4.3. Инфраструктура, стратегия и приоритеты

Инфраструктура исследований в нанобиологии должна удовлетворять общим требованиям, сформулированным ранее для других направлений, т. е. должна обеспечивать доступ к специализированной измерительной технике и источ­никам финансирования возможно большому числу исследователей, способст­вовать поощрению и развертыванию междисциплинарных разработок, а также созданию новых учебных программ для подготовки ученых и инженеров ново­го поколения.

Для научно-исследовательских работ в этой области особенно важно созда­вать смешанные группы (физики, инженеры, биологи и медики-профессиона­лы), в связи с чем университетам следовало бы учредить специальные стипен­дии и субсидии для поощрения студентов, аспирантов и постдоков, работаю­щих в таких междисциплинарных направлениях.

Стратегия капиталовложений в НИОКР и внедрение нанобиотехнологий основаны на следующих принципах:

• Финансирование фундаментальных и прикладных исследований, связан­ных с биотехнологией, медициной и национальной обороной (биологиче­ское оружие, наноустройства и средства выживания), включая исследова­ния по клеточной и молекулярной биологии природных внутриклеточных двигателей.

• Финансирование обучения персонала методам новейших технологий и их внедрения в медицинскую практику.

• Поощрение и финансирование программ, обещающих быстрое развитие и внедрение методов, основанных на нанотехнологиях.

• Поддержка междисциплинарных исследований, проводимых высшими учебными заведениями, промышленными организациями и федеральными лабораториями.

• Поддержка совместных исследований, проводимых междисциплинарными группами.

• Поддержка принципиально новых идей и подходов в нанобиотехнологиях.

• Систематическое изучение природных наноразмерных структур и ис­пользование полученных результатов для разработки новых материалов и устройств.

• Тщательное изучение взаимодействия биомолекул с инертными материала­ми, что может иметь важное значение не только для решения чисто меди­цинских проблем, но и для понимания фундаментальных процессов зарож­дения и развития жизни на Земле.

• Разработка междисциплинарных образовательных программ (биология, физика, техника) для студентов и аспирантов высших учебных заведе­ний.

4.4. Достижения и новые парадигмы

4.4.1. Изучение особенностей биологических систем

Л. Желжски¹

Биологические молекулы и системы имеют ряд характерных особенностей, де­лающих их особенно подходящими для нанотехнологических приложений. Например, белки могут образовывать трехмерные структуры с точно опреде­ленной формой, а молекулы нуклеиновых кислот объединяются в ансамбли по хорошо известным правилам (рис. 8.5). В нижней части рисунка приведена ленточная диаграмма (построенная на основе атомных координат, полученных

Рис. 4.5. Примеры биологических систем (верхняя часть диаграммы предоставлена L. Jelinski, нижняя — L. Pollack, Cornell University).

из банка данных по белкам) мышечного белка миоглобина, обеспечивающего в организме связывание кислорода. В работе этого белка участвуют антитела, обладающие высокой специфичностью к распознаванию и связыванию лиган-дов, а также биологические ансамбли (структуры) типа молекулярных мото­ров, которые осуществляют операции переноса. Эти и другие особенности биомолекул, а также связанные с ними биофизические и биологические про­блемы, подробно рассмотрены в обзоре [4].