Официальный сайт журнала "Экология и Жизнь"
You need to upgrade your Flash Player or to allow javascript to enable Website menu.
Get Flash Player  
Всё об экологии ищите здесь:
Loading
  Сайт функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям  
Сервисы:
Каналы:
Каналы:
Блоги:
Дайджесты,
Доклады:

ЭКО-ВИДЕО



Реклама



Translate this page
into English

Translate.Ru PROMT©


Система Orphus


Главная Нано Парад нанотехнологий, часть II. Биология и поверхностные покрытия

Парад нанотехнологий, часть II. Биология и поверхностные покрытия

Парад нанотехнологий, часть II. Биология и поверхностные покрытия

Продолжаем серию статей с кратким обзором технологий, номинированных на получение международной премии в области нанотехнологий RUSNANOPRIZE 2013. В этой части рассмотрим технологии по двум направлениям:

— наноматериалы с использованием биологических систем;

— модификация поверхностей с использованием нанотехнологий.

Биологические наноматериалы и наносистемы.

Если судить по заявкам на премию RUSNANOPRIZE 2013, то прикладные нанотехнологии в биологических системах развиваются в двух крупных направлениях – технологии доставки лекарств (более широко – создания новых лекарственных препаратов) и технологии, в которых биологические системы используются в качестве структурного наноматериала.

К первому направлению можно отнести разработки профессора Лангера (MIT, США) и профессора Фарокзада (Harvard Medical School, США). Они создают комбинированные наночастицы, поверхность которых покрыта биологическими лигандами, т.е. молекулами, специфически распознающими определенные мишени в организме, например, поверхность раковых клеток. Внутренняя часть наночастицы составлена биологически инертным полимером, который связывает действующее вещество, например, доцетаксел, который традиционно используют для химиотерапии рака. Такие частицы могут долгое время циркулировать в крови и задерживаются, а значит, скапливаются, только вокруг клеток опухоли. В результате, концентрация токсичного вещества в опухоли может увеличиваться в десять тысяч раз по сравнению с традиционными методами химиотерапии. На основе этой технологии, в частности, созданы препараты для лечения опухолей мозга, которые с трудом поддаются традиционным методам лечения.

Похожий механизм действия у частиц наноалмазов, которые адсорбируют цитотоксический препарат и накапливаются в тканях опухоли, создавая там повышенную концентрацию действующего агента. Профессор Хо (The Jane and Jerry Weintraub Center for Reconstructive Biotechnology, США) доказал эффективность такого комбинированного препарата для лечения опухолей молочной железы и печени, которые также плохо реагируют на обычную химиотерапию.

Профессор Миркин (Northwestern University, США) разработал и широко внедрил технологию биосенсоров на основе наночастиц золота с пришитыми к ним фрагментами нуклеиновых кислот (так называемые «сферические нуклеиновые кислоты»). Такие биосенсоры работают для диагностики целого ряда заболеваний – там, где необходимо обнаруживать в растворе молекулы ДНК или РНК (например, при распознавании вирусных инфекций). Однако, наиболее впечатляющий успех достигнут в методиках обнаружения определенных последовательностей нуклеотидов непосредственно в живой клетке.

Наночастицы золота с фрагментами НУ, несущие последовательность, комплементарную к искомой, легко проникают в клетку (для организма они не токсичны и не иммуногенны, то есть не вызывают иммунного ответа или аллергии). Интересующая исследователя последовательность нуклеотидов «закрыта» коротким комплементарным фрагментом с флуоресцентной меткой. При этом метка подобрана таким образом, что в связанном состоянии флуоресценция гасится, и метку не видно. Однако в присутствии искомой последовательности РНК в цитоплазме клетки, фрагмент с меткой конкурентно вытесняется с наночастицы, метка попадает в раствор и начинает светиться. В результате описанная методика позволяет идентифицировать определенные мРНК в живой клетке, т.е. фактически видеть процесс считывания определенных генов. Довольно быстро со временем и светящаяся метка, и наночастицы выходят из клетки, а клетка остается живой и функциональной.

