нано — это не какая-то отрасль промышленности Это

…нано - это не какая-то отрасль промышленности. Это мотор, который в ближайшие 50 лет потащит всю мировую экономику. Будущий рывок можно сравнить с революциями, совершенными паровой машиной Уатта, а затем электричеством. Ричард Фейнман НАНОТЕХНОЛОГИИ – БУДУЩЕЕ ЦИВИЛИЗАЦИИ

Что же такое нанотехнологии? Интервью с академиком РАН Михаилом АЛФИМОВЫМ

Вопрос: Мудреное слово "нанотехнологии" … может быть это миф, созданный учеными, чтобы доить государство и налогоплательщиков - словом, "голый король". . . ? Ситуация вокруг нанотехнологий довольно любопытная. О них впервые заговорили, когда кончилась "холодная война", а перед наукой, которая кормилась от ВПК, встал вопрос, что делать дальше. Тогда-то и стали раздаваться голоса, что ученые ищут себе новые игрушки, чтобы за государственный счет удовлетворять собственное любопытство. Но серьезный анализ дал неожиданную картину. Оказалось, что, работая на войну, всемогущий ВПК решал ограниченный круг задач, причем в основном, опираясь на старый задел, не прибегая к принципиально новым технологиям и материалам. Теперь же, когда эти задачи отпали, выяснилось, что для науки есть множество новых вызовов, куда более сложных, чем требовала "оборонка".

Вопрос: Мы знаем окружающий нас макромир, знаем мир атомов и молекул, а что же такое наномир? … конструировать материальный мир, манипулируя атомами и молекулами, как болтами и гайками - это казалось невероятным … Неужели эта фантастика и может стать явью? Наномир имеет дело с ансамблями атомов и молекул, размеры таких кластеров -- миллиардная доля метра. Интересно, что человек много веков назад уже вошел в этот мир. Похоже, что реальные плоды нанотехнологической революции превзойдут любые фантазии. Вот самый простой пример. Мы привыкли, что металл - он всегда металл, ничего другого из него не получишь. И это верно для макромира. Однако в нано иные правила. Если, скажем, десяток атомов металла, который прекрасно проводит ток, собрать в определенный ансамбль, то проводник вдруг превращается в диэлектрик. Или, конструируя из атомов углерода наноструктуры разной геометрии, удается получить и проводник, и полупроводник, и диэлектрик.

Вопрос: Итак, нанотехнологии - будущее цивилизации. Гонка уже стартовала или страны только готовятся к забегу? Лидерство стран в области нанотехнологий сша китай япония россия Гонка по разработке нанотехнологий началась, и тон здесь задают США, Европа, Япония, а сейчас в число лидеров буквально ворвался Китай. Показательна ситуация с публикациями на эту тему. Если еще недавно Китай находился во втором десятке, а мы занимали восьмое место, то сейчас эта страна вышла на второе, а мы остались на прежнем.

КЛАССИФИКАЦИЯ НАНОТЕХНОЛОГИЙ Нанотехнологии классифицируются на множество научных областей и используются в таких отраслях как: Медицина Промышленность Энергетика

Способна ли нынешняя Россия участвовать в гонке богатых? НАНОТЕХНОЛОГИИ В ЭНЕРГЕТИКЕ Увы, мы засиделись на старте. Хотя работы и начаты, но, на мой взгляд, недостаточно решительно. А часы уже пущены! Теперь все зависит от того, сумеем ли мы правильно сыграть на наших плюсах. Нанотехнологии по своей сути в чем-то близки к специфике российской науки и образованию. Скажем, в отличие от западных университетов у нас выпускают специалистов с хорошей физико-математической подготовкой, а наши ученые давно работают на стыке разных научных дисциплин. И нанотехнологии предполагают прежде всего междисциплинарность. Скажем, раньше металл варили металлурги, но, как только этот процесс переходит в сферу нано, к нему подключаются физики, химики, теоретики, математики и т. д. Причем все должны, как при строительстве Вавилонской башни, говорить на одном языке. Вообще в наномире границы между инженером и ученым размыты. Здесь нечего делать узкому специалисту, надо обладать широкими знаниями в разных сферах науки и техники.

