Сегодня

НАША ГАЗЕТА | Архив 2007-2010 - Нанотехнологии

0
НАША ГАЗЕТА | Архив 2007-2010 - Нанотехнологии
Хозяева микрокосмоса


НАША ГАЗЕТА | Архив 2007-2010 - Нанотехнологии
Благодаря нанотехнологиям, человечество сможет победить рак и создать сверхпрочные материалы. Однако ученые уже опасаются, что роботы, которых нельзя разглядеть даже в микроскоп, могут выйти из-под контроля и поглотить Землю.


Рак и сердечно-сосудистые заболевания скоро перестанут быть смертельными, утверждает известный американский футурист и ученый Рэймонд Курцвайл. От них не удастся избавиться совсем, но они будут не страшнее обычной простуды. По словам ученого, с этими и другими болезнями легко справятся миниатюрные роботы, которые внутри наших тел будут ремонтировать поврежденные ткани и убивать вредные клетки.
Курцвайл говорит о практическом применении нанотехнологии — новой научной дисциплины, которая занимается созданием устройств и веществ размером в нанометры (10-9 м). Благодаря ей в скором будущем станет возможным создание материалов, свойства которых в наше время трудно представить. Например, листы толщиной в несколько молекул будут прочнее алмаза, а краска из наноэлементов сможет превратить обычную стену в сверхтонкий дисплей. Когда в 1986 году американский ученый Эрик Дрекслер, который первым в мире получил степень доктора нанотехнологии в Массачусетском технологическом институте, описал такой способ в своей книге Машины созидания, его называли нереальным мечтателем. Но сегодня, по мнению большинства исследователей, нанотехнологии перестали быть фантастикой.
«Нанотехнологии произведут такую же революцию в манипулировании материей, какую произвели компьютеры в манипулировании информацией», — убежден Ральф Меркл, профессор Технологического колледжа штата Джорджия.


Программируемая материя

Одним из предвестников новой технологической эры стал наноробот, состоящий из одной молекулы, созданный группой ученых из Еврейского университета в Иерусалиме под руководством Итамара Виллнера. При встрече с той или иной ДНК робот начинает светиться. По мнению израильских исследователей, их разработка должна стать основой новых, более точных методов диагностики инфекционных заболеваний.
Виллнер известен в научном мире благодаря созданному им первому молекулярному калькулятору, использующему для своих операций ферменты. Ферментный компьютер способен, правда, производить только две основные логические операции, и для этого ему требуется несколько минут. Но разработчики считают, что этот примитивный нанокалькулятор предоставит им возможность следить за реакцией организма на те или иные лекарства. «Имплантировав ферментный компьютер в тело, можно с его помощью наблюдать за обменом веществ», — поясняет Виллнер.
Ученый мир встретил изобретение с большим энтузиазмом. «Если такие калькуляторы можно будет создавать внутри живых клеток, то когда-то они будут играть ключевую роль в доставке лекарств непосредственно к проблемному месту или создавать их прямо у больных клеток», — говорит Мартин Эймос из британского университета Эксетера.
Еще одним направлением развития нанотехнологии может стать программируемая материя, из которой можно создать любой предмет с необходимыми свойствами. К примеру, мини-компьютер, который может превратиться в утюг, затем — в удобное кресло, а из него — в теплую курточку. «Вы могли бы носить с собой некоторое количество этого материала, из которого по необходимости делали бы миллион различных вещей, — описывает возможность программируемой материи доктор Тодд Моури, директор исследовательской лаборатории Intel в Питтсбурге. — Это было бы похоже на окончательный вариант швейцарского армей-ского ножа».
Моури уже участвует в проекте по созданию такого материала. По его замыслу, программируемая материя должна состоять из миллионов нанороботов, которые, взаимодействуя между собой, могут формировать любые предметы.
Это похоже на фантастику, говорят скептики. «Люди, знакомясь с нашим проектом, думают о роботе из жидкого металла, как в фильме «Терминатор». Они смотрят на нас, как будто мы начитались научной фантастики. Да, наш проект немного похож на высадку человека на Луне», — признается
Моури.
Но участники проекта уже разработали несколько прототипов роботов, которые с помощью электромагнитов взаимодействуют между собой наподобие шестеренок. Правда, диаметр каждого — 44 мм, так что говорить о наномасштабах в данном случае еще рано. Тем не менее исследователи считают это значительным достижением. «Как только мы получили эти шевелящиеся штуки, вероятность нашего успеха повысилась», — говорит Моури.
В ближайшее время специалисты по клейтронике — так ученые условно назвали научную дисциплину, которая занимается программируемой материей, намереваются построить множество роботов, чтобы начать эксперименты с изменением формы. В дальнейшем они собираются создать сразу сотню «клейтронных атомов» размером с теннисный мяч, способных перемешаться и взаимодействовать друг с другом в трех измерениях.


