Нанобиотехнологии

НазадВпередМеню Нанобиотехнологии это, наверное, самое интересное направление в современной науке и технологиях. В нанобиотехнологиях соединяются сразу несколько наук: биология, химия, физика, информатика. Нанобиотехнологи работают над тем, чтобы совместить живое с неживым живые клетки и созданные человеком наноструктуры. Нанобиотехнологи надеются справиться со многими тяжёлыми болезнями наших дней и таким образом продлить человеческую жизнь. С помощью нанобиотехнологии можно создавать лекарства специально для конкретного человека (учитывая особенности его организма, возраст и аллергические реакции) и доставлять их прямо к больному месту в организме. Крошечные наночастицы будут находить в организме человека больные клетки, проникать внутрь этих клеток, выгружать там лекарство и покидать организм. Так можно лечить вирусные заболевания и различные повреждения тканей. Модель медицинского робота в кровеносном сосуде

НазадВпередМеню Биокомпьютеры Создание биокомпьютеров стало новым направлением исследований, находящимся на пересечении биологии и информатики. Биокомпьютер состоит из живых клеток. У каждой клетки есть свой генетический код, то есть код, который определяет все свойства данной клетки. Изменяя генетический код клетки, учёные придают ей свойства, нужные человеку. Обычно учёные работают с бактериями одноклеточными организмами. Бактерии уже давно очень хорошо изучены, поэтому работать с ними удобно. Учёные научили бактерии, генетический код которых был изменён специальным образом, обмениваться сигналами и выполнять простые математические действия. Исследователи изменили генетический код бактерии таким образом, чтобы бактерия меняла цвет с зелёного на красный (или наоборот) в зависимости оттого, как окрашены её соседи. Этого оказалось достаточно, чтобы получать сложные изображения, где роль точек выполняли бактерии.

НазадВпередМеню Но учёные считают, что с помощью «программируемых» бактерий можно добиться большего. Например, научить бактерии сообщать о вторжении в организм человека чужеродных тел вирусов или других бактерий, вызывающих болезни. В будущем врачи смогут использовать биокомпьютеры там, где не применима обычная хирургия. Учёные рассчитывают, что с помощью биокомпьютеров можно будет даже возвращать подвижность парализованным людям, восстанавливая у них повреждённые нервные ткани. Сейчас перед учёными стоит очень сложная, интересная и чрезвычайно важная задача: исследовать клеточные системы со множеством состояний. Что это означает? Живая клетка может пребывать в шестнадцати различных состояниях. Конечно, клетка сама по себе мало на что пригодна, но, взаимодействуя с миллиардами таких же соседних клеток, она способна образовать память гигантского объёма.

НазадВпередМеню Изображение колонии бактерий, полученное с помощью электронного микроскопа

НазадВпередМеню Это трудно представить, но чайная ложка раствора с такими клетками может содержать информацию со всех существующих в наши дни компьютеров. Только вот пока не известно, как программировать подобные биосистемы. Учёным предстоит понять, каким образом клетки узнают своих соседей, какого рода связи между ними устанавливаются и как этими связями управлять. Уже созданы биокомпьютеры на основе РНК рибонуклеиновой кислоты, которая участвует в производстве белков в живой клетке. Живая клетка, состав которой был изменён, стала работать как простейший биокомпьютер, снабжённый сенсорами, реагирующими на определённые вещества. Новые устройства на основе клеток, по словам ученых, в будущем позволят программировать те или иные биологические процессы. В качестве примера исследователи приводят возможность создания «умных» лекарств, которые будут атаковать только вредоносные вирусы, не затрагивая нормальные процессы жизнедеятельности клетки.

НазадВпередМеню Нанобиореакторы Нанобиотехнологи придумали нанобиореактор для выращивания наночастиц разных веществ. Под словом «нанобиореактор» скрываются обыкновенные бактерии одноклеточные организмы, в которых ученые научились выращивать наночастицы с разнообразными свойствами. Например, в бактериях можно выращивать наночастицы минерала, который называется «магнетит», Причём, в зависимости от условий, которые задают ученые, меняя температуру, по-разному освещая бактерии, изменяя состав раствора, в котором живут бактерии, можно вырастить наночастицы нужного размера. А это очень важно получать наночастицы заданного размера. Важно и то, что наночастицы магнетита в бактериях окружены мембраной. Поэтому их легко доставать из раствора. В бактериях можно выращивать и наночастицы металлов. В этом случае нанобиореактором служит клетка дрожжевой бактерии. Так. в клетках этих бактерий можно вырастить наночастицы кадмияи лантана (размером чуть меньше двух нанометров каждая), которые могут успешно применяться в микроэлектронных устройствах.

НазадВпередМеню Когда был изобретен электронный микроскоп, учёные с удивленнем обнаружили в живых клетках крошечные нанокапсулы. В этих нанокаисулах находились частицы жира и другие инородные частицы. Размер нанокапсул составляет от двадцати пяти до нескольких тысяч нанометров, что позволяет им легко проходить через стенки клетки, перенося туда своё содержимое. При этом нанокапсулы воспринимаются клетками, как «свои», это означает, что клетка не пытается избавиться от нанокапсулы как от чужеродного тела. Учёные тут же приступили к созданию нанолекарств. которые можно поместить в нанокапсулу и доставить именно в ту часть организма человека, которая в этом нуждается. Нанокапсулы Молекулы лекарства, помещенные в нанокапсулы. можно быстро доставить в больные клетки человека

НазадВпередМеню Нанотехнологии преобразуют наш мир. Нанотехиологии начали развиваться совсем недавно. Впереди у нанотехнологий история, полная открытий и главных свершений. Молодое поколение ученых, ровесников эры нанотехнологий, ждут в этой области науки увлекательнейшие исследования.

НазадВпередМеню Литература Занимательные нанотехнологии / М. М. Алфимова. – М.: Парк- медиа: Бином. Лаборатория знаний, – 96 с.