НОВЫЙ ТИП НАНО-КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ВОДОРОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ Ученые из университета Мэдисона и Мэриленда разработали новый тип катализатора, который может существенно улучшить процесс очищения водорода при его производстве, что делает новый катализатор перспективной частью водородной энергетики. В основу катализатора положили наночастицу рутения (Ru), окруженную двумя слоями атомов платины (Pt) В итоге получился катализатор, способный при комнатной температуре увеличивать выход водорода при его производстве. Водородная энергетика уже стоит на пороге, и поэтому все, что имеет отношение к очистке и производству ее основного топлива имеет очень Рис. 1. Рутениево-платиновый важное значение. катализатор Водород, получаемый из минерального топлива, требует очистки, и катализаторы в этом процессе как раз кстати.

НОВЫЙ БИОГИБРИД ДЛЯ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Ученые из Колорадо сообщили о первом успешном «нанизывании» энзима гидрогеназы на углеродную нанотрубку с сохранением стабильного электрического контакта между ними. Как говорят исследователи, этот белок, возможно, сыграет большую роль в энергетике, основанной на топливных элементах. Исследователям известно давно, что энзим гидрогеназа – будущая «звезда» водородной энергетики. Он играет важную роль в окислении водорода в топливных ячейках. Правда, для его успешного использовании в катализе, энзим нужно «приручить» . Руководители проекта, исследователи Майкл Хебен (Michael J. Heben) и Пол Кинг (Paul W. King) из Национальной Лаборатории Возобновимой Энергии (National Renewable Energy Laboratory), рассказывают, что им удалось добиться успешного присоединения энзима к поверхности углеродной нанотрубки. Топливные элементы, в которых будет использоваться бактериальный энзим гидрогеназа примечательны еще и тем, что в них происходит окисление водорода с образованием электричества, практически без возникновения вредных веществ, вызывающих загрязнение. Но до сих пор ученым не удавалось присоединить энзим таким образом, чтобы между ним и его «носителем» сохранялся стабильный электрический контакт. Это удалось установить, используя фотолюминесцентную спектроскопию. До сих пор роль катализатора в топливных элементах выполняет дорогостоящие платиновые элементы. Как надеются Пол и Майкл, новый «биогибрид» сможет заменить дорогостоящую платину в топливных элементах, сделав их, таким образом, дешевле и доступней. Рис. 1. Нанотрубка с «нанизанным» на нее энзимом гидрогеназы (модель)

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИЗ КРЕМНИЯ: НОВЫЕ ПЕРСПЕКТИВЫ ДЛЯ ЭНЕРГЕТИКИ Учеными из Лабораторий Беркли (Berkeley Lab) в Калифорнии, созданы кремниевые наноструны, которые характеризуются отличными термоэлектрическими свойствами. Один из авторов этого открытия, Аран Маджумдар (Arun Majumdar), уверен, термоэлектрический кремний с высокими характеристиками может не только принести ряд новых продуктов на мировой рынок бытовой электроники (например, ряд компактных термоэлектрических преобразователей), но и существенно улучшить некоторые уже сегодня существующие устройства, среди которых есть и топливные элементы. Достижения ученых описаны в журнале Nature, который вышел 10 января 2008 года. Более того, эффективные термоэлектрические преобразователи позволят существенно повысить КПД современных электростанций, работающих по генераторному принципу. В них происходит потеря большого количества тепла, которое можно было бы с помощью массивов преобразователей превратить в дополнительную энергию, а это существенно бы отразилось на мировой энергетике Нанонить-преобразователь Рис. 1. СТМ-изображение массива нанонитей на чипе

Следующим шагом в работе ученых будет конструирование прототипа первого термоэлектрического преобразователя на основе «матрицы» нескольких чипов с нанонитями. И если ученые достигнут успеха в этой области, то мировая энергетика получит несомненные выгоды. Во-первых, термоэлектрическими генераторами можно «отбирать» энергию у выхлопа машин, смонтировав их в выхлопной трубе. Большие массивы генераторов могут повысить производство электроэнергии на электростанциях генераторного типа путем обработки пара, прошедшего турбину. Ну и, конечно, альтернативная энергетика также может воспользоваться преимуществами термоэлектрических преобразователей. Более того, нано-преобразователи могут стать отдельным коммерчески успешным продуктом. Один из примеров – жилет, который может подзаряжать мобильный телефон, преобразуя теплоту человеческого тела в необходимую электроэнергию. В общем, открытие достаточно важное, чтобы на нем сосредоточилось внимание Департамента Энергетики США, под финансированием которого будут проходить дальнейшие исследования. Рис. 2. Так может выглядеть фрагмент чипа термоэлектрического преобразователя

НАНОТЕХНОЛОГИИ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ.

