№№5-12(95-102), мамыр-желтоқсан, май-декабрь, May-December, 2015

№№5-12(95-102), мамыр-желтоқсан, май-декабрь, May-December, 2015       ISSN 2307-017X 
                         – M   n  čn h  ss  dov n j – World of scientific research 
___________________________________________________________________ 
 
 
94 
развитие  глобальных  сетей,  беспроводных  коммуникаций,  квантовых  и  ДНК 
компьютеров. 
Наномедицина, как сфера применения нанотехнологии, это наноматериалы для 
протезирования,  «умные»  протезы,  нанокапсулы,  диагностические  нанозонды, 
имплантанты,  ДНК  реконструкторы  и  анализаторы,  «умные»  и  прецизионные 
инструменты, фармацевтики направленного действия. 
Космос  как  сфера  применения  нанотехнологии  откроет  перспективу  для 
механоэлектрических  преобразователей  солнечной  энергии,  наноматериалы  для 
космического применения. 
Экология как сфера применения нанотехнологии это восстановление озонового 
слоя, погодный контроль. 
Нанотехнологии в космосе. В космосе бушует революция. Стали создаваться 
спутники и наноприборы до 20 килограмм. 
Создана  система  микроспутников,  она  менее  уязвима  при  попытках  ее 
уничтожения.  Одно  дело  сбить  на  орбите  махину  массой  в  несколько  сот 
килограммов,  а  то  и  тонн,  сразу  выведя  из  строя  всю  космическую  связь  или 
разведку, и другое - когда на орбите находится целый рой микроспутников. Вывод 
из  строя  одного  из  них  в  этом  случае  не  нарушит  работу  системы  в  целом. 
Соответственно  могут  быть  снижены  требования  к  надежности  работы  каждого 
спутника. 
Молодые ученые считают, что к ключевым проблемам микроминиатюризации 
спутников  среди  прочего  следует  отнести  создание  новых  технологий  в  области 
оптики,  систем  связи,  способов  передачи,  приема  и  обработки  больших  массивов 
информации. Речь идет о нанотехнологиях и наноматериалах, позволяющих на два 
порядка  снизить  массу  и  габариты  приборов,  выводимых  в  космос.  Например, 
прочность  наноникеля  в  6  раз  выше,  чем  обычного  никеля,  что  дает  возможность 
при  использовании  его  в  ракетных  двигателях  уменьшить  массу  сопла  на  20-30%. 
Уменьшение массы космической техники решает множество задач: продлевает срок 
нахождения  аппарата  в  космосе,  позволяет  ему  улететь  дальше  и  унести  на  себе 
больше  всякой  полезной  аппаратуры  для  проведения  исследований.  Одновременно 
решается  задача  энергообеспечения.  Миниатюрные  аппараты  скоро  будут 
применяться для изучения многих явлений, например, воздействия солнечных лучей 
на процессы на Земле и в околоземном пространстве. 
Сегодня космос – это не экзотика, и освоение его – не только вопрос престижа. 
В  первую  очередь,  это  вопрос  национальной  безопасности  и  национальной 
конкурентоспособности  нашего  государства.  Именно  развитие  сверхсложных 
наносистем  может  стать  национальным  преимуществом  страны.  Как  и 
нанотехнологии,  наноматериалы  дадут  нам  возможность  серьезно  говорить  о 
пилотируемых  полетах  к  различным  планетам  Солнечной  системы.  Именно 
использование  наноматериалов  и  наномеханизмов  может  сделать  реальностью 
пилотируемые  полеты  на  Марс,  освоение  поверхности  Луны.  Другим  чрезвычайно 
востребованным  направлением  развития  микроспутников  является  создание 
дистанционного  зондирования  Земли  (ДЗЗ).  Начал  формироваться  рынок 
потребителей  информации  с  разрешением  космических  снимков  1  м  в 
радиолокационном диапазоне и менее 1 м  – в оптическом (в первую очередь такие 
данные используются в картографии). 
Ожидается,  что  уже  в  2025  году  появятся  первые  ассемблеры,  созданные  на 
основе  нанотехнологий.  Теоретически  возможно,  что  они  будут  способны 
конструировать  из  готовых  атомов  любой  предмет.  Достаточно  будет 
спроектировать  на  компьютере  любой  продукт,  и  он  будет  собран  и  размножен 

№№5-12(95-102), мамыр-желтоқсан, май-декабрь, May-December, 2015       ISSN 2307-017X 
                         – M   n  čn h  ss  dov n j – World of scientific research 
___________________________________________________________________ 
 
 
95 
сборочным  комплексом  нанороботов.  Но  это  всё  ещё  самые  простые  возможности 
нанотехнологий.  Из  теории  известно,  что  ракетные  двигатели  работали  бы 
оптимально, если бы могли менять свою форму в зависимости от режима. Только с 
использованием  нанотехнологий  это  станет  реальностью.  Конструкция  более 
прочная,  чем  сталь,  более  легкая,  чем  дерево,  сможет  расширяться,  сжиматься  и 
изгибаться,  меняя  силу  и  направление  тяги.  Космический  корабль  сможет 
преобразиться примерно за час. Нанотехника, встроенная в космический скафандр и 
обеспечивающая  круговорот  веществ,  позволит  человеку  находиться  в  нем 
неограниченное  время.  Нанороботы  способны  воплотить  также  мечту  фантастов  о 
колонизации  иных  планет,  эти  устройства  смогут  создать  на  них  среду  обитания, 
необходимую  для  жизни  человека.  Станет  возможным  автоматическое 
строительство  орбитальных  систем,  любых  строений  в  мировом  океане,  на 
поверхности земли и в воздухе (эксперты прогнозируют это к 2025 гг.). 
Нанотехнологии  в  медицине.  Последние  успехи  нанотехнологий,  по  словам 
ученых,  могут  оказаться  весьма  полезными  в  борьбе  с  раковыми  заболеваниями. 
Разработано  противораковое  лекарство  непосредственно  к  цели  -  в  клетки, 
пораженные  злокачественной  опухолью.  Новая  система,  основанная  на  материале, 
известном  как  биосиликон.  Наносиликон  обладает  пористой  структурой  (десять 
атомов  в  диаметре),  в  которую  удобно  внедрять  лекарства,  протеины  и 
радионуклиды.  Достигнув  цели,  биосиликон  начинает  распадаться,  а  доставленные 
им  лекарства  берутся  за  работу.  Причем,  по  словам  разработчиков,  новая  система 
позволяет регулировать дозировку лекарства. 
На  протяжении  последних  лет  сотрудники  Центра  биологических 
нанотехнологий  работают  над  созданием  микродатчиков,  которые  будут 
использоваться  для  обнаружения  в  организме  раковых  клеток  и  борьбы  с  этой 
страшной болезнью. 
Новая методика распознания раковых клеток базируется на вживлении в тело 
человека  крошечных  сферических  резервуаров,  сделанных  из  синтетических 
полимеров  под  названием  дендримеры  (от  греч.  d nd on  –  дерево).  Эти  полимеры 
были  синтезированы  в  последнее  десятилетие  и  имеют  принципиально  новое,  не 
цельное  строение,  которое  напоминает  структуру  кораллов  или  дерева.  Такие 
полимеры называются сверхразветвленными или каскадными. Те из них, в которых 
ветвление  имеет  регулярный  характер,  и  называются  дендримерами.  В  диаметре 
каждая такая сфера, или наносенсор, достигает всего 5 нанометров – 5 миллиардных 
частей  метра,  что  позволяет  разместить  на  небольшом  участке  пространства 
миллиарды подобных наносенсоров. 
Оказавшись  внутри  тела,  эти  крошечные  датчики  проникнут  в  лимфоциты  – 
белые  кровяные  клетки,  обеспечивающие  защитную  реакцию  организма  против 
инфекции  и  других  болезнетворных  факторов.  При  иммунном  ответе  лимфоидных 
клеток  на  определенную  болезнь  или  условия  окружающей  среды  -  простуду  или 
воздействие радиации, к примеру, - белковая структура клетки изменяется. Каждый 
наносенсор,  покрытый  специальными  химическими  реактивами,  при  таких 
изменениях начнет светиться. 
Чтобы  увидеть  это  свечение,  ученые  собираются  создать  специальное 
устройство,  сканирующее  сетчатку  глаза.  Лазер  такого  устройства  должен  засекать 
свечение  лимфоцитов,  когда  те  один  за  другим  проходят  сквозь  узкие  капилляры 
глазного  дна.  Если  в  лимфоцитах  находится  достаточное  количество  помеченных 
сенсоров,  то  для  того,  чтобы  выявить  повреждение  клетки,  понадобиться  15-
секундное сканирование, заявляют ученые. 

