Нанопродукты будущего. Биологическая муза нанотехнологий

Возможно, что вы уже сегодня съели за обедом интеллектуальную нанососиску с инновационным наногарниром, даже не подозревая этого.

Что такое наноеда? Очень маленькие порции за огромные деньги. Какие-то невидимые штучки, из которых произрастают бифштексы и эклеры. Нереальная реальность. Тем не менее уровень продаж нанопродуктов и напитков увеличился в мире со 150 миллионов долларов в 2002 году до 860 миллионов в 2004-м, а к нынешнему, по оценкам экспертов, должен был превысить 20,4 миллиарда долларов. Возможно, что вы съели сегодня за обедом нанососиску с наногорошком, даже не подозревая того. Отношение к этой пище настолько неоднозначно, что некоторые производители используют приставку «нано» как рекламу, а другие, напротив, предпочитают об этом факте скромно умалчивать. Как бы то ни было, пищевая промышленность живо интересуется новинками в области нанотехнологий, без которых в скором времени не обойдется ни один ланч.

До настоящего времени никому так и не удалось грамотно набить живот «человеку разумному». Научно-технический прогресс коварен. Едва люди начали калорийно и разнообразно питаться, как тут же уменьшилась потребность социума в тяжелом физическом труде. Как результат - лишние килограммы на боках трудящихся масс. Бросились снижать жирность еды, тут же возникла нехватка жирорастворимых витаминов и других биологически активных веществ. Встала задача по разработке такой технологии производства продуктов, которая делала бы их априори полезными. Решение стали искать в области нанотехнологий. «Благодаря своему размеру наночастицы могут обогащать пищевые продукты различными микронутриентами - минеральными веществами, биологически активными веществами, повышать их усвоение», - объясняет директор Института питания РАН Виктор Тутельян.

Наночастицы способны легко встраиваться в живые клетки, проникая через биологические мембраны и физиологические барьеры организма. В общем, в нем, в этом самом организме, они чувствуют себя как ребенок, оставшийся один в огромной квартире. Захочет - будет паинькой: соберет игрушки и выметет пол, помоет посуду, а захочет - устроит кавардак. В человеческом обществе это вопрос воспитания, а в нашем случае - проблема правильной настройки частицы. Нанотехнологии открывают просто фантастические возможности для производства полезной еды, однако появляются они настолько стремительно, что ученые не всегда успевают как следует отрегулировать процесс их промышленного использования. Оттого вопросов к наноеде пока больше, чем ответов.

Конфета с сюрпризом

На прошлой неделе в Москве проходил III Международный форум по нанотехнологиям, на котором «Итогам» удалось обнаружить самую настоящую наноеду - причем не какие-нибудь скучные котлеты и каши. Стол ломился от печенья и трюфелей, куда при помощи наночастиц ввели Омега-3 - полиненасыщенные жирные кислоты, а по сути - рыбий жир. Это ведь просто эврика: пытка детства - рыбий жир, который спрятан в сладостях, причем не выдает себя ни запахом, ни вкусом! Особого внимания заслуживают шоколадные наноконфеты с витамином С. Мечта сладкоежки! Как это делается? «Когда вы едите, к примеру, морковь, ваш организм производит наносистему, которая называется мицелла, - она нужна, чтобы усвоить бета-каротин, - объясняет представитель компании-производителя Анна Кравченко. - Мы частично заимствуем природную технологию. Берем натуральные ингредиенты - витамины, пребиотики, натуральные красители - и инициируем их. Получаем структуру, по размеру и форме совпадающую с натуральной. В природе в основном встречается диапазон частиц размером от 20 до 60 нанометров. Мы работаем со структурами размером 30 нанометров». В результате полученные ингредиенты имеют более высокую биологическую активность по отношению к человеческому организму. Технология, надо признаться, немецкая, а в России пока идут практические разработки - совместно с разными предприятиями.

