Наноматериалы - это материалы, структурированные на уровне
молекулярных размеров или близком к ним. Структура может быть
более или менее регулярной или случайной. Поверхности со случайной
наноструктурой могут быть получены обработкой пучками частиц,
плазменным травлением и некоторыми другими методами.
Что касается регулярных структур, то небольшие участки поверхности
могут быть структурированы "извне" - например, с
помощью зондового сканирующего микроскопа (см. ниже). Однако,
достаточно большие (~1 мк2 и больше) участки, а также объёмы
вещества могут быть структурированы, видимо, только способом
самосборки молекул.
Самосборка широко распространена в живой природе. Структура
всех тканей определяется их самосборкой из клеток; структура
клеточных мембран и органоидов определяется самосборкой из
отдельных молекул.
Самосборка молекулярных компонентов разрабатывается как способ
построения периодических структур для изготовления наноэлектронных
схем, и здесь были достигнуты заметные успехи.
В медицине материалы с наноструктурированной поверхностью
могут использоваться для замены тех или иных тканей. Клетки
организма опознают такие материалы как "свои" и
прикрепляются к их поверхности.
В настоящее время достигнуты успехи в изготовлении наноматериала,
имитирующего естественную костную ткань. Так, учёные из Северо-западного
университета (США) Jeffrey D. Hartgerink, Samuel I. Stupp
и другие [2] использовали трехмерную самосборку волокон около
8 нм диаметром, имитирующих естественные волокна коллагена,
с последующей минерализацией и образованием нанокристаллов
гидроксиапатита, ориентированных вдоль волокон. К полученному
материалу хорошо прикреплялись собственные костные клетки,
что позволяет использовать его как "клей" или "шпатлёвку"
для костной ткани.
Представляет интерес и разработка материалов которые обладают
противоположным свойством: не позволяют клеткам прикрепляться
к поверхности. Одним из возможных применений таких материалов
могло бы стать изготовление биореакторов для выращивания стволовых
клеток. Дело в том, что, прикрепившись к поверхности, стволовая
клетка стремится дифференцироваться, образуя те или иные специализированные
клетки. Использование материалов с наноразмерной структурой
поверхности для управления процессами пролиферации и дифференциации
стволовых клеток представляет собой огромное поле для исследований.
Мембраны с нанопорами могут быть использованы в микрокапсулах
для доставки лекарственных средств (см. дальше) и для других
целей. Так, они могут применяться для фильтрации жидкостей
организма от вредных веществ и вирусов. Мембраны могут защищать
нанодатчики и другие вживляемые устройства от альбумина и
подобных обволакивающих веществ.