Тотальный ремонт организма

Но главной сферой применения нанотехнологий будет все же медицина. В первую очередь с помощью искусственных наночастиц ученые планируют побороть рак.
Дженнифер Уэст, биоинженер из университета Райс, разработала наночастицы с золотой оболочкой, которые могут убивать раковые клетки. Благодаря своим размерам — их диаметр всего 120 нанометров, что в 170 раз меньше раковой клетки, — они легко проникают в опухоль. При облучении инфракрасным светом золото сжигает раковые клетки, не причиняя вреда здоровым тканям.
Метод уже прошел проверку на лабораторных мышах. По мнению исследователей, он дешевле, быстрее и безопаснее, чем традиционные хирургические операции, химиотерапия и радиационное облучение, от которых здоровые ткани страдают больше, чем опухоли. Кроме того, с помощью инфракрасных лучей можно проводить сварку тканей, покрытых золотыми наночастицами. Это поможет хирургам воссоединять кровеносные сосуды после пересадки органов.
Другая потенциально эффективная методика предусматривает введение в организм наночастиц селенида кадмия. Они способны светиться в ультрафиолетовых лучах и, проникая в раковую опухоль, позволяют хирургу более точно удалить поврежденную ткань.
Но наибольшее впечатление на ученых производят фантастические идеи использования в медицине нанороботов. По мнению Курцвайла, размер этих машин (до 3 микрометров) позволит им путешествовать по телу вместе с кровью. С помощью специальных молекулярных маркеров они будут распознавать раковые клетки и уничтожать их. Помимо этого, нанороботы смогут также очищать кровеносные сосуды от тромбов. Имплантированные в мозг нанокомпьютеры повысят эффективность мыслительных процессов. Нанороботы будут лечить наши старые поврежденные клетки, таким образом делая организм моложе. Курцвайл считает, что такие нововведения появятся в ближайшие десятилетия. «Через 15 лет продолжительность человеческой жизни будет значительно увеличена. Начиная с 2020-х, ежегодно она будет увеличиваться на один год», — утверждает он.


С миру по молекуле

Сейчас эксперты дискутируют о том, какой способ конструирования наномашин будет наиболее эффективным. Одни видят выход в так называемых фабриках размером с офисный принтер. Другие считают, что роботов можно научить самовоспроизведению из «подручных материалов».
Именно об этом идет речь в книге Дрекслера «Машины созидания». Он считает, что нужно разработать наноманипулятор, с помощью которого роботы смогут перемещать атомы вещества. Институт молекулярного производства (Калифорния, США) уже объявил о призе в 250 тыс. долларов за изготовление такого устройства. Специалисты прогнозируют, что оно появится до 2020 года.
Наноманипулятор вместе с нанокомпьютером позволит роботам создавать любые объекты, в том числе и собственные копии. Им будут нужны только энергия и материал.
Это вызвало обеспокоенность ученых, которые боятся, что подобные машины могут выйти из-под контроля. Если роботы размером с молекулу разберут все живое на Земле на такие же молекулы, то, по их мнению, планета может покрыться однородной серой слизью. Такой мрачный вариант развития событий предсказал в своей книге сам Дрекслер. В связи с этой опасностью некоторые ученые, например, один из разработчиков языка программирования Javа Билл Джой, уже призывают к прекращению исследований в этой области.
Но сегодня Дрекслер опровергает созданный им 20 лет назад сценарий «серой слизи». «Я думал, что было важно выделить худшую модель так, чтобы те, кто изучает нанотехнологию, не могли бы рассматривать ее выгоды, не понимая потенциального риска», — оправдывается исследователь. Вместо автономного самокопирования он предлагает автопроизводство, при котором один наноробот будет делать свою копию под контролем человека или обычного компьютера.
Угрозу в развитии нанотехнологий видит и Курцвайл. Он считает, что этими методами могут овладеть террористы и, скажем, распространить опасный вирус. Поэтому нужно соблюдать осторожность. «В этой игре нам необходимо всегда быть на шаг впереди», — утверждает ученый.
Виталий ЖДАНОВ.

Метки: {keywords}

  • Распечатать

Ссылки на материал


html-cсылка:

BB-cсылка:

Прямая ссылка: