О технологиях будущего поговорили в Информационных центрах по атомной энергии (ИЦАЭ) Воронежа и Саратова. Эксперты рассказали о восстановлении тканей человека при помощи наноматериалов и об использовании белковых молекул в различных научных сферах – от биоинженерии до микроэлектроники.

Начался телемост с лекции доктора биологических наук, доцента кафедры биофизики и биотехнологии ВГУ Сергея Антипова «Белки на службе человечества: от биотехнологии до микроэлектроники». Белки – уникальные структуры, связанные с большим количеством процессов в организме: это и «кирпичики» для создания клеток, и транспортёры веществ, и хранители энергии, и гормоны организма, и клеточные рецепторы, и иммунитет… При этом белки издавна используются человеком, например, в пищевой отрасли.

Сергей Антипов уделил отдельное внимание истории взаимодействия физиков и биологов и рассказал о деятельности Эрвина Шрёдингера и Жака Арсена Д’арсонваля. Доктор биологических наук рассказал о современных интересах биофизиков: о структурах, основанных на шаперонах (белки, которые восстанавливают структуру других белков и создают белковые комплексы), о возможностях применения белка ферритина в квантовых точках (нанометровые кристаллы, свойства которых меняются в зависимости от размера), о строительстве и проектировании самособирающихся систем в организме, о возможности создания из гибридов вирусов и белков надмолекулярных структур, о создании комплексов из белка и неорганических материалов. В качестве примера комплекса белка и неорганики Сергей Антипов показал, как создаются полупроводниковые приборы, основанные на белковых молекулах.

Завершил выступление Сергей Антипов рассказом о нынешнем объекте его исследования – белке Dps. «Хочу обратить ваше внимание на уникальные свойства бактериального белка Dps кишечной палочки, – рассказал доцент кафедры биофизики и биотехнологии ВГУ. –  Это идеальная, отобранная в ходе эволюции молекулярная фабрика для производства наночастиц, так как этот белок способен накапливать в своей внутренней полости различные соединения металлов с переходной валентностью и, в частности, железа. Речь идёт о том, чтобы использовать этот белок как универсальную биоорганическую частицу, свойствами которой можно управлять».

Белок Dps учёный сравнил по структуре с мячом: в нём есть полость, в которую «накачиваются» соединения железа, из которых можно управляемо изготовить уникальные наночастицы. Они способны серьёзно сократить время срабатывания устройств электроники нового поколения – спинтроники, управлять адресной доставкой для задач персонализированной медицины, так как белок может распознавать структурные элементы молекулы ДНК.

Второй частью телемоста стала лекция профессора Ольги Глуховой «Восстановление клеток и хрящевых тканей при использовании биополимер-углеродных каркасных наноматериалов». Член-корреспондент Академии инженерных наук им. А.М. Прохорова и заведующая кафедрой радиотехники и электродинамики Саратовского национального исследовательского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского дала краткое представление о наноструктурах и их свойствах и рассказала, как при помощи лазера происходит моделирование углеродных наноструктур. Прочные 2D-структуры сваривают в трубки, а трубки уже сваривают между собой и формируют из них спутанную сетку.

«Эти прочные углеродные структуры можно использовать в биологии, – объяснила Ольга Глухова. – Наноконструкции помещаются в жидкость с белками, которые обматывают тонкие наноструктуры и надёжно закрепляются на углеродной сетке. Мы получаем прочный, электропроводящий углеродный наноструктурный хаос, который можно использовать в организме за счёт покрытия белком. Так мы получаем биосовместимый материал, не отторгаемый организмом».

Биосовместимые наноматериалы исследуются в различных средах и условиях, и уже испытываются на животных. «При введении такого биополимера в коленный сустав ускоряется рост хрящевой ткани, при этом сам полимер со временем разлагается и выводится из организма. Из углеродного каркасного материала можно сделать и заплатку на сердце. Такой материал очень прочный и проводит электричество, как и сердце, поэтому он может заменить разрушенную мышечную ткань, например миокард, – поделилась профессор результатами испытаний. – Это всё примеры того, как можно от физики, исследующей наноструктуры, прийти к такой реализации в медицине».

Телемосты регулярно проходят в сети ИЦАЭ, объединяя аудитории нескольких городов. Их участники могут пообщаться с экспертами из других регионов, друг с другом, а также познакомиться с последними новостями науки и технологий.