<<
>>

Проблемы определения используемых понятий

Необходимо сразу оговорить, что в литературе нет единого и четкого определения термина * нанобиотехнология» (НБТ), так что он отчасти лишен строгого смысла. В любом случае, НБТ определяют не как раздел самой нанотехнологии, а скорее (как уже отмечалось во введении) как некую промежуточную область между биотехнологией, медициной, чистой биологией и фармацевтикой.

С нанотехнологиями (в строгом смысле этого термина) НБТ объединяют следующие основополагающие принципы: методы создания структур и природные принципы синергизма; применение биологических элементов и материалов; создание комбинаций, поддерживающих или создающих биотехнологические процессы; реализация биосовместимых и биофункциональных материалов и процессов; синтез биологических элементов путем молекулярного структурирования.

Предметом изучения и исследования в НБТ выступают, с одной стороны, технические наносистемы, а с другой — биологические системы с функциональными компонентами нанометровых масштабов (Hartmann, 2003). Технические или изготовляемые человеком системы имеют большое значение в разных промышленных сферах (материаловедение, энергетика, автоматика, охрана окружающей среды и т. п.), а биотехнологические системы связаны с биологией, медициной, производством продуктов питания, агротехникой и т. п. Создание, изучение или использование и биологических, и технических наносистем требует понимания фундаментальных основ физико-химических явлений и выработки соответствующих технологических стратегий. Для общего обозначения применений биологических компонентов в наносистемах используют выражение «от био к нано», в то время как применение технических наносистем в сочетании с биологией естественных систем называют подходом «от нано к био» (VDI-TZ, 2004). Соотношения между этими подходами носят, естественно, достаточно сложный характер, что и отражено на рис. 5.1.

Принцип функционирования от био к нано можно объяснить на примере производства жидких кристаллов (используемых в дисплеях и т.

п.), синтез которых осуществляется на основе белков, обладающих заданными макроскопическими свойствами (например, оптической анизотропией). Эти свойства, естественно, как-то связаны со структурой и строением исходных белков и образуемых ими глобул. Как показано на рис. 5.2, исходные белки требуемого вида вполне могут быть по-

Рис. 5.1. Общая структура нанобиотехнологии в соответствии со сферами применения. Использование биологических стратегий, методик или компонентов в технических наносистемах называют направлением *от био к нано», а применение технических методов или компонентов для оптимизации биологических наносистем - направлением *опг нано к био»

лучены известными биотехнологическими методами, а для дальнейшего производства жидких кристаллов можно воспользоваться молекулярной самоорганизацией. Такое сочетание разных подходов (нанотехнологическая задача, биотехнологическая методика и использование молекулярной самоорганизации) является типичным для НТ, основанной на переходе от от био к нано, что обсуждалось выше.

Обратный подход (то, что выше было обозначено от нано к био) можно проиллюстрировать на следующем примере. Предположим, что мы ставим перед собой проблему дифференциации, то есть различения биологических клеток (например, столь популярных сейчас стволовых) по их реакции с биологическим окружением, но без контакта с другими клетками (Alberts и др., 2004). Процесс дифференциации клеток во внеклеточном окружении может стимулироваться с помощью некоторых сигнальных факторов, имеющих особое строение и заданную концентрацию, поэтому стволовые клетки в пробирке действительно могут быть отделены с использованием методик, отличных от естественного окружения, причем результат тако

го разделения может абсолютно совпадать с естественным биологическим процессом дифференциации.

Понятно, что это позволяет в принципе вырастить клетки заданного вида из выделенных таким образом стволовых клеток, но находящихся не в своем естественном биологическом окружении, а в некоторой технически смоделированной, наноструктурной системе. Такая система может, например, быть создана на обработанной физико-химическими методами поверхности, которая стимулирует процесс дифференциации, вызывая соответствующие сигнальные факторы. Нужный тип клеток может быть выделен и модифицирован на основе взаимодействия между клеткой и поверхностью, если созданная функциональная поверхность может как-то симулировать воздействие биологического окружения (см. рис. 5.3). В этом случае техническая наносистема, то есть физически и химически функционирующая повер-

Рис. 5.2. Пример нанобиотехнологического процесса с использованием обширного цикла преобразований. Процесс начинается с синтеза жидких кристаллов на основе белков, имеющих определенные характеристики. Так как речь идет о дальнейшей работе с использованием технических систем, следует говорить о математическом моделировании и общем подходе типа от био к нано. В данном случае нанотехнология позволяет получать белки заданного типа с использованием известных методов биотехнологии, а в результате биологической самоорганизации затем образуются белки, функционирующие в качестве нанокомпонентов технической системы

Рис. 5.3. Клетка фибробласта на поверхности стекла. Взаимодействие между клеткой и поверхностью удерживает клетку на поверхности, но позволяет ей, тем не менее, смещаться в боковых направлениях

хность, выступает средой, организующей или даже оптимизирующей требуемые биотехнологические процессы.

Выводы: Предметом НБТ является использование технических наносистем для воздействия на биологические системы или их применение (например, за счет использования биологических процессов или компонентов для оптимизации действия технических наносистем). Направленность применяемых методик позволяет различать методы или подходы, обозначаемые для удобства терминами от нано к био и от био к нано. 

<< | >>
Источник: Хартманн У.. Очарование нанотехнологии. 2008

Еще по теме Проблемы определения используемых понятий:

  1. 1.1. Основные понятия, термины специальной педагогики
  2. Язык и понятийно-категориальный аппарат
  3. 1.2 Понятийный статус термина
  4. § 3. Судебный прецедент: разнообразие понятий и многообразие форм проявления
  5. § 1. Пограничная безопасность: проблема формирования концептуальных основ
  6. 2.2. Ознакомление с проблемой по литературным источникам
  7. Проблемы этической психологии: предмет и методы
  8. Современное общество и необходимость обновления понятийного аппарата экономической географии
  9. Понятие и модель знака Огдена и Ричардса
  10. ОПЕРАЦИОННЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
  11. Гл а в а 1 ПОНЯТИЙНЫЙ СТАТУС, САМОИДЕНТИФИКАЦИЯ
  12. Некоторые специальные проблемы интерпретации в социально-гуманитарных науках