№№5-12(95-102), мамыр-желтоқсан, май-декабрь, May-December, 2015       ISSN 2307-017X 
                         – M   n  čn h  ss  dov n j – World of scientific research 
___________________________________________________________________ 
 
 
96 
Здесь  ожидается  наибольшее  влияние  нанотехнологии,  поскольку  она 
затрагивает  саму  основу  существования  общества  –  человека.  Нанотехнология 
выходит на такой размерный уровень физического мира, на котором различие между 
живым  и  неживым  становится  зыбким  –  это  молекулярные  машины.  Даже  вирус 
отчасти можно считать живой системой, поскольку он содержит в себе информацию 
о  своём  построении.  А  вот  рибосома,  хотя  и  состоит  из  тех  же  атомов,  что  и  вся 
органика, но такой информации не содержит и поэтому является лишь органической 
молекулярной  машиной.  Нанотехнология  в  своём  развитом  виде  предполагает 
строительство  нанороботов,  молекулярных  машин  неорганического  атомного 
состава,  эти  машины  смогут  строить  свои  копии,  обладая  информацией  о  таком 
построении.  Поэтому  грань  между  живым  и  не  живым  начинает  стираться.  На 
сегодняшний день создан лишь один примитивный шагающий ДНК-робот. 
Наномедицина представлена следующими возможностями: 
1. Лаборатории на чипе, направленная доставка лекарств в организме. 
2. ДНК – чипы (создание индивидуальных лекарств). 
3. Искусственные ферменты и антитела. 
4.  Искусственные  органы,  искусственные  функциональные  полимеры 
(заменители  органических  тканей).  Это  направление  тесно  связано  с  идеей 
искусственной  жизни  и  в  перспективе  ведёт  к  созданию  роботов,  обладающих 
искусственным  сознанием  и  способных  к  самовосстановлению  на  молекулярном 
уровне. Это связано с расширением понятия жизни за рамки органического. 
5.  Нанороботы-хирурги  (биомеханизмы  осуществляющие  изменения  и 
требуемые  медицинские  действия,  распознавание  и  уничтожение  раковых  клеток). 
Это  является  самым  радикальным  применением  нанотехнологии  в  медицине  будет 
создание  молекулярных  нанороботов,  которые  смогут  уничтожать  инфекции  и 
раковые  опухоли,  проводить  ремонт  повреждённых  ДНК,  тканей  и  органов, 
дублировать  целые  системы  жизнеобеспечения  организма,  менять  свойства 
организма. 
Рассматривая  отдельный  атом  в  качестве  кирпичика  или  «детальки» 
нанотехнологии  ищут  практические  способы  конструировать  из  этих  деталей 
материалы  с  заданными  характеристиками.  Многие  компании  уже  умеют  собирать 
атомы и молекулы в некие конструкции. 
В  перспективе,  любые  молекулы  будут  собираться  подобно  детскому 
конструктору.  Для  этого  планируется  использовать  нанороботов  (наноботов). 
Любую химически стабильную  структуру,  которую можно описать, на самом деле, 
можно и построить. Поскольку нанобот можно запрограммировать на строительство 
любой структуры, в частности, на строительство другого нанобота, они будут очень 
дешевыми. Работая в огромных группах, наноботы смогут создавать любые объекты 
с небольшими затратами, и высокой точностью. В медицине проблема применения 
нанотехнологий  заключается  в  необходимости  изменять  структуру  клетки  на 
молекулярном  уровне,  т.  е.  осуществлять  «молекулярную  хирургию»  с  помощью 
наноботов.  Ожидается  создание  молекулярных  роботов-врачей,  которые  могут 
«жить»  внутри  человеческого  организма,  устраняя  все  возникающие  повреждения, 
или  предотвращая  возникновение  таковых.  Манипулируя  отдельными  атомами  и 
молекулами,  наноботы  смогут  осуществлять  ремонт  клеток.  Прогнозируемый  срок 
создания роботов-врачей, первая половина XXI века.  
Несмотря  на  существующее  положение  вещей,  нанотехнологии  –  как 
кардинальное решение проблемы старения, являются более чем перспективными.  
Это  обусловлено  тем,  что  нанотехнологии  имеют  большой  потенциал 
коммерческого  применения  для  многих  отраслей,  и  соответственно  помимо 