ИССЛЕДОВАТЕЛИ СОЗДАЛИ «НАНОЛАМПОЧКУ» С каждым днем ученые не перестают удивлять нас все новыми и новыми открытиями, однако наибольшее восхищение у большинства обывателей и даже специалистов вызывают разработки и достижения именно в области нанотехнологий, так как «наномир» еще досконально не изучен, и каждый раз приходится удивляться снова. Сегодня исследователи Университета Cornell готовы порадовать нас очередным открытием – им удалось создать так называемую «нанолампу» - микроскопическое скопление волокон величиной с бактерию, способное излучать свет. Согласно данным статьи, опубликованной на страницах Nano Letters, ученым удалось создать один из самых миниатюрных рукотворных источников света, который когда-либо видел мир. Рутениевые волокна, из которых состоит субстанция, имеют ширину всего лишь 200 нм. Основой для создания такого эффекта служит довольно сложная технология, именуемая «электроспиннинг» . По словам исследователей, эти «лампы» излучают оранжевый свет во время прохождения через волоконную структуру микроразрядов электричества. Во всяком случае, разработке сулят светлое будущее, и ученые останавливаться на достигнутом не собираются.

Наностержни - основа жестких дисков будущего? Коллектив химиков из Университета Брауна разработал эффективный способ синтезировать наностержни (nanorods) и нанопровода (nanowires) длиной от 20 до 200 нм из сплава железа и платины. Полученные наностержни интересны однотипной формой и однородностью магнитной ориентации атомов, создающей сильное внешнее магнитное поле, что, по мнению ученых, может стать основой для разработки следующего поколения носителей информации высокой плотности. Поверхность типичного магнитного диска состоит из микроскопических секторов с ориентированными в магнитном поле микрочастицами. Когда головка накопителя проходит над поверхностью сектора, она меняет ориентацию частиц в секторе на противоположную; в процессе чтения происходит анализ суммарного магнитного поля всех частиц сектора. Для увеличения емкости накопителя приходится уменьшать количество частиц в секторе или уменьшать размер самих частиц, однако следствием такого уменьшения является риск получения нестабильных магнитных полей в секторе. Например, вместо четкой ориентации всех магнитных частиц на 12 часов или на 6 часов, часть из них может ориентироваться на 2 часа, часть на 4 часа и т. д. , вследствие чего мощность магнитного поля не достаточна для получения точной информации о секторе данных. Решить последнюю проблему как раз и призваны длинные и узкие магнитные наностержни, которые способны "упаковываться" в длинные и тонкие "пучки", корректно ориентируемые в пространстве и создающие устойчивое магнитное поле, безошибочно интерпретируемое считывающей головкой накопителя.

Преобразователь солнечного излучения в лазерное. Исследователи Университета Осаки присоединились к Японскому агентству по аэрокосмическим исследованиям (Japan Aerospace Exploration Agency, JAXA), с тем чтобы совместными усилиями разработать устройство, способное преобразовывать энергию солнечного излучения в излучение лазера. Сообщается, что проект по созданию такого преобразователя завершился успешно, а эффективность созданного прототипа вчетверо превышает характеристики предыдущих аналогов. Для накопления солнечной энергии используется пластина, изготовленная из порошка окислов хрома и ниодима. Лазерное излучение малой мощности, проходящее через пластину, освобождает накопленную энергию, и в результате усиливается мощность лазерного излучения. Согласно приведенным данным, с помощью подобного «усилителя» можно получить из лазерного луча мощностью 0, 5 Вт на входе получить 180 Вт на выходе. Коэффициент преобразования солнечной энергии при этом составляет около 40%. Предполагается, что в свое время на базе таких преобразователей можно будет строить энергетические станции космического базирования, которые будут передавать энергию в виде лазерного излучения на поверхность планеты, для дальнейшей трансформации в электроэнергию.

