Наномир – достаточно интересное место, готовящее множество неожиданных открытий даже для ученых. Так, недавно нанотехнологи сконструировали нано-бомбу, которая в будущем может помочь в борьбе с раковыми опухолями.

Путем смешивания разных наноматериалов – топлива и окислителя – можно произвести взрыв в нанометровом диапазоне длин, который порождает взрывную волну, распространяющуюся со скоростью до 3 Махов (3 скоростей звука).

Удалось достичь такого интересного эффекта ученым из Университета Миссури-Колумбии (University of Missouri-Columbia). Они уверены, что нанотехнологии, а в частности нано-взрывчатка, сможет помочь в клеточной доставке лекарств и терапии рака.

Профессор Шубра Гангопадьяй (Shubhra Gangopadhyay) сообщает, что команде исследователей удалось интегрировать миниатюрные нано-бомбы в состав микрочипа. Таким образом, ученые могут производить управляемые и направленные нано-взрывы.

Состав нано-термита достаточно прост: в качестве топлива выступает разреженный порошок наноштырей оксида меди, а в качестве окислителя – наночастицы алюминия.

В наноразмерном диапазоне вещества с низкой плотностью и большой поверхностью реагирования вызывают при реакции быстрое распространение окисления, что и приводит к образованию взрывных волн со скоростью 1500–2300 метров в секунду.

Рис. 1. Схема лабораторной установки по исследованию нано-взрывчатки

Как ни странно, но именно нано-термит может привести к новому развитию технологий доставки лекарств.

Нано-термит вводится в организм обычным способом (инъекцией) и распространяется естественным образом по телу больного, в основном вблизи раковых опухолей.

Затем при помощи микрочипа, управляющего взрывом, в место опухоли подается мощный импульс. Ударные волны, сгенерированные этим импульсом, приводят к образованию крошечных проколов в мембранах опухолевых клеток, таким образом открывая их для доставки лекарств. Теми же сверхзвуковыми ударными волнами лекарство может доставляться в клетки опухоли.

Ученые провели ряд лабораторных исследований на тканях животных и продемонстрировали 99-процентную успешность метода. Почти все клетки опухоли получили дозу лекарства.

При этом здоровые клетки пострадали намного меньше, чем если бы применялись традиционные методы лечения, такие как химиотерапия.

Ученые говорят, что нановзрывчатка обладает отличными от обычной взрывчатки характеристиками. В обычной взрывчатке ударная волна образуется во время детонации. В случае же с нанотермитами быстро распространяющаяся реакция воспламенения порождает взрывную волну без детонации. Генерирование ударной волны без детонации, по словам ученых, и есть ключ этой технологии.

Это не удивительно, так как следует учитывать особенности законов масштабирования, действующих в физике наномира.

Как говорит Шубра, терапевтическое средство, основанное на нано-бомбах, может появиться в течение двух-пяти лет.

Кроме применения в доставке лекарств, нано-термит может быть полезен в геологии и сейсмологии. Изначально же эта технология использовалась армией США для обнаружения взрывных устройств, во время которого ударные волны посылались в землю, помогая формировать изображение того, что находится под поверхностью.

Более детально о своем открытии ученые сообщили в журнале Applied Physics Letters 91, 243109 (2007).

Рис. 2. Профессор Шубра Гангопадьяй

Необходимо заметить, что профессор Шубра занимается нано-пиротехникой достаточно давно.

Так, например, в 2005 году она предложила получать энергию от нано-взрывов, причем гораздо более дешевую, чем электричество, производимое с помощью химических или физических процессов.

Разработанный ею генератор работает на твердотельном материале, представляющем собой ту же самую комбинацию горючего и окислителя. Инициация реакции, вызываемая трением или же ударом, приводит к постепенному высвобождению огромных объемов термической и механической энергии.

Затем выделяемая энергия преобразуется в электричество либо за счет термоэлектрического эффекта, либо с помощью пьезоэлектрических преобразователей.

Таким образом, генератор может использоваться как источник импульсного тока для питания автономных зарядных устройств для портативной электроники вроде мобильных телефонов, mp3-плееров и карманных компьютеров.

Благодаря микроскопическим размерам генератор будет совершенно безопасен для будущего пользователя.

Будем надеяться, что нано-пиротехника будет развиваться достаточно плодотворно, так как результаты исследований говорят об исключительности этого направления в нанотехнологиях.

Свидиненко Юрий