Наночастицы решают задачи

Российские физики наделили нано- и микрочастицы свойством создавать логические вычисления посредством химических реакций.

Осуществление логических операций в клеток либо в неестественных биомолекулярных совокупностях является путёмк управлению биологическими процессами и к созданию медицинских микро- и нанороботов, талантливых, к примеру, доставлять лекарство строго по расписанию в те клетки, где оно нужно, проводить анализ других биоматериалов и крови, являться датчиками.

Конструкции логических элементов с применением наночастиц.

Бинарными вычислениями в клеток посредством биомолекул (на базе ДНК, РНК и белков) во всем мире обширно занимаются уже более десяти лет. Это направление стало называться биокомпьютинг. Но в работе русских исследователей в первый раз предложен и экспериментально обоснован метод, в котором каждая логическая функция возможно выполнена нано- либо микрочастицей, причем за пределами клеток.

Сложность для того чтобы внеклеточного биокомпьютинга в отсутствии вне клетки естественных структур, каковые имели возможность бы оказать помощь совершить вычисления. Это первый способ, реализующий любую логическую функцию без применения молекул ДНК. В данной работе употреблялись как нано- (другими словами 100 нанометров), так и микро- (3000 нм) частицы. 

При проведении бинарных вычислений в электронных цепях логические элементы оперируют током либо напряжением, к примеру, имеется напряжение — «1», нет — «0». Элемент, осуществляющий определенную логическую операцию, имеет входы, на каковые подаются 1 либо 0, по окончании чего на выходе появляется итог – также 1 либо 0. К примеру, в случае если на оба входа логического элемента «И» подать 1, то и на выходе будет 1. А вдруг 1 и 0, то на выходе будет 0.

В химических совокупностях при вычислениях посредством биомолекул входом есть наличие определенных веществ и на выходе возможно появление какого-либо определенного вещества, которое может осуществлять действие на биологические совокупности. К примеру, возможно представить себе такую биокомпьютерную совокупность, которая делает логическую функцию «И», отслеживая в крови уровень сахара (1 – большое количество сахара) и инсулина (1 – инсулина мало).

При получения на входе двух 1 такая совокупность даст приказ на увеличение уровня инсулина. До создания таковой совокупности еще далеко, но ее перспективность очевидна. 

Вычисления наночастицы создают за счет намерено подобранного по составу внешнего слоя, что по-различному «разбирается» при действии разных комбинаций входов. К примеру, для реализации логического «И» сферическая наночастица покрывалась слоем молекул, каковые удерживали около частицы слой частиц меньшего диаметра.
Такие молекулы, как замки, удерживающие внешнюю оболочку, были двух типов. Любой тип молекул реагировал лишь на собственный вход, и при взаимодействии в один момент с двумя различными веществами происходило отделение малых частиц от поверхности большей по диаметру наночастицы. Удаление внешнего слоя обнажало активные участки внутренней частицы, и она взаимодействовала со своей мишенью.

Так, ученым удалось вынудить частицы обработать химическую данные и взять в ответ на два сигнала один.

Дабы показать это, в новой работе для скрепления наночастиц между собой были выбраны антитела. Эти естественные белки иммунной совокупности имеют маленькой деятельный участок, что реагирует лишь на определенные молекулы; высокая избирательность антител употребляется организмом для адресной других патогенов и нейтрализации бактерий. 

Убедившись в том, что сочетание наночастиц различных типов с антителами способно реализовывать разнообразные логические операции, исследователи кроме этого показали возможность применения их для адресного сотрудничества с раковыми клетками.
 Результаты работы размещены в одном из самых цитируемых научных изданий Nature Nanotechnology. Необходимо подчеркнуть, что это первая за пара лет экспериментальная работа, сделанная русским коллективом. 
 По данным МФТИ

Создатель: Алексей Понятов

Источник: www.nkj.ru

Случайные записи:

• Куры больше не заболеют
• Древние обитатели испанской пещеры ели собак и диких кошек

Сколько грибов в третьем бочонке?

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Сахарный компьютер решает арифметические задачи

  В химической лаборатории Университета Фридриха Шиллера в Йене (Friedrich Schiller University Jena), Германия, врач Александр Шиллер (Alexander Schiller)…

• Наночастицы для дистанционного управления клетками

  Опыт, отдаленно похожий на сюжет низкобюджетных фильмов про «загадочные лучи для контроля разума» разрешил исследователям из америки применить магнитное…

• Наночастицы испытают для проведения химических реакций в клетках

  В условиях потребности в небольших терапевтических устройствах отмечается растущий спрос на разработку наночастиц, каковые способны транспортировать и…

• Наночастицы против глаукомы

  Наночастицы оксида церия, применяемого при полировке стекла и в качестве катализатора для удаления сажи со стенку печи, как показывают изучения, могут…