От наноботов к биоботам: ученые создают робомикробов на основе графена

Когда большинство людей задумываются о наноботах, они представляют крошечных, полностью механических существ. Нам кажется, что первые эксперименты в нанопроизводстве и первые созданные в молекулярных масштабах машины пойдут по стопам промышленности 19 века, только в значительно меньших масштабах. Однако за последние годы ученые добились значительных успехов в совершенно другой области наномашин, которые берут начало из несколько других научно-фантастических традиций: киборги.

Ученые Университета Иллинойса на днях опубликовали статью, в которой описали свои успехи по адаптации бактериальных спор в нанотехнологических целях. Споры bacillus subtilis (сенная палочка), обычных бактерий, которые часто встречаются у жвачных животных и людей, покрыли крошечными пятнышками графита (графеновыми квантовыми точками), чтобы создать электропроводящую поверхность. Используя естественное стремление бактерий разбухать до больших размеров, поглощая воду в условиях высокой влажности, или уменьшаться в сухих условиях, ученым удалось использовать споры как электроды-проводники-на-чипе, которые могут обнаруживать условия повышенной влажности, считывая уровни сопротивления.

Создание нового типа детектора влажности может не казаться особо революционным событием, однако это доказательство концепции того, что в сфере нанороботов можно идти другим путем. Эта техника использует тысячелетия природного прогресса, в процессе которого появились полуавтономные нанотехнологические устройства.

Несмотря на достижения с конца 1980-х годов в области сканирующей туннельной микроскопии (которая позволяет ученым просматривать структуры на атомном уровне) и микроассемблии, на данный момент одним из самых больших препятствий на пути к нанороботам остается то, что нет машин, способных производить крошечные машины. Надежные, управляемые и повторяемые манипуляции компонентами на молекулярном уровне по-прежнему остаются недосягаемыми для ученых.

Биологические же объекты эти вопросы решили в далекой древности. Химические процессы, которые управляют жизнью, отточили способность создавать миллиарды совершенных копий. Зачем же нанотехникам изобретать нановелосипеды, чтобы строить нанороботов?

Эта техника продемонстрировала, что в данном случае ученые смогли избежать многих сложных задач построения наноустройств с нуля, а вместо этого сосредоточились на добавление возможностей в уже давно понятные и легко манипулируемые молекулы. Построение чисто механического наноустройства с нуля, чтобы регистрировать влажность и сообщать об уровне влаги в воздухе, будет чрезвычайно сложным и займет десятилетия. Добавить же спорам bacillus subtilis способность сообщать о влажности посредством своих талантов — работа нескольких недель.

Такой подход, конечно, не отражает наши самые смелые научно-фантастические мечты. Но он, возможно, позволяет нам проложить путь к рабочей технологии наносборки.