NANOMEDYCYNA

1.

Wprowadzenie fizyczne (dualizm korpuskularno-falowy, zasada
nieoznaczoności Heisenberga, równanie Schroedingera, studnia
potencjału)

- Dualizm korpuskularno-falowy
-Fale przenoszące energię mogą wykonywać aspekty korpuskularne, a cząsteczki mogą
mieć aspekty falowe
- Fale de Brogille’a fala związana z poruszającymi cząstakami poruszającym się o długości
λ= ћ/(mV), ћ=6,6*10

-3

[J*s]

- skoro f. elektromagnetyczną można traktować jak cząstki, to można się spodziewać że
fale w pewnych warunkach zachowują się jak cząstki

- Zasada nieoznaczonosci Heisenberga
Mechaika kwantowa
- kwant energii
- zasada nieoznaczoności Heisenberga – nie jesteśmy w stanie, mając b. dokładne
urządzenia zlokalizować jednocześnie położenia i pędu cząstki;
- aby dokładnie zlokalizować – obserwator musi spowodować by wyemitowała ona foton
promieniowania, a więc ten akt lokalizacji zmienia już położenie cząsteczki w sposób
nieprzewidywalny

Fotony o małej długości fali, ale o dużym pędzie - wymusza duży wpływ na położenie
cząst. Fotony o małym pędzie - mały wpływ na położenie, ale mniej dokładne ze względu
na dużą długość fali.

- Równanie Schroedingera
Formy: zależna i niezależna od czasu. Dzięki niemu możemy wyznaczyć te stany
kwantowe, które mają ściśle określone energie, a także możliwe wartości tych energii.
(n/2m

2

)( ∂

2

Ψ/ ∂x

2

+∂

2

Ψ/ ∂y

2

+∂

2

Ψ/ ∂z

2

)-V(r,t)Ψ(r,t)=iћ∂ Ψ(r,t)/∂t

Ψ – f. falowa
V – potencjał
i– liczba zespolona
Równanie zależne od czasu
- Ψ(r,t) – funkcja falowa, charakteryzuje stan fizyczny układu kwantowego; zależy od
współrzędnych cząsteczki w czasie i przestrzeni.
Rozwiązaniem równania Schroedingera jest zbiorem dowolnych fal owych cząstki, z
których każda odpowiada dowolnemu poziomowi energii;
- kwadrat modułu | Ψ|2 – w danym punkcie jest proporcjonalny do prawdopodobieństwa
znalezienia cząstki w małym elemencie objętości dxdydz wokół tego punktu

Dla elektronu w atomie i cząsteczki, intrepretacja ta prowadzi do ?? orbitali ?? i
molekularnych
Niezależne od czasu

L-j.w.
p=t Ψ(r,t)

- Studnia potencjału

To rejon otaczający minumum lokalne enrgii potencjalnej. Energia wyjściowa nie może
przemienić się w studni potencjału w inną postać en. (en. kinetyczną w przypadku
grawitacyjnej studni potencjału) ponieważ jest uwięziona w lokalnym minimum studni.

Energia może być przekształcona jeśli dostarczymy do studni odpowiednią ilość energii.
W obszarze studni rozwinięcie równania Schroedingera:

Ψ(x)=Asin(kx)-Bcos(kx)

 









Φ(x) = 0 r=±a/2
Całkowita energia cząstki z takiej studni jest skwantowana.

2.

Kropki kwantowe

- są to półprzewodnikowe nanocząstki
- niewielki obszar przestrzeni ograniczony w 3D barierami potencjału, gdy w środku jest
cząstka o długości fali porównywalnej z rozmiarem 3D
- opis kwantowy
- ograniczenie

rurki ?

cząstki w 3D -> kwantyzacja w każdym z poszczególnych ?? . Cząstki

reprezentują tylko określone stany
- cząstka emitująca promieniowanie: im

częstotliwość

wyższa tym długość fali niższa

wyemitowanego promieniowania;
- promieniowanie to efekt pamięci pozornej /jeżeli możemy stosować to naświetlić
światłem o innej długości fali/ w innym przypadku

....??

- rozwój techniki cienkich warstw -> rozwój kropek
Tworzenie kropek:
- kropki spontaniczne – powstają na granicy faz półprzewodnikowch hodowanych metodą
MBE
- nanokryształy
- kropki powierzchniowe

Zastosowanie:
- śledzenie białek w komórkach żywych
- detekcja fluorescencyjna – biosensory

- diagnostyka molekularna
- badania ex vivo
- kontrasty PET, NMR

3.

Dendrymery

- wielokrotnie, bardzo rozgałęzione polimery;
- do 10 generacji – poj. molekuła;
- ostatnia generacja – poliwalentna warstwa;
- właściwości: ławość kontroli tworzenia, wys. czystość, pojemność, oporność, niska
toksyczność, mogą przenosić mat. genetyczny do wnętrza komórek, łatwość
dostosowywania się do zadań;
- zastosowanie: diagnostyka (sensory, kontrasty), nośniki leków

4.

Nanorurki

- struktury nadcząsteczkowe, mające postać pustych w środku walców;
- do 1 mm średnicy, dowolnie długie, bardzo mocne;
- zastosowanie nanorurki białkowe – nowy rodzaj antybiotyków
- systemy elektromechaniczne
- osłona AFM
- nośniki leków
- biosensory

5.

Nanopory

- struktury komórkowe;
- sekwencjonowanie DNA, znany rozmiar nanopory, potencjał elektryczny przez błonę,
czas przejścia;
- inne zastosowania: w biologii komórki, diagnostyce molekularnej;

6.

Micelle

- używane jako nośniki leków;
- rdzeń hydrofobowy – w nim znajduje sie lek
- hydrofilowa otoczka – łatwo się rozpuszcza,

przeciwstawia przyczepność na inne

cząseczki białka

-

wzrost wrażliwości na zmianę pH

7.

Tworzenie nanocząstek (fotolitografia, miękka fotolitografia, techniki
koloidalne)

wystarczy znajomosc fotolitografii z cwiczen