Вы здесь

НАУКА, ТЕХНИКА, КУЛЬТУРА

сообщений: 1 / 0 новое
Аватар пользователя k537021
Не в сети
Последнее посещение: 4 года 2 месяца назад
Регистрация: 19/11/2013 - 10:06
НАУКА, ТЕХНИКА, КУЛЬТУРА

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПЛАТФОРМЫ КУРЧАТОВСКОГО НБИК-ЦЕНТРА

Формирование новой технологической культуры, нацеленной в первую очередь на создание гибридных материалов и систем на их основе. Принципиально новое поколении антропоморфных систем бионического типа, воспроизводящих в конечном итоге конструкции живой природы – биоробототехнические системы. Для этого в Курчатовском НБИК-центре создали научно-технологическую платформу с условным названием «ГИБРИД».

В подразделении НБИК-центра под условным названием «гибридные приборы» работают специалисты, хорошо разбирающиеся в устройстве, эксплуатации приборов определенного типа и назначения (оптических, акустических и др.). Они создают техническое задание на проектируемый прибор или устройство. Следующее подразделение, также под условным названием «инженерно-технологический центр», имеет необходимые средства и технологии для практической реализации подготовленного техзадания. Но главная проблема при разработке «гибридного» материала и прибора связана с соединением технологических возможностей микроэлектроники с биоорганическими элементами – основой живой природы.

В рамках Курчатовского НБИК-центра было сформировано мощное подразделение нанобиотехнологий, которое включает в себя: генно-инженерную и иммунологическую лаборатории, лаборатории стволовых клеток и клеточных технологий и др. Важную связующую роль между биологией и микроэлектроникой играет кристаллографическое отделение, которое включает в себя синхротронно-нейтронный центр, комплекс для физико-химических, механических и других исследований различных материалов, кристаллизации белков, а «мостиком» между биологическим и кристаллографическим подразделениями служит созданная нами «белковая фабрика».

Рассмотрим схематично работу этой части НБИК-инфраструктуры. Например, мы хотим создать оптический сенсор, имитирующий глаз живого организма.
- Сегодня любой оптический прибор состоит из детектирующей части, как правило, кристаллической, обладающей определенным набором свойств, например спектральной чувствительностью, радиационной стойкостью и т.д., и считывающего устройства (интегральной схемы), которое обрабатывает сигнал (изображение), фиксируемое детектирующей частью. На первом этапе наша задача состоит в том, чтобы заменить эту детектирующую часть, как правило, неорганической природы, на материал биоорганического происхождения. Последовательность технологических операций может быть такова: для использования в качестве детектора конкретного фоточувствительного белка в первую очередь необходимо выделить ген, который клонирует этот определенный белок, и затем «вставить» этот ген в некую конструкцию (например E-coli - это кишечная палочки), для того чтобы экспрессировать (наработать) нужное количество этого белка. Затем наработанный белок проходит стадии различной обработки, очистки и т.д. и далее поступает в конечный сегмент белковой фабрики на кристаллизацию.

На этой стадии белок превращается в трехмерный (или двумерный) кристалл. При этом кристаллизация может проводиться как в лабораторных условиях, так и в условиях микрогравитации на космической станции. Затем атомную структуру полученного белкового кристалла расшифровывают с использованием синхротронного излучения , нейтронов и др.

Полученные данные обрабатываются с использованием суперкомпьютера – также части НБИК-инфраструктуры. Фоточувствительный белок с хорошо изученной структурой, свойствами и функциями необходимо соединить с твердотельной подложкой, которая в свою очередь должна быть превращена в некий прообраз электронной схемы. Это очень приблизительное, схематическое, но понятное описание использования НБИК-инфраструктуры для получения гибридных материалов и систем на их основе.