1. Uuri

Avastades nanoskaalal maailma

Avastamisfaas on loodud selleks, et ergutada õpilaste uudishimu ja aktiveerida nende varasemad teadmised ainest, skaalast ja meditsiinitehnoloogiast. Tunni alguses tutvustab õpetaja teemat, esitades lihtsa, kuid mõjusa küsimuse:

Õpilasi julgustatakse mõtisklema selle üle, kuidas tänapäeva teadus töötab üha väiksematel skaaladel ja kuidas see võib mõjutada meditsiini. Kaasatuse hõlbustamiseks näitab õpetaja pilte ja lühikesi animatsioone, mis illustreerivad nanoskaala nähtusi ja bioloogilisi struktuure.

Selle faasi eesmärk ei ole veel anda ametlikke selgitusi, vaid innustada õpilasi vaatlema, küsimusi esitama ja oletusi looma.

Kihlumisvideo

Tund algab lühikeste videoklippidega, mis tutvustavad ideed, et nanoskaala tehnoloogia võib meditsiini revolutsiooniliselt muuta.

https://www.youtube.com/watch?v=emEua2eJp1U&t=3s

Nanopartiklitega ravimite kohaletoimetamine vähiravis (3D teaduslik animatsioon)

See video aitab õpilastel visualiseerida, kuidas füüsikalised protsessid ja bioloogilised süsteemid omavahel suhtlevad mikro- ja nanoskaalal. Nende vastastikmõjude mõistmine on oluline, et aru saada, kuidas nanopartiklid inimese kehas käituvad. Uuringud näitavad, et nanotehnoloogia võimaldab uusi strateegiaid ravimite sihipäraseks viimiseks haigetesse kudedesse, minimeerides samal ajal tervete rakkude kahjustamist.

Ajurünnaku tegevus: Teadus igapäevaelus

Õpilased jagatakse väikestesse gruppidesse ja palutakse tuvastada teaduslike tehnoloogiate näiteid, mis puutuvad kokku bioloogiliste süsteemidega. Näideteks võivad olla:

• vaktsiinid
• meditsiinilised kuvamistehnikad
• diagnostilised testid
• kantavad biosensorid 

Grupid kirjutavad oma ideed ühisele tahvlile ja selgitavad lühidalt, kuidas tehnoloogia aitab haigusi diagnoosida või ravida. Seejärel tutvustab õpetaja nanotehnoloogia kontseptsiooni kui järgmist sammu selles tehnoloogilises arengus.

Tegevus: Nanoskaala visualiseerimine

Üks suurimaid kontseptuaalseid raskusi õpilaste jaoks on mõista, kui väike nanoskaala tegelikult on. Selle väljakutse lahendamiseks esitab õpetaja visuaalse võrdluse erinevate bioloogiliste ja füüsikaliste struktuuride vahel.

Õpilased uurivad diagramme, mis võrdlevad:

• inimese juuksekarva
• rakke
• viiruseid
• nanopartikleid

See arutelu aitab õpilastel mõista, et nanoskaala vastab väga täpselt bioloogiliste protsesside mõõtkavale, mis seletab, miks nanotehnoloogia on meditsiinis nii paljulubav.

Tegevus: Igapäevane nanotehnoloogia

Õpilased töötavad rühmades, et uurida nanotehnoloogia kasutamise näiteid meditsiinis, näiteks:

• nanopõhine vähiravi
• lipiidnanopartiiklid vaktsiinides
• nanosensorid haiguste tuvastamiseks
• nanomaterjalid regeneratiivses meditsiinis

Õpilased võtavad oma tulemused kokku lühikeses esitluses. Eesmärk on rõhutada, et nanomeditsiin on väga interdistsiplinaarne valdkond, mis ühendab füüsikat, keemiat, bioloogiat ja inseneriteadust.

Eetilised ja ohutusalased küsimused nanomeditsiinis

Kuigi nanotehnoloogia pakub palju eeliseid, tõstatab see ka olulisi eetilisi ja ohutusega seotud küsimusi. Uurimisfaas lõpeb klassiaruteluga, kus käsitletakse uute meditsiinitehnoloogiate eetilisi tagajärgi.

Õpilased uurivad võimalikke murekohti, nagu:

• nanopartiklite toksilisus
• pikaajaline kuhjumine organitesse
• keskkonnamõju
• ebavõrdne juurdepääs arenenud ravimeetoditele

Kuna nanopartiklid on äärmiselt väikesed, võivad nad bioloogiliste süsteemidega ootamatult suhelda.

Võimalikud murekohad hõlmavad:

• toksilisus
• kuhjumine organitesse
• keskkonnamõju

Teadlased peavad nanopartikleid hoolikalt testima, et tagada nende ohutus meditsiinilisel kasutamisel.