Инновации на стыке техники, биотехнологий, медицины, физических наук и информационных технологий стимулируют появление новых направлений в области исследований ученых, образования, коммерциализации и передачи технологий. Именно на этом перекрестке действуют нанотехнологии.
Ожидая появления мощного рынка, этот многопрофильный феномен вызывает огромное волнение и ожидания. Фактически, будущее нанотехнологий, вероятно, будет продолжаться в этом направлении, поскольку будут по-прежнему предлагаться, утверждаться, запатентованы и коммерциализированы значительные технологические достижения в различных научных дисциплинах.
Одно из самых больших последствий нанотехнологий проявляется в контексте биологии, биотехнологии и медицины.
Эту область нанотехнологий обычно называют Био-Нанотехнологией с растущим вниманием к Нано-Медицине. Коммерческая Био-Нанотехнология, хотя и находится на начальном этапе развития, уже стала реальностью. Однако большинство ученых согласны с тем, что до полного раскрытия ее потенциала остались годы или десятилетия. Очевидно, что в некоторых отраслях развитие идет более быстрыми темпами, наиболее активными направлениями разработки продукции являются поставки лекарственных средств, наноэлектроника, Нано-Покрытия и визуализация in vivo.
Определение генетического содержания организма до 1980-х годов было очень трудоемким процессом на поиск одного гена могли уйти годы. Однако технология определения последовательностей генов резко эволюционировала в 1980-х годах (при некотором содействии физиков) и скорость характеристики баз ДНК улучшилась до такой степени, что к 1990 году можно было бы начать проект по геному человека, проект, который привел к идентификации всех 20-25 000 генов в ДНК человека за 13 лет.
Стремясь создать генетическую карту человека дешево, ученые разработали продукты, в которых широко используются нанотехнологии.
Объединяя технологию работы с Зепто-Литрами жидкостей с волноводами в нулевом режиме, отверстие диаметром десятки нанометров в металлической 100 нм пленке на основе диоксида кремния, они планируют очень быстрое и недорогое секвестирование ДНК с целью предоставления генетической информации для людей. Ключевой молекулярный компонент ДНК полимераза считывает основы ДНК со скоростью десятков оснований в секунду. Чтение последовательности тысяч баз длится несколько минут, и алгоритмы для сборки информации в полную последовательность уже разработаны.
За последние три десятилетия разработка и производство полупроводниковой электроники повысили уровень сложности и плотность компонентов компьютерных микросхем на несколько порядков величины. В настоящее время ученые приближаются к границам обычных производственных процессов до такой степени, что улучшения перешли от небольших, к постепенным, к незначительным.
В микроэлектронике приближается теоретическая сторона литографического процесса на основе кремния, в то время как в материаловедении для поддержания непрерывности инноваций, все более актуальной становится задача контроля характеристик, выходящих за рамки макро масштабного, существует необходимость в контролируемых манипуляциях в Нано-Масштабе, и до тех пор, пока они не будут надежно достигнуты, прогресс в некоторых областях может остаться на прежнем уровне. Однако, как только эта контролируемая манипуляция будет достигнута, откроется новая глава в технических инновациях.
Направленная на ДНК сборка делает реальностью обещание самосборки наноразмерных устройств.
Возможность реализовать мечту о самостоятельной сборке позволяет недорого изготавливать простые устройства, которые до сих пор не могли быть изготовлены. В обозримом будущем в продуктах начнут появляться наноэлектроника и механизмы на основе ДНК. Исследования и разработки ученых в этой области открывают многообещающие возможности.
Представьте себе: материалы, которые могут взаимодействовать с устройствами. Которые они содержат наноразмерные машины. Которые могут точно выполнять медицинские задачи, в настоящее время зависящие от высокорисковых операций, высокоэффективные водородные топливные элементы, метки радиочастотной идентификации, встроенные в изделия на уровне материалов, практически исключая время, затрачиваемое на проверку в магазинах. Эти и многие другие вещи не только возможны, но и вероятны в мире, где используется наноэлектроника на основе ДНК. Пример сенсорной системы ДНК это только начало того, что возможно, когда эта захватывающая новая арена начинает обретать форму.