Производство наноеды сегодня идет по нескольким направлениям. Во-первых, это получение нанонутриентов - пищевых веществ, измельченных (а по-научному - диспергированных) до частиц размером от 1 до 100 нанометров (то есть от одной до 100-миллиардной метра). В таком виде они могут проникнуть внутрь почти любой клетки. Во-вторых, создание транспортных наносистем - они доставляют нутриенты в нужные места. Включены в процесс и наноинкапсуляты, позволяющие сочетать химически несовместимые пищевые вещества. К этому надо добавить наноструктурированные пищевые добавки, придающие продуктам новые, необычные свойства.

Примеры? Пожалуйста. Молоко с наночастицами, позволяющими быстрее усваивать кальций. Или, скажем, напитки с наночастицами зеленого чая, обладающего повышенными антиоксидантными свойствами. Эти продукты сегодня уже появились на полках заграничных супермаркетов. В начале 2006 года, по данным Института питания РАМН, на мировом рынке было доступно около 200 наименований нанопродуктов. В России, правда, и на сегодняшний день значимо меньше. Но на подходе очередной завоз. Это может быть что угодно. Например, напитки, меняющие цвет, или светящиеся продукты. Представляете себе конфеты с подсветкой, которые можно легко найти в шкафу, не включая свет на кухне?..

С привкусом золота

Конечно, подсветка - баловство. Ибо все усилия ученых направлены исключительно на улучшение полезных свойств еды. Пожалуй, самая популярная сегодня нанодобавка, которую усиленно пытаются ввести в разные продукты, - это серебро. Исследователей вдохновляют антисептические свойства благородного металла. «Серебро часто вводят в БАДы, и производители позиционируют эти добавки как стимулирующие иммунитет, - рассказывает ведущий научный сотрудник лаборатории пищевой токсикологии с группой оценки безопасности наноматериалов Института питания РАМН Иван Гмошинский. - Правда, надежных научных доказательств этой теории пока нет. Серебро в первую очередь влияет на микроорганизмы. В небольшой дозировке - 0,07 миллиграмма в день - оно может поступать в организм с пищей, и эта доза безопасна». То есть ни особой пользы от него, ни вреда. То же самое с золотом и прочими благородными металлами.

Гораздо острее стоит вопрос с нехваткой в человеческом организме металлов попроще - цинка и железа. «Как известно, обогащение различных пищевых продуктов железом в традиционной (солевой) форме встречает значительные трудности, связанные с химической несовместимостью ионов Fe (II) с большим числом компонента рациона, включая многие витамины, полиненасыщенные жирные кислоты, фенольные соединения. В этой связи использование нерастворимых и химически инертных наночастиц солей железа имеет хорошие перспективы при обогащении как специализированных пищевых смесей, так и продуктов массового спроса», - говорится в научной статье экспертов Института питания РАМН, опубликованной в одном из номеров журнала «Вопросы питания». Здесь нанотехнологии как раз могли бы сказать свое слово.

Есть, в частности, разработки с селеном - важным микроэлементом антиоксидантного действия, необходимым для работы сердечной мышцы и кровеносных сосудов. Однако с ним проблема - риск токсической передозировки, в результате чего можно потерять волосы и ногти. Наночастицы в этом смысле могли бы помочь соблюсти безопасную дозу. Некоторые производители пытаются продвигать продукты, обогащенные селеном с приставкой «нано». Но при ближайшем рассмотрении оказывается, что никакое это не «нано», а обычная селеновая соль, просто добавленная в микродозах.

По словам Анны Кравченко, у потребителя уже есть спрос на наноеду, однако производители пока не готовы ее массово выпускать, опасаясь высокой себестоимости продуктов. Впрочем, по расчетам ученых, это опасение напрасно. Нанопродукты не должны быть слишком дорогими: если наночастицы составляют 1-5 процента от общей массы продукта, то удорожание не должно превышать 0,1 евро на килограмм.

«Мы предлагаем золотую середину, - рассказывает эксперт. - Натуральное сырье, но в инновационной форме. Возьмите те же конфеты. Как известно, в их состав входит жир, и с течением времени он имеет свойство портиться - становится прогорклым, появляется белый налет. Взаимодействие с воздухом, неправильное хранение, перепад температур - и конфеты начинают окисляться. Мы вводим в их состав антиокислители, предложив впервые в мире жирорастворимую форму аскорбиновой кислоты, которая в обычной ситуации водорастворима. Мы не только делаем ее более активной, но можем ввести в любой продукт, в том числе и жиросодержащий. Помимо полезности увеличивается срок хранения продукта - причем за счет натуральных ингредиентов».

