НАНОТЕХНОЛОГИЯ В БЛИЖАЙШЕМ ДЕСЯТИЛЕТИИ

Биологическое детектирование боевых отравляющих веществ

Дж. Мердэй[56]

Нанотехнология может внести коренные изменения в методы защиты от хими­ческого и биологического оружия. Например, объединение химических, физи­ческих и биологических подходов позволяет создать наноразмерные датчики

Рис. 8.7. Использование канареек в качестве индикаторов отравляющего газа (фото из газе­ты «Санкэй симбун»).

Нового типа для обнаружения боевых биологических и химических средств. Такие устройства могут найти применение также в обычной медицинской практике и при ликвидации последствий природных катастроф. Необходи-

Мость разработки подобных датчиков не вызывает сомнений, поскольку, на­пример, в известном инциденте с применением в 1995 г. террористами секты «Аум сенрике» химического оружия полиция для обнаружения нервно-пара­литического газа использовала канареек (рис. 8.7). В рамках оборонных про­грамм сейчас разрабатываются несколько типов таких датчиков. Две техноло­гии уже близки к внедрению в производство и могут найти применение также в медицине.

По одной из этих технологий был создан колориметрический датчик биоло­гических агентов ДНК, который успешно прошел испытания по обнаружению (рис. 8.8) возбудителей сибирской язвы и туберкулеза [11]. Новый датчик не только значительно проще и дешевле (примерно в 10 раз) существующих уст­ройств, но и обладает повышенной чувствительностью —он может зарегист­рировать расхождение в один нуклеотид для последовательности из 24 нуклео - тидов (для статистически достоверной идентификации необходимо опреде­лить последовательность из 17 нуклеотидов).

Предложена также нанотехнология (рис. 8.9) биохимического анализа с использованием АСМ. Иммунопроба, обладающая сэндвич-структурой, помещается на магнитной частице, прикрепленной к микрорычагу, регистри-

Рис. 8.9. АСМ с иммунопробой [13] (© 1996 American Vacuum Society).

Рующему очень малые смещения [12]. В лабораторных условиях этот метод оказался в 100—1000 раз чувствительнее, чем используемые в настоящее время методики.

Оба описанных метода иммунологического анализа (колориметрический и магнитный) могут реализоваться в детекторных матрицах, обеспечивающих одновременное обнаружение большого числа патогенов. Например, присутст­вие магнитных частиц может регистрироваться описанными выше считываю­щими устройствами с эффектом ГМС [12].