Алмазы - лучшие друзья...

Нано - что-то очень-очень маленькое, ну а что такое алмазы, наверное, объяснять не нужно. Мы привыкли носить их на пальчиках и в ушках, резать ими стекло и производить другие не менее полезные действия. Впрочем, наноалмазы, с которыми работают учёные Красноярского института биофизики, очень сильно отличаются от уже известных нам и привычных блестящих камней с острыми гранями.

Красноярские учёные открыли удивительные свойства наночастиц

Заведующий лабораторией нанобиотехнологий и биолюминесценции Красноярского института биофизики Владимир Бондарь высыпает на чистый лист бумаги чёрный песок. Это наноалмазы мелких размеров. По словам учёного, чёрный цвет указывает на то, что кластеры частиц малые. Рядом на листе - серые комочки. Это наноалмазы крупного размера. Но даже такие камни в ювелирное украшение не вставишь. Алмазы, с которыми работают учёные, вовсе не самые лучшие друзья девушек, а исходный материал, обрабатывая который красноярские исследователи добиваются уникальных результатов.

• Для этого порошка характерен спектр, соответствующий алмазу, - поясняет Владимир Бондарь. - Если вы возьмёте природный алмаз, проведёте физический анализ, то получите определённое цветное изображение - спектр, который имеет характерные полосы. Структура данного порошка имеет решетку, идентичную алмазу.

История появления наноалмазов берёт свое начало в 60-е годы прошлого столетия. Именно тогда на Урале физики разработали теорию возможности получения алмазов методом взрыва. И реализовали это на практике. Кстати, среди разработчиков был и красноярец - учёный нашего политехнического института Анатолий Ставер. Технология, как и всё гениальное, проста: брали взрывчатку, помещали её в закрытую камеру и взрывали. Под действием ударной волны все разлеталось до атомарного состояния, а высокие температуры и давление способствовали формированию из углерода кристаллической решетки алмаза. Только очень маленького размера.

• Образовавшаяся частичка имеет активную поверхность, на которой образуется всё что угодно - несгоревшая органика, микропримеси металла, - рассказывает Владимир Бондарь. - За счёт такого химического разнообразия и проявляется активность этих частиц. Это прекрасный абсорбент, он может связывать вещества белковой и небелковой природы. До нас этот материал использовался в основном в технических целях. Например, для суперфинишной полировки плат в электронике. Но мы взглянули на активную частицу с другой стороны.

История работы с наноалмазами в институте биофизики началась опять же в прошлом веке. В середине 1990-х годов к коллегам обратился Анатолий Ставер с просьбой исследовать воздействие наноалмазов на биологические объекты. Дело в том, что сотрудники, которые производили эти частицы, стали испытывать проблемы со здоровьем…

Самый первый эксперимент в лаборатории нанобиотехнологий и биолюминесценции произошёл в 1994-м. Результаты настолько ошеломили исследователей, что они приостановили работы на год, чтобы переварить полученную информацию. А продолжили опыты в 1995-м. С этого времени лаборатория Владимира Бондаря систематически экспериментирует с наноалмазами. Оказалось, что частицы не только не приносят вред организму человека, но могут служить ему на пользу.

Биофизики брали наноалмазы, обрабатывали их банальным натрий хлором и чистили поверхность. После этого частицы становились растворимыми. Как говорит Владимир Бондарь, метод этот применили для выделения белка. Оказалось, что с помощью технологии красноярских учёных из общей белковой массы нужный компонент можно выделить за полчаса. Тогда как другие исследователи на выполнение этой задачи тратят несколько дней.

• Большим преимуществом наноалмазов является то, что это полифункциональный абсорбент, - поясняет Владимир Станиславович. - Он способен заставить работать одно и молчать другое. Такой универсальностью не обладает ни один сорбент, сегодня производящийся.

Как говорит учёный, свойства наноалмазов могут использоваться в фармокологический и биотехнологической индустриях, которые занимаются производством различных белков, ферментов. Красноярцы наглядно продемонстрировали, что с помощью их разработки можно очень легко и быстро очищать инсулин.

• Наши частицы могут использоваться и при создании индикаторных тест-систем для медицинской диагностики, - рассказывает Владимир Бондарь. - На поверхность частиц мы закрепляем биомаркер - фермент. Такой комплекс может работать многократно, определяя какое-то вещество.

Красноярцы уже разработали систему определения холестерина и глюкозы. А в планах - создание для медиков шпателя-диагноста, который можно использовать многократно. Обыкновенная палочка, покрытая наноалмазами, способна определять наличие в крови разных веществ, каждое из которых окрашивало бы частицы в свой цвет.

Кстати, именно нашим учёным, изучающим свойства наноалмазов, принадлежит по-настоящему мировое открытие.

• Мы работали по российско-американскому проекту, который был связан с нейтрализацией микотоксинов, - рассказывает Владимир Бондарь. - Плесень, которая покрывает хлеб, зерновые культуры или орехи, выбрасывает токсин, который, попадая в организм человека, активизируется, связывается с молекулой ДНК и даёт мутагенный и канцерогенный эффекты. При этом вывести его из организма невозможно. Мы доказали, что афлотоксин связывается наноалмазами, таким образом, его можно нейтрализовать.

Абсорбирующие свойства наноалмаза можно использовать и для более быстрого заживления ран на коже. Если к обработанной частице прикреплять лизоцин - антибактерицидный препарат, вредная микрофлора будет уничтожаться и моментально удаляться.

Ещё один вариант использования обработанных частиц - создание адресных систем доставки лекарственного вещества к больному органу. К наноалмазу, как в конверт, прикладывается лекарство, а к этому письму прикрепляется адресующая молекула. Опытным путём доказано, что в таком комплексе препарат быстро и без потерь доставляется в нужное место и не растрачивается по дороге.

Учёные-биофизики уже запатентовали несколько технологий, основанных на использовании наноалмазов, написали массу научных статей, демонстрировали свои разработки медикам в Красноярске и Москве, но пока никто не проявляет желания внедрить красноярские изобретения в жизнь. Правда, опытами наших учёных заинтересовались иностранные исследователи наноалмазов. Теперь красноярцев цитируют самые почтенные научные умы зарубежья, наших учёных приглашают на различные конференции, связанные с изучением частиц. Хотя, как уверяют биофизики, активное внедрение полученных технологий в России принесло бы людям быстрое выздоровление, а стране колоссальную экономию ресурсов. Как-то ради чистоты эксперимента красноярские учёные предложили одному из промышленных гигантов края испытать на производстве смазку для агрегатов с присадками из очищенных наноалмазов. И за несколько месяцев предприятие получило тройную экономию ресурса.