Нанобиотехнологии: становление, современное состояние и практическое значение - [5]
Участвовавший в исследовании Рашид Башир отметил, что «существует множество комбинаций бактерий и наночастиц, мы можем выбирать из них ту, которая больше всего подходит для данных клеток. Другими словами, мы можем лечить самые разные заболевания». При проведении экспериментов ученые использовали культуры раковых клеток развившихся в различных тканях, включая кишечные, печеночные, яичников, груди. В результате был предложен новый метод, позволяющий доставлять генетический материал в различные органы, включая печень и почки.
Преимущество нового метода доставки лекарств в клетки состоит в том, что бактерия может нести на себе сразу сотни нано частиц. Каждая из них, в свою очередь, — сотни молекул лекарств. Благодаря этому можно вводить в клетки и относительно крупные структуры, например наносенсоры, углеродные нанотрубки.
Наносенсоры могут применяться для j регистрации активности внутри клеток при ранней диагностике рака. Их можно использовать для наблюдения за развитием заболевания и успешностью лечения. Доставленные в клетки и подвергнутые действию света углеродные нанотрубки могут нагреваться и убивать только больные клетки.
Использование бактерий для получения наночастиц металлов
Группа немецких биологов из Научно–исследовательского центра в г. Дрезден — Россендорф в захоронениях урановой руды на отработанном руднике в Саксонии обнаружила бактерию Bacllus sphaercus JG-A12. Для защиты от действия урана эта бактерия образует очень прочную наружную белковую оболочку с множеством нанопор.
Немецкие ученые поместили бактерии в солевой раствор палладия и наблюдали за ними в инфракрасном спектре. В ходе наблюдений было обнаружено, что в нанопорах оболочки бактерии образуются нанокластеры палладия. Получаемые с помощью бактерий наночастицы окружены мембраной, поэтому их легко можно выделять из раствора.
В ходе дальнейших исследований ученые установили, что по сравнению с палладием, получаемым традиционным способом, палладий из оболочки бактерий проявляет большую каталитическую активность, например при очистке автомобильных выхлопных газов.
Бактерии с палладиевыми нанокристаллами ученые поместили в реактор для очистки сточных вод, где ядовитые соли хромовой кислоты превращаются в безвредные соединения хрома. «Естественный» катализатор в виде бактерий с палладиевыми нанокристаллами оказался чрезвычайно устойчивым. Он функционировал три месяца, тогда как стандартные промышленные устройства работают меньше недели. Исследователи предполагают, что такой способ очистки растворов и синтеза катализаторов может стать общепринятым для химических производств, но для этого понадобится примерно 10 лет.
Помимо палладия, бактерии оказались способными извлекать из растворов платину и другие металлы. Зная способ и место соединения металла и оболочки Bacllus sphaercus JG-A12, исследователи генетически настроили бактерии на получение наночастиц золота диаметром от 5 до 15 нм. Наночастицы золота применяют в медицине при терапии злокачественных опухолей и лечении токсоплазмоза. Ученые предполагают, что направленная доставка с помощью золотых наночастиц ДНК, антигенов и лекарств является одним из перспективных направлений в биомедицине.
С помощью бактерий исследователи научились получать наночастицы серебра и сплава золота с серебром. Это стало несомненным успехом, так как производить наночастицы в таком узком диапазоне размеров биологическими методами ранее никак не удавалось. Формируемые в бактериях наночастицы металлов представляют интерес для различных наноконструкций и технологических производств.
Получение магнитных наночастиц с помощью бактерий
Магнитными наночастицами называют наночастицы, имеющие постоянный или наведенный магнитный момент. Ученым долгое время не удавалось получать магнитные наночастицы одинакового размера и формы. В ходе исследований было обнаружено, что магниточувствительные бактерии (Magnetotactc bactera) при комнатной температуре синтезируют кристаллы магнетита одинаковой формы и близкие по размерам. Для этого у магниточувствительных бактерий есть специальные органеллы — магнетосомы. Обычно в клетке бактерии содержится от 15 до 20 кристаллов магнетита, которые помогают ей ориентироваться относительно геомагнитного поля.
Специальную технологию выращивания однородных кристаллов магнетита с помощью магниточувствительных бактерий разработали английские ученые из университета Лидса. Для этого бактериями покрывали участки золотой подложки. Затем ее помещали в раствор солей железа. При температуре +80 °C на покрытых бактериями участках образовывались однородные нанокристаллы магнетита.
