Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

БНТИ, 2000, №12

БИОЧИПЫ В РОССИИ

Оригинальная технология создания биологических микрочипов и оборудование для их производства разработаны под руководством академика А. Д. Мирзабекова в Институте молекулярной биологии имени
В. А. Энгельгардта РАН (Москва). Созданием такого рода чипов занимаются и в других странах (главным образом в США), но российская технология оказалась вполне конкурентоспособной. Английское слово «чип» - «chip» вошло в нашу речь несколько лет назад и означает в переводе «стружка» (во множественном числе: «chips» - «чипсы»). Почти одновременно с ним возникло в России и слово «микрочип» - так именуют интегральные микросхемы. А вот термин «биочип» появился у нас относительно недавно, но уже завоевал себе среди профессионалов немалую популярность.

#1# Один из вариантов прибора-анализатора биочипов.

Разработанный в ИМБ биочип - это небольшая стеклянная пластинка, содержащая десятки и сотни ячеек геля размером в сотые доли квадратного миллиметра. В каждую вводят так называемую «пробу» - вещество, определенным образом реагирующее с другим, тоже вполне определенным веществом, которое может присутствовать в анализируемом образце.

При соприкосновении такого образца, предварительно обработанного светящимся красителем, с биочипом в некоторых ячейках возникают реакции, и тогда эти ячейки начинают светиться - тем сильнее, чем интенсивнее идет реакция. Именно в выявлении и сопоставлении наиболее ярко светящихся ячеек и заключается работа прибора-анализатора биочипов. Этим способом можно выявлять многие свойства образца - например, присутствие в организме тех или иных возбудителей инфекций или, скажем, наличие в геноме каких-то видоизмененных генов.

Особенность российских биочипов в том, что их ячейки заполнены гелем трехмерной структуры. Такие гели удерживают большее количество пробы, нежели двумерные, и потому чувствительность отечественных биочипов выше, а следовательно, ниже требования к регистрирующей аппаратуре. Немаловажно и то, что прохождение реакций в объемном геле подобно их прохождению в жидкостях, а значит, и в живом организме.

Сегодня число размещаемых на российском биочипе ячеек достигает нескольких тысяч, а скоро будет достигать десятков тысяч, но ведь это аналогично тысячам пробирок с тысячами проводимых в них анализов. Такие биочипы по сути дела представляют собой экспресс-лаборатории, способные экономить массу времени как врачам, так и пациентам.

Впрочем, часто используются куда более дешевые биочипы с гораздо меньшим числом ячеек. Существуют, например, простые биочипы для диагностики столь социально значимой болезни, как туберкулез. Менее сотни ячеек достаточно для того, чтобы узнать, какой именно формой туберкулеза страдает пациент и какими лекарствами его надо лечить. И определяется это не за несколько недель, как традиционным способом, а всего за несколько часов.

Сотрудники ИМБ проводят испытания этих чипов совместно со специалистами Московского научно-практи ческого центра по борьбе с туберкулезом. А в содружестве с Государственным оптическим институтом имени С. И. Вавилова (Санкт-Петербург) в ИМБ создан недорогой и малогабаритный анализатор таких биочипов, которым, по предположению разработчиков, скоро станут оснащать медико-диагностические центры страны.

Уже сегодня существуют и биочипы, способные определять многие инфекционные, а также ряд онкологичес ких заболеваний, контролировать качество применяемых в медицине вакцин, проводить мониторинг состояния больного в зависимости от того или иного вида лечения.

Сегодня, по мнению специалистов, в мире требуется несколько миллионов биочипов в год, причем наиболее перспективны для сбыта именно российские биочипы. Удастся ли нашей стране наладить их массовый выпуск - это вопрос инвестиций.

РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ СЖИГАЕТ ОТХОДЫ

Мобильная установка для экологически безвредного уничтожения высокотоксичных веществ разработана под руководством профессора А. И. Папуша в одной из российских фирм ракетно-космической отрасли. Благодаря нетрадиционно организованному процессу сжигания в установке удается достичь очень высокой температуры - около 3000 градусов. Именно это в совокупности с последующим резким охлаждением продуктов сгорания и позволяет избежать образования токсичных соединений хлора, фтора, фосфора и серы, а также диоксинов.

Для обеспечения столь высокой температуры сжигания в установке использован специально разработанный ракетный двигатель, подобный тому, что применялся для коррекции пилотируемого корабля «Буран». Впрочем, космический двигатель разработчикам пришлось существенно модифицировать: сделать его более долговечным и главное - более совершенным по чистоте сжигания. В результате получен двигатель, способный беспрерывно работать в течение 500 часов, уничтожая свыше 99,9999% обезвреживаемого вещества.

