Как нанонаука привносит физику в биологию

 

Будущее за нано. Развитие нанонауки означает, что к биологии и медицине можно подойти с инженерной точки зрения. (Фото: physicsworld.com)

Наполовину демонстрация, наполовину манифест, Nano Comes to Life Сони Контеры представляет собой амбициозную попытку передать чудо последних достижений в области биологии и нанонауки, в то же время отстаивая новый подход к биологическим и медицинским исследованиям.

Контера — физик-биолог из Оксфордского университета — покрывает огромные просторы, ясно описывая ряд новаторских экспериментов, в том числе создание нанороботов и двигателей из самособирающихся нитей ДНК, а также постепенную, но увлекательную работу по созданию искусственно выращенных органов.

Но в этом интересном обзоре нанонауки в биологии Контера приводит сложные аргументы в пользу будущего биологии и медицины. Для меня именно здесь книга действительно превосходна. Утверждая важность физики и техники в биологии, автор критикует то, как биомедицинская промышленность обычно проводит исследования, вместо этого утверждая, что нам нужен подход к биологии, который уважает ее свойства на всех уровнях, а не только на молекулярном.

В качестве доказательства этого Контера знакомит читателя с экспериментами по изучению механических свойств клеток, показывая, что правильный сдвиг или сжатие могут привести к тому, что клетка полностью изменит свои свойства. Особенно увлекательным является описание работы, показывающей, что стволовые клетки можно заставить вести себя больше как клетки мозга, если выращивать на более мягкой поверхности, и как кость, если на более твердой. Как говорит Контера, «Биология не делает различий между областями науки; он использует их все».

Однако нас сдерживает, утверждает она, институциональная инерция. Фармацевтические компании разработали высокоавтоматизированные и высокопроизводительные методы тестирования новых лекарств, но по-прежнему полагаются на подход, ориентированный на химию – вряд ли лучше, чем метание дротиков с завязанными глазами. С новыми знаниями из биофизики и биомедицинской инженерии мы можем вместо этого подходить к медицине с нескольких масштабов — создавать наночастицы, помеченные антителами и излучателями, для одновременного лечения и визуализации, или использовать достижения в области 3D-печатных тканей для исследования новых процессов для «органов на чипе». . Эти новые идеи, рассматривающие биологию с инженерной точки зрения, позволяют нам рассматривать себя как машины, являющиеся частью физического и механического мира вокруг нас.

Несмотря на сложные идеи, переданные в Nano Comes to Life, я никогда не увязал в технических деталях. Действительно, некоторые из незнакомых концепций проиллюстрированы изображениями, полученными с помощью высокоскоростного атомно-силового микроскопа из собственной лаборатории Contera, что дает нам наномасштабное представление о том, как ученые узнают, что происходит в таких малых масштабах.

Nano Comes to Life предназначен как для обычного читателя, так и для ученых, подчеркивая и поощряя демократизацию науки и ее связь с человеческой культурой. Заканчивая на вдохновляющей ноте, Контера призывает нас избавиться от страха перед технологиями и использовать науку для построения более справедливого и процветающего будущего.

Источник