Sužinoti, ką žmonės valgė viduramžiais arba nustatyti mineralinio vandens kilmę jau įmanoma ne tik mokslinės fantastikos filmuose. Pasaulyje vis plačiau taikomas kompleksinių nanomedžiagų panaudojimas atveria įvairias galimybes. Lietuvoje šioje srityje taip pat vyksta progresas.

Fizinių ir technologijos mokslų centre (FTMC) kuriamos modifikuotos nanodalelės, naudojami unikalūs tyrimai, kurie leidžia tobulinti technologijas ir išaiškinti saugų nanodalelių panaudojimą bei jų poveikį žmogaus sveikatai, rašoma pranešime spaudai.

Nanodalelės pasižymi kitokiomis savybėmis nei makropasaulio objektai. Dėl savo mažo dydžio šios dalelės yra judrios, turi didelį paviršiaus plotą (jei į arbatinį šaukštelį pasemtume nanodalelių, jų paviršiaus plotas prilygtų keleto stadionų plotui), taip pat pasižymi kvantinėmis savybėmis (fluorescencija, elektriniu laidumu, cheminiu aktyvumu ir pan.). Kuriant įvairias technologijas, nanodalelės padidina efektyvumą, patvarumą, pagreitina procesus.

„Nanorobotai, arba vadinamieji nanozimai yra kompleksinės nanodalelės, sudarytos iš kelių skirtingų medžiagų. Modifikuojant fermentus ir kuriami šie nanorobotai. Jie ateityje gali būti pritaikomi ligų diagnozavimui bei gydymui, taip pat vėžio terapijai, nes gamina medžiagas, kurios gali nužudyti „blogąsias“ ląsteles“, – pasakoja FTMC Bionanotechnologijų laboratorijos mokslininkas-stažuotojas Andrius Garbaras.

Modifikuotų fermentų taikymo sritis biomedicinoje gan plati. Fermentus „apvilkus“ dirbtinėmis ląstelėmis, galima gydyti apsinuodijimą organiniais fosfatais ar alkoholiu, taip pat vėžį, navikus, odos senėjimą, bakterinius susirgimus, įvairius uždegimus.

Modifikuoti fermentai gali būti pritaikomi ir maisto pramonėje. Pavyzdžiui, plačiai naudojamas kukurūzų sirupas anksčiau buvo gaminamas kukurūzų krakmolą skiedžiant druskos rūgštimi ir kaitinant dideliame slėgyje. Šiuo metu pramonėje naudojamos fermentinės reakcijos, kai krakmolas skaldomas į oligosacharidus, vėliau į gliukozę. Tačiau gliukozę įmanoma transformuoti į fruktozę ir gauti gliukozės–fruktozės sirupą.

Fizinių ir technologijos mokslų centre atliekami tyrimai su modifikuojamais fermentais gali būti praktiškai pritaikomi ir biokuro gamyboje. Šiuo metu Lietuvoje gaminami tik pirmos kartos biodegalai, kuriems kaip žaliava naudojami maistiniai augalai (kukurūzai, saulėgrąžos, kviečiai, rapsų sėklos), turintys lengvai išgaunamų cukrų, krakmolo ir aliejaus. Gamybos metu cukrūs sufermentuojami į bioetanolį, o iš riebalinių rūgščių pagaminamas biodyzelinas. Naudojant šiuos biodegalus susiduriama su daugeliu problemų. Jų gamybos didinimas kelia grėsmę maisto produktų gamybai ir bioįvairovei, nes žaliavų ištekliai – milžiniški. Be to, jų gamyba yra brangesnė, lyginant su degalų gamyba iš naftos. Todėl ateityje planuojama fermentus naudoti trečios ir ketvirtos kartos biodegaluose, kuomet pradinė žaliava bus išauginta specialiai tik biodegalams gaminti.

Modifikuoti fermentai sėkmingai naudojami nuotekų valymo procese – organinės medžiagos skaidomos į paprastesnius junginius. Tekstilės pramonėje fermentai „įdarbinami“ šalinant kraujo, prakaito, žolės, riebalų ar šokolado dėmes iš audinių. Toks fermentų panaudojimas būna efektyvesnis nei naudojant vien chemines priemones ir nedaroma žala aplinkai.

Fizinių ir technologijos mokslų centre, analizuojant nanodalelių modifikavimo efektyvumą, taikomas ir pasauliniu mastu unikalus tyrimas. „Atliekant šį tyrimą, modifikuotų fermentų struktūra nustatyta metodu, kuris centre buvo taikomas atpažįstant atmosferos aerozolio dalelių kilmę, neinvaziniu būdu aptinkant skrandžio opą sukeliančią bakteriją, aiškinantis, kokio tipo maistą valgė žmonės viduramžiais, atpažįstant nenatūralias sultis, mineralinio vandens ar vyno geografinę kilmę ar net įvertinant senovės klimato vidutinę temperatūrą. Prognozuojama, kad ateityje nanodalelės vis plačiau bus taikomos tiek biomedicininiuose tyrimuose, tiek pramonėje“, – tvirtina A. Garbaras.