Loading...

Можно ли вживить наночип в мозг?
​CC0 Public Domain / Unsplash

В рамках просветительского мультимедийного проекта «100 вопросов ученому» ведущие российские исследователи отвечают на «наивные» вопросы об окружающим мире. Проект создан платформой Яндекс.Кью и АНО «Национальные приоритеты». Официальный портал Года науки и технологий собрал некоторые интересные вопросы к ученым, которые задавались в рамках проекта.
О нанотехнологиях. Отвечает Кирилл Грегоржевский, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Научно-исследовательского института физики и прикладной математики УрФУ:

— Что раньше в нанотехнологиях казалось невозможным, но тем не менее было достигнуто? И какие вызовы перед отраслью стоят сейчас?

— Раньше трудно было поверить, что нанотрубки и графен станут частью повседневной жизни. Конечно, это пока местами выглядит как забивание гвоздей микроскопом. Но в будущем, я верю, мы сможем более тонко подходить к дизайну смарт-материалов на надмолекулярном уровне, где необходим контроль за положением каждой нанотрубки или листа графена. И глядя на технологию нанолитографии, с помощью которой сегодня массово производят компьютерные чипы во всем мире, будущее нанотрубок и графена не кажется таким уже фантастически несбыточным.

— Возможно ли в ближайшем (или не очень) будущем сделать наночип и вживить его человеку в мозг для улучшения когнитивных способностей?

— Сначала нужно разобраться, что такое наночип. Если говорить про современные процессоры, то размеры отдельных элементов в их структуре составляют десятки единиц нанометров. То есть теоретически можно сделать чип небольшого размера. Он будет, вероятно, достигать даже нескольких миллиметров, что явно не помешает ему расположиться в голове с комфортом.

А вот дальше интереснее: нужно понимать язык, на котором говорят наши нейроны. Это язык химических реакций и потенциалов действия, то есть процессов, изменяющих поляризацию клеточных мембран. И вот тут мне как химику (не физику) видится мостик к коммуникации с нейронами нашего мозга через электрические сигналы, что не выглядит таким уж невозможным (вспомните подергивания лапки лягушки более ста лет назад от электрического тока).

Но если мечтать, то по-крупному. Исходя из сегодняшнего уровня развития биотехнологий, можно представить себе такой чип: это некая колония трансгенных клеток пациента (то есть неотторгаемых его организмом), помещенная в некий матрикс, чтобы локализовать их в мозгу (например, в полимерный гель). В этих клетках на генном уровне прописан синтез родопсиновых каналов в мембране. Такие каналы можно открывать/закрывать под действием света нужной длины волны.

Открывая/закрывая канал, можно запускать потенциал действия в трансгенных клетках, которые, в свою очередь, выпускают нейромедиаторы в синаптическую щель и коммуницируют с нейронами нашего мозга. Что-то похожее уже делают оптогенетики, правда, мышка с лампочкой, торчащей из головы, выглядит не очень в контексте рекламы такого девайса для будущих потребителей... Но мир не стоит на месте, так что посмотрим.

— В каких сферах нашей жизни есть нанохимия, хотя мы об этом не знаем?

— Тут надо внести ясность: нанотехнологии — это когда размер объекта не превышает 100 нм и превосходит размеры простых молекул, то есть более 1–2 нм. Самый яркий во всех смыслах пример, который мне приходит в голову, — это телевизоры на квантовых точках. Они за последние пару-тройку лет стремительно заняли полки магазинов.

— Чем ферменты отличаются от неорганических катализаторов?

— Природой соединений. То есть ферменты, можно сказать, на 99% процентов состоят из аминокислот и различных органических соединений (гетероциклы и т. д.). И иногда содержат атом какого-нибудь металла (вот он — тот самый неорганический элемент). А вот неорганические катализаторы, как правило, либо просто металлы (никель, палладий, платина и др.), либо оксиды (оксиды ванадия, хрома, молибдена и др.). Но и ферменты, и неорганические катализаторы выполняют одну и туже работу, правда, первые делают это при температуре тела человека, а вторые очень часто при сотнях градусов Цельсия.

О дорогах. Отвечает Наталья Баурова, доктор технических наук, профессор, декан факультета дорожных и технологических машин МАДИ, лауреат премии Президента РФ для молодых ученых:

— Почему некоторые дороги делают так долго? Можно ли делать быстрее и качественнее?

— Существует большое количество стандартов по организации строительства различных дорог, в которых прописаны все основные требования (в том числе временные). Если строить дорогу быстрее, чем прописано в стандарте, то будет сильно ухудшаться качество. Но, к сожалению, иногда эти стандарты нарушаются (по самым разным причинам), и строительство действительно затягивается.

— Все же дороги изначально плохо строятся, или дело в том, как они эксплуатируются?

— На качество дорог оказывает влияние очень много факторов. Если дорога изначально построена с нарушениями, то даже при правильной эксплуатации она быстро будет повреждаться.

— Портятся ли дороги из-за тяжелых машин?

— Для разных типов дорог существуют требования по максимальному предельному весу машины вместе с грузом. И если эти требования нарушаются, то дороги быстро повреждаются.