Пожалуй, предельным случаем второго направления, когда биологическую систему используют в качестве технологического материала, являются разработки профессора Анжелы Белчер из MIT (США). Проф. Белчер использовала способность вирусных частиц к самосборке. Она создала такую генетическую конструкцию, в которой частицы бактериофага (вирус, поражающий бактерий) «одеваются» в неорганический материал, например, золото или оксид кобальта. Биологический принцип самосборки обеспечивает следующую комбинацию свойств:

— очень высокую степень упорядоченности частиц на молекулярном уровне (все частицы вирусов получаются одинаковыми);

— технологичность процесса – биологические системы можно получать в больших количествах с относительно небольшими затратами (вирусы «сами себя собирают»);

— экологическую безопасность технологии – почти все процессы протекают при комнатной температуре без использования ядовитых и сильнодействующих химикатов.

С использованием технологии вирусной самосборки удалось получить наноматериалы, которые могут выступать компонентами традиционных литий-ионных батарей. Такие батареи будут иметь очень небольшие размеры и сопоставимые с существующими устройствами технические характеристики.

Модификация поверхности.

Отчасти тема придания определенных свойств поверхностям с помощью наноструктурированных покрытий уже была затронута в разделе про наномодификаторы для полимеров. Здесь рассмотрим технологии, которые прицельно разрабатывались для изменения поверхностных свойств тех или иных изделий.

Профессор Варанаси (MIT, США) разработал специальную технологию конструирования покрытий для придания им не просто желаемого уровня гидрофобности, но управляемой смачиваемости и управляемой скорости стекания заданной жидкости по заданной поверхности. Подход строится на подборе определенного сочетания твердого пористого носителя, который пропитывается гидрофобной жидкостью и удерживает ее на поверхности материала. Исследователи очень наглядно продемонстрировали преимущества своей технологии для бутылок с кетчупом, шампуней, зубных паст и других применений, когда в емкостях остаются густые и вязкие жидкости.

Другой подход к использованию гидрофобных свойств поверхности разрабатывает британская компания. Их технология основана на вакуумном нанесении (газофазное осаждение, стимулированное плазмой) специального полимерного покрытия, которое целиком защищает устройство от действия влаги. Технология внедрена и отлажена в промышленном масштабе, например, для бытовых электронных гаджетов. Наносимый слой получается толщиной порядка 100 нанометров, его не видно, он не ощущается и не мешает работать. Но он отталкивает воду и действует как универсальный влагозащитный чехол. В демо-ролике британский ученый роняет свой смартфон в унитаз, потом достает оттуда и радостно отвечает на звонок.

На этом фоне российская технология цинкования стальных поверхностей выглядит не так поэтично. Наши ученые разработали и успешно опробовали в промышленном использовании метод, позволяющий «пропитывать» поверхностный слой стальных изделий цинком с помощью термодиффузии. Уникальность разработки заключается в особых свойствах нанопорошка – металлические частицы имеют размеры меньше 100 нм и покрыты слоем пористого оксида. Это, во-первых, позволяет покрывать порошком даже труднодоступные поверхности деталей и, во-вторых, обеспечивает высокую концентрацию паров цинка на поверхности стали. Технология внедрена на Первоуральском новотрубном заводе (группа ЧТПЗ) при производстве насосно-компрессорных труб. Термодиффузионное цинковое покрытие выполняет там роль герметизирующего уплотнителя в соединительных муфтах и доказало свою высокую эффективность в опытной эксплуатации у целого ряда нефтяных компаний.

нанотехнологии 

12.01.2014, 1414 просмотров.


