С помощью наночастиц российские ученые пытаются бороться с раком
Приставка «нано» (по-гречески — карлик) означает миллиардную долю чего-либо. Слова, начинающиеся с «нано», судя по всему, станут привычными в ХХI веке — нанотехнологии, нанофизика, нанохимия и даже нанобиология должны решить многие проблемы человечества.
Ученые, в том числе и России, возлагают большие надежды на микроскопические наносистемы и наночастицы, размеры которых определяются в нанометрах, то есть в миллиардных долях метра. Более того, российские ученые идут в числе первых в области исследований этих систем и частиц, особые свойства которых связаны с тем, что они сравнимы с радиусом действия атомов друг с другом и поэтому вносят большой вклад в свойства тел, из этих атомов состоящих. Ведь основные идеи в области нанотехнологий возникли в СССР.
«Нанохимия, — по словам члена-корреспондента Российской академии наук (РАН) Игоря Мелихова, — уже стала модной наукой». Почти каждая пятая научная публикация по химии посвящена именно наночастицам. Эта область науки находится на грани совершенно нового этапа — возможности наблюдения за отдельной молекулой и управления ею.
И все это необходимо для чрезвычайно важных применений — создания новых лекарств и методов их доставки к нужному месту в организме, получения новых материалов с уникальными свойствами, решения экологических проблем. Перенос вещества в окружающем мире осуществляется за счет наночастиц. Например, в этом виде находится 5-7 процентов вещества в воде морей и океанов.
Игорь Мелихов рассказал в беседе с обозревателем РИА «Новости» о работе лаборатории гетерогенных процессов Московского государственного университета (МГУ) имени Михаила Ломоносова. Там получены материалы, свойства которых можно менять по команде извне (с помощью известных физических полей). Кроме этого, ученые университета вместе с онкологами разрабатывают на мышах метод уничтожения раковых клеток. В больных тканях создаются «комки» наночастиц, а затем воздействием на них ультразвука, безвредного для здоровых тканей, разрушаются раковые клетки.
Бум, связанный с наносистемами, происходит и в минералогии. Геологи полагают, что существует множество месторождений, в которых те или иные ценные вещества находятся в состоянии наночастиц. Проблема состоит в способах их выделения. Российский геолог, академик Олег Богатиков привел в пример золото. В отвалах после добычи самородного золота, сообщил он, образуются новые «сгустки» наночастиц золота. Необходима, подчеркнул он, технология сбора и извлечения этих мельчайших частиц. Другими словами, надо заставить их быстрее слипаться друг с другом.
То же относится и к морской воде, из которой можно извлекать много ценного.
Один из способов извлечь наночастицы — химические фильтры, с которыми бы частицы могли взаимодействовать химически. Через любые известные до сих пор фильтры наночастицы проходят свободно. В металлургии, по словам российского ученого-металлурга Николая Лякишева, значение нанотехнологий очень велико. Известно, что свойства металлов улучшаются с «измельчением» их структуры — чем мельче частицы, из которых они состоят, тем выше качество металла, например, стали. Так вот, прочность металлов в наносостоянии возрастает в 3-4 раза, твердость — в сто раз, многократно увеличивается и стойкость к коррозии. Уже есть методы получения нанопорошков. К сожалению, отметил Николай Лякишев, металлургические компании в России пока не интересуются фундаментальными исследованиями и высокими технологиями. Они получают неплохие доходы от производства «простой продукции».
Министерство промышленности, науки и технологий России подготовило систему мер по развитию металлургической промышленности страны. Реализация этих мер должна обеспечить прирост производства в отрасли на 20-30 процентов к 2010 году. Важнейшее направление этой программы — переход на инновационный путь развития металлургии. Возможно, если часть предусмотренных на это ресурсов будет вложена в нанотехнологии, рост в металлургии станет более впечатляющим.
Наночастицы имеют огромные перспективы в микроэлектронике и квантовых компьютерах будущего. Например, по словам известного российского физика Евгения Велихова, объем памяти диска в 100 гигабайт («гига» по-гречески — гигант, а приставка означает увеличение в миллиард раз) с использованием нанотехнологий может быть увеличена в тысячу раз — до 100 терабайт («тера» по-гречески — чудовище).
Основные идеи в области нанотехнологий возникли в СССР. Исследования велись в МГУ и в Харькове (Украина). Однако сейчас Россия стала отставать на этом направлении по весьма тривиальной причине — из-за недостаточного финансирования. Хотя с точки зрения методологии вклад российских ученых в нанонауки и сегодня огромен.
Исследования в суперсовременной области требуют соответствующих инструментов. В данном случае, мощнейших микроскопов — электронных, туннельных, а также с использованием ядерно-магнитного резонанса. Такие приборы в России есть, и, по мнению вице-президента РАН Николая Лаверова, их следует собирать в крупные центры коллективного пользования, в которых объединять усилия ученых разных специальностей.
Прогнозы показывают, что через 10-15 лет нанотехнологии разовьются настолько, что мировой объем продукции с их использованием достигнет триллиона долларов.
В мире над этими проблемами работают сотни лабораторий. В России, по словам Игоря Мелихова, только среди химиков можно назвать около двух десятков крупных ученых, которые со своими коллективами ведут исследования наноструктур.
Недавно на заседании главного научного штаба страны — президиума Российской академии наук — подробно обсуждались проблемы нанонаук в целом. А ближайшая международная конференция по нанофизике не случайно состоится в июне в Санкт-Петербурге — одном из российских центров этой области науки.