Эластичные нанотрубки станут основой бронежилетов будущего. Большинство пулезащитных материалов изготовлены на основе высокопрочных полимеров, таких как кевлар (Kevlar), туарон (Twaron) или динима (Dyneema). Они останавливают продвижение пули и перераспределяют кинетическую энергию последней по всему объему защитного материала. В результате подобного столкновения облаченный в современную броню человек получает удар не локально, а по всей площади бронежилета, и выживает, однако с синяками и ушибами внутренних органов. Субмикроскопические полые углеродные волокна значительно более эластичны, чем выше указанные полимеры. Под воздействием снаряда нанотрубка начинает прогибаться поглощая кинетическую энергию пули и замедляя ее скорость. Затем происходит восстановление прежней формы волокна, сопровождающееся обратной передачей энергии пуле – своеобразным отталкиванием ее от себя. В результате энергия пули поглощается значительно более эффективно и человек получает значительно меньше повреждений.

Память на основе нанонитей – универсальный заменитель flashнакопителей? Создано первое устройство на основе нанонити, способное сохранять данные в течение длительного времени и переключаться в 1000 раз быстрее современных аналогов твердотельной памяти. Как ни странно, но идеальными кандидатами для твердотельной памяти оказались достаточно экзотические материалы, способные переключать свое состояние с аморфного к кристаллическому. Такая «фазовая память» (phase-change memory) может обладать высокой плотностью хранения данных совместно с быстрым переключением материала между состояниями. Ячейка нанопамяти представляет собой нить длиной 10 микрон и диаметром около 30 нанометров. При записи информации в нанонить-ячейку меняется ее электропроводность из-за смены фазы материала. Так, кристаллическая фаза соответствует логической « 0» , аморфная – « 1» . Из-за различной электропроводности материала в разных фазах (в кристаллической проводимость меньше, в аморфной — наоборот) ученым и удалось использовать нанонить из германиевого сплава в качестве логической Рис. 1. Структура нанонитиячейки

Наномагниты могут заменить полупроводники. Так же как виниловые пластинки почти полностью исчезли, уступив компакт-дискам, полупроводники может постигнуть та же участь. Профессор университета Хьюстона (University of Houston) предложил новую «подрывную технологию» , используя магнитные сотовые сети, которые могут привести к увеличению вычислительной мощности по сравнению с конкурентными технологиями. Интегральные схемы являются множеством связанных микроскопических электронных схем и компонентов, которые имплантированы на поверхности единственного чипа полупроводникового материала. Они стали основными компонентами почти всех электронных устройств. По сравнению с вакуумными трубками и транзисторами, которые предшествовали им, интегральные схемы обеспечили дешевый, очень надежный способ производства компьютеров, удовлетворяющий более широкому диапазону требований и позволяющий выпускать более широкий диапазон продукции. Дмитрий Литвинов, адъюнкт-профессор электро и компьютерной технологии и химической и биомолекулярной технологии в технологическом колледже Каллена (Cullen College of Engineering) в университете Хьюстона, работает с особо устроенными ансамблями наномагнитов или магнитными сотовыми сетями, чтобы заменить обычные схемы и значительно усовершенствовать вычислительные операции. Он исследует системы взаимодействующих магнитных наноячеек, которые могут производить логические операции, выполнять функции оперативного запоминающего устройства и осуществлять хранение данных в рамках единой наномагнитной вычислительной системы.

Нанотрубочная электроника становится гибкой Ученые из Университета Массачусетса (University of Massachusetts Lowell and Brewer Science) создали матрицу высокоскоростных нанотранзисторов на пластиковой пленке, используя нанотрубки в качестве основы. Метод, предложенный учеными, позволяет производить гибкую электронику массовым производством в больших количествах. Ученым пришлось преодолеть проблему низкой мобильности зарядов в пластиковом субстрате, но все же устройство может работать только с частотой до нескольких килогерц. Но и такие достаточно низкие показатели частоты позволяют использовать гибкую электронику в составе электронной бумаги, «умной кожи» в текстильной промышленности, и RFID-метках. Нововведение, открытое учеными, состоит в том, что нанотрубки не были выращены непосредственно на пленке, а нанесены на ее поверхность в виде растворенных «чернил» , подобно тому, как печатает на бумаге текст струйный принтер. Таким образом, ученые просто напечатали транзисторы раствором из высококачественных нанотрубок на пластиковой пленке. Благодаря простоте производства такого электронного устройства, у него есть все шансы стать коммерчески успешным. Рис. 1. Гибкий электронный чип-прототип

НАНОТЕХНОЛОГИИ В ОБЛАСТИ МЕДИЦИНЫ.

