Европейские ученые создали очередной прототип наноразмерного «авто», представляющего собой большую молекулу с четырьмя симметричными элементами, которые играют роль колес. Топливом ему служит электрический заряд, поступающий от щупа электронного микроскопа.

Чтобы переместить груз из точки А в точку Б мы используем двигатели, которые преобразуют химическую или электрическую энергию в кинетическую. Нечто подобное происходит и в клетке – существуют движущие белки, например, кинезин или актин, белки, сокращение которых приводит к перемещению органоидов и клеток в пространстве. Они скользят вдоль других белков как бы по рельсам, а «топливом» им служит нуклеотид АТФ – аденозинтрифосфат.

Очевидным образом рождается идея создать наномашины, перемещающиеся на основе такого принципа. Совсем недавно исследователи из университета Гронингена в Нидерландах и Швейцарской научно-исследовательской лаборатории материаловедения и технологии описали в статье в журнале «Nature» предпринятые ими шаги на пути к созданию такого наноперевозчика. Они сконструировали молекулу из четырех вращающихся «моторных» элементов, играющих роль колес, которую можно управляемо перемещать по прямой. Движение осуществляется за счет электричества, так что можно сказать, что это самый маленький электромобиль в мире.

Автомобиль размерами 4 на 2 нм помещается на медную подложку и подзаряжается током от расположенного над ним щупа электронного микроскопа каждые пол-оборота «колес». Стекающие со щупа электроны вызывают структурные изменения в моторных элементах молекулы и заставляют их вращаться. Вращаются они только в одну сторону, так что заднего хода у наномобиля нет.

Как ранее сообщал «Нано Дайджест», аналогичная разработка есть и у наших американских ученых. В прошлом году ученые из Техаса объявили о создании наноробота, напоминающего по форме старинный гоночный болид, который может перемещаться с большой скоростью. Наноавтомобиль в 50 тыс. раз меньше диаметра человеческого волоса.

Длина автомобиля – четыре нанометра, а роль его колес выполняли фрагменты фуллерена-60. При нагревании до 170 градусов Цельсия «машина» перемещалась по поверхности золотого кристалла, а при нагревании свыше 225 градусов свободно скользила и переворачивалась. Также наноавтомобиль можно заставить двигаться с помощью электромагнитного поля. Однако ученым не удалось решить проблему того, как направлять движение, проще говоря, рулить.

А в этом году американские ученые создали сверхминиатюрный электромотор диаметром в один нанометр. Молекулярный мотор приводится в движение с помощью электронов, испускаемых низкотемпературным сканирующим туннельным микроскопом. Электроны с зонда подаются на молекулу бутил метил сульфида, расположенную на медной подложке. Возможность создания мотора из такой молекулы объясняется ее формой: от центра отходят атомы углерода и водорода, образующие нечто вроде цепочек, которые и вращают всю конструкцию.

Идеальное лекарство от рака

Ученые из университета Халла совершили очередной шаг в борьбе с раковыми заболеваниями, разработав более эффективный принцип доставки в ткани опухоли наночастиц, которые несут на себе особые вещества – фотосенсибилизаторы. После этого остается лишь облучить ткань светом, производимым лазером и злокачественная ткань начнет погибать.

Фотодинамическая терапия представляет собой метод лечения онкологических, опухолевых заболеваний, некоторых заболеваний кожи или инфекционных заболеваний, основанный на применении светочувствительных веществ – фотосенсибилизаторов и видимого света определенной длины волны. Сенсибилизатор вводится в организм, чаще всего внутривенно, и накапливается в тканях опухоли. Затем пораженные патологическим процессом ткани облучают светом с определенной длиной волны. Поглощение молекулами фотосенсибилизатора квантов света в присутствии кислорода приводит к фотохимической реакции, в результате которой образуется так называемый синглетный кислород, вызывающий некроз клеток опухоли.

Исследователей из британского университета Халла привлекла способность наночастиц транспортировать различные молекулы до целевых тканей в организме. Ученые разместили на одной наночастице молекулы двух видов фотосенсибилизаторов, внутри и на поверхности наночастицы для того, чтобы увеличить количество получаемого синглетного кислорода. При этом сами наночастицы были сконструированы таким образом, чтобы попадать именно в нужные, больные ткани.

Как объясняет руководитель проекта Росс Бойл, «пока опухоль невелика, ее клетки получают питание и кислород за счет диффузии, однако по мере роста ткани возникает необходимость в кровоснабжении. Стенки новообразованных сосудов не такие прочные, как у здоровых, поэтому мы смогли создать наночастицы такой конфигурации, которая позволяет им проникать через стенки новообразованных сосудов и накапливаться в тканях опухоли». Пока наночастицы находятся в потоке крови, они цепко удерживают молекулы фотосенсибилизаторов, но под воздействием света, находясь в тканях опухоли, они легко высвобождают их.

В настоящее время ученые провели практические испытания на опухоли толстой кишки и выяснили, что использование наночастиц действительно существенно повышает эффективность фотодинамической терапии.