№№5-12(95-102), мамыр-желтоқсан, май-декабрь, May-December, 2015       ISSN 2307-017X 
                         – M   n  čn h  ss  dov n j – World of scientific research 
___________________________________________________________________ 
 
 
97 
серьезного  государственного  финансирования,  исследования  в  этом  направлении 
ведутся многими крупными корпорациями. 
Вполне  возможно,  что  после  усовершенствования  для  обеспечения  «вечной 
молодости»  наноботы  уже  не  будут  нужны  или  они  будут  производиться  самой 
клеткой. 
Для  достижения  этих  целей  человечеству  необходимо  решить  три  основных 
вопроса: 
1.  Разработать  и  создать  молекулярных  роботов,  которые  смогут 
ремонтировать молекулы. 
2.  Разработать  и  создать  нанокомпьютеры,  которые  будут  управлять 
наномашинами. 
3.  Создать  полное  описание  всех  молекул  в  теле  человека,  иначе  говоря, 
создать карту человеческого организма на атомном уровне. 
Основная  сложность  с  нанотехнологией  –  это  проблема  создания  первого 
нанобота. Существует несколько многообещающих направлений. 
Одно из них заключается в улучшении сканирующего туннельного микроскопа 
или  атомносилового  микроскопа  и  достижении  позиционной  точности  и  силы 
захвата. 
Другой  путь  к  созданию  первого  нанобота  ведет  через  химический  синтез. 
Возможно,  спроектировать  и  синтезировать  хитроумные  химические  компоненты, 
которые будут способны к самосборке в растворе. 
И  еще  один путь  ведет  через  биохимию.  Рибосомы  (внутри  клетки) являются 
специализированными наноботами, и мы можем использовать их для создания более 
универсальных роботов. 
Эти наноботы смогут тормозить процессы старения, лечить отдельные клетки и 
взаимодействовать с отдельными нейронами.  
Работы по изучению начаты сравнительно недавно, но темпы открытий в этой 
области чрезвычайно высоки, многие полагают, это будущее медицины. 
Нанотехнологии в сельском хозяйстве и промышленности. Нанотехнологии 
способны  произвести  революцию  в  сельском  хозяйстве.  Молекулярные  роботы 
смогут производить пищу, «освободив» от этого растения и животных. С этой целью 
они будут использовать любое «подножное сырье»: воду и воздух, где есть главные 
нужные  элементы  –  углерод,  кислород,  азот,  водород,  алюминий  и  кремний,  а 
остальные,  как  и  для  «обычных»  живых  организмов,  потребуются  в 
микроколичествах.  К  примеру,  теоретически  возможно  производить  молоко  прямо 
из  травы,  минуя  промежуточное  звено  –  корову.  Человеку  не  придется  убивать 
животных,  чтобы  полакомиться  жареной  курочкой  или  кусочком  копченого  сала. 
Предметы потребления будут производиться «прямо на дому» 
Наноеда  (n nofood)  –  термин  новый,  малопонятный  и  неказистый.  Еда  для 
нанолюдей?  Очень  маленькие  порции?  Еда,  сработанная  на  нанофабриках?  Нет, 
конечно. Но всё же это – любопытное направление в пищевой отрасли. Оказывается, 
наноеда  –  это  целый  набор  научных  идей,  которые  уже  находятся  на  пути  к 
реализации  и  применению  в  промышленности.  Во-первых,  нанотехнологии  могут 
предоставить  пищевикам  уникальные  возможности  по  тотальному  мониторингу  в 
реальном  времени  качества  и  безопасности  продуктов  непосредственно  в  процессе 
производства.  Речь  идёт  о  диагностических  машинах  с  применением  различных 
наносенсоров  или  так  называемых  квантовых  точек,  способных  быстро  и  надёжно 
выявлять  в  продуктах  мельчайшие  химические  загрязнения  или  опасные 
биологические  агенты.  И  производство  пищи,  и  её  транспортировка,  и  методы 