Разработан ДНК-переключатель для связи живых организмов с компьютерами Новое устройство получило название «нано-силовой привод» (nanoactuator) или «молекулярная динамо-машина» . Устройство отличается микроскопическими размерами — его величина сопоставима с одной тысячной толщины человеческого волоса. Перспективы будущего применения нового устройства весьма обширны, включая, например, механические наноустройства для связи с контролируемыми компьютером искусственными конечностями. Но уже сейчас оно нашло применение для обнаружения токсических соединений.

Квантовые биосенсоры помогут создать новые вакцины Как учённые установили, даже очень небольшой вирус может вызвать иммунный ответ со стороны Т-клеток, которые каким-то образом замечают его присутствие в организме. Для изучения рецепторов Т-клеток и был построен биосенсор нового типа на основе полупроводниковых квантовых точек. Как говорит один из ученых, профессор микробиологии и иммунологии Юрий Шилалев, медицина может получить новые антивирусные вакцины благодаря исследованиям различных вариантов иммунных ответов Т-клеток. Имплантированный сенсор позволяет проследить процесс заживления переломов бедра, а также следит за состоянием имплантов и протезов искусственных суставов. Также сенсор следит за процессом остеоинтеграции, показывающим, насколько хорошо "прижился" тот или иной имплант.

Углеродные нанотрубки открывают дорогу самовосстанавливающимся материалам Как отметил ученый Тсу-Вей Чу, нанотрубки действуют ". . . подобно нервам в живом организме". Микротрещины и деформации материала композита вызывают разрывы одиночных нанотрубок, вот почему электропроводность всей системы изменяется. Пока учеными создано "умное стекло", в котором нанотрубки-сенсоры занимают около 0. 15% объема. Как утверждает, Чу, новая технология позволит ученым приблизиться к созданию "умных материалов", которые смогут самостоятельно ремонтироваться при механических повреждениях.

Наноманипуляторы вырастают из лесов нанотрубок Одна из проблем, часто встающих перед исследователями, работающими с объектами нанометровых размеров, - это манипулирование ими. Сегодня для этой цели применяют атомно-силовые и сканирующие туннельные микроскопы, которые недостаточно гибки в управлении. В перспективе ученые планируют сконструировать специальные наноманипуляторы, которые позволят оперировать отдельными атомами. Если ранее для этого планировали использовать сложное наномеханическое устройство, работающее по принципу "рука робота", то теперь есть возможность использовать углеродные нанотрубки, которые могут справиться с рядом задач по перемещению и захвату нанометровых объектов. Достичь "мягкого" манипулирования органикой на поверхности нанотрубочного леса удалось благодаря силам Ван-Дер-Ваальса. Как утверждает Боггилд, пучки нанотрубок могут выступать в роли своеобразных молекулярных пинцетов, которыми можно передвигать отдельные молекулы. Но для этого уже необходима наноэлектромеханическая основа, координирующая работу "пинцета".

Ученые выяснили, как формируется клеточный цитоскелет Ученые из института Макса Планка предложили простую биомиметическую модель процессов, происходящих при движении и транспортировке различных молекул в живой клетке. Как утверждают ученые, это поможет глубже изучить природу механических взаимодействий между молекулойгрузом и молекулярным мотором, ее транспортирующем. Особое внимание в модели ученые уделили "грузоперевозкам" по клеточным рельсам - микротрубкам, которые составляют основу цитоскелета. Живые транспортные системы демонстрируют высокую степень свободы перемещения молекул внутри клетки, и это подтверждает модель, созданная учеными. В основу модели легла матрица молекулярных моторов, присоединенных к субстрату-подложке, расположенной в водной среде с включением филаментов из клеточного цитоскелета. На основании проведенных экспериментов ученые из института имени Макса Планка разработали теорию, объясняющую как с помощью молекулярных моторов филаменты и микротрубки самоорганизуются в регулярные структуры. И, естественно, теперь исследователям стал понятен механизм формирования упорядоченного цитоскелета живой клетки.

