Знание- сила, 2006 № 10 (952)

Одним словом, был сделан фантастический прогноз развития нанотехнологий, рассчитанный на многие десятилетия, и который, к удивлению, начиная уже с 1989 года, начал сбываться прямо на глазах с заметным опережением по времени. Появились надежные прогнозы касательно медицины; уже в 2010 году в практику войдет молекулярная нанохирургия и наноремонт биологических клеток. И к этому имеются определенные основания — неспроста ведь конгресс США в 2000 году принял 10-летнюю программу под названием "Национальная нанотехнологическая инициатива", которая была возведена в ранг национального приоритета. Национальные программы по нанотехнологиям существуют в Японии, Корее, Германии Великобритании, Франции, Италии и некоторых других странах.

В то же время нашелся человек, имеющий другой взгляд на возможности нанотехнологий, который публично выступил с опровержением возможности создания самовоспроизводящихся роботов. Это Ричард Смэлли, один из трех Нобелевских лауреатов 1996 года за открытие фуллеренов. Р. Смэллей, как и Э. Дрекслер, верит, что потенциал нанотехнологий для человечества является почти беспредельным, но он имеет свою концепцию для нанотехнологий, где нет места молекулярным сборщикам. Разгорелся публичный и открытый спор между Э. Дрекслером, являющимся председателем Совета директоров Foresigt Institute (Калифорния), организации, призванной подготавливать общество к предвидению возможностей продвинутых технологий, с одной стороны, и профессором Смэлли — с другой.

Кто из них прав, остается загадкой и по сей день, несмотря даже на то, что в этом споре незримо присутствовал сам Ричард Фейнман, признанный авторитет в области квантовой механики. Именно он еще в 1959 году сделал предположение о возможности молекулярного производства и указал, как оно будет осуществляться — "через использование производительной машинерии -фабрик для построения меньших производств, приводящих в конечном счете к наномашинам, строящих продукты с атомной точностью".

Итак, в чем суть спора — понятно. Смогут ли нанороботы воспроизводить себя с атомной точностью. Были ли и естьли критерии истинности или ложности в этом споре и кто из спорящих все же прав?

Реальность создания самовоспроизводящихся наноботов пока под вопросом, но уже сейчас достижения в сфере нанотехнологий (в первую очередь в плане создания фантастических по свойствам бночипов и биосенсоров) выглядят впечатляюще.

Биосенсоры и биочипы — это сложнейшие системы, создаваемые в том числе на основе фуллеренов. Биосенсорами называют большой класс электрохимических устройств, которые предназначены для анализа химических соединений в жидких и газообразных средах. До недавнего времени основу биосенсоров составляли ферментные электроды. В них собственно сенсорной частью, реагирующей с определяемым веществом, были ферменты, прикрепленные к поверхности подложки некоторой пластинки, например полимерной или гелевой пленки. Свойства биосенсоров в большой степени определяются подложкой. Следует заметить, что термин биосенсор из обихода постепенно исчезает, он вытесняется более общим термином — биочип. Важно, что биочипы, биосенсоры компонуются в пространстве наноразмерноетей.

Биологические чипы во многом схожи с электронными компьютерными — и те, и другие собирают и обрабатывают огромное количество информации на малой поверхности. И те, и другие состоят из огромного количества миниатюрных элементов, ячеек, скомпонованных в сложнейшие полифункциональные системы. Но есть пока между ними и существенные различия, касающиеся в основном принципов их внутреннего устройства, конструирования и функционирования.

Выделяют различные виды биочипов: ДНК-чипы, белковые чипы и чипы для определения низкомолекулярных химических веществ. Все они в определенном смысле в миниатюре воспроизводят специальную химико-аналитическую лабораторию, т.е. это своего рода "лаборатория в чипе". Соорудить в пространстве чипа камеры и каналы, насосы и клапаны, нагреватели, миксеры и датчики очень непросто, так как все это должно быть очень маленьким, должно работать слаженно и, естественно, автоматически. Современные биочипы уже могут практически все — за короткое время определять несколько тысяч аллергенов, онкогенов, различных биологически активных веществ и даже генетических дефектов. Они заменяют целые иммунологические лаборатории, в тысячу и десятки тысяч раз увеличивают производительность большинства диагностических методов. Уже в самое ближайшее время при помощи белковых чипов, несущих молекулы, чувствительные к различным низкомолекулярным соединениям, можно будет определять наличие широкого спектра лекарственных веществ, гормонов, наркотиков, ядов, пестицидов практически в любом анализируемом материале. Являясь биочипами процедурного типа, в том смысле, что результат анализа на их основе получается после совершения необходимого набора определенных процедур, все это они могут или смогут делать пока только за пределами организма, обследуемого человека. Но это пока. Открытие фуллеренов сказочно расширяет возможности биочипов не только процедурного типа, но и на основе других принципов, например, прямого анализа, причем даже с исключением из них ферментной основы.

Появляется возможность их имплантации в организм человека и животных. Это позволит врачам контролировать и своевременно корректировать физико-химические характеристики внутренних органов и сред организма. Возможно, отпадет необходимость в специалистах-терапевтах клинического звена, ведь появится возможность сразу, не доводя дело до развития болезни, устранять ее причину. Например, биочип, анализирующий и нормализующий содержание холестерина в крови, может существенно сократить "фронт работ" кардиологов. То есть нет повышенного холестерина — нет ишемической болезни сердца — нет инфаркта миокарда. Своевременная информация о заражении инфекционными и инвазионными болезнями позволит не только успешно лечить их, не допуская развития хронических патологий (ВИЧ, гепатит С, малярия), но и сведет эпидемический процесс на нет. Возможно применение нанотехнологий в травматологии, что позволит ускорить заживление ран и ушибов мягких тканий, переломов костей. Не об этом ли говорили и мечтали столпы медицины прошлого?

Петр Ростин

Приличные океанические течения не похожи на реки — они и есть реки в океане. Как и реки, они способны "исчезать" в глубинах океана и вновь приближаться к поверхности, способны время от времени менять свое "русло". Как и реки, они подчиняются законам гидравлики. Одни из них — образование уже не круговоротов, а водоворотов. Какие побольше, какие поменьше. Как самые маленькие циклоны в атмосфере, смерчи и торнадо — самые разрушительные, так самые маленькие водовороты в океане — самые созидательные. Некоторые из них уходят в самую глубь океанов, ко дну, и поднимают оттуда холодную придонную воду к поверхности- Похоже на водяной столб в воде, и довольно высокий. В отличие от смерчей такие водовороты очень устойчивы и во времени, и в пространстве, и в каждом океане их немного, примерно по десятку. Размер их в поперечнике — 10 -15 километров, а высота зависит от расстояния до морского дна. С борта корабля они незаметны, для судоходства значения не имеют, и обратили на них внимание только в 60-е годы XX столетия.