Воно нам нано?

На минулому тижні стало відомо, що в США вперше вилікували інфаркт за допомогою нанотехнологій. Який стан нанотехнологій в Росії – передінфарктний або трохи краще? А може бути, наносвіт – просто добре розкручений міф? У цьому спробували розібратися наші автори

Інфаркт за допомогою високих технологій в Америці справді вилікували – правда, поки у мишок і кроликів. Проробили це доктор Семюель Стапп і його колеги з Північно-Західного університету в Еванстоні, в штаті Іллінойс. Для початку дослідники викликали серцевий напад і пошкодження серця у мишей. Потім для чистоти досвіду їх розбили на три групи. Першій групі через півгодини після інфаркту ввели особливі речовини, які при введенні в організм самі збираються у довгі і тонкі волокна найдрібніших розмірів – тобто нановолокна. Ці волокна і заповнюють рану в серцевому м'язі. А крім того, в організмі вони зв'язуються з гепарином – дуже важливою речовиною, яке є практично в будь-якому організмі і в будь-якій аптеці. У свою чергу, гепарин привертає до себе так звані фактори росту, які дуже потрібні для загоєння пошкоджених тканин. Загалом, виходить як у фільмах про кіборгів: волокна збираються в "будівельні ліси" усередині рани і "приманюють" гепарин, який притягує до місця дії чинники зростання – і рана затягується сама.

Другій групі мишей вводили тільки фактори росту, а третьою, як годиться, не вводили нічого. Через місяць після інфаркту та лікування автори досвіду виявили, що у мишей, які отримали "нанококтейль", серце відновилося практично повністю і працювало майже так само добре, як у здорових мишей. У мишей з контрольних груп показники роботи серця були набагато гірше – другої групи навіть чинники зростання не допомогли. Пізніше майже все те ж повторилося і в дослідах на кроликах. Для розвитку та комерціалізації цього відкриття доктор Стапп вже створив компанію Nanotope.

Революція № …

Про нанотехнологіях, які повинні зробити революцію в медицині, не говорив в останні місяці тільки ледачий. Ще одне досягнення американців, яке зараз у всіх на вустах, – відкриття Наомі Халас, професора Університету Райса у Х'юстоні. Наомі Халас створила новий клас дрібних частинок з унікальними оптичними властивостями. Їх називають наногільзамі. Їх діаметр приблизно в 20 разів менше, ніж у еритроцитів – Червоних кров'яних тілець. Завдяки своїм надмалим розмірами наногільзи вільно переміщаються по кровоносній системі. До поверхні гільз можна прикріпити особливі білки – антитіла, що вражають ракові клітини, і тоді гільзи в організмі ракового хворого відразу кинуться до пухлини.

Через кілька годин після запуску в організм наногільзи опромінюють інфрачервоним світлом. Гільзи перетворять його в теплову енергію. Ця енергія і руйнує ракові клітини, причому інші здорові клітини за цьому практично не пошкоджуються.

Цю супертехнології вже успішно протестували на мишах, у яких були ракові пухлини. Вже через 10 днів після опромінення всі хворі тварини повністю позбулися від цих пухлин. Кажуть, що подальші перевірки також не виявили у них ніяких слідів нових злоякісних утворень.

Якщо техаська "золота куля" спрацює і на людях – це дійсно потягне на революцію. Не тільки в онкології, але майже у всіх сферах життя. Навряд чи хоч одна поважаюча себе країна дозволить собі проспати таке.

На початку осені російський прем'єр Михайло Фрадков на одному із засідань уряду визнав, що про нанотехнології "половина тих, хто сидить в цьому залі нічого не знає" і додав, що нам без них нікуди. Він навіть помріяв про те, щоб над нанопроектамі в Росії працювали в такому режимі, як над атомним проектом за Сталіна. Тому як нанотехнології зараз – це приблизно те ж, що бомба півстоліття тому, уклав прем'єр.

Рідна мова

Бомба бомбою, але чи впливають нанотехнології на наше життя вже зараз? Наприклад, на медицину, де від них стільки чекають? В одному зі звітів Інституту біомедичної хімії РАМН можна прочитати, що в 1998 – 2005 роках у Росії опубліковано більше 200 наукових робіт, які демонструють ефективність нанотехнологій при лікуванні цілого ряду захворювань, включаючи рак, розсіяний склероз, менінгіт, СНІД, грип і туберкульоз. Там сказано, що ми отримали переконливі дані про можливість використання наночастинок для виробництва ефективних вакцин, а всього нанотехнологіями в медицині у нас займаються два десятки наукових організацій. Але якщо ви прийдете в аптеку і попросіть ліки або вакцину на основі нанотехнологій – навіть самий начитаний провізор навряд чи щось вам зможе запропонувати. Чи означає це, що все нанопроекти в Росії – Потьомкінське село? Чи є у нас в цій сфері досягнення, які можна "помацати руками"?

– Так, є, – впевнений один з наших провідних експертів у сфері біоінженерії професор біофаку МДУ Костянтин Шайтан. – Нещодавно в Scientific American вийшла стаття завідувача нашою кафедрою біоінженерії академіка Михайла Кирпичникова про діагностику дитячих інфекцій з допомогою нанотехнологій. Російський переклад – у вересневому номері "Світ науки". Так що приклад свіжий.

– І це вже використовується в клініці?

