НАНОТЕХНОЛОГИЯ.

Не так давно специалисты Института проблем механики положили начало целому направлению в медицине. Речь - о микроскопических роботах-врачах. Коллектив академика Дмитрия Климова разработал "жучка" для лечения кровеносных сосудов. Механическое "насекомое" вводится в сосуд и ползет по нему, очищая и "латая" микротрещины. Между прочим, создатели отечественного "жучка", возможно, сами не подозревали, как близко подошли к решению проблемы преодоления старости.

«Микроскопические роботы-врачи могут в буквальном смысле вылечивать от старости», - считает ученый-геронтолог из Санкт-Петербурга Михаил Соловьев. - Причины старения организма имеют молекулярную природу, значит, чтобы омолодиться, нужно прооперировать не орган, а каждую клетку, даже молекулу. Для этого сейчас создаются так называемые молекулярные роботы. Это белковое или органическое микросущество, задача которого - восстанавливать разрушенные химические связи в человеческих клетках.

В разработку нанороботов ежегодно вкладываются десятки миллиардов долларов. Правда, не в нашей стране. Лечение молекулярными роботами будет выглядеть примерно так: пациенту делается инъекция, в которой - миллионы этих самых "микрохирургов", и армия искусственных существ начинает выполнять свою работу в организме. Человек превращается в "муравейник", населенный роботами. Процессом руководит компьютер, а информация "исполнителям" передается через магнитное поле, в которое помещают пациента. В идеале по окончании сеанса человек избавляется от всех болячек и вновь становится молодым. После чего большинство нанороботов выводят из организма, а небольшую часть оставляют - для мелкого "текущего ремонта".

Основные положения нового направления НТР были намечены в хрестоматийной речи отца нанотехнологий Ричарда Фейнмана There's Plenty of Room at the Bottom ("Там внизу - море места"), произнесенной им в Калифорнийском технологическом Институте (Caltech) еще в 1959 году. Тогда его слова казались фантастикой только лишь по одной причине: еще не существовало технологии, позволяющей оперировать отдельными атомами на атомарном же уровне (подразумевается возможность опознать отдельный атом, взять его и поставить на другое место). Такая возможность появилась лишь в 81-ом году, когда в швейцарском отделении IBM был разработан сканирующий тунельный микроскоп - прибор, чувствительный к изменениям тунельного тока между поверхностью материала и сверхтонкой иглой.

Что же может дать нанотехнология для продления жизни? Ответ естественен - Мы можем создать микроскопических роботов для внутренней молекулярной хирургии даже для отдельных клеток. И прототипы подобных устройств уже созданы.

А если это будут ещё и саморазмножающиеся устройства - то они смогут осуществлять не только экстренный операции, но и текущий мониторинг - коррекцию состояния организма. Это сулит гигантские перспективы. Робот - симбиот может избавить нас от многих проблем. Ведь недаром Foresight Institute обещает 250 000$ тому, кто построит нано-робота ("руку", которая сможет оперировать на молекулярном уровне) и тому, кто создаст 8- ми битный сумматор, умещающийся в кубике со стороной в 50 нанометров.

Однако только с создания в 1986 г. атомно-силового микроскопа, позволяющего, в отличие от туннельного микроскопа, осуществлять взаимодействие с любыми материалами, а не только с проводящими, открылась перспектива создавать нанотехнические устройства. Дело в том, что для столь маленьких механизмов, классическая технология не приемлема и приходится опираться на разработки самой природы, которая, как известно, предпочитает углерод и органику.

Ещё в 1991-м году удалось создать углеродные нанотрубки диаметром около 1нм., однако лишь в 97-98-х годах им нашлось практическое применение в виде сверхчувствительных весов, на которых можно взвешивать вирусы. Более того, на основе нанотрубок были сделаны микротранзисторы.

По сообщению агентства "Информнаука" от 18 апреля 2000 г., японские ученые, испаряя в луче импульсного лазера таблетки из смеси нитрида бора, углерода и окиси кремния, обнаружили в продуктах реакции нанокатушку индуктивности, созданную самой природой.

В октябре 98-го датские ученые продемонстрировали функционирование атомного бинарного тригера (позволяющего запоминать два состояния). Тунельный микроскоп использовался для удаления одного или двух атомов водорода от атома кремния, вследствие которого оставшийся атом водорода "переключался" в одно из двух положений.

13 января 1999 года CNN сообщила о построении группой исследователей Надриана Симана (Nadrian C. Seeman) молекулярного двигателя на основе ДНК. Размер сгибающегося по команде механизма шарнирного типа составляет четыре десятитысячных толщины человеческого волоса. Устройство изготовлено при помощи соединения двух двойных спиралей ДНК посредством ДНК-моста. При подаче определенного химического сигнала часть этой структуры изгибается.

Это лишь первая ласточка . «Мы пока не знаем, способен ли подобный механизм передавать нагрузку; мы продемонстрировали лишь то, что при движении правильно выдерживаются исходное и конечное положения. Что происходит в промежутке между ними, неизвестно, - сказал он. - Но мы постараемся использовать это открытие и надеемся, что в случае неудач сможем внести изменения, которые сделают конструкцию более полезной» - сказал Симан.

29 января 1999 Исследовательская группа Чикакского Северо-Западного Университета (Northwestern University) опубликовала метод, названный ими dip-pin lithography, позволяющий чертить линии шириной в несколько атомов на поверхности золота. В июня 2000 года они представили на суд публики 8-ми перьевой наноплоттер способный создавать 8 идентичных изображений молекулярными чернилами с точностью рисунка до 1 молекулы и шириной линии 30 молекул

И вот 25.01.2001 "АК&M" сообщил что в Японии создан первый в мире молекулярный двигатель. Суперминиатюрная конструкция состоит из трех частей: иона металла и двух молекул порфинина - сложного циклического соединения, в состав которого входит хлорофилл, преобразующий свет в органические вещества. При определенной температуре ион притягивает с двух сторон молекулы и под воздействием света и электрического напряжения те начинают вращаться. По мнению создателей, эта разработка открывает фантастические возможности в области молекулярных технологий. Энергия такого двигателя может быть использована в медицине при создании микроскопических препаратов или клеток-трансплантантов.

И вот в июне 2001 г. новый прорыв.

Роботы размером с рисовое зерно созданы Казуши Ишиямой (Kazushi Ishiyamа) из японского Tohuku University. Этими машинками, имеющими внутри цилиндрические магниты длиной 8 мм и диаметром менее 1 мм, можно управлять с помощью электромагнитного поля, под воздействием которого роботы вкручиваются туда, куда надо вкрутиться. Ишияма разработал два прототипа - для жидкой и для плотной среды. Результаты первых испытаний обнадеживают: робот для жидкости успешно передвигался в емкости, заполненной силиконом, а "плотный" робот оказался в состоянии проходить сквозь двухсантиметровый бифштекс. Одно из устройств Ишияма оснастил металлическим шипом: предполагается, что, нагреваясь, он будет разрушать раковые клетки. Вводить в вены такую машинку можно через обычную иглу.

Нанотехнологический робот-проходчик.

По словам Ишиямы, его разработка в перспективе может оказаться намного эффективнее используемых сейчас катетеров. Если удастся сконструировать еще более миниатюрные устройства, они смогут проникнуть и в самые мелкие, а потому пока недоступные, сосуды, находящиеся, например, в головном мозге.

Впрочем, ни в какие сосуды новые роботы еще не вводили. Их использование в хирургических операциях - дело неблизкого будущего. Остается масса проблем: прежде всего, специалисты опасаются, как бы эти машинки не застряли где-нибудь внутри.