قرأ نائب مدير مركز الاستبصار التابع لمعهد البحوث الإحصائية واقتصاديات المعرفة في المدرسة العليا للاقتصاد بجامعة الأبحاث الوطنية ألكسندر شولوك في الحديقة المركزية للثقافة والترفيه التي سميت باسمها. محاضرة غوركي عن التقدم العلمي والتكنولوجي وتأثيره على الإنسانية. وبالإضافة إلى موضوع تطور التكنولوجيا، تحدث ستوكينغ عن ظهور أسواق جديدة وموت الأسواق القديمة، فضلاً عن المشاكل المرتبطة بهذه العمليات.
وردا على سؤال “كيف نخمن المستقبل الآن؟” يجب أن أخيب ظنك: هذا يكاد يكون مستحيلا. ومع ذلك، يمكن تشكيل المستقبل بالطريقة التي نريدها. لقد وصل اقتصاد التوقعات، وهو ما يرجع إلى حد كبير إلى الاحتياجات الجديدة بشكل أساسي والأساليب الجديدة للتعامل مع المعلومات. سأتحدث الآن بإيجاز عن التغييرات الرئيسية التي تنتظرنا خلال العشرين عامًا القادمة في القطاعات الرئيسية للاقتصاد.
الطب والرعاية الصحية
الصحة هي أول ما يقلق الإنسان. في روسيا، هناك اتجاه ملحوظ بشكل متزايد نحو الاهتمام بالحالة البدنية: الجميع يريد أن يكون لائقًا وجميلًا ورياضيًا وبطبيعة الحال يتمتع بصحة جيدة. هناك اتجاه واضح نحو التخصيص في مجال الرعاية الصحية.
سأريكم بهذا المثال. ستجعل التطورات الطبية من الممكن تكييف نظام العلاج مع شخص معين بناءً على فك رموز الجينوم الخاص به (تكلف المجموعة "الأساسية" بالفعل 100 يورو، ولكن ماذا سيحدث عندما تنخفض التكلفة عشرة أضعاف؟)، وتحليل بيئته، وكيف يمكنه يعيش، ما يتنفس. في المستقبل، بدلاً من الأدوية القياسية، سيتم بيع أنظمة العلاج الفردية، والتي بموجبها، على سبيل المثال، تحتاج إلى الاستيقاظ في الساعة 6 صباحًا، والنوم حتى الساعة 9، وتأكد من تناول الفراولة وعدم التعرض للشمس تحت أي ظرف من الظروف قبل الساعة 10. مساءا في تركيا، ولكن إذا كانت الشمس مصر - فلا توجد أسئلة.
الكسندر تشولوك
الصورة: hse.ru
سؤال منفصل هو ما إذا كان المرضى سيلتزمون بنظام العلاج المطلوب؟ معظم الناس يتناولون الحبوب، على سبيل المثال، ليس لمدة خمسة أيام، كما ينبغي، ولكن لمدة ثلاثة أيام ثم يتوقفون عنها - لقد ساعد ذلك، لماذا تستمر في تناولها؟ وفي حالة الأمراض المزمنة، يتجاهل كل شخص تقريبًا أوامر الأطباء. ستسمح لك الرقائق الدقيقة القابلة للزرع بنسيان الجدول الزمني لتناول الأدوية وتحسين جرعاتها.
آمل أن نشهد نهاية الفحص الطبي التقليدي: لن تكون هناك حاجة للذهاب إلى العيادة لإجراء الاختبار، وسيقوم سوار معصم خاص بمراقبة حالة الجسم. توجد بالفعل أجهزة محمولة تسجل العشرات من المؤشرات الحيوية المختلفة.
هل شركات الأدوية الكبرى مستعدة لمثل هذه التغييرات؟ من الواضح أنه سيتعين عليهم التكيف. وكذلك الصيدليات، والتي لن تكون هناك حاجة إليها أيضًا في شكلها الحالي، لأن الشخص سيكون قادرًا على طباعة أي دواء على طابعة منزلية ثلاثية الأبعاد.
يرتبط تطوير الطباعة ثلاثية الأبعاد بالاتجاه التالي - استبدال الأعضاء. في العام الماضي، تم استبدال فك امرأة عجوز في بلجيكا عن طريق طباعته على طابعة ثلاثية الأبعاد. وسرعان ما انتشر الخبر في جميع أنحاء العالم، لكن العملية كلفت في المجمل حوالي مليون يورو. في غضون 20 عامًا، سيكون لدى العديد من الأشخاص نوع من الأعضاء المطبوعة في أجسادهم. الآن يقومون بالفعل بطباعة الرئة والكلية والعين.
إن محاولات "إصلاح" ما هو "مكسور" بالفعل سوف تصبح شيئًا من الماضي، ولن يقول الأطباء، إذا مرضت، تعال. الطب الذي يتطور الآن في الولايات المتحدة الأمريكية وألمانيا وإسرائيل هو الطب الوقائي. ومهمتها الأساسية هي الوقاية من المرض، وليس علاج عواقبه.
يعد تحسين خصائص الإنسان اتجاهًا آخر سريع التطور في الطب. يوجد الآن دمج لتقنيات النانو والحيوية والمعلوماتية والمعرفية التي تجعل من الممكن تقوية الشخص بشكل جذري وتحسين خصائصه الفكرية والجسدية بما يتجاوز حدس المصمم الأكثر ذكاءً. قبل بضع سنوات، انعقد مؤتمر لعلماء المستقبل في مدينة لوسيرن السويسرية، الذين قالوا إنه بحلول عام 2045، سيحصل الإنسان على الخلود، وستنتقل الأفكار من شخص لآخر، مما قد يؤدي إلى تكوين مجتمعات جديدة.
تخيل الآن هذه الصورة: رجل يبلغ من العمر 120 عامًا يجتاز GTO بشكل أفضل من شاب يبلغ من العمر ثلاثين عامًا، ويركض عبر البلاد ويعمل دماغه بشكل أفضل بخمس مرات ويتمتع بخبرة أكبر بعشر مرات. سوف يوظفه صاحب العمل، وليس الشاب الذي لا يزال بحاجة إلى تعلم الكثير. ماذا يجب أن يفعل المتسكعون البالغ من العمر 30 عامًا؟ وهذا تحدٍ عالمي. لقد فكرت العديد من الدول بجدية في هذا الأمر.
يوجد الآن الكثير من التحليلات المستندة إلى تحليل بيانات الشبكة الاجتماعية، ويتحدث البعض عن سيطرتها. ولكن كيف ستتحكم في أفكارك؟ على سبيل المثال، إذا كان بإمكانك في وقت سابق في عدد من البلدان الأوروبية، عندما تم القبض عليك في تسجيل تم إجراؤه بواسطة كاميرا المدينة، أن تطلب قطعك منه، فما الذي ستقطعه الآن؟ الأقمار الصناعية؟ واجهه المستخدم؟ الفيسبوك أو مايندبوك؟
من الواضح أن التكنولوجيا ستؤثر بشكل متزايد على الوضع الجيوسياسي: إذا لم "تتلاءم" الدولة مع الموجة التكنولوجية الجديدة ولم توفر لمواطنيها نوعية حياة عالية، فإنها تخاطر بفقدان الطبقة الإبداعية الأكثر نشاطا، النابضة بالحداثة. أفكار.
نظم المعلومات والاتصالات
إننا نشهد الاختراق السريع والشامل لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات (ICT). من كان يتخيل قبل 70 عامًا أننا سنتحدث باستخدام الصناديق الصغيرة؟ الآن يتجول الجميع تقريبًا بالهواتف المحمولة، والبعض منهم بهواتف ذكية على شكل سوار. المسافة بين الجهاز وجسم الإنسان 2-3 سم. وهو يتقلص، وفي المستقبل، سوف تدخل الأجهزة ببساطة تحت الجلد. أكثر من ذلك بقليل وسيكون لدينا واجهات بين الدماغ والحاسوب.
الصورة: جوردي بويكساريو / زومابريس / جلوبال لوك
من الصعب الآن أن نتخيل كيف سيغير الواقع الافتراضي والواقع المعزز تفكيرنا. سوف يتفكك مجتمعنا - سنستمع إلى محاضرة، ونجلس في نظارات الواقع الافتراضي في البلاد، بينما نكون في غرفة افتراضية أو مدرسة. في الوقت الحاضر، بفضل خدمات مثل Coursera، يمكنك مشاهدة دورات ممتازة في جميع مجالات المعرفة تقريبًا. وفي الوقت الحالي، أنت تستمع فقط إلى الندوات عبر الإنترنت، ولكن في المستقبل ستظهر التقنيات التي ستسمح لك بالتواجد داخل هذه الغرفة الافتراضية.
على سبيل المثال، يبلغ حجم سوق تقنيات الواقع المعزز في الجراحة حوالي 5 مليارات دولار، وهذا مجرد تطبيق واحد. توجد بالفعل نماذج أولية للخوذات التي تتيح لك الحصول على معلومات محدثة وكاملة حول الكائن قيد الإنشاء: من قام بإنشائه ومقدار تكلفته وما هي المشكلات التي قد يواجهها. هذا مستوى مختلف تمامًا من التحليل والإدارة والتحكم.
لقد حان الوقت للمصانع الرقمية بالكامل. على سبيل المثال، لا يوجد في موقع Amazon.com شخص واحد في مستودعاته، فالروبوتات مسؤولة عن جميع العمليات تقريبًا. ليس لدينا سوى عدد قليل من الأمثلة النادرة لمحاولات إنشاء مثل هذه المنتجات. ومن الواضح أن تأثير انتشارها سيكون معادلاً لتكنولوجيا التلغراف في عالم بريد الحمام. يتجه العالم نحو حلول المنصات، وهذا نموذج إنتاج مختلف تمامًا، ونحن، على سبيل المثال، نحاول جميعًا إنشاء مناقشة موحدة في البلاد حول الطابعات ثلاثية الأبعاد، بينما يتم بيعها في الخارج منذ فترة طويلة في المتاجر المتخصصة، أو مناقشتها الألواح الشمسية، وقد ظهرت بالفعل تطورات البطارية الشمسية الشفافة. والخطوة التالية هي استبدال النوافذ بها والتحرك نحو منزل مستقل تمامًا عن الطاقة. وإذا كان متصلاً أيضًا بشبكة ذكية - نظام طاقة موزع ذكي، فسيبدأ أيضًا في إطلاق الطاقة إلى الشبكة، وبالتالي تحقيق توازن إيجابي. كم تدفع مقابل الكهرباء؟ تخيل الآن أنه سيتم دفع هذه الأموال لك.
طاقة
على الأرجح، سيكون قطاع الطاقة في المستقبل مستقلاً وذكياً وصديقاً للبيئة ومتكيفاً مع احتياجات الإنسان. يمتلك العديد من الأشخاص بطاريات خارجية لشحن الأجهزة المحمولة، ولكن تم الآن تطوير فيلم يسمح لك بشحن هاتفك في بضع دقائق. في المستقبل، لن تدوم بطاريته 3-4 أيام، بل شهرًا أو عامين.
الاتجاه التالي في الطاقة هو كل شيء مستقل. في أمريكا، تم تطوير تقنية الجندي المستقل لعدة عقود، حيث يقوم بشحن المعدات ببساطة عن طريق المشي. والآن تخيل أنك في ما يشبه "شرنقة الطاقة"، فأنت متصل عبر بدلة أو جهاز خاص بشبكة توزيع الطاقة العامة. سيكون من الممكن تبادل الطاقة مباشرة. إن جهاز التخزين المنزلي الذي قدمته شركة Tesla مؤخرًا هو مجرد الخطوة الأولى. إنها مكلفة للغاية وليست فعالة بشكل خاص بعد، ولكن من المتوقع تحقيق اختراقات هائلة في قطاع الطاقة.
في الاستبصارات الكلاسيكية، من المعتاد دراسة ليس فقط تلك الاتجاهات التي من المرجح أن تحدث، ولكن أيضًا تلك الأحداث التي يكون احتمال حدوثها ضئيلًا، ولكن إذا حدثت، فلن تكون مثل هذه "البطاقة الجامحة" ذات فائدة أي واحد. ومن بين هذه الحوادث غير السارة، للأسف، حادث فوكوشيما؛ حيث توقعه قِلة من الناس، ولكن تأثيره كان هائلاً. والآن يعكف كثيرون على تحليل التأثيرات المترتبة على تطوير تقنيات يمكن الوصول إليها لاستخراج غاز الميثان من هيدرات الغاز، والصخر الزيتي، وإنتاج النفط من الحقول غير التقليدية. لكن هذه كلها أحداث تقع في نطاق بصيرتنا الإدارية، ولكن ماذا لو قمنا بإنشاء مصادر طاقة فعالة ورخيصة و"خضراء" وفي نفس الوقت مصادر طاقة مصغرة، على سبيل المثال المفاعلات النووية الصغيرة؟ وسيكون تأثيرها على سلاسل القيمة الحالية هائلا.
ينقل
ستوفر تقنيات النقل تأثير ضغط الفضاء. لسوء الحظ، لا تزال البنية التحتية الروسية تشكل عائقًا قويًا أمام تطور هذا الاتجاه في بلدنا. لكنني أرغب حقًا في قضاء عطلة نهاية الأسبوع في كامتشاتكا أو بايكال. وبينما نتأمل خطط بناء الطرق، تهدف القطارات فائقة السرعة في الصين بجدية إلى كسر حاجز الألف كيلومتر في الساعة باستخدام تكنولوجيا الارتفاع المغناطيسي.
وبطبيعة الحال، لن تعمل المركبات الحديثة على الأرض فحسب، بل في الجو أيضًا، وقد يتجاوز بعضها الغلاف الجوي. تعمل العديد من الدول بالفعل على تطوير "مصعد فضائي". إن تطوير أنظمة الربط، بما في ذلك تطوير “المصعد الفضائي”، سيجعل من الممكن تغيير مدارات المركبات الفضائية، ونقل البضائع بين المحطات المدارية، وإطلاق مركبات فضائية صغيرة وتوصيل الحمولات إلى المدار. العائق الرئيسي هنا هو الكابل نفسه، الذي لا يجب أن يتحمل حتى المصعد، بل وزنه. يجب أن تتحمل الألياف السميكة مثل الشعرة طنًا (حاليًا 500-600 كجم). لصنع مثل هذا الكابل، هناك حاجة إلى تكنولوجيا النانو. سوف يخلقون ثورة حقيقية في العديد من الصناعات.
التصنيع والعلوم والتعليم
نحاول الآن تقديم تقنيات مضافة - الطباعة ثلاثية الأبعاد، وسيتم استبدالها بالتجميع الذاتي الجزيئي - وهذه تقنية أكثر تقدما. على المستوى الجزيئي، سيكون من الممكن جمع أي شيء. باستخدام المصانع النانوية، سيكون من الممكن إنشاء أشياء ومنتجات، وفي المستقبل، لن تكون هناك حاجة إلى بقرة لإنتاج الحليب. هذه التقنيات هي قاتلة الطابعات ثلاثية الأبعاد.
زراعة الفك بطباعة ثلاثية الأبعاد
الصورة: uhasselt.be
المشكلة الأساسية في كل شيء ذكي (الشبكات الذكية، المدن، المنازل، الشركات، إلخ) هي النمذجة. وهنا يأتي علماء الرياضيات لدينا للإنقاذ. هنا لدى بلدنا بالتأكيد فرصة لتحقيق مكانة رائدة في السوق. ومع ذلك، فإننا نلاحظ نمطًا مثيرًا للاهتمام: بمجرد أن يزيد الباحث من مستوى الاستشهادات، غالبًا ما يتغير انتمائه وانتمائه إلى جامعة أو أخرى: إذا تمت الإشارة في أعماله المبكرة إلى أن الشخص من روسيا، ثم في الأعمال اللاحقة - انفجار! - بالفعل بعض الجامعات الأمريكية.
وقد اتبعت الصين هذا المسار. اشترى الصينيون الأساتذة بناءً على مؤشر الاستشهاد الخاص بهم، جنبًا إلى جنب مع عائلاتهم، وأعطوهم نفس الرواتب التي يحصلون عليها في أمريكا. قالوا لهم: "اعملوا، لكن حقوق الملكية الفكرية التي تم إنشاؤها ستكون ملكًا لجمهورية الصين الشعبية". الآن هناك سيارات صينية وطائرات صينية - كل شيء مصنوع في الصين.
فنحن ننفق نحو 15 مليار دولار سنوياً على العلوم، في حين تنفق الولايات المتحدة 450 مليار دولار. إذا نظرت إلى التوزيع في العلوم العالمية، فهناك عدد قليل جدا منا هناك. وهذه اللحظة. هناك طريقة تسمى "تحليل جبهات البحث". إذا بدأ علماء آخرون فجأة في الاستشهاد بنشاط بالباحثين الذين يعملون في مجالات معينة، فهذا يعني أنه في هذه المجالات العلمية يمكن تحقيق اختراق. ولكن إذا كانت المنشورات في الخارج، على سبيل المثال، في الطب، مرتبطة مباشرة بالكيمياء الحيوية والكيمياء والفيزياء والهندسة، فلا توجد مثل هذه الروابط تقريبًا في منشورات العلماء الروس. مجالنا الرئيسي للعلوم هو علم الفلك.
مثل برنامج تعليميأقتبس المواد من N.V. ريبروف هو طالب في جامعة دونيتسك التقنية الوطنية، والتي، بالمناسبة، يتم إطلاق النار عليها حاليًا من قبل "الحرس الوطني" الأوكراني بالمدافع الثقيلة بناءً على تعليمات من كييف اليهودية:
التجميع الذاتي في تكنولوجيا النانو
من بين الأساليب الواعدة المختلفة لتشكيل الهياكل النانوية، أصبحت تقنيات النانو التي تستخدم التنظيم الذاتي ذات أهمية متزايدة. من المفترض أن التنظيم الذاتي سيجعل من الممكن إنشاء هياكل نانوية من ذرات فردية كتقنية "من القاعدة إلى القمة". يعد التجميع الذاتي الجزيئي، على النقيض من النهج "من أعلى إلى أسفل" لتكنولوجيا النانو، على سبيل المثال، الطباعة الحجرية، حيث تظهر البنية النانوية المرغوبة من قطعة عمل أكبر، عنصرًا مهمًا في النهج "من أسفل إلى أعلى"، حيث البنية النانوية المرغوبة هو نتيجة نوع من برمجة الشكل والمجموعات الوظيفية للجزيئات.
ما هي الهياكل النانوية التي يمكن بناؤها باستخدام هذه التقنيات؟ نحن نتحدث عن مواد مختلفة، لأن هذه التقنيات تجعل من الممكن إنشاء أجهزة، وتشكيلها من الذرات والجزيئات، باستخدام عمليات التنظيم الذاتي بالطريقة التي تستخدمها الطبيعة. في الطبيعة، توجد أنظمة مماثلة بالفعل وتحدث عمليات مماثلة. المثال الأكثر وضوحًا هو مثال تجميع الكائنات البيولوجية المعقدة بناءً على المعلومات المسجلة في الحمض النووي (انظر الشكل 1).
الشكل 1 - مثال على التجميع الذاتي للبنية البيولوجية
كما كان من قبل؟ لقد أخذنا، على سبيل المثال، قطعة من الحديد وصنعنا منها مطرقة، ببساطة قمنا بإزالة كل شيء غير ضروري (التقنية من أعلى إلى أسفل). ستجعل تكنولوجيا النانو في المستقبل القريب من الممكن صنع منتجات من مواد من الصفر، ولن يكون من الضروري دائمًا إضافة ذرة إلى ذرة "يدويًا"؛ فسنكون قادرين على استخدام ظاهرة التنظيم الذاتي، والتجميع الذاتي للعناصر. الهياكل النانوية والأجهزة النانوية. وفي الوقت نفسه، من الصعب جدًا أن نتوقع إمكانية المعالجة الاصطناعية للأجسام النانوية الفردية لغرض التجميع "اليدوي" للمواد على المستوى النانوي. وهذا ليس عمليًا بعد (بطيء ويتطلب الكثير من العمل). لذلك، قد يكون التنظيم الذاتي طريقة طبيعية للحصول على المواد النانوية.
التجميع الذاتي(eng. التجميع الذاتي) هو مصطلح يصف العمليات التي تؤدي إلى وصول الأنظمة غير المنظمة، بفضل التفاعل المحلي المحدد لمكونات النظام، إلى حالة منظمة.
يمكن أن يكون التجميع الذاتي ثابتًا وديناميكيًا. في حالة التجميع الذاتي الساكن، يقترب النظام المنظم من حالة التوازن، مما يقلل من طاقته الحرة. في حالة التجميع الذاتي الديناميكي، فمن الأصح استخدام هذا المصطلح التنظيم الذاتي.
يمكن وصف التنظيم الذاتي بالمصطلحات الكلاسيكية بأنه التنظيم التلقائي والعكس للوحدات الجزيئية في بنية منظمة من خلال التفاعلات غير التساهمية. وتعني العفوية أن التفاعلات المسؤولة عن تكوين نظام ذاتي التجميع تحدث على نطاق محلي، وبعبارة أخرى، فإن البنية النانوية تبني نفسها.
في ظل ظروف معينة، تبدأ الأجسام الدقيقة أو النانوية نفسها في الاصطفاف في شكل هياكل مرتبة. لا يوجد تناقض مع القوانين الأساسية للطبيعة هنا - فالنظام في هذه الحالة ليس معزولا، والأجسام النانوية تخضع لبعض التأثير الخارجي. ومع ذلك، فإن هذا التأثير ليس موجهًا إلى جسيم معين، كما يحدث أثناء التجميع من أعلى إلى أسفل، بل إلى كل شيء في وقت واحد. لا تحتاج إلى بناء الهيكل المطلوب يدويًا، ووضع الكائنات النانوية في النقاط المطلوبة في الفضاء واحدة تلو الأخرى - فالظروف التي تم إنشاؤها هي أن الكائنات النانوية تفعل ذلك بنفسها وفي نفس الوقت. تسمى العمليات التي تستخدم خلق مثل هذه الظروف الخاصة بعمليات التجميع الذاتي، وهي تلعب بالفعل دورًا حيويًا في العديد من مجالات العلوم والتكنولوجيا.
بالنسبة للمكونات ذاتية التجميع، كل ما هو مطلوب هو أن يضع الشخص ما يكفي منها في أنبوب اختبار ويسمح لها بالتجميع تلقائيًا في التكوينات المطلوبة وفقًا لخصائصها الطبيعية.
حتى الآن، تم إنشاء مصفوفات منظمة ثنائية وثلاثية الأبعاد من البلورات النانوية Pt وPd وAg وAu وFe وCo وFe-Pt وAu-Ag وCdS/CdSe وCdSe/CdTe وPt/Fe وPd/Ni تم تصنيع الهياكل النانوية، وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك، بالنسبة للجسيمات النانوية متباينة الخواص، كان من الممكن تحقيق تكوين صفائف مرتبة اتجاهيًا. يمكن "تجميع" الجسيمات النانوية ذات الحجم الموحد في هياكل مرتبة مكانيًا، والتي تكون عبارة عن "خيوط" أحادية البعد، أو طبقات كثيفة ثنائية الأبعاد، أو صفائف ثلاثية الأبعاد أو مجموعات "صغيرة". يعتمد نوع تنظيم الجسيمات النانوية وبنية المصفوفة الناتجة على ظروف التوليف وقطر الجسيم وطبيعة التأثير الخارجي على البنية.
اليوم، من المعروف أن طرق التجميع الذاتي المختلفة تجعل من الممكن الحصول على هياكل مرتبة مفيدة من الجسيمات الدقيقة. لخلق ظروف خاصة يتم بموجبها حدوث التجميع الذاتي في نظام معين، يمكن استخدام مجالات الجاذبية أو الكهربائية أو المغناطيسية، والقوى الشعرية، واللعب على قابلية التبلل وعدم قابلية التبلل لمكونات النظام وغيرها من التقنيات. حاليًا، بدأ استخدام عمليات التجميع الذاتي بشكل نشط في الإنتاج.
جوهر ظاهرة التجمع الذاتي
يمتلك العلم الحديث كمية هائلة من المواد الواقعية من الملاحظات التجريبية لظاهرة التجمع الذاتي. ومن المثير للإعجاب بشكل خاص ملاحظات التجميع الذاتي للأشياء البيولوجية، ولا سيما عمل كلوج حول تجميع الفيروسات النباتية، والذي حصل على جائزة نوبل عام 1982. تعتبر الدراسات التجريبية للتجميع الذاتي في الغالب استكشافية بطبيعتها وتوفر معرفة واسعة حول كيفية حدوث ذلك. إن السؤال عن سبب حدوث ذلك بهذه الطريقة وليس بطريقة أخرى يمثل تحديًا للعلوم الطبيعية الحديثة.
دعونا نفكر في سيناريو التجميع المدروس جيدًا لفيروس البكتيريا T4، الموصوف في جميع الكتب المدرسية والذي يعد كائنًا كلاسيكيًا لدراسة التجميع الذاتي. تظهر نسخة مبسطة من السيناريو في الشكل. 2. يشارك 54 نوعًا من البروتينات في التجميع، والتي، بدقة في تسلسل معين، يتم تجميعها في مجموعات فرعية ذات مستويات مختلفة ثم يتم تجميع المجاميع الفرعية في جسيم فيروسي مكتمل، بما في ذلك أكثر من ألف جزيء بروتين. ليس من المنطقي نمذجة هذه العملية الهرمية المتفرعة والمنسقة بدقة باستخدام المفاهيم العشوائية للجزيئات المتصادمة عشوائيًا.
الشكل 2 - سيناريو تجميع العاثيات T4
لا شك أن عملية تجميع الفيروس هي عملية حتمية ويمكن السيطرة عليها، ولفهم هذه العملية بشكل كامل لا بد من تحديد وسائل التحديد وآليات السيطرة. كان التفكير العلمي في النصف الثاني من القرن العشرين مفتونًا بإنشاء الكمبيوتر واكتشاف نظام للتحكم في تخليق البروتين. كلا النظامين متطابقان أيديولوجياً ويجسدان مبدأ السيطرة المركزة. حامل التحكم المركز هو نظام الإشارة - لغة التحكم الحتمية الخطية. ومن الطبيعي تمامًا أن تكون المحاولات الأولى لوضع نموذج رياضي لعمليات التجميع الذاتي والتكاثر الذاتي قد تمت في إطار نظرية الأوتوماتا، على سبيل المثال بواسطة فون نيومان. ومع ذلك، فإن بيانات المراقبة التجريبية لا تؤكد صحة مثل هذه النماذج. لا تتناسب عمليات التجميع الذاتي مع نظام التحكم المركز.
تتيح لنا البيانات التجريبية التأكيد على أنه في عملية التجميع الذاتي لا يوجد عنصر تحكم ولا يوجد بأي شكل من الأشكال نظام علامات يصف ترتيب أعمال التجميع أو ترتيب ترتيب العناصر في هيكل منتجات التجميع الذاتي . تكمن خصوصية ظاهرة التجميع الذاتي في أن العملية محددة بلا شك، لكن آلية التحديد لا تتناسب مع طريقة التحكم المركزة البسيطة والمفهومة.
التجميع الذاتي هو تطبيق لطريقة التحكم الموزعة، حيث يتم تنفيذ وظائف التحكم في الهيكل الداخلي للعناصر المشاركة في العملية، ويتم توزيع معلومات التحكم التي تحدد العملية عبر جميع العناصر. وبالتالي، فإن حامل التحديد في التحكم الموزع هو أنظمة إشارات محددة تختلف جذريًا عن أبسط اللغات الخطية الحتمية، مثل لغات الكمبيوتر أو نظام بروتين الحمض النووي. تتمثل المهمة الرئيسية لدراسة التجميع الذاتي في تحديد منطق العلاقات بين العناصر والبحث عن أنظمة الإشارة التي تحمل التحكم الموزع.
دعونا نفكر في سيناريو افتراضي للتجميع الذاتي يلبي متطلبات تنفيذ التحكم الموزع. تم توضيح بعض خطوات السيناريو في الشكل 3.
الشكل 3 - السيناريو الافتراضي لتفاعل العناصر
لنفترض أن تجميع أبسط بنية، وهو الأنبوب، يتضمن نوعين من الجزيئات: الكرة والأمفورا. نحن نعتبر فقط الجانب المنطقي للتجميع الذاتي ولا نشمل بعد الأساس الفيزيائي الكيميائي للتفاعل في الوصف. إن الكرة والأمفورا عبارة عن تجريدات تتمتع بالقدرة على بعض أنشطة المونتاج المفترضة. تم إدخال فكرة "القفل المختلط" في العنصر. لا يكون إجراء التثبيت ممكنًا إلا في حالة تطابق رموز القفل. تحتوي الأمفورا والكرة على أقفال مجمعة مختلفة K1 وK2، لذلك في خطوة التجميع الأولى يتم تشابك كرتين. ونتيجة لذلك، يتم تشكيل وحدة فرعية مع قفل مجموعة جديدة K2. بعد ذلك، يتم إرساء أمفورا بقفل مركب K2 إلى الوحدة الفرعية ويتم تشكيل وحدة فرعية "مسننة" بقفل مركب K3. بعد ذلك، يتم بناء الأقراص من الأسنان كقطاعات، ويتم تجميع الأقراص في أنبوب. من أجل بناء مثل هذا السيناريو، من الضروري افتراض إجراء لعملية التجميع الأولية.
دعونا نحدد الفعل الأولي للتجميع كإجراء يتكون من أربع خطوات:
.تفعيل القفل المجمع.
.البحث والتقارب بين عنصرين مع رموز القفل المتطابقة؛
.قفل التنشيط
.إطفاء نشاطهم، وتشكيل قفل تركيبة جديد لمواصلة العملية.
وبالتالي، في كل خطوة تجميع، يتم تحديد أعمال التجميع من خلال حالات الأقفال المركبة، وينتهي تنفيذ قانون التجميع بإنشاء رمز جديد وقفل جديد.
توجد حتى الآن أدوات رياضية يمكنها وصف الجانب المنطقي لعمليات التجميع الذاتي. تلبي أنظمة الإنتاج المتدفقة متطلبات أنظمة الإشارة التي تدعم التحكم الموزع ويمكنها، على المستوى المنطقي، أن تعمل كمحددات لعملية التجميع الذاتي. المهمة التالية المباشرة هي العمل المشترك مع الكيميائيين الفيزيائيين وعلماء الأحياء لبناء أنظمة إنتاج التدفق التي تحاكي سيناريوهات حقيقية للتجميع الذاتي لأشياء محددة على المستوى المنطقي. وسيتبع ذلك البحث عن عناصر أنظمة إنتاج التدفق في التركيب الفيزيائي والكيميائي للعناصر المشاركة في التجميع الذاتي. إن الاستعداد الأكبر لمثل هذه البرامج يكون في مجال أبحاث الفيروسات النباتية. .
إذا كان أي شخص يعتقد أن طالب جامعة دونيتسك ن.ف. لقد كتب ريبروف هراء هنا، وأنا أقتبس المواد التي قرأتها قبل 20 عاما والتي نقلتها في كتابي "هندسة الحياة" .
هناك ملاحظة مهمة جدًا من الاتحاد السوفييتي حول "التجميع التلقائي" للهياكل العضوية. الأكاديمي ف. إنجلهارت(1894-1984).
وهذا ما يكتبه عن هذه الظاهرة في المقال "في بعض سمات الحياة: التسلسل الهرمي، والتكامل، و"الاعتراف".(نشر المقال في مجموعة: “الفلسفة، العلوم الطبيعية، الحداثة”، موسكو، “ميسل”، 1981).
"يتم التعبير عن ظاهرة "الاعتراف" وفي نفس الوقت التكامل في شكل متميز بشكل خاص ويمكن إدراكه بصريًا تقريبًا (إذا لجأت إلى مساعدة المجهر الإلكتروني) في عمليات ما يسمى بالتجميع الذاتي للهياكل فوق الجزيئية، مثل الفيروسات والعاثيات أو الريبوسومات أو جزيئات الإنزيمات ذات البنية المعقدة. وقد تمت بالفعل دراسة عدد كبير من العمليات من هذا النوع بالتفصيل. إنها تتلخص بشكل أساسي في حقيقة أنه إذا تم تحلل كائن معقد متعدد المكونات بشكل مصطنع إلى الأجزاء المكونة له بطريقة أو بأخرى من خلال تقنية لطيفة، وعزلها عن بعضها البعض، ثم خلطها بالنسب المناسبة وإنشاء الظروف المواتية، فإنها ستتحلل تلقائيًا إعادة تجميعها في سلامتها الأصلية. وقد تم إثبات فائدته بسهولة وبأقصى قدر من الإقناع من خلال حقيقة أنه لم يتم استعادة بنيته المورفولوجية الأصلية فحسب، بل تم أيضًا استعادة خصائصه البيولوجية المحددة، على سبيل المثال، النشاط التحفيزي في الإنزيمات، والخصائص المعدية في الفيروسات، وما إلى ذلك.
كيف تفهمون جميعًا أيها الأصدقاء مسار العمليات الموصوفة؟ "تعرُّف"و التجميع الذاتيالهياكل الجزيئية إلى شيء "كامل" وفي نفس الوقت متحركة، متحركة(!) لا يمكن تصوره بدون عمليات تفاعل المعلومات والطاقة بين العالم الصغير والعالم الكبير. كيف تتم عملية تفاعل المعلومات والطاقة بين العالم الكلي والجزئي، تم وصفها بوضوح تام من قبل العالم السوفييتي البروفيسور ألكسندر ليونيدوفيتش تشيزيفسكي (1897-1964)، مبتكر علم جديد - " بيولوجيا الشمس ".
"إن عملية تطور العالم العضوي ليست عملية مستقلة أصلية منغلقة على نفسها، بل هي نتيجة لعمل العوامل الأرضية والكونية، والتي تعتبر الأخيرة أهمها، لأنها تحدد حالة العالم. البيئة الأرضية.في أي لحظة، يكون العالم العضوي تحت تأثير البيئة الكونية ويعكس بأقصى قدر من الحساسية في نفسه، في وظائفه، التغييرات أو التقلبات التي تحدث في البيئة الكونية. يمكننا أن نتخيل هذا الاعتماد بسهولة إذا تذكرنا أنه حتى التغيير البسيط في درجة حرارة شمسنا كان يجب أن يستلزم تغييرات مذهلة لا تصدق في العالم العضوي بأكمله. وهناك الكثير من العوامل المهمة مثل درجة الحرارة: فالبيئة الفضائية تجلب لنا مئات القوى المختلفة التي تتغير وتتقلب باستمرار من وقت لآخر. فالإشعاع الكهرومغناطيسي وحده، القادم من الشمس والنجوم، يمكن تقسيمه إلى عدد كبير جداً من الفئات، تختلف عن بعضها البعض في الطول الموجي، وكمية الطاقة، ودرجة النفاذية، والعديد من الخصائص الأخرى..."
لا يسعني إلا أن أضيف: على غرار الطريقة التي يولد بها الناس في الطبيعة وفقًا للمبدأ "التجميع الذاتي"مختلف الفيروسات والعاثيات، أيضًا وفقًا لمبدأ "التجميع الذاتي" في المحيط البث العالميوهو ما اعتبره الحكماء القدماء بحق مهد الحياةووسيلة توزيع الحرارة والضوء ولدت كل أشكال الحياة بشكل عام. عند فهم هذه المعلومات، أوصي بأخذ حقيقة ذلك بعين الاعتبار جيل عفويظهور أشكال الحياة المعقدة على الأرض أحياناًويبدو أن هذه العمليات التطورية ترتبط بالكوارث على نطاق عالمي، على سبيل المثال، مثل تغير قطبي الأرض أو سقوط كويكبات عملاقة على الأرض. في الطبيعة، لا شيء يحدث بالصدفة، كل شيء طبيعي، لذلك، أي شيء عملية عالميةمرتبطة بالضرورة بشيء آخر عملية عالمية. وعندما شيئا يموتعلى المستوى الكوكبي أو حتى الكوني، شيء آخر ولادةفي نفس الوقت.
التجميع الذاتي الجزيئي
التجميع الذاتي الجزيئي
التجميع الذاتي الجزيئي
عملية دمج الجزيئات لتكوين روابط تساهمية كجزء من إجراء كيميائي محدد يتم التحكم فيه بواسطة المعلمات الكيميائية المجسمة للتفاعل والخصائص المطابقة للوسائط. هناك حالة حدودية مثيرة للاهتمام بين التجميع الذاتي الجزيئي (التساهمي) والجزيئي فوق الجزيئي أثناء تكوين الفوليرين في بخار الكربون عند درجات حرارة عالية، وخاصة C60 وC70، والمواد ذات الصلة، مثل، على سبيل المثال، أنابيب الكربون النانوية الممتدة. على الرغم من أن هذا، بالمعنى الدقيق للكلمة، مثال على التكوين الذي لا رجعة فيه للروابط التساهمية، إلا أنه في ظل هذه الظروف القاسية، من الممكن تكوين عكسي حتى للروابط التساهمية القوية، مما يجعلها إلى حد ما مشابهة للتفاعلات فوق الجزيئية الأضعف التي تحدث في الظروف العادية.
التجميع الذاتي التساهمي للفوليرين وأنابيب الكربون النانوية في ظل الظروف القاسية.
. V. V. أرسلانوف. 2009.
انظر ما هو "التجميع الذاتي الجزيئي" في القواميس الأخرى:
التجميع الذاتي- مصطلح التجميع الذاتي المصطلح باللغة الإنجليزية self Assembly مرادفات الاختصارات المصطلحات ذات الصلة المواد النانوية المحاكاة الحيوية، الرابطة الهيدروجينية، القفيصة، الطبقة النانوية، الطبقات الأحادية ذاتية التجميع، الكيمياء فوق الجزيئية، التحفيز فوق الجزيئي، القالب...
التجميع الذاتي الجزيئي التجميع الذاتي الجزيئي عملية دمج الجزيئات لتكوين روابط تساهمية كجزء من إجراء كيميائي محدد يتم التحكم فيه بواسطة المعلمات الكيميائية المجسمة للتفاعل والتوافق ... ... قاموس توضيحي إنجليزي-روسي حول تكنولوجيا النانو. - م.
هندسة النانو- (من النانو والهندسة) النشاط الإنساني العلمي والعملي في تصميم وتصنيع واستخدام الأشياء أو الهياكل النانوية الحجم، وكذلك الأشياء أو الهياكل التي تم إنشاؤها بطرق تكنولوجيا النانو. في... ... ويكيبيديا
تكنولوجيا النانو- (تقنية النانو) المحتويات المحتويات 1. تعريفات ومصطلحات 2.: تاريخ النشأة والتطور 3. أحكام أساسية المجهر المسبار الماسح المواد النانوية الجسيمات النانوية التنظيم الذاتي للجسيمات النانوية مشكلة التكوين... ... موسوعة المستثمر
الاتحاد السوفييتي. علوم طبيعية- الرياضيات بدأ البحث العلمي في مجال الرياضيات في روسيا في القرن الثامن عشر، عندما أصبح L. Euler وD. Bernoulli وغيرهم من علماء أوروبا الغربية أعضاء في أكاديمية سانت بطرسبرغ للعلوم. وفقا لخطة بيتر الأول، الأكاديميون هم أجانب ... ...
الليفين- (من الألياف اللاتينية - الألياف) بروتين جزيئي عالي يتكون من الفيبرينوجين في بلازما الدم تحت تأثير إنزيم الثرومبين؛ له شكل ألياف ملساء أو مخططة، تشكل جلطاتها أساس الخثرة أثناء التخثر... ... الموسوعة السوفيتية الكبرى
الريبوسومات- الجزيئات داخل الخلايا التي تقوم بالتخليق الحيوي للبروتين. R. موجودة في خلايا جميع الكائنات الحية دون استثناء: البكتيريا والنباتات والحيوانات؛ تحتوي كل خلية على آلاف أو عشرات الآلاف من R. شكل R. قريب من ... ... الموسوعة السوفيتية الكبرى
بايف، الكسندر الكسندروفيتش- ألكسندر ألكساندروفيتش بايف تاريخ الميلاد: 28 ديسمبر 1903 (10 يناير 1904) (10 01 1904) مكان الميلاد: تشيتا، الإمبراطورية الروسية تاريخ الوفاة: 31 ديسمبر 1994 ... ويكيبيديا
الطبقات الأحادية المجمعة ذاتيا- مصطلح أحادي الطبقة ذاتية التجميع المصطلح باللغة الإنجليزية أحادي الطبقة ذاتية التجميع مرادفات اختصارات SAM مصطلحات ذات صلة amphiphilic، van der Waals Interaction، nanolayer تعريف أحادي الطبقة من الجزيئات الأمفيفيلية المتكونة على ... ... القاموس الموسوعي لتقنية النانو
الكيمياء فوق الجزيئية- مصطلح الكيمياء فوق الجزيئية المصطلح باللغة الإنجليزية كيمياء فوق الجزيئية مرادفات المختصرات المصطلحات ذات الصلة المحاكاة الحيوية، تفاعل فان دير فال، رابطة الهيدروجين، التفاعل الكاره للماء، تفاعل المانح والمتقبل، ... ... القاموس الموسوعي لتقنية النانو
الجسيمات النانويةهو جسيم أصغر من 100 ميكرون. أظهر الاتجاه الحديث نحو التصغير أن المادة يمكن أن يكون لها خصائص جديدة تمامًا إذا أخذت جسيمًا صغيرًا جدًا من هذه المادة. ويشار عادة إلى الجسيمات التي يتراوح حجمها من 1 إلى 100 نانومتر باسم "الجسيمات النانوية". على سبيل المثال، اتضح أن الجسيمات النانوية لبعض المواد لها خصائص تحفيزية وامتصاصية جيدة جدًا. وتظهر مواد أخرى خصائص بصرية مذهلة، على سبيل المثال، يتم استخدام أغشية رقيقة جدًا من المواد العضوية لصنع الخلايا الشمسية. مثل هذه البطاريات، على الرغم من أنها تتمتع بكفاءة كمية منخفضة نسبيًا، إلا أنها أرخص ويمكن أن تكون مرنة ميكانيكيًا. من الممكن تحقيق تفاعل الجسيمات النانوية الاصطناعية مع الأجسام النانوية الطبيعية - البروتينات والأحماض النووية وما إلى ذلك. ويمكن للجسيمات النانوية المنقاة بعناية أن تتجمع ذاتيًا في هياكل معينة. يحتوي هذا الهيكل على جسيمات نانوية مرتبة بشكل صارم وغالبًا ما يُظهر أيضًا خصائص غير عادية. تنقسم الكائنات النانوية إلى ثلاث فئات رئيسية:جزيئات ثلاثية الأبعاد تم الحصول عليها عن طريق انفجار الموصلات، وتخليق البلازما؛ الأجسام ثنائية الأبعاد - الأفلام التي يتم إنتاجها عن طريق الترسيب الجزيئي، وCVD، وALD، وطرق الترسيب الأيوني؛ كائنات أحادية البعد - شعيرات (يتم الحصول على هذه الكائنات عن طريق طريقة الطبقات الجزيئية، وإدخال المواد في المسام الصغيرة الأسطوانية).في الوقت الحالي، تم استخدام طريقة الطباعة الحجرية الدقيقة فقط على نطاق واسع، مما يجعل من الممكن الحصول على كائنات جزيرة مسطحة بحجم يبلغ طوله 50 نانومتر على سطح المصفوفات، ويستخدم في الإلكترونيات؛ يتم استخدام طريقة CVD وALD بشكل أساسي لإنشاء أفلام ميكرون. وتستخدم طرق أخرى أساسا للأغراض العلمية. تجدر الإشارة بشكل خاص إلى طرق الطبقات الأيونية والجزيئية، لأنه من الممكن بمساعدتها إنشاء طبقات أحادية حقيقية. تكنولوجيا النانو- مجال متعدد التخصصات للعلوم والتكنولوجيا الأساسية والتطبيقية، ويتعامل مع مجموعة من المبررات النظرية والأساليب العملية للبحث والتحليل والتوليف، بالإضافة إلى طرق إنتاج واستخدام المنتجات ذات التركيب الذري المحدد من خلال التحكم المتحكم في الذرات الفردية والجزيئات . المواد النانوية- المواد المطورة على أساس الجسيمات النانوية ذات الخصائص الفريدة الناشئة عن الأحجام المجهرية لمكوناتها. الأنابيب النانوية الكربونية عبارة عن هياكل أسطوانية ممتدة يبلغ قطرها من واحد إلى عدة عشرات من النانومترات ويصل طولها إلى عدة سنتيمترات، وتتكون من واحد أو أكثر من مستويات الجرافيت السداسية الملفوفة في أنبوب وتنتهي عادةً برأس نصف كروي. الفوليرين عبارة عن مركبات جزيئية تنتمي إلى فئة الأشكال المتآصلة للكربون. الجرافين هو طبقة أحادية من ذرات الكربون تم الحصول عليها في أكتوبر 2004 في جامعة مانشستر. يمكن استخدام الجرافين ككاشف جزيئي. الطباعة الحجرية النانويةأهم طريقة لإنشاء أجهزة ذات أبعاد نانومترية. يمكن استخدام هذه الطريقة لإنشاء دوائر إلكترونية ودوائر ذاكرة عالية السعة وأجهزة استشعار. طب النانو- تتبع وتصحيح وتصميم ومراقبة النظم البيولوجية البشرية على المستوى الجزيئي، باستخدام الأجهزة النانوية والبنى النانوية. الإلكترونيات الحيوية النانوية) - قسم الإلكترونيات وتكنولوجيا النانو الذي يستخدم المواد الحيوية ومبادئ معالجة المعلومات بواسطة الأشياء البيولوجية في الحوسبة لإنشاء أجهزة إلكترونية. التجميع الذاتي الجزيئي- إنشاء تسلسلات الحمض النووي التعسفية التي يمكن استخدامها لإنشاء البروتينات أو الأحماض الأمينية المطلوبة.
تم نشر هذا الاكتشاف، الذي يمثل أداة أساسية جديدة في مجال تكنولوجيا النانو، في عدد أغسطس من مجلة Science المرموقة.
دارين بوشان، أستاذ مساعد في علوم وهندسة المواد في جامعة ديلاوير، وكارين وولي، أستاذ جيمس إس ماكدونيل المتميز في الآداب والعلوم في جامعة واشنطن في سانت لويس، قادا فريق البحث. تم دعم البحث بمنحة من المؤسسة الوطنية للعلوم إلى التعاونية البحثية متعددة التخصصات النانوية (NIRT).
دارين بوشان هو أستاذ مساعد في علوم وهندسة المواد في جامعة ديلاوير.
كان الهدف الرئيسي للبحث هو كتلة البوليمرات المشتركة، وهي جزيئات اصطناعية تحتوي على جزأين مختلفين كيميائيًا أو أكثر مرتبطين في كل واحد. تُستخدم كتل البوليمرات المشتركة لإنتاج مجموعة متنوعة من المواد، مثل البلاستيك، ونعال الأحذية المطاطية، ومؤخرًا، أجهزة التخزين المحمولة ("محركات الأقراص المحمولة") لأجهزة الكمبيوتر.
يقول بوكان: "إن كتلة البوليمر المشترك عبارة عن جزيء طويل السلسلة يختلف طول وحدته، أو الوحدة الهيكلية (الكتلة)، كيميائيًا عن الآخر". - "في حالتنا، أخذنا عنصرًا يحب الماء وآخر لا يحبه. لذلك عندما يتم وضعها في المحلول، تحاول تلك الكتل التي لا تحب الماء أن تكون بعيدة عنه قدر الإمكان، وبالتالي يمكنك الحصول على مجموعة واسعة من الأشكال تسمى المذيلات.
يتكون النظام الذي استخدمه العلماء من بوليمر مشترك ثلاثي الكتل يتكون من حمض البولي أكريليك، وبولي ميثيل أكريلات، والبوليسترين، ويتم إدخاله في محلول من رباعي هيدروفوران والماء، بالإضافة إلى ثنائي الأمينات العضوية. تعتمد التقنية نفسها على قدرة الأيونات العضوية ثنائية التكافؤ المشحونة بشكل معاكس ومخاليط المذيبات لإجبار البوليمرات المشتركة على التنظيم في أنماط خاصة، وإنشاء هياكل محددة أحادية البعد.
تم إجراء الكثير من الأبحاث باستخدام مجاهر عالية الطاقة في قسم المجهر الإلكتروني بكلية ديلاوير التقنية. وقد ساعد فريق البحث الفني فرانك كريس.
التقى وولي، وهو خبير في كيمياء البوليمرات، وبوتشان، وهو خبير في علوم المواد، في مؤتمرات بحثية وناقشا آفاق مشاريعهما. كانت تصمم مذيلات كروية لاستخدامها في توصيل الأدوية والتصوير الإشعاعي، إلا أنها لاحظت أن طلابها ينتجون أشكالًا مختلفة في ظل ظروف حل مختلفة.
صور لهياكل مسبقة الصنع أحادية البعد أنشأها فريق بحث من جامعة ديلاوير وجامعة واشنطن في سانت لويس باستخدام المجهر الإلكتروني النافذ.
وعلى الرغم من أن مختبراتهم تقع على مسافة 1500 كيلومتر تقريبًا، إلا أن العلماء يزعمون أن عملهم البحثي كان بمثابة "تعاون تآزري رائع".
يقول بوكان: "في عالم التجميع الذاتي لتكنولوجيا النانو، من المغري للغاية إنشاء شيء غير كروي". "إذا قمت بحقن حبات صغيرة من الدواء في مجرى الدم، فإن أعضاء جسم الإنسان وجهاز المناعة سوف تتخلص منها خلال يوم واحد تقريبًا. يقول بوكان: "إذا وضعت الجزيئات في أسطوانات طويلة ومرنة، فيمكنها البقاء في الجسم لأسابيع".
وفقا لبوتشان، فإن تغيير شكل المذيلات يسمح بتوصيل الدواء إلى جسم الإنسان على مدى فترة طويلة من الزمن، مما قد يسمح بتأخير توصيل الدواء ذو الحقنة الواحدة في العلاج الكيميائي.
"من خلال استبدال شكل الكرة بشكل أسطواني، يمكنك توصيل عقارين أو ثلاثة أو أربعة أدوية مختلفة، تُعطى بحقنة واحدة، إلى أجزاء مختلفة من الجسم: واحد إلى موقع واحد، والبعض الآخر إلى مواقع أخرى، جميعها مع تجميع ذاتي واحد "، كما يقول بوشان.
وعلى الرغم من أن البحث لا يزال بعيدًا عن التطبيقات العملية، إلا أن الاكتشافات التي توصل إليها الفريق مكنت من الحصول على تقنية أساسية جديدة لبناء الهياكل النانوية “من الأسفل إلى الأعلى”.
يقول بوكان: "الأمر كله يتعلق بالتصميم البسيط للمواد والبنى النانوية". "الهدف الرئيسي هو تصميم الجزيئات بكل القواعد وجميع المعلومات التي تحتاجها لتشكيل الشكل والحجم الذي تريده. ثم ترميها في الماء وترى ما يخرج، على أمل أن تكون البنية النانوية المعقدة التي تريدها.
إنه أمر مضحك، ولكن عندما أنهى بوشان دراسته العليا منذ سنوات عديدة، ظن أنه انتهى من استخدام كتل البوليمرات المشتركة.
ويقول: "أنا أعمل الآن على أساس ما تم إنجازه خلال سنوات دراستي العليا في التسعينيات في مجال المطاط والبلاستيك". "ومع ذلك، إذا نظرت إلى كتل البوليمرات المشتركة كعوامل تجميع ذاتي، فهناك العديد من التطبيقات المحتملة أكثر من المطاط في صندوق السيارة أو الأرضيات البلاستيكية"، كما يشير بوشان.
ويقول: «يمكننا استخدام نفس الجزيئات، ولكننا نبنيها بشكل مختلف، حتى نتمكن من الحصول على شيء مفيد من مجال التكنولوجيا المتقدمة». "من اللافت للنظر كيف تعود موضة الأبحاث، وكيف يتم العثور على استخدامات جديدة لـ "الأدوات القديمة"."