– До клініки поки нічого з нанотехнологій не дійшло. Шлях від першого дослідного зразка до клініки займає років десять мінімум. До дослідів на тваринах де щось дійшло. Наприклад, ліки, "пришиті" до нанотрубок або фулереновий структурам, на тварин вже випробовувались.

– А що це за фулереновий структури, про які так багато говорять останнім часом?

– Уявляєте собі футбольний м'яч? А тепер уявіть схожу на м'яч структуру, тільки чорні крапки на м'ячі подумки замініть на атоми вуглецю. При цьому фулерени активно рекламуються. Ви легко знайдете в продажу, наприклад, шунгітовие воду, де є фулерени.

Це вода з частинками карельського мінералу шунгита?

– Вона сама. Продається вільно. Адже будь-які нанооб'єктів небезпечні. Фулерени долають гематоенцефалічний бар'єр – простіше кажучи, лізуть у мозок. При цьому вони можуть транспортувати на собі самі різні речовини, які в нормі цей бар'єр не проходять і в мозок не проникають. Випиваючи воду, настояну на шунгіт, споживач ризикує отримати у себе в нервовій тканині невідомо що. У нанорозмірного стані багато речовин ведуть себе не так, як від них очікують.

– Погано чи добре?

– Не дуже добре. У багатьох наших будинках стіни ванної і туалету зроблені з азбестоцементних плит. Хімічно це алюмосилікат. Цілком нешкідлива річ. Якщо ви візьмете кругляк з того ж алюмосилікати, растолчете його і вип'єте – вам нічого не буде. Але азбест утворює дуже дрібні голчасті структури – як раз нанорозміру. І шахтарі, які добувають азбест і багато років поспіль дихають азбестовим пилом, майже гарантовано отримують рак: це наночастинки проникають у клітини.

– Добре, що в наших будинках ці плити закриті фарбою і плиткою …

– Краще б їх там взагалі не було. І якщо так поводяться природні наночастинки, чому штучні повинні вести себе краще? Всі переможні рапорти про нанотехнології поки потрібно сприймати дуже обережно. Хоча працювати в цьому напрямку нам доведеться – просто щоб не відстати від усіх.

.. Так і запишемо: щоб не відстати. Судячи з усього, роль наздоганяючого в Наносфери на найближчі роки нам забезпечена. Що ж, будемо вважати, що це біг від інфаркту.

Краще менше, та краще

Нанотехнології – область прикладної науки і техніки, яка займається вивченням властивостей об'єктів і розробкою пристроїв розмірів порядку нанометра (нанометр становить 10 ^ -9 метра). Відповідно наночастки – Це дуже дрібні частинки, нановолокна – дуже тоненькі волокна, а нанотрубки – настільки ж мініатюрні трубки.

Технології, що оперують величинами порядку нанометра, обіцяють людству контроль над будовою матерії. Використовуючи атом в якості "детальки", можна з'єднувати будь-які атоми в будь-якій комбінації. Простіше кажучи, якщо можна маніпулювати атомами, складовими грушу, чому б не створювати з них груші?

Адже і ви, шановний читачу, перебуваєте з дуже простих хімічних елементів – вуглецю, азоту, кальцію, фосфору, сірки і так далі. Якщо випарувати з вас всю воду, що залишився поміститься в картонну коробку середніх розмірів. Чи означає це, що ви примітивні?

Ні в якому разі. Важливо, ні з чого ви зроблені, а як ваші атоми розташовані один щодо одного.

Вперше термін "нанотехнологія" спожив японський вчений Норіо Танігуті в 1974 році. Але ще в 1959 році нобелівський лауреат Річард Фейнман вимовив пророче: "Там, внизу, море місця!" Внизу на сленгу фізиків означає на мікрорівні. Багатьом тоді це здалося просто грою слів: ще не існувало технології, що дозволяє навіть побачити окремий атом. Але вже в 1981-му фірма IBM розробила так званий скануючий тунельний мікроскоп. Пристрій дозволяв не лише розпізнавати окремі атоми речовини, а й переносити їх з місця на місце.

Сучасна технологія дозволяє маніпулювати атомами, але виглядає все поки незграбно: величезний прилад вистачає окремий атом і транспортує його. Справжні "нанороботи" самі повинні бути розміром з нанометр. Проект такого маніпулятора вже докладно описаний. Він буде схожий на руку з пальцями, тільки у позиціонує пристрої цієї "руки" буде шість ступенів свободи. Кожна буде управлятися своїм храповиком, приводиться в дію тиском інертного газу. А циліндрами будуть служити вуглецеві нанотрубки.

Тому, хто першим побудує таку "руку", американський Foresight Institute обіцяє премію в 250 000 доларів. Проте поки за грошима ніхто не з'явився. Справа в надзвичайній складності проекту: такий маніпулятор повинен складатися приблизно з мільйона атомів. Існуючі технології поки дозволяють споруджувати найпростіші механізми – зубчасті передачі, мотори, механізми захоплення і позиціонування – з кількох сотень молекул.



Схожі статті:


Сподобалася стаття? Ви можете залишити відгук або підписатися на RSS , щоб автоматично отримувати інформацію про нові статтях.

Коментарів поки що немає.

Ваш отзыв

Поділ на параграфи відбувається автоматично, адреса електронної пошти ніколи не буде опублікований, допустимий HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

*

*