В дальнейшем было выяснено, что размеры магнитных наночастиц зависят от условий культивирования бактерий. Изменяя эти условия, исследователи получали магнитные наночастицы нужного размера. Они накапливались в цитоплазме бактерий и легко выделялись из них.
В настоящее время синтезирован широкий спектр магнитных наночастиц на основе железа, кобальта, никеля, оксидов железа, ферритов. В биомедицине наиболее широкое применение получили частицы наноразмерного оксида железа. Это обусловлено их низкой токсичностью и стабильностью магнитных характеристик.
Сергей Витальевич Суматохин, доктор педагогических наук, профессор, заведующий кафедрой методики преподавания биологии и общей биологии химико–биологического факультета Московского городского педагогического университета.
Много ли вы знаете о своем прапрадедушке? А о родственниках из палеолита? С помощью генетических тестов и археологических данных шведская журналистка Карин Бойс проследила свою генеалогию на протяжении 54000 лет и узнала много удивительных фактов о далеких предках и себе самой. Например, как открытие Америки повлияло на ДНК многих исландцев, почему популярная палеодиета основывается на заблуждениях и какие распространенные представления об «арийцах» не соответствуют действительности. «Моя доисторическая семья» – научно выверенный и вместе с тем личный взгляд на нашу большую человеческую семью и ее историю.
Низкий рост, проблемы с весом у ребенка, дефицит витамина Д, заболевания щитовидной железы, ожирение, сахарный диабет… Как предупредить эти состояния? Как профилактировать? Что делать, если были обнаружены отклонения от нормы? На страницах этой книги описываются все тайны и загадки детского организма, она будет полезна родителям как источник знаний. – Как беременность может повлиять на будущее здоровье ребенка? – Как следить за массово-ростовыми показателями малыша? – Что такое стресс и как его избежать? – Как связана вакцинация и заболевания эндокринной системы? – Половое развитие у девочек и мальчиков: что есть норма, а что требует внимания специалиста? Эта книга – путеводитель по гормональному здоровью ребенка от зачатия до подросткового периода.
Испытывают ли животные гордость, стыд, вину или отвращение, как и мы, люди? Есть ли у них чувство справедливости и благодарности? Могут ли собаки смеяться и скорбеть, способны ли слоны утешать друг друга, а обезьяны завидовать, плести интриги и выстраивать планы мести? Чувствуют ли боль рыбы и умеют ли любить птицы? Что общего в поведении альфа-самцов шимпанзе и современных политиков? В этой доброй и умной книге, помимо трогательной истории шимпанзе по имени Мама, известный приматолог Франс де Вааль рассказывает о своих многочисленных наблюдениях и экспериментах, посвященных изучению эмоций самых разных животных.
Данная книга предназначена студентам медицинских образовательных учреждений. Это краткое пособие поможет при подготовке и сдаче экзамена по микробиологии. Материал изложен в очень удобной и запоминающейся форме и поможет студентам за сжатый срок детально освоить основные концепции и понятия курса, а также конкретизировать и систематизировать знания.
Изучение человеческого мозга – одной из глубочайших загадок природы – путь к научному познанию человека. Пытаясь проникнуть в тайны «второй Вселенной», как называют мозг, ученые исследуют психические функции животных от простейших организмов до приматов – ближайших «родственников» людей. В книге рассказывается о работе биологов и зоопсихологов в этой области.
О клонировании в настоящее время шумят практически все масс-медиа. И информация, подаваемая ими как очередная сенсация, чаще всего оказывается домыслом или, того хуже, полным вымыслом. Сейчас существует пять устойчивых мифов относительно клонов.Во-первых, это миф о том, что клонировать можно любое живое существо, причем клон будет на вид того же возраста, что и матрица.Во-вторых, клон обязательно должен повторить судьбу матрицы.В-третьих, клон внешне и внутренне должен быть идентичен своей матрице.В-четвертых, клонирование — это серийное производство живых существ.И, наконец, в-пятых, клонирование — прямой путь к искажению генофонда.Книга Николая Дягтерева призвана не только развенчать эти, по меньшей мере, странные убеждения, но и рассказать и на ярких примерах показать интересующемуся читателю о клонировании и о том, чем клон все-таки отличается от «обычного человека».