примеров этого , и это
клеточная мембрана снова в клеточной мембране
вы найдете основную структуру в виде липидов
которые сидят там в
двумерная структура этих
молекулы могут быть либо зафиксированы
позиции, так что вы точно знаете, где
они там сидят как в
кристалл, как во льду, но если вы нагреваете
та же самая мембрана дает ему немного выше
температура тогда вдруг они могут растаять
так же, как лед тает в воду и
молекулы будут двигаться очень быстро вокруг
но это все еще мембрана, она просто движется
как жидкость в 2d эти два материала
на самом деле имеют очень разные свойства
один твердый, а другой жидкий и
эта биологическая система может использовать для
включить и выключить функцию белка, но
это может даже сделать что-то намного больше
просто, когда вы переходите от твердого тела к
молекулы жидкости могут проходить от
одна сторона мембраны к другой, так
Вы можете позволить чему-то пройти сейчас я
думаю, мы собрали достаточно идей, чтобы попробовать
построить снова наш десятый
борющийся с раком маленький дрон, так что давайте
начать перечислять в том, что мы узнали
пока один размер, если я хочу
перевезти груз в любую точку
Тело давайте использовать размер вируса
потому что они уже могут это сделать, так что я просто
нужно создать эти маленькие капсулы и
храните мой наркотик внутри него, и я готов
идти ах, я не могу сделать то, что
маленький и положить что-то внутри него и
контролировать это по крайней мере я не могу
массово производить, но достаточно интересно
вирус также не может сделать это вирус
на самом деле захватывает клетку, чтобы синтезировать
компоненты, которые составляют мембрану
сам по себе снова собирается в новый вирус
это может быть выделено, и я знаю, что
свойства этих компонентов имеют они
могут синтезировать аналоги из них они
сам соберется в мембрану
капсула похожа на ту, которая может
содержат наркотик, который сейчас может быть
транспортировать следующую вещь номер два, что
мы можем идентифицировать от объектов в теле
которые должны быть в состоянии двигаться или
держать себя отдельно в том, что их
поверхности всегда очень жидкие, как
с химическими свойствами, аналогичными
вода я тоже могу скопировать
что я делаю, что я беру полимер и
прикрепить его к строительному блоку
самосбор в мембрану и
сделать этот полимер очень гибким и
содержать много воды по этой аккре
скрытое покрытие, которое делает возможным
для капсулы не придерживаться
поверхность внутри тела также действует как
камуфляж для иммунной системы, чтобы
иммунная система получает трудности с
идентифицировать охоту и уничтожить мой
капсулы, которая в противном случае является задачей
иммунная система уничтожить все
инородный, который входит в ваше тело
номер три, вы уже обсудили один из способов
в котором я могу
взять что-то с одной стороны, вспоминая
держать его там, а потом вдруг пусть
перейти на другую сторону, если я сделаю
капсула мембрана сначала похожа на
кристалл, то я разогреваю его в жидкость
тогда во время этого перехода мой наркотик
молекулы могут выходить из капсулы
так что мы можем, конечно , попробовать то просто
есть такие молекулы имеют этот переход
но теперь мне нужна тепловая пушка, которую я могу
указать на пациента именно там , где
рак и тогда я могу выпустить лекарства
только там может быть немного
трудно, потому что я, вероятно, убить
пациент, пытаясь вылечить ее, но
нанотехнология снова приходит на помощь
потому что есть много способов, которыми я
можно сделать номинальную шкалу теплового пистолета и
затем направьте его точно на мембрану
и нагревают только то, что я вам скажу
одна из этих версий, которые мы можем сделать и
это то, что мы можем синтезировать маленькие
кристаллы железа железо это то, что
Я смею положить в мое тело, потому что я
уже полон железа, так что это не токсично
для меня это хорошо, но если я сделаю свое железо
кристаллы нано размера они превращаются в нано
магниты и если я положу магнит в
магнитное поле проходит прямо через
тело я могу нагреть такие магниты это
Я думаю, что почти все вы знаете,
потому что вы можете поставить сковородку на свой
индукционный материал очень быстро нагревается
но если вы положите руку туда, вы не
чувствовать что-нибудь
тот же эффект, поэтому у меня есть нано отопление
пистолет теперь мне нужно указать его на
мембрану мы уже знаем, трюк давайте
покройте нанокристалл молекулами в
те же свойства, что и внутри
сама мембрана то я уменьшаю размер
нанокристалла быть размером
молекулы, которые сидят в
мембрана, если я сейчас все смешать
вместе и что вы думаете, происходит
минимизация энергии все будет
выход самостоятельно собрать с наночастицами
в воде или только внутри
сама мембрана, поэтому я указал мой пистолет сейчас
У меня есть антенна, так что я могу совершить налет, если
мы называем это магнитным полем
капсула
сказать, когда магниты нагреваются, когда
мембрана нагревается и когда лекарства
выйти и я могу дать этот контроль
Дрон к врачу на самом деле
Врач может даже контролировать, где
эти маленькие капсулы находятся внутри тела
и решил вылить переключатель для
магнитное поле, когда капсулы
накапливается в раке, где он может
попытаться сосредоточить магнитное поле в
область, где он думает, что рак и
убедившись, что только капсулы
выпущен, когда они проходят мимо это
выбор сейчас я не ожидаю, что вы доверяете
что это исправит все проблемы, которые мы
с точки зрения лечения рака, потому что
конечно мир немного больше
сейчас сложно, но я надеюсь, что ты сейчас
так же, как я считаю, что мы можем учиться
довольно много D много разных
уроки от природы о том, как применять
технология в нано-масштабе для достижения
вещи, которые могут быть как вчера
мы думали, были научной фантастикой или, может быть,
даже возможно невозможно, и я надеюсь, что
вы будете верить, что если мы будем больше инвестировать
пытаясь понять, как крошечный мир
вокруг нас работает то, что мы можем
революционизировать нашу идею о том, что
материал , как мы можем сделать это, сколько
энергия, которую мы должны сделать, какие функции
что они могут иметь, а также концепцию
что на самом деле очень ново для нас, что
материал не должен иметь
одни и те же свойства все время
всегда меняются так же, как изменения природы
и без мыслей хотелось бы
оставлю тебя и надеюсь что у тебя есть
вдохновленный этим
[Аплодисменты]
[Аплодисменты]