№№5-12(95-102), мамыр-желтоқсан, май-декабрь, May-December, 2015       ISSN 2307-017X 
                         – M   n  čn h  ss  dov n j – World of scientific research 
___________________________________________________________________ 
 
 
98 
хранения 
могут 
получить 
свою 
порцию 
полезных 
инноваций 
от 
нанотехнологической отрасли. 
По  оценке  учёных,  первые  серийные  машины  такого  рода  появятся  на 
массовых пищевых производствах в ближайшие четыре года. Но на повестке дня и 
более радикальные идеи. Вы готовы проглотить наночастицы, которые невозможно 
увидеть?  А  что  если  наночастицы  будут  целенаправленно  использоваться  для 
доставки  к  точно  выбранным  частям  организма  полезных  веществ  и  лекарств?  Что 
если  такие  нанокапсулы  можно  будет  внедрять  в  пищевые  продукты?  Пока  ещё 
никто не употреблял наноеду, но предварительные разработки уже идут. 
Специалисты  говорят,  что  съедобные  наночастицы  могут  быть  сделаны  из 
кремния, керамики или полимеров. И разумеется – органических веществ. И если в 
отношении безопасности так называемых «мягких» частиц, сходных по строению и 
составу  с  биологическими  материалами  –  всё  ясно,  то  «твёрдые»  частицы, 
составленные из неорганических веществ – это большое белое пятно на пересечении 
двух  территорий –  нанотехнологии  и  биологии.  Учёные  ещё  не  могут  сказать,  по 
каким  маршрутам  подобные  частицы  будут  путешествовать  в  теле,  и  где  в 
результате остановятся. Это ещё предстоит выяснить. Зато некоторые специалисты 
уже  рисуют  футуристические  картины  преимуществ  наноеды.  Помимо  доставки 
ценных  питательных  веществ  к  нужным  клеткам.  Идея  заключается  в  следующем: 
каждый  покупает  один  и  тот  же  напиток,  но  затем  потребитель  сможет  сам 
управлять наночастицами так, что на его глазах будут меняться вкус, цвет, аромат и 
концентрация напитка. 
Нанотехнологии  в  электронике,  искусстве.  С  появлением  новых  средств 
наноманипулирования возможно создание механических компьютеров, способных в 
кубе  с  ребром  100  нм  функционально  повторить  современный  микропроцессор. 
Планируется  создание  нанороботов  размером  всего  1-2  микрон,  оснащенных 
бортовыми механокомпьютерами и источниками энергии, которые будут полностью 
автономны  и 
смогут 
выполнять 
разнообразные 
функции, 
вплоть 
до 
самокопирования. 
Музыка,  литература,  балет,  театр  и  все,  что  относится  к  выражению 
творческого  потенциала  человека,  всегда  стояли  несколько  особняком  от  научно-
технического  прогресса.  Таким  образом,  перспективы  развития  науки  и  техники 
также  определяют  пути  искусства.  В  2001  году  японские  учёные,  используя 
передовые лазерные технологии, создали самую маленькую в мире скульптуру. Она 
изображает  разъярённого  быка,  разворачивающегося  для  атаки.  Размеры 
«микробыка»  впечатляют:  10  мкм  в  длину  и  7  мкм  в  высоту  –  не  больше,  чем  у 
красных  кровяных  телец  человеческой  крови.  Увидеть  его  можно  только  в 
сверхмощный микроскоп. 
Опасности,  связанные  с  нанотехнологиями.  При  всех  преимуществах 
нанотехнологий, они могут представлять и угрозу здоровью человека. Восторженно 
предвкушая те положительные изменения, которые принесет с собой промышленная 
революция,  не  стоит  быть  столь  наивными,  чтобы  не  задуматься  о  возможных 
опасностях  и  проблемах.  Многие  крупные  ученые  современности  не  зря  пытаются 
привлечь  внимание  не  только  к  позитивным  перспективам  будущего,  но  и  к 
возможным  негативным  последствиям.  Некоторые  учёные,  например,  Билл  Джой, 
призывают к тому, чтобы исследования в области нанотехнологий и других областях 
должны  быть  остановлены  до  того,  как  это  навредит  человечеству.  Страхи  перед 
нанотехнологиями начали появляться с 1986 года, после выхода в свет произведения 
Дрекслера «Машины созидания», где он не только нарисовал утопическую картину 

