• Читателям
  • Авторам
  • Партнерам
  • Студентам
  • Библиотекам
  • Рекламодателям
  • Контакты
  • Язык: English version
632
Раздел: Биология

Кремниевые нанотехнологии «в пробирке»

Кремний – один из самых широко распространенных химических элементов в земной коре – не входит в число основных элементов, слагающих живые клетки, а в высоких концентрациях даже токсичен. Тем не менее многие организмы, от губок и радиолярий до злаков, активно используют его для создания каркасных элементов своего тела. Среди самых искусных создателей структур из полимеризованного кремнезема –многочисленная и широко распространенная группа диатомовых водорослей. В своих «кремниевых нанотехнологиях» эти микроводоросли не используют экстремально высокие температуры и «тяжелую химию», поэтому они служат объектом пристального внимания современных биотехнологов

Умение диатомовых водорослей искусно манипулировать кремнием, которое эволюционировало и «оптимизировалось» десятки миллионов лет, в эпоху высоких технологий вызывает живейший интерес ученых. Термин «диатомовые нанотехнологии» (diatom nanotechnologies) ввел еще в 1988 г. американский исследователь Р. Гордон (Gordon, Aguda, 1988). Сейчас применительно ко всей группе пигментированных гетероконтов, к которым относятся не только диатомеи, но и хризофитовые, можно говорить о кремниевых нанотехнологиях (silicon nanotechnologies) в широком смысле (Grachev et al., 2008). Поэтому неудивительно, что макро- и микропроцессы морфогенеза и сама структура кремнеземных створок водорослей привлекают сегодня внимание специалистов из самых разных областей.

Диатомеи с разными типами симметрии панцирей: а – центрическая диатомея Stephanodiscus sp. радиальной симметрией; б – пеннатная бесшовная диатомея Fragilariavausheriae var. capucina с билатеральной симметрией; в – пеннатная шовная диатомея Achnantidium sibiricum с билатеральной симметрией

Благодаря своим оптическим свойствам и большой площади поверхности, на которой могут быть иммобилизованы антитела и ферменты, панцири диатомей могут использоваться в качестве биосенсоров (Gale et al., 2009; Sheppard et al., 2012). Недавно была показана возможность их применения для целевой доставки плохо растворимых в воде лекарственных препаратов, например, антираковых (Delalat et al., 2015).

Панцирь диатомеи состоит из двух перекрывающихся створок, соединенных друг с другом подобно мыльнице, соединяющих створки поясковых ободков

Среди всех одноклеточных организмов, создающих неорганические структуры микро- и наноразмера, диатомовые водоросли отличаются особенным многообразием форм. По типу симметрии панцирей диатомеи делятся на три основные группы: центрические с радиальной и биполярной симметрией (самая древняя группа) и пеннатные с билатеральной симметрией. Пеннатные, в свою очередь, подразделяются на шовные и бесшовные по наличию или отсутствию щели на створке

Панцири диатомей являются и объектом трибологии – науки, исследующей контактные взаимодействия твердых деформируемых тел при их относительном перемещении. При этом особое внимание привлекают способы объединения клеток водорослей в колонии с помощью соединительных кремнеземных конструкций и адгезивных веществ, которые они выделяют (Кроуфорд, Гибшубер, 2006, Gebeshuber, 2007)....

comments powered by HyperComments