Промышленные и экологические приложения биотехнологии: нанотехнология
15.12.2006
3753
0
37530
Начало брошюры см. здесь.
Нанотехнология
Помните художественный фильм «Фантастическое путешествие», в котором подводная лодка вместе с пассажирами уменьшалась до микроскопических размеров? Сегодня промышленные биотехнологические компании отправляются в свое собственное фантастическое путешествие по субмикроскопическим мирам био- и нанотехнологий. Там они используют физико-химическую активность клеток для выполнения задач на наноуровне (10^-9 м).
Некоторые продолжают двигаться в направлениях, избранных геномикой и протеомикой, и применяют знания, полученные при изучении закономерностей органического мира, к неорганическому миру углерода и кремния. Например, компании Genencor International и Dow-Corning объединились с целью совместного использования накопленной ими информации о белковых и кремниевых системах. Целью их стратегического союза является применение биотехнологических моделей производства для создания продуктов строго специфического назначения, востребованных другими компаниями.
Такое взаимодействие био- и нанотехнологий обещает со временем принести много полезных и разнообразных материалов и продуктов. В частности, фотоника (стекловолоконная оптика) обладает потенциалом для создания новых микрооптических переключателей и оптических микропроцессорных платформ. А в области катализа использование неорганических углеродных и силиконовых субстратов в комплексе с биокатализаторами имеет большой коммерческий потенциал.
Создание наноструктур
Одно из наиболее интересных нано/биотехнологических приложений, находящихся на стадии разработки, использует подходы белковой инженерии для конструирования из готовых блоков наноструктур, предназначенных для выполнения специфических задач. Например, мы знаем, что определенные гены водных микроорганизмов отвечают за построение неорганического цитоскелета. Можно расшифровать механизмы, запускаемые при активации этих генов, и модифицировать их таким образом, чтобы они кодировали имеющие коммерческую ценность наноструктуры, например, специфические силиконовые микрочипы или микротранзисторы.
Недавно ученые университета штата Иллинойс обнаружили в пресноводных водорослях диатомеях уникальное углеродно-кремниевое соединение. Это открытие обещает пролить свет на молекулярные механизмы биосиликатирования – процесса, используемого растениями и животными для построения биологических структур. Понимание этих механизмов может иметь широкий круг применения: от недорогого синтеза сложных биоматериалов до разработки новых метолов лечения остеопороза. Специалисты Национального агентства по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA) и ряда компаний работают с биоактивной керамикой, обладающей неожиданными биоадгезивными свойствами. Эти свойства могут использоваться для обеззараживания воды, так как бактерии и вирусы хорошо прикрепляются к волокнам из этого материала.
Белковые полимерные структуры также дожидаются своего звездного часа. Промышленные биотехнологические компании обладают огромным опытом работы с генноинженерными методиками. Накопленный опыт может использоваться для создания многократно повторяющихся последовательностей аминокислот. Такие повторяющиеся сегменты из 5–6 аминокислот должны обеспечивать заданную физическую структуру биополимеров.
Компания Nexia заявила о создании методики синтеза вещества паутины в организме коз. Однако, возможно, в недалеком будущем мы сможем наладить крупномасштабное производство еще более прочных биополимеров в лабораторных условиях без участия живых организмов.
Методика углеродных нанотрубок представляет собой еще одну многообещающую область исследований и разработок наномира. Очень высокая прочность на разрыв делает углеродные нанотрубки незаменимым сырьем для создания новых высокотехнологичных материалов, которые могут использоваться для изготовления компьютеров, хранения или транспортировки водородной энергии и генерации электроэнергии. Углеродные нанотрубки можно покрывать биокатализаторами или другими белками, обладающими специфическими функциями. Биотехнологические методы могут использоваться для повышения экономичности производства углеродных нанотрубок.
Заглядывая еще дальше в будущее можно также предположить возможность использования фрагментов ДНК в качестве электронных переключателей. Теоретически количество возможных перспективных нано/био комбинаций практически неограниченно.
Как будет выглядеть нанорынок будущего? По оценкам Национального научного фонда США, к 2015 году оборот рынка нанотехнологической продукции может превысить триллион долларов США.
Промышленная биотехнология движется в направлении применения своих методик к работе с углеродом и кремнием, что со временем может отправить биотехнологические компании из нанопространства в финансовое гиперпространство.
Евгения Рябцева
Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология» http://www.cbio.ru/ по материалам BIO.org
Продолжение следует.
Нанотехнология
Помните художественный фильм «Фантастическое путешествие», в котором подводная лодка вместе с пассажирами уменьшалась до микроскопических размеров? Сегодня промышленные биотехнологические компании отправляются в свое собственное фантастическое путешествие по субмикроскопическим мирам био- и нанотехнологий. Там они используют физико-химическую активность клеток для выполнения задач на наноуровне (10^-9 м).
Некоторые продолжают двигаться в направлениях, избранных геномикой и протеомикой, и применяют знания, полученные при изучении закономерностей органического мира, к неорганическому миру углерода и кремния. Например, компании Genencor International и Dow-Corning объединились с целью совместного использования накопленной ими информации о белковых и кремниевых системах. Целью их стратегического союза является применение биотехнологических моделей производства для создания продуктов строго специфического назначения, востребованных другими компаниями.
Такое взаимодействие био- и нанотехнологий обещает со временем принести много полезных и разнообразных материалов и продуктов. В частности, фотоника (стекловолоконная оптика) обладает потенциалом для создания новых микрооптических переключателей и оптических микропроцессорных платформ. А в области катализа использование неорганических углеродных и силиконовых субстратов в комплексе с биокатализаторами имеет большой коммерческий потенциал.
Создание наноструктур
Одно из наиболее интересных нано/биотехнологических приложений, находящихся на стадии разработки, использует подходы белковой инженерии для конструирования из готовых блоков наноструктур, предназначенных для выполнения специфических задач. Например, мы знаем, что определенные гены водных микроорганизмов отвечают за построение неорганического цитоскелета. Можно расшифровать механизмы, запускаемые при активации этих генов, и модифицировать их таким образом, чтобы они кодировали имеющие коммерческую ценность наноструктуры, например, специфические силиконовые микрочипы или микротранзисторы.
Недавно ученые университета штата Иллинойс обнаружили в пресноводных водорослях диатомеях уникальное углеродно-кремниевое соединение. Это открытие обещает пролить свет на молекулярные механизмы биосиликатирования – процесса, используемого растениями и животными для построения биологических структур. Понимание этих механизмов может иметь широкий круг применения: от недорогого синтеза сложных биоматериалов до разработки новых метолов лечения остеопороза. Специалисты Национального агентства по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA) и ряда компаний работают с биоактивной керамикой, обладающей неожиданными биоадгезивными свойствами. Эти свойства могут использоваться для обеззараживания воды, так как бактерии и вирусы хорошо прикрепляются к волокнам из этого материала.
Белковые полимерные структуры также дожидаются своего звездного часа. Промышленные биотехнологические компании обладают огромным опытом работы с генноинженерными методиками. Накопленный опыт может использоваться для создания многократно повторяющихся последовательностей аминокислот. Такие повторяющиеся сегменты из 5–6 аминокислот должны обеспечивать заданную физическую структуру биополимеров.
Компания Nexia заявила о создании методики синтеза вещества паутины в организме коз. Однако, возможно, в недалеком будущем мы сможем наладить крупномасштабное производство еще более прочных биополимеров в лабораторных условиях без участия живых организмов.
Методика углеродных нанотрубок представляет собой еще одну многообещающую область исследований и разработок наномира. Очень высокая прочность на разрыв делает углеродные нанотрубки незаменимым сырьем для создания новых высокотехнологичных материалов, которые могут использоваться для изготовления компьютеров, хранения или транспортировки водородной энергии и генерации электроэнергии. Углеродные нанотрубки можно покрывать биокатализаторами или другими белками, обладающими специфическими функциями. Биотехнологические методы могут использоваться для повышения экономичности производства углеродных нанотрубок.
Заглядывая еще дальше в будущее можно также предположить возможность использования фрагментов ДНК в качестве электронных переключателей. Теоретически количество возможных перспективных нано/био комбинаций практически неограниченно.
Как будет выглядеть нанорынок будущего? По оценкам Национального научного фонда США, к 2015 году оборот рынка нанотехнологической продукции может превысить триллион долларов США.
Промышленная биотехнология движется в направлении применения своих методик к работе с углеродом и кремнием, что со временем может отправить биотехнологические компании из нанопространства в финансовое гиперпространство.
Евгения Рябцева
Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология» http://www.cbio.ru/ по материалам BIO.org
Продолжение следует.
Ваш комментарий:
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Чтобы оставить комментарий, необходимо авторизоваться.
Последние комментарии