№№5-12(95-102), мамыр-желтоқсан, май-декабрь, May-December, 2015       ISSN 2307-017X 
                         – M   n  čn h  ss  dov n j – World of scientific research 
___________________________________________________________________ 
 
 
99 
нанотехнологического  будущего,  но  и  затронул  «обратную»,  нелицеприятную 
сторону этой медали. 
Биологическая  угроза.  Например,  известно,  что  крошечные  частички 
углерода  могут  попасть  в  мозг  человека  через  дыхательные  пути  и  оказать  на 
организм  разрушительное  воздействие.  Речь  идёт  о  C60 –  одной  из  трёх  основных 
форм  чистого  углерода.  Чтобы  определить  токсичность  молекул,  американский 
ученый-биолог  Ева  Обердёрстер  для  начала  испытала  C60  на  водяных  блоках – 
добавила  эти  молекулы  в  10-литровые  резервуары  с  этими  маленькими 
ракообразными.  По  прошествии  48  часов  биолог  заглянула  к  дафниям  и  увидела  в 
аквариуме  повышающуюся  смертность.  Выявленный  эффект  делает  наноматериал 
«умеренным ядом»: он немного более ядовит, чем никель, но всё же не так опасен, 
как химикалии, который содержатся в сигаретном дыме и автомобильных выхлопах. 
Следующий опыт Обердёрстер проводила с участием окуней. C60 загрузили в 
аквариум с рыбами. По истечении тех же двух суток ни одна из рыб не умерла и не 
продемонстрировала  изменений  в  поведении,  но  у  окуней  обнаружилось  серьёзное 
повреждение мембран мозговых клеток. Ущерб был выше в 17 раз по сравнению с 
рыбами, плавающими в обычной воде. Конечно же, не все наноматериалы обладают 
такими же вредными для живых существ свойствами. 

жүктеу/скачать 2,83 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: