Нещодавно світ облетіла сенсація: в давні часи зброярі, котрі виготовляли знамениті дамаські кинджали, зміцнювали сталь нанотрубками! Це відкриття зробив професор Петер Пауфлер разом із колегами з технічного університету, що в місті Дрездені, після того, як розчинив шматок старовинної сталі в соляній кислоті. Виявилося, що сплав складається з заліза з домішками карбіду заліза, який міститься в ньому у вигляді своєрідних нанониток. Але як вони сформувалися? Професор Пауфлер припускає, що за високої температури деякі домішки стимулювали в сталі ріст трубок із вуглецю, що виділявся у процесі згоряння деревини та листя, — їх застосовували при виготовленні сталі. Пізніше ці трубки заповнювалися карбідом заліза, з якого й формувалися найтонші нитки. Виходить, що десять століть тому деякі умільці уже використовували сучасні технології, хоча самі про це й не підозрювали.
Власне, той факт, що людство завжди намагалося експериментувати з нанотехнологіями, підтверджують численні древні знахідки. Так Чарльз Пул у своїй книжці «Введення в нанотехнологію» наводить дивовижний приклад: у Британському музеї зберігається виготовлений ще давньоримськими майстрами так званий кубок Лікурга — на його стінках зображено сцени з життя спартанського законодавця. Як з’ясувалося, скло, з якого виготовлено кубок, містить мікроскопічні частки золота й срібла, завдяки чому під різним освітленням посудина здатна змінювати колір — від темно-червоного до світло-золотавого. Подібні технології використовували при створенні вітражів середньовічних європейських соборів.
Усвідомлене освоєння нанотехнологій почалося тільки наприкінці минулого століття. Процес пішов настільки бурхливо, що вже сьогодні без використання наночасток неможливо уявити розвиток практично всіх галузей науки і техніки: біології, хімії, фізики, електроніки, матеріалознавства, фармакології, медицини та ін.
Треба сказати, що в наших науковців у цьому плані є досить непогані перспективи. Справа за «малим» — сучасним устаткуванням і належним фінансуванням. Вирішення багатьох проблем учені і практики бачать в організації спільних міжнародних досліджень. Цьому питанню було присвячено проведений у Київському національному університеті ім. Т.Шевченка українсько-німецький симпозіум «Нанобіотехнологія. Сучасний стан і перспективи співробітництва». Попри те, що вчені двох країн уже давно ведуть спільні дослідження в цій галузі (є навіть українсько-німецька програма в галузі нанотехнологій), важливість проведення симпозіуму відзначали всі його учасники.
— Німеччина має найбільший науково-технологічний потенціал у Європі, і для українських учених дуже важливо встановити нові контакти, розширити вже наявні, — вважає директор Інституту біології клітини НАН України професор Андрій СИБІРНИЙ. — Попри те, що в окремих інститутів, зокрема у нашого, досить великі контакти з німецькими колегами, я, приміром, не знаю, що робиться в Німеччині загалом. Також німці не знають напевне, що може надати їм Україна. Симпозіум допоможе краще побачити потенціал колег із Німеччини, створити консорціуми, до яких входитимуть німецькі й українські вчені.
Можливості для співробітництва досить широкі. У нашому інституті, наприклад, розробляються біосенсори на етанол, необхідні для медичної індустрії, виробництва алкогольних напоїв. Однак сфера їхнього застосування постійно розширюється. Скажімо, у США останнім часом з’явилися автомобілі, водії яких не зможуть завести двигун, якщо в повітрі містяться в певній концентрації молекули алкоголю. Такі пристрої базуються на амперометричних біосенсорах — своєрідних гібридах біологічних і фізичних наночасток.
— Вірусологи вже давним-давно працюють у цьому напрямі, — каже завідувач кафедри вірусології Київського національного університету ім. Т.Шевченка професор Валерій ПОЛІЩУК. — Адже, по суті, усе, що відбувається у вірусології, насправді має найбезпосередніший стосунок до нанотехнологій. І тут відкривається широке поле діяльності: розробляються нові методи виявлення вірусних інфекцій, створення сучасних лікарських препаратів, з’являються дуже цікаві технології використання вірусів для виробництва абсолютно несподіваних речей — наприклад, нових потужних акумуляторів. Такий симпозіум — чудова нагода для українських учених продемонструвати свій потенціал, ідеї, а також ознайомитися з тим, що роблять у цьому напрямі німецькі колеги. Крім того, у процесі співробітництва з дослідниками із закордонних, у даному разі німецьких, наукових центрів у наших учених з’являються непогані шанси взяти участь у великих європейських проектах з нанотехнологій.
Вигідне це співробітництво і для німецької сторони. Як зазначив ректор Технічного університету м. Ульменау професор Петер ШАРФ, «українські та німецькі вчені співпрацювали й у минулому, але нині німецький уряд робить акцент на розвитку високих технологій. І в цьому плані для нас дуже важливим є розвиток саме нанобіотехнологій, оскільки сьогодні у світі досить висока конкуренція в цій галузі, тож ми повинні бути конкурентоспроможними. Співробітництво з українською стороною може дати нам конкурентні переваги на світовому ринку нанобіотехнологій».
— Із Петером Шарфом ми співпрацюємо вже близько п’яти років, — розповідає професор кафедри неорганічної хімії Київського національного університету ім. Т.Шевченка Олександр ГОЛУБ. — Гадаю, це було одне з перших спільних починань у галузі нанобіотехнологій. Ми створювали нанооб’єкти для лікувальних цілей, зокрема лікування онкологічних захворювань. Виявляється, наночастки концентруються саме в пухлині. Тому, якщо на цю частку прикріпити ліки, то вони впливатимуть тільки на пухлину. Таким чином можна усунути один з найнебезпечніших негативних ефектів протипухлинних препаратів — вони часто отруюють увесь організм хворого, натомість пухлина може не зазнати практично жодних очікуваних змін.
У співробітництві з колегами з Німеччини та Київського інституту онкології ми розробили такі наночастки, які прямують виключно в місце пухлини разом із прикріпленими до них частками фулерену — нової форми існування карбону С-60, котра являє собою багатоатомну кулясту молекулу, що формою нагадує футбольний м’ячик. Саме фахівцями із фулеренів і є наші колоборанти з Німеччини. Фулерен під дією світла генерує активний кисень, який усе навколо себе знищує. Його ще називають «бульдогом» клітини. Якщо його ввести в клітину, то з допомогою цього активного кисню починається процес самознищення трансформованих онкологічних клітин. Ми вже провели деякі дослідження на тваринах (зокрема на спеціально заражених мишах) і показали, що життя мишей збільшилося втричі — причому деякі з них не лише виживали, а й повністю позбавлялися пухлини. Як відомо, найстрашніше в пухлинах — метастази, котрі неможливо видалити. Наночастки здатні досить успішно боротися і з ними: вони слідують за метастазами і знищують їх.
Словом, перспективи тут величезні. Зрозуміло, що говорити про пряме використання розробок іще зарано, але ми вже йдемо далі: створюємо нові наночастки, в яких посилено дію цієї дегенерації. Ми можемо прикріплювати туди інші частки спеціалізованих лікарських препаратів, які можуть специфічно впливати на ту чи іншу пухлину.
Застосовуються ці технології й у клінічній практиці, щоправда, поки що не для лікування онкологічних захворювань, а гнійних ран, різних запалень. Ми знайшли такі наночастки, які унікально зараджують при тих хворобах, котрі раніше взагалі не піддавалися лікуванню.
Спільно з Інститутом фізіології ім. О.Богомольця та німецькими колегами працюємо і над нанотрубками, про які вже багато говорилося. Це також новітні об’єкти. Виявлені вони зовсім недавно, проте сьогодні їх вивчають дедалі більше: число публікацій, присвячених дослідженням у галузі нанотрубок, у кілька разів перевищує число публікацій за рештою напрямів нанотехнологій. Ми намагаємося ввести нанотрубки в нейрони: вони мають електропровідність (а передача нервового імпульсу відбувається за рахунок передачі електропотенціалу), і якщо її прискорити, то можна, відповідно, швидше мислити, зменшувати або збільшувати відчуття болю, знімати больові бар’єри тощо. Це також дуже перспективний напрям і, зрозуміло, ми тут тільки на самісінькому початку шляху.