Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

БИОЧИПЫ, БИОСЕНСОРЫ И НАНОБОТЫ



В последнее время всё больше получает распространение особый вид сенсоров – биосенсоры. Это такие датчики, в состав которых включены те или иные биологические объекты, начиная от ферментов и заканчивая клеточными культурами или тканями. Под терминами «биосенсор» и «биочип» обычно подразумеваются электронные устройства, содержащие биомолекулы (нуклеиновые кислоты). Они используются, например, в широко распространенных глюкочипах - приборах для замера уровня сахара в крови. В настоящее время существуют биосенсоры для диагностики онкологических и инфекционных заболеваний. Расцвету биосенсинга способствует и бурное развитие компьютерных технологий, позволяющее конструировать наноразмерные сенсоры или даже использовать в их качестве биологические молекулы. «По сути биосенсоры – это естественные датчики, входящие в состав тела всех организмов,» – так прокомментировал биосенсорный бум заведующий лабораторией биосенсоров в Институте биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН доктор химических наук Анатолий Решетилов. Первым аналогом биосенсора «от природы» можно считать канарейку, которая на протяжении нескольких столетий была незаменимым помощником в британских угольных шахтах: оповещала рабочих об утечке метана.

 

 

 

 

Методы биоинформатики и медицинские компьютерные программы в ближайшее время должны войти в жизнь каждого человека, как и чип-диагностика. В ближайшем будущем в нашей жизни появятся молекулярные машины, которые работают на нано уровне и позволяют по капле крови или слюны поставить диагноз человеку, путем соотнесения его уникальной генетической информации и биоинформационных данных, заложенных в персональном компьютере. Следить за всем и вся в режиме реального времени будут миллионы биомолекул, встроенных в миниатюрные электронные устройства. Они станут оповещать нас о состоянии клеток, органов, экосистем… Они внедрятся во все сферы нашей жизни и изменят их до неузнаваемости.

Сегодня биосенсоры - это датчики, в состав которых включены самые разные биологические объекты, выполняющие роль чувствительных матриц. Сейчас биосенсоры могу не только «собирать интересующую информацию», но и при воздействии на них сигнала оператора оказывать точечное влияние на объект. Так, например, сенсоры, подключенные к клеткам мозга – нейронам, могут регистрировать их электрическую активность, но при необходимости могут и сами раздражать нейроны микроимпульсами тока и изменять, таким образом, их поведение.

 

В марте 2013г. прошло заседание правительственной рабочей группы по развитию биотехнологий, где было принято решение о поддержке инновационной медтехники. Вице-премьер РФ Аркадий Дворкович поручил Минздраву разработать к 1 мая 2013 г. Федеральную Целевую Программу (ФЦП) по развитию инновационной медицинской техники, созданной на основе биосенсеров и биочипов. Кроме того, было принято принципиальное решение о правительственной поддержке этого направления: на заседании шла речь об изменении законодательной базы, оптимизации таможенного регулирования и создании налоговых преференций в сферах применения биомедицинских клеточных технологий и биомедицинского применения тканей человека. А. Дворкович призвал ускорить разработку соответствующих нормативно-правовых актов.

 

На заседании правительственной рабочей группы профессор биофизики Игорь Меглинский предложил внедрить биосенсоры в детскую цветную переводную татуировку (чип-тату) таким образом, чтобы по изменению цвета картинки можно было судить о физиологических процессах, проходящих в организме ребенка. Это так называемая «сенсорная бумага», которую можно вживлять в кожу человека и таким образом проводить непрерывный мониторинг показателей здоровья организма. Дальнейшая работа по этим проектам - все большая интеграция таких сенсоров и живой кожи.

Об этом направлении говорится и в «Стратегии медицинской науки до 2025 г.»: «Будут созданы биомедицинские клеточные и тканеинженерные продукты для замещения тканей и органов, структур организма, создаваться искусственные органы, производиться стимуляция роста сосудов, происходить регенерация органов, костей и тканей, клонирование. Это можно будет делать в течение ближайших 2-4х лет.

Первыми продуктами станут уже разработанные клеточные продукты для восстановления кожных покровов, костной, хрящевой ткани, роговицы, различных эпителиев, лечение парадонта, скелетных мышц и миокарда. Внедрение 2-3 года.»

 

ВВС США финансируют работу по созданию технологии маркировки цели наноточками, которые позволят следить за объектом с большого расстояния. Новая технология предполагает возможность слежки с воздуха за различными объектами: от отдельных подозреваемых лиц, до крупной военной техники. Интерес Пентагона к технологии маркировки цели обусловлен возмущением общественности и правительств стран, которые подвергаются бомбардировкам с борта американских беспилотных летательных аппаратов. В настоящее время компания Voxtel разрабатывает для Пентагона технологию распыления наноточек с борта БПЛА. После этого отследить цель с воздуха будет легко даже на улицах оживленных городов. Помеченные цели мгновенно выдадут себя свечением наноточек, за которым можно не только следить, но и навести на них оружие. Невидимые метки позволят скрытно и надежно следить за целями, арестовывать или уничтожать их без жертв среди мирных жителей.

Команде химиков и инженеров из Университета штата Пенсильвания удалось разместить крошечные искусственные двигатели внутри живых человеческих клеток. Двигатели приводились в движение с помощью ультразвуковых волн, а направление движения задавалось с помощью магнита. Созданы нанороботы, способные осуществлять высокоточное внутриклеточное хирургическое вмешательство: они могут отыскивать все раковые клетки и подвергать их химиотерапии, не вмешиваясь в жизнедеятельность соседних здоровых клеток. Кроме того, управляемые нанороботы могут применяться в совершенно новых областях, например при прокладке нейроинтерфейсов внутри живой ткани.

Согласно результатам исследований ученых из Университета штата Мичиган и Университета Индианы, употребление типичных количеств наночастиц вряд ли нанесет ущерб здоровью человека. Оценить безопасность долговременного употребления наночастиц не представляется возможным: пока слишком мало данных и соответствующих исследований. Тем не менее, есть ряд исследований, которые указывают на потенциальную опасность наночастиц, при этом наночастицы уже широко используются, их можно найти повсеместно: в еде, зубной пасте, шампуне, красках, на бытовых приборах. В лидерах наночастицы серебра, которые служат в качестве антибактериального покрытия упаковок продуктов, столовых приборов, посуды, одежды и т.д. Особое беспокойство вызывает тот факт, что наночастицы очень широко употребляются в детских товарах: игрушках, посуде, одежде и других. Ученые пришли к выводу, что по крайней мере одноразовый прием доступной (содержащейся в бытовых предметах) дозы наночастиц не приведет к развитию острого отравления. Но если наночастицы применяются уже в массовом порядке, то кто может сказать, насколько это безопасно для человека?

В общем, биосенсоры, наноботы и биочипы норовят пробраться буквально в каждый уголок нашей жизни, нашего быта: они будут и в холодильнике, и в миксере, и в одежде, и, конечно, там, где прямое или постоянное присутствие человека просто невозможно. Учёные уже разработали так называемую «умную пыль» - распределенные сенсорные сети (РСС)– это тысячи самособирающихся наносенсоров, которые, кроме того, что анализируют окружающую среду, ещё и общаются друг с другом, самостоятельно организовываясь в единую интеллектуальную сенсорную сеть, которая может контролировать, по тысячам целевых параметров, квартиры, жилые дома, целые города и даже континенты. Разработчики считают, что РСС в десятки раз надежнее существующих беспроводных сетей, они позволяют формировать системы автоматического решения огромного комплекса задач практически без вмешательства человека.




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.