Лекции по наноматериалам и нанотехнологиям

104 
процессов, аналогичным существующим в живой природе. Эти биохимические 
процессы происходят между макромолекулами на наноуровне. Таким образом, 
используются биологические методы для получения наноматериалов. 
Пример: наноматериалы могут производиться в биологических системах из 
ферритинов и связанных с ними белков, содержащих железо. 
Ферритины
– класс белков, обеспечивающих живым организмам 
возможность синтезировать частицы гидроксидов и оксифосфатов железа. Их 
биологические функции состоят в хранении и транспортировке железа и 
обезвреживании при отравлении организма железом. Молекула ферритина 
состоит из 24 сферических белковых ячеек типа раковин с внешним диаметром 
12 нм и внутренним диаметром 8 нм. Ячейки самоорганизуются, формируя 
структуру с каналами, по которым ионы железа проникают внутрь или выходят 
наружу. См. рис. 2.6. 
 
Рис. 2.6. Схема молекулы ферритина. Черным показано заполнение соединения железом. [5] 
У млекопитающих молекулы ферритина содержат частицу минерала 
ферригидрита (оксигидрогсид трехвалентного железа) диаметром 6 нм. 
Получение биологических наноматериалов состоит в удалении ферритина из 
раковины и синтеза в ней других соединений, если заполнить раковину 
магнетитом, то полученный материал магнетоферритин обнаруживает 
специфические магнитные свойства. Если заполнить раковину сульфидом 
кадмия, то получаем наноразмерный полупроводник. 
Магнетотактических бактерии 
содержат цепочки наноразмерных 
40 100
нм

однодоменных частиц магнетита и являются биологическими 
источниками 
магнитных 
наночастиц. 
Существуют 
микроорганизмы, 
извлекающие металлы из природных соединений.
Бактериальное выщелачивание
меди из сульфидных материалов, урана и 
цинка из руд применяется в промышленности. В лабораторных условиях 
микроорганизмы извлекают марганец висмут свинец германий из бедных 
карбонатных руд. 
Направления исследований в нанобиотехнологии [9] 
-Фундаментальные и ориентированные исследования бионаноструктур. 
-Инженерия живых тканей и регенеративная медицина. 
-Биосовместимые импланты, неотторгаемые и замещаемые организмом. 
-Наноструктурированные лекарственные препараты и их адресная доставка. 
-Визуализация молекулярных бионаноструктур для диагностики организмов на 

105 
молекулярном уровне. 
-Биофотоника (свечение биомолекул как фотосенсоров). 
-Биоаналитические мембраны для аналитического и диагностического 
определения молекул. 
-Молекулярные биосенсоры для обнаружения идентификации биомолекул. 
-Биочипы и лаборатории на одном чипе для обнаружения вредных веществ. 
-Функциональные 
макромолекулы 
для 
электронных 
переключателей, 
фотоэлектроники, нанмеханических, наногидравлических и других компонентов 
гибридных биоэлектромеханических систем. 

жүктеу/скачать 12,63 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: