4.1 Нанобактерії

На думку вчених, нанобактерії грають важливу роль в утворенні мінералів, перетворення вулканічних порід у грунт і корозії металів.

Прояв деяких патологічних станів нирок у людини, зокрема утворення каменів, було пояснено наявністю нанобактерії. Відомо, що:

1. Нанобактерії не синтезують власні амінокислоти, жирні кислоти (і, можливо, нуклеотиди), а використовують готові, отримуючи їх з навколишнього середовища. При нестачі екзогенних жирних кислот мембранні ліпіди можуть частково замінюватись фосфатом кальцію.

2. У нанобактерії відсутні енергоємні системи активного транспорту, характерні для про-та еукаріотичних клітин. Транспорт речовин здійснюється за рахунок дифузії і броунівського руху, чому сприяють ультрамікроскопічні розміри бактерії.

3. Концентрація розчинених речовин і осмотичний тиск всередині нанобактерії не відрізняється від навколишнього середовища. У зв'язку з цим нанобактерії не потрібні енерговитратні системи підтримки внутрішньоклітинного гомеостазу.

Але багато вчених, проте, сумніваються в тому, що нанобактерії дійсно є життєвою формою, і стверджують, що з більшою ймовірністю це органічні структури, а не біологічні.

Незважаючи на те, що з часу першого виявлення бактерій пройшло близько 20 років, існування нанобактерії на даний час є одним із спірних наукових питань.

5. Наномедицина

Сучасні програми нанотехнологій в медицині можна розділити на кілька груп:

1. Наноструктуровані матеріали, в т. ч., поверхні з нанорельефом, мембрани з наноотверстіямі. В даний час досягнуті успіхи у виготовленні наноматеріалу, що імітує природну кісткову тканину.

2. Наночастки. Спектр можливих застосувань надзвичайно широкий. Він включає боротьбу з вірусними захворюваннями такими, як грип і ВІЛ, онкологічні та нейродегенеративними захворюваннями, остеопорозом, захворюваннями судин. Наносфери можуть використовуватися і в діагностиці, наприклад, як рентгеноконтрастне речовина, що прикріпляються до поверхні певних клітин і показує їх розташування в організмі.

3. Мікро-та нанокапсули. Мініатюрні (~ 1 мк) капсули з нанопор можуть бути використані для доставки лікарських засобів в потрібне місце організму. Вже випробовуються подібні мікрокапсули для доставки і фізіологічно регульованого виділення інсуліну при діабеті 1-го типу.

4. Нанотехнологічні сенсори та аналізатори. Використання мікро-і нанотехнологій дозволяє багаторазово підвищити можливості з виявлення та аналізу надмалих кількостей різних речовин. Одним з варіантів такого роду пристрою є «лабораторія на чіпі» (lab on a chip). Це платівка, на поверхні якої впорядковано розміщені рецептори до потрібних речовин, наприклад, антитіла. Такий пристрій, здатне виявляти буквально окремі молекули може бути використано при визначенні послідовності підстав ДНК або амінокислот, виявлення збудників інфекційних захворювань, токсичних речовин.

5. Медичні застосування скануючих зондових мікроскопів. Скануючі мікроскопи представляють собою групу унікальних за своїми можливостями приладів.

Вони дозволяють досягати збільшення достатнього, щоб розглянути окремі молекули і атоми.

6. Наноінструменти і наноманіпулятор. Наноманіпулятора можна назвати пристрої, призначені для маніпуляцій з нанооб'єктів - наночастинками, молекулами і окремими атомами. Прикладом можу слугувати скануючі зондові мікроскопи, які дозволяють переміщати будь-які об'єкти аж до атомів.

В даний час створені прототипи декількох варіантів "нанопинцет". В одному випадку використовувалися дві вуглецеві нанотрубки діаметром 50 нм, розташовані паралельно на сторонах скляного волокна діаметром близько 2 мкм. При подачі на них напруги нанотрубки могли розходитися і сходитися на зразок половинок пінцета. Так, була продемонстрована можливість переміщувати нанооб'єктів з допомогою променя лазера. У недавній роботі вчених Корнельського і Массачусетського університетів їм вдалося "розмотати" молекулу ДНК з нуклеосоми. При цьому вони тягли її за кінець за допомогою такого "лазерного пінцета".

7. Мікро-та нанопристрої різного ступеня автономності. В даний час все більшого поширення набувають мініатюрні пристрої, які можуть бути поміщені всередину організму для діагностичних, а можливо, і лікувальних цілей. Сучасне пристрій, призначений для дослідження шлунково-кишкового тракту, має розмір кілька міліметрів, несе на борту мініатюрну відеокамеру і систему освітлення. Отримані кадри передаються назовні.

Сьогодні для лікарів та фармакологів очевидна аксіома, що ліки, упаковані в ліпосоми, стають більш ефективними та безпечними, точно потрапляють до органів-мішеней і дозволяють знизити дозу препаратів. Застосування наноконтейнеров в медицині відкриває перед нею нові можливості і нові перспективи маніпуляцій з міні-дозами препаратів.