Мы – молекулярные машины

29 июня в Информационном центре по атомной энергии (ИЦАЭ) Екатеринбурга состоялся традиционный бодрый вечер «Моя наука». Более ста шестидесяти человек посетили тематические лекции и занятия о наномире.

В наномире размер и форма наночастиц определяют свойства наноматериалов. Но узнать размер и форму этих частиц зачастую очень сложно, ведь это экстремально маленькие параметры и техник изучения тут немного. «Сейчас базовыми методами являются динамическое рассеяние, малоугловое рассеяние и электронная микроскопия», — рассказал сотрудник Института химии твёрдого тела УрО РАН Иван Попов.

Кстати, сейчас Иван с коллегами по лаборатории занимаются изучением нанотрубок из диоксида титана, которые будут полезны в фотокаталитической индустрии. По словам спикера, эти разработки должны помочь в разложении органических молекул (например, в очищении водоёмов от органических загрязнений).

Про «нано» во всех его появлениях рассказал Кирилл Гржегоржевский, кандидат химических наук, научный сотрудник НИИ физики и прикладной математики УрФУ. Кирилл так же отметил экстремально малые величины наномира: «Узнать, как атомы расположены в молекуле, очень сложно. Ведь в одном метре умещается один миллиард нанометров». При этом атомы намного меньше, чем наночастицы и имеют свою единицу измерения – ангстремы. «Например, атом углерода имеет диаметр 0,77Å, что меньше одной десятой нанометра», — рассказал Кирилл. Но также отметил: «Что молекулы и атомы — не нанообъекты. Но если молекулы собираются в какой-то «агрегат», который работает совместными усилиями, то мы называем это нанообъект». Например, мы — молекулярные машины, в каждом из нас много молекул, которые могут резать, склеивать, перемещать и делать многое другое. Кстати, в 2016 году Нобелевская премия по химии была присуждена учёным за дизайн и синтез таких молекулярных машин.

О превращениях эпителиальной ткани в мышечную, а мышечной в нервную рассказал Илья Зубарев, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Уральского центра коллективного пользования «Современные нанотехнологии» УрФУ. Текущие технологи позволяют перепрограммировать клетки, получать индуцированные плюрипотентные стволовые клетки из клеток любого органа и использовать их для регенерации повреждённых органов. В то же время эффективность трансдифференцировки (превращения одной клетки в другую) имеет низкий показатель эффективности (2-3% превращения всех клеток), поэтому изначально требуется большой объем материала. Также лектор рассказал о технологии CRISPR/Cas9, которая способна редактировать геном высших организмов и, например, лечить рак. CRISPR/Cas9 система применяется для редактирования генома с 2012 года имеет большие перспективы (она не вызывает мутаций и не опасна). Используя модифицированный белок «dCas9», который потерял способность разрезать ДНК, появляется возможность включить и выключить нужные гены. Близится время, когда мы сможем выбирать внешность своих детей (их рост, цвет глаз, волос и кожи).

Урок «Аэрогель, углепластик и другие наноматериалы» для школьников провёл младший научный сотрудник Института электрофизики Уральского отделения РАН Сергей Заяц. На занятии ребята познакомились с новыми наноматериалами и обсудили, как построить из них нанодом.

В игре «Нанокот в мешке», которую провела директор ИЦАЭ Елена Николаева, ребята обсудили новые технологии в формате биржи. Верить или не верить в новые материалы и технологии должна была решить каждая команда, участвуя в торгах. Например, можно ли делать фотографии из-за угла? Есть ли троллейбус без проводов и нано-парашют? Среди героев игры были банкир и инвестор, а участники учились заключать сделки.

«Мы сразу поверили в сити-фермы! Я даже сказала, что среди профессий будущего есть сити-фермеры. А вот в «мышечных» роботов, способных поднимать и бросать груз в 50 раз тяжелее собственного веса, мы с сыном не поверили. Сожалеем, конечно, что только помечтать сегодня можно о нано-парашютах из графенового аэрогеля и об электронных имплантах мозга, позволяющих двигать предметы на расстоянии», — поделилась впечатлениями от игры молодая мама Екатерина Плетнёва.