Наносистемы Запряженные бактерии Ученые из Японии заставили бактерии вращать микроскопический ротор, изготовленный из двуокиси кремния – материала, использующегося при изготовлении микрочипов в полупроводниковой промышленности. На основе живого мотора ученые сконструировали микроструктуру, состоящую из шестеренки-ротора диаметром 20 микрон, находящейся в специфической полости, в которой, собственно, и находились бактерии. Теоретически, зацепившись за вращающийся ротор и подложку, бактерии должны были двигать его против часовой стрелки. Однако для того, чтобы биологическая машина пришла в действие, необходимо было создать сцепление между бактерией и ротором. Этого достигли нанесением на ротор и систему каналов, в которых находились бактерии, специфических белков, присоединяющихся к белкам бактерии. На ротор нанесли молекулы стрептавидина, антитела, которое хорошо соединяется с мембранными белками бактерии. А на систему каналов – молекулы фетуина, которые обеспечили «прилипание» бактерий к каналам. Через несколько минут после «запуска» бактерий в канал. Скорость вращения шестеренки составила 1. 5– 2. 6 оборотов в минуту. Энергию бактерии получают благодаря универсальным «батарейкам» всех живых организмов – молекулам АТФ. Ученые просто добавили в раствор определенное количество этих молекул, что обеспечило бактерии энергией для выполнения работы.

Механические энзимы-самоубийцы могут в будущем излечить от рака Ученые из университета Калифорнии (UCLA) смогли заставить работать внутриклеточный энзим протеиновую киназу А (PKA - комплекс). Для этого они использовали белок-ключ, позволяющий механически привести в действие энзим, являющийся, по сути дела, сложной молекулярной машиной. Как утверждает Зоччи, протеиновая механика может дать в руки ученых и медиков мощный инструмент для управления клетками. Нано-пружина, сформированная цепью ДНК, заходит в специфическую область энзима, освобождая каталитическую субъединицу, которая и «включает» работу белка. Для того, чтобы механика сработала как надо, необходимо приложить силу непосредственно к активной области энзима, а это, в свою очередь, было известно ученым за несколько лет до того, как энзим удалось «открыть» . И, как предполагает Зоччи, благодаря «механическому» подходу можно будет отдать приказ на уничтожение клетки с определенной генетической подписью. Белки-энзимы выполнят его, даже если природные механизмы «откажутся» это делать. Это, в первую очередь, будет незаменимо для лечения онкологических заболеваний, и болезней, связанных с генетическими отклонениями.

Анализ крови за две минуты реальность, а не фантастика Устройство разрабатывалось в первую очередь для космонавтов. При длительных полетах в космос необходимо производить систематические анализы крови. И чем быстрее это будет сделано, тем лучше. Анализатор дает информацию об образце в среднем за две минуты. Сегодня же для того, чтобы сделать анализ крови, нужна лаборатория, оснащенная специальным оборудованием и достаточно большое количество самой крови. Такой анализ провести в космосе крайне затруднительно, поэтому приборанализатор будет очень востребован при пилотируемых миссиях на Марс или Луну. Счетчик-анализатор крови обычно разделяет и идентифицирует ее отдельные компоненты: эритроциты (красные кровяные тельца), белые кровяные тельца, липиды, белки и кислород. Таи и его коллеги уверены, что анализатор можно переоборудовать для идентификации разных молекул, вирусов и бактерий, что позволит получить более полную информацию о крови чем та, которую можно получить с помощью традиционного анализа.

Упорядочивание золотых наночастиц с помощью ДНК Ученым из Университета Аризоны Arizona State University, США, удалось сделать существенное достижение в развитии технологии упорядочивания золотых наночастиц. Используя решетки, составленные из молекул ДНК, исследователи смогли расположить в образовавшемся шаблоне наночастиц так, что они составили упорядоченную матрицу, которую можно использовать в наноэлектронике. В качестве основного материала Ян и его коллеги взяли наночастицы золота диаметром пять нанометров. Затем их покрыли короткими цепочками молекул ДНК, называемыми “последовательность T 15”, которые, прикреплении к наночастице, расходились радиально от ее центра. Наночастицы стали, как бы облеплены "ворсом", состоящим из последовательностей Т 15.

Наночастицы позволяют проследить за развитием эмбрионов Исследование в реальном времени транспорта и биологической совместимости наноматериалов на раннем этапе развития эмбрионов в высоком разрешении с помощью наночастиц in vivo позволит узнать больше о молекулярном транспорте в развивающихся эмбрионах. Были использованы высоко очищенные и устойчивые наночастицы и оптика высокого разрешения для наблюдения за их положением внутри эмбриона. Было установлено, что отдельная наночастица Ag (5— 46 нм диаметром) транспортируется внутрь эмбриона через каналы пор хориона с помощью броуновского движения (а не активным транспортом) с коэффициентом диффузии внутри канала (3× 10− 9 см 2/с), что в ~26 раз ниже чем в яйце (7, 7× 10− 8 см 2/с). В итоге, из-за отсутсвия активного транспорта наночастиц, они были ограничены пространством каналов в эмбрионе. Ученые наблюдали за наночастицами серебра внутри эмбрионов на разных стадиях их развития: развитом, деформированном и мертвом.

Нано-био: вирус как шаблон для проводки Ученые предложили с помощью вирусов собирать нанопровода из проводящих полимеров, таких как полианилин. Полианилин и некоторые другие органические полимеры обладают важной особенностью –— они проводят ток. Уже было опубликовано много работ, посвященных возможности применений таких проводящих полимеров (в том числе и одномерных) в оптике и электронике. Однако разработка простой технологии получения нанопроводов из водорастворимых полимеров с управляемой морфологией остается еще нерешенной проблемой. Возможное решение лежит в использовании самособирающихся белков, например вирусов растений, как шаблона для этих нанопроводов. Теперь исследователи успешно продемонстрировали изготовление воднодиспергируемых, проводящих нанопроводов из полианилина при использование стержнеобразного вируса табачной мозаики (ВТБ) в качестве шаблона. Они также показали, что длинный проводящий нанопровод из полианилина/ВТМ (> 300 нм, больше чем длина начальной частицы ВТМ) может быть

Быстрые секвенаторы позволят получать информацию о ДНК пациента прямо в больнице Ученые из Калифорнийского университета, Сан-Диего (UCSD ), изобрели технику быстрого секвенирования ДНК с помощью нанопор. Как утверждают ученые, это поможет ускорить появление геномной медицины, направленной на лечение генетических болезней отдельно взятого человека, исходя из его дефектов в ДНК. Секвенация ДНК отдельно взятого человека с помощью современной техники займет несколько месяцев и будет стоить миллионы долларов, что, естественно, не позволяет детально исследовать геном пациентов и на его основе лечить генетические болезни. Если же появится устройство быстрого секвенирования, то анализ ДНК может вполне быть обычной клинической процедурой, как, например, анализ крови. Естественно, подобная практика совершит революцию в медицине. "Предложенный нами метод секвенирования ДНК получает информацию о биомолекуле с гораздо меньшим количеством ошибок. Например, метод Сангера, которым пользовались ранее, не дает такой точности". ДНК-транзистор – это достаточно длинная нанопора с рядом полупроводниковых и металлических добавок, внутри которой находится длинная молекула ДНК. Диаметр же нанопоры должен быть не слишком велик – всего несколько нанометров. Внутри ДНК-канала благодаря добавкам располагаются заряды, сравнимые с зарядами одиночных электронов.

Наносенсоры против рака Команда исследователей во главе с учеными из института Карнеги обнаружила ключевой биохимический цикл, подавляющий иммунный ответ, тем самым, позволяя раковым клеткам бесконтрольно размножаться. Исследование показало, как биомолекулы, ответственные за здоровые Т-клетки (первичный уровень иммунной защиты) подавляются, позволяя раку распространяться. Тот же цикл может быть ответственен за аутоиммунные болезни, такие как рассеянный склероз. Триптофан — важнейшая аминокислота. Люди получают ее из пищевых продуктов: зерновых, бобов, фруктов и мяса. Триптофан важен для нормального роста и развития детей и баланса азота у взрослых. Иммунный ответ T-клеток также зависят от триптофана. Если Т-клетки не получают достаточно триптофана, они погибают, и иммунного ответа не происходит. С помощью наносенсоров ученым удалось проследить преобразования, которым подвергается триптофан в раковых клетках. С помощью специального энзима раковая клетка преобразует триптофан в молекулу, называемую кинеренином. В результате концентрацию триптофана в местных тканях падает, и T-клетки остаются без триптофана. Ключевое открытие состояло в том, транспортный белок, присутствующий в определенных типах раковых клеток, обменивает триптофан извне клетки на клеточный кинуренин, приводя к избытку кинуренина, токсичного для Т-клеток. В результате, Т-клетки подвергаются двойной атаке: недостатку триптофана и наличию ядовитого кинуренина. Ученые верят, что наносенсоры позволят разработать новые лекарства, ослабляющие способности раковых клеток по преобразованию триптофана и его перекачке из внешних тканей.