11 Биология.

Нанобиотехнология — это область науки и инженерии, применяющая методы и подходы нанотехнологии с целью создания устройств для исследования биологических систем, а также изучения возможности использования живых систем для создания различных наноустройств.

1.Применение искусственного коллагена

Коллаген — самый распространенный белок в человеческом теле, он служит природным каркасом для клеток и определяет время и направление их роста. . При использовании наночастиц эта молекула, называемая коллаген подобным пептидом (CMP), может передавать подробную информацию о злокачественных опухолях, такую как направление распространения изменений в сосудах и доставка к клеткам лекарств, а также улучшать кровоснабжение имплантированных органов. Используя наночастицы, прикрепленные к CMP и с помощью просвечивающей электронной микроскопии ученые визуализировали конкретные участки связывания. Области связывания были видны как линия, состоящая из черных точек вдоль всей длины коллагенового волокна, подобно отметкам на линейке. Затем использовали полученный раствор CMP для связывания с образцом человеческой печени. В результате была получена картина яркого свечения CMP, аналогичная картине выявления нативного коллагена с помощью специфичных анти-коллагеновых антител (обычный метод выявления коллагена). Синтетический коллаген также расширяет возможности применения синтетических имплантантов. Природный коллаген содержит химические сигналы, называемые факторами роста, которые ориентируют направление роста клеток относительно кровеносных сосудов.

2. На игле: нанокол для доставки лекарств

Чтобы доставлять в клетку нужные вещества, ученые предлагают «сажать ее на иглу». Точнее, на нано-колышки.К примеру, добавить нужный ген, внести определенный белок или другую молекулу – и изучить эффект этого воздействия. Предлагают новую, простую и универсальную методику с использованием нанотрубок на манер миниатюрных шприцов, способных делать клеткам избирательную инъекцию нужными молекулами.Удалось показать, что клетки, выращенные на подложке, усеянной вертикально расположенными нанотрубками, чувствуют себя совершенно нормально и не несут никаких повреждений. В течение нескольких часов клетки, медленно опускаясь под собственной тяжестью, протыкаются нанотрубками без всяких для себя последствий. Даже после такой операции они прекрасно растут, развиваются и делятся. Клетке никакого вреда – а ученые легко и просто получают прямой физический доступ к внутреннему пространству клетки. Это значит, что они могут доставлять в нее нужные молекулы без ограничений. Для начала интересующая нас молекула (или молекулы) сравнительно слабо связывается с поверхностью нанотрубки. Когда клетка сажается на подложку из таких «игл» и протыкается ими: молекулы оказываются внутри клетки. Сами нити могут иметь разную длину, чтобы доставлять вещество строго в нужную часть клетки.

3.Батарейка из вируса

Создали новую батарею, где в роли оболочки может выступать вирус диаметром всего несколько нанометров. Такой источник питания можно методом штамповки нанести на любую электропроводящую поверхность, что открывает новые возможности в создании миниатюрных электронных устройств – например, для точечной доставки лекарств в организм. Удалось создать шаблон-подложку из полидиметилсилоксана (polydimethylsiloxane — PDMS), широко применяемого органического полимера на основе кремния, и закрепить на ней вирус, который, в свою очередь, может служить матрицей для электродов. Подложку PDMS толщиной в пять микрометров покрыли чередующимися слоями положительно и отрицательно заряженных электролитов. Получился своеобразный колпачок высотой 150 нанометров, в который и "вживили" вирус – причём не простой, а модифицированный. Посредством генной инженерии биочастице были сообщены такие свойства, что на её внешней оболочке находятся отрицательно заряженные аминокислоты – что и стимулирует "прилепляемость". Затем всю конструкцию погрузили в раствор из ионов кобальта, взаимодействуя с которыми вирусы формируют миниатюрные батарейки. Главный успех – возможность наносить "вирусный" аккумулятор на любую проводящую поверхность – слой платины. Для этого шаблон особым образом проштамповывается на поверхности, а потом PDMS-основа отслаивается – и получаются маленькие точечные гальванические элементы.