#2# Передвижная установка для сжигания токсичных отходов.

Этот доработанный двигатель, размеры которого позволяют разместить его на ладони, устанавливают на входе в длинную трубу так, чтобы в нее направлялось вырывающееся из него пламя. В этом пламени и сжигают высокотоксичные вещества - жидкие, газо- и порошкообразные. Затем продукты сжигания обрабатываются в той же трубе поглощающими растворами вплоть до окончательной нейтрализации.

Что же касается эксплуатационных расходов, то они в основном связаны с использованием технического кислорода и небольшого количества керосина, необходимых для работы двигателя. Такой кислород есть всегда, например, на металлургических предприятиях, которые едва ли не более других нуждающихся в уничтожении токсичных веществ. Ведь в металлургии используется в больших количествах электроэнергия и, значит, огромное число трансформаторов. А они, как стало известно, могут со временем становиться источником опаснейших для всего живого веществ - диоксинов. И хотя способов уничтожения этих токсинов существует немало, но все они либо не особенно эффективны, либо слишком дороги, тогда как новая российская технология обоих этих недостатков лишена. Немаловажно и то, что малые габариты и вес установки позволяют закреплять ее в грузовике или железнодорожном вагоне и, следовательно, очищать с ее помощью территории в разных местах страны.

РОБОТ ДЛЯ КРОВЕНОСНОГО СОСУДА

#4# Этот микродвигатель с успехом вращает на своей оси божью коровку.

По уровню применения роботов в промышленности наша страна давно на первых местах, но по числу разработанных моделей роботов мы ничуть не отстаем от передовых стран. Разработанная в МНТК «Робот» (Москва) концепция создания промышленных манипуляторов в несколько раз ускоряет их выполнение от момента заказа до момента изготовления и почти вдвое удешевляет.

#5# Так выглядит статор не самого маленького микродвигателя.

Известно, например, что в своем большинстве роботы подобны руке человека (плечо - локоть - запястье) и обладают 5-6-ю степенями подвижности. Создание такого робота по традиционной технологии занимает обычно около года, а по российской - всего 1,5 месяца. Собирают его из заранее изготовленных двухкоординатных модулей при помощи нескольких промежуточных звеньев.

#3# Робот, собранный из двухкоординатных модулей.

Размеры модулей могут быть очень разными. Понятно, например, каковы они будут у микроробота, разрабатывае мого специалистами МНТК «Робот», Института проблем механики и Российского кардиологического центра для исследования кровеносных сосудов человека изнутри. (Сейчас, правда, разработки приостановлены ввиду отсутствия финансирования.) А ведь в узлах такого микроробота устанавливаются микродвигатели, размеры которых вообще трудно себе представить. Тем не менее первые образцы этих двигателей уже есть, причем наружный диаметр статора самого маленького из них не превышает 1 миллиметра, а внутренний - 0,53 миллиметра. Изготавливают такой статор из стекловолокна специального профиля, постепенно вытягивая до миллиметровой толщины, а затем заполняют его каналы проводниками при помощи вакуумных технологий. Что же касается ротора, то его без лупы и рассмотреть невозможно. Нет, не перевелись еще «левши» в России.

ДЖАКУЗИ ДЛЯ БЕДНЫХ

Гидромассаж, как известно, чрезвычайно полезен для здоровья - способствует излечению остеохондроза и уменьшению локальных жировых отложений, улучшает кровообращение и повышает упругость кожи, благотворно влияет на состояние мышц, костей и даже некоторых внутренних органов.

Именно потому многорежимные гидромассажные ванны, именуемые джакузи, и пользуются в мире столь повышенным спросом, но в нашей стране они доступны лишь людям с очень высоким достатком.

Гидромассажер для тех, кому джакузи не по карману, разработан в Самарском аэрокосмическом институте. Устройство представляет собой насадку на самый обычный гибкий душ, не содержит мотора и не требует электропитания.

Принцип действия насадки - сугубо гидродинамический, а режим ее работы определяется той или иной сменной заглушкой. Меняя их при помощи рычажков, можно получить и вакуумный массаж, и вибрационно-вакуумный циркулярный душ, и «жемчужную» пузырьковую ванну - ничем не хуже, чем в джакузи.



Случайная статья


Другие статьи из рубрики «БНТИ (Бюро научно - технической информации)»