Нравится

Агентство экоинноваций

Российская биржа парниковых газов - быть или не быть?/ В преддверии Года Экологии-2017 и к 110-летия Столыпинской реформы

Экология и экономика: от ПМЭФ-2016 до встречи года экологии 2017 / Зеленый ВЭБ


Обсуждаем проблемы российских лесов - сертификация и спецификация

 

Проблемы управления и определения лесов в России / Лесной выпуск Дайджест Ecolife

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В фокусе - водные проблемы/Водохранилища и ГЭС,паводки и наводнения

Новости торговли углеродными выбросами(лето)


 

 

 

Соцсети/ Soc.Nets

11.10.2017 20:30:01

Алюминиевые батареи придут на смену литиевым? / Дешевые батареи из отходов производства стали

Константин Кравчик, работающий в EMPA (Швейцария) сделал замечательное открытие — нашел  «правильный» графит для создания дешевых накопителей энергии с использованием больших атомов алюминия и магния. «Павильным» оказался отработанный графит, образующийся в шлаке при производстве стали.  называемый Причина в том, что слои графита открыты на краях чешуек, и большие анионы алюминия легко проскальзывают в структуру между слоями. Мелкозернистый графит, обычно используемый в литиево-ионных батареях, не подходит для батареи Коваленко: зерна графита делают его похожим на смятую бумагу, поэтому  только маленькие литиевые ионы способны проникать в этот скомканный графит.

батареи из хлорида-алюминия

10.10.2017 17:08:11

Смартджет или чемодан без ручки? / UJET против Gogoro 2 и no-naim из Китая

Российский электробайк UJET выходят на рынок. Проект, находящийся под патронажем Роснано и лично Анатолия Чубайса позиционируется как прорывной. В чем именно прорыв, происходит ли что-то  реальное или это игра такая – все мы (в том числе –Правительство) делаем вид, что верим, что кто-то  начнет покупать электробайки по фантастической цене $10 тыс. за штуку, когда тайваньский GoGoRo выпускает новую модель за $1300? Говорят, что в Роснано делают очередные прорывные инвестиции. Возможно только, что слово прорыв здесь понимают в терминах ЖКХ – когда вода утекает «в никуда».

Gogoro 2, UJET, Смартджет

07.10.2017 00:19:56

Когдаб вы знали из какого сора... /Энергетике прирастать мусором вместе с Роснано?

Мы научились получать энергию из угля, газа, солнца и ветра. А в ближайшем будущем электричество в нашей стране будут генерировать из твердых коммунальных отходов. Об этом на конференции «Российская энергетическая неделя 2017» в Москве заявил глава госкомпании «Роснано» Анатолий Чубайс. Этот проект будут реализовывать вместе с госкорпорацией «Ростех».

РОСНАНО

05.10.2017 11:27:22

Инструментализация науки начнется с обновления научного флота?

Научно-исследовательский флот Федерального агентства научных организаций (ФАНО), Росгидромета и Роснедр пришел в «катастрофическое и кризисное состояние», утверждает Минобороны в докладе о состоянии национальной безопасности РФ в области морской деятельности.

научный флот

30.09.2017 20:57:49

Искусственное мясо. Когда котлеты из пробирки накормят мир?

Большинство людей, которые отказываются от мяса, делают это из этических соображений – животные не должны умирать ради сытости человека.

Искусственное мясо

06.09.2017 00:11:33

Метаморфозы ВИЭ - от оружия Запада, до энергии для бедных

Еще несколько лет назад ВИЭ в российской энергетике воспринимались как мода, способная лишь повышать цены на электричество и снижать надежность снабжения потребителей. Сегодня ситуация встала с головы на ноги

ВИЭ

06.09.2017 00:09:30

Четыре стартапа в области цифрового здоровья

Четыре стартапа-финалиста акселерационной программы G4A 2017 представляют три страны и три разных континента: ThinkSono и Aparito из Великобритании, Oratel Diagnostics LLC — из США, а Sky Labs — из Южной Кореи. Разработчики Oratel дополнительно воспользуются возможностями лабораторной инфраструктуры CoLaborator в Берлине.

стартап

RSS
Архив "Агентство экоинноваций"
Подписка на RSS
Реклама: