Материал: Нанотехнологии для всех (Рыбалкина), 2005, c.444

ГЛАВА 5. Инструменты нанотехнологии

наномашин, которые Нэд изобрел, скомбинировав опреде ленным образом цепи молекул ДНК.

Рис. 182. Схема и АСМ изображение ДНК наномашины*

Ученые заставили эту наномашину работать, добавив в раствор, содержащий ее, фрагменты все той же ДНК. Машина тут же начала собирать из них полимер, повторяющий структу ру первоначальной “фабрики”. Эта наномашина работает по добно информационной РНК, управляющей синтезом белко вой цепочки в организме.

Ученые хотят со временем создать наномашину, работаю щую подобно рибосоме. “Главное применение будущей искус ственной рибосоме будет в синтезе новых материалов по задан ной последовательности, закодированной в ДНК, – говорит Симэн. – В конце концов, мы научимся делать полимеры и но вые материалы в больших количествах и за малый промежуток времени благодаря ДНК машинам”.

Итак, повторим еще раз!

На пути познания природы огромную роль играют инструменты получения информации о ней.

Оптический микроскоп состоит из двух систем линз – окуляра и объектива. Объектив создает первое увеличенное изображение объекта, которое затем увеличивается еще и оку ляром. С помощью таких микроскопов можно получать увели чение до 1000 крат.

Открытие оптической микроскопии привело к бурному развитию многих наук. Были обнаружены микроорганизмы, более полно изучена работа и строение организма, создана кле точная теория, согласно которой все живое на Земле состоит и развивается из одних и тех же клеток.

Предельное разрешение микроскопа, согласно “прин

ципу Рэлея”, не может быть больше половины длины волны

* Перепечатано с www.nanotechweb.org

НАНОТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ВСЕХ

падающего на объект света. Поэтому с помощью оптического микроскопа невозможно изучать объекты меньше 150 нм. В связи с этим возникла идея заменить свет электронами (с дли ной волны в сотни раз меньше, чем у фотонов).

“Линзы” электронного микроскопа манипулируют пучком электронов подобно тому, как обычные линзы фокуси руют и рассеивают световой поток. Разрешающая способность электронных микроскопов единицы нанометров.

Недостаток электронных микроскопов необходимость работы в полном вакууме и разрушительное воздействие на би ообъекты., что делает их непригодными для исследования воб ласти биологии и биотехнологии.

Этих недостатков лишены СЗМы, обеспечивающие атомарное разрешение. Наиболее популярны среди них тун нельный, атомно силовой и оптический ближнеплольный микроскопы. Сегодня они являются основным аналитическим оборудованием нанотехнологов.

К другие необходимым измерительным приборам отно сятся нановесы, спектрометры, наноинденторы, зондовые ла боратории и т.п.

Чтобы создать любой нанообъект его сначала нужно де тально смоделировать. Программы для моделирования наност руктур можно разделить на три группы:

1)визуализационные (показывают наноструктуры, но ниче го не рассчитывают);

2)вычислительные (позволяют проектировать различные наноструктуры, используя методы математического моделиро вания и законы квантовой физики)

3)нженерные (позволяют разрабатывать наносистемы, описывать их на молекулярном уровне и определять основные электрические, оптические и физические свойства)

Возможности компьютерного моделирования наност руктур напрямую зависят от мощности компьютеров и эффек тивности вычислительных алгоритмов.

Камень преткновения современной нанотехнологии невозможность массового производства высокотехнологичных продуктов. В связи с этим возник проект нанофабрики, созда ющей различные предметы: от одежды до оргтехники. Среди

274

ГЛАВА 5. Инструменты нанотехнологии

вариантов нанофабрики наиболее популярны проекты конвер гентной и параллельной наносборки.

Основой работы нанофабрики является множество фабрикаторов – управляемых устройств, способных комбини ровать атомы, создавая между ними химические связи. По су ти, фабрикатор – это наноманипулятор, связанный с компью тером и линией доставки сырья. В отличие от мобильного на норобота ассемблера, он неподвижен и привязан к подложке.

Помимо нанофабрики, сегодня разработано большое множество альтернативных способов массового производства наноструктур. К ним относятся, например, электроосаждение, мягкая и перьевая нанолитография, биоисинтез и пр.

НАНОТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ВСЕХ

Глава 6. Биотехнологии и наномедицина

“В самом общем смысле, разница между поня тиями «машина» и “живой организм” заключа ется в «искусственном» и «естественном», соот ветственно, их происхождении. Нанотехноло гии показали возможность создания искус ственных аналогов живых систем, управления естественными процессами и создания на осно ве живых объектов искусственных устройств. Поэтому разница между этими двумя понятия ми уже не так очевидна”.

Лидия Соколовская

В вагонах метро можно увидеть зловещую рекламу Остан кинского мясокомбината, которая гласит, что сей комбинат от казался от применения генетически модифицированного сырья. На плакате почему то изображен спелый помидор, сквозь шкурку которого просвечивает… зародыш рыбы. Под этой жуткой картинкой огромными буквами кровавого цвета написано: «РЫБА?!» И ниже: «Возможная опасность: для по вышения морозоустойчивости некоторых сортов томатов уче ные добавили в них рыбий ген!». Видимо, реклама предлагает потребителю пораскинуть мозгами – мол, подумай, что тебе до роже: переплатить за килограмм колбасы или же съесть рыбий ген? Надо признать, художник постарался на славу – вся кар

тинка выглядит в высшей степени ужасающе. Кстати, тут же рядом с помидором висит фотография очаровательной де вушки, рекламирующей сигареты. Стоит ли говорить, что у за ядлой курильщицы в принципе не может быть столь белозубой улыбки и безупречного цвета лица, как у этой фотомодели?

У любого мало мальски образованного человека подобные «помидорные страсти» вызовут усмешку. Ведь даже из школь ного курса биологии известно, что ДНК любого организма, будь то рыба, человек или помидор, состоит из одних и тех же нуклеотидов, кодирующих одни и те же аминокислоты, из ко торых образуются одни и те же белки. В процессе пищеварения и белки, и ДНК одинаково перевариваются, независимо от то го, произведены ли растения традиционными методами, мето дами селекции или с помощью генетически модифицирован ной ДНК. А уж чтобы из единственного рыбьего гена внутри

276

ГЛАВА 6. Биотехнологии и наномедицина

помидора образовался целый зародыш (для развития которого из икринки потребовалась бы 30 000 генов) – это уж и вовсе что то из раздела фантастики, причем далеко не научной…

Тем не менее, на большинство наших сограждан подобный бред действует как красная тряпка на быка. Зная о генной ин женерии в лучшем случае из желтой прессы, переполненной страшилками про мутантов, они, увидев такую рекламу, не ску пятся на «лестные» эпитеты в адрес генных инженеров и всей современной науки. Бьюсь об заклад, что те, кто поддается по добным рекламным трюкам, и понятия не имеют, сколько мил лионов страшных рыбьих генов содержит в себе безобидный бутерброд с икрой.

Шутки шутками, но об уровне информированности обще ства о достижениях генетики убедительно говорят результаты общественного опроса: по различным данным, от трети до двух третей опрошенных считают, что генетически модифицирован* ные помидоры вредны, потому что содержат гены, а обычные хо* роши тем, что в них генов нет! Это позволяет шарлатанам мани пулировать чувствами и страхами людей с целью наживы. Ведь как ни крути, а определить точное содержание ГМО (генети чески модифицированных организмов) в тех же мясопродуктах невозможно: почти все комбикорма российские фермеры заку пают на Западе, а это, как правило, ГМ корма. А там они не подлежат маркировке, и достоверно определить, что ела на завтрак американская или российская корова, не cможет ника кая экспертная комиссия.

Казалось бы – какое нам дело до мясокомбината, отвоевав шего дополнительный процент перепуганных обывателей? Но ведь потом те же обманутые (и, вероятно, подстрекаемые про изводителями химических удобрений) граждане начинают про тестовать против внедрения ГМО, что не может не тормозить научный прогресс, тем более в нашей многострадальной стра не. Этот «праведный гнев» порой доходит до настоящего варва рства: летом 2000 года в Калифорнии студенты «зеленые» заб рались на опытное поле и сожгли новые сорта кукурузы, выве денные в результате долгих лет селекции (не имеющей никако го отношения к генной инженерии!), помножив на ноль много летний кропотливый труд ученых.