Виктор Тутельян отмечает еще одно важное перспективное направление применения нанотехнологий - упаковочные материалы. «В этой области открывается масса возможностей - например, с помощью наноматериалов упаковка становится индикатором срока годности. Как известно, в России много фальсификаций на этот счет, в магазинах могут переклеивать этикетки и т. д. А вот с наноэтикеткой подобные фокусы не пройдут: задаешь срок, скажем, 15 дней, и по истечении этого времени упаковка меняет цвет. Кроме того, она может играть роль консерванта - за счет антимикробной активности». Кстати, исследователи обещают, что скоро появится съедобная наноупаковка, которую можно будет съесть без ущерба для здоровья.

Меняя природу вещей

Однако до сих пор остается открытым этический вопрос: не слишком ли легкомысленно исследовать свойства нанопродуктов на живых людях? По словам Ивана Гмошинского, больше всего нанопродуктов продается сейчас в странах Юго-Восточной Азии, и в частности в Китае. В Западной Европе, напротив, отношение к такой продукции настороженное. Это объясняется различиями менталитета - азиаты нацелены на все новое, прогрессивное, а европейцы, наоборот, консервативны. Потому в Старом Свете все более широкую популярность приобретает органическая еда - максимально чистая, с минимумом вмешательства в природу.

«Существуют два абсолютно разных мира, - комментирует ситуацию глава компании по производству детского питания Штефан Хипп. - Наноеда или генетически модифицированные продукты никогда не будут органическими, экологически чистыми. Органическая еда - это отсутствие каких-либо манипуляций с оригинальным продуктом, это возврат к корням. Выращивая растения экологически чистым путем, мы делаем для почвы все, чтобы растение могло получить необходимые элементы. Химические удобрения, гербициды и пестициды не используются. Скажем, Германия пока мало знакома с нанопищей, а потому ее польза или вред обсуждаются довольно редко. Нанопродукты еще недостаточно изучены, поэтому мы не хотим рисковать. Потребитель очень осторожен».

Как бы то ни было, но генно-модифицированная продукция уже давно у нас на столах. Несмотря на то что и в Западной Европе, и в России она подверглась остракизму, в Азии ГМО получили широкое распространение - в частности, потому, что во многом решают проблему нехватки продовольствия. Так, возможно, будет и с нанопродуктами - ведь ученые давно пришли к единому мнению, что еда должна быть «умной», то есть снабженной дополнительными полезными веществами в точной дозировке.

«И недооценка, и переоценка значимости нанопродукции - одинаково неконструктивная позиция, - считает Иван Гмошинский. - А у нас это происходит на уровне подсознания: например, сколько бы мы ни делали исследований, подтверждающих безопасность ГМО, переменить это настроение не удается. При том что не получено никаких достоверных научных данных об опасности производимой на территории России генно-модифицированной продукции. Повторю - научно достоверных».

В продаже наноеда уже есть, а вот способа распознать ее на прилавке нет, поскольку никакой сертификации в этой области еще не существует. На сегодняшний день ученые не исключают, что нанопродукты таят в себе потенциальный вред. Действительно, если они легко проникают в живую клетку, то одному Создателю известно, что они там могут натворить. «Мы должны быть уверены в безопасности. Ведь наночастицы меняют свойства обычного химического соединения. Теоретически они могут быть более токсичными, опасными, - рассуждает Виктор Тутельян. - К вопросу широкого применения нанотехнологий нужно подходить взвешенно: с одной стороны, не останавливать прогресс, а с другой, гарантировать безопасность потребителям». Уже известен первый в современной практике случай массовой интоксикации наночастицами, произошедший в Германии в 2006 году. Правда, связан он был не с наноедой, а с бытовой химией. По меньшей мере 70 человек получили отравление, шестеро были госпитализированы из-за использования в быту спрея для чистки сантехники, в состав которого входили наночастицы силиката. Однако и в пище эти крошечные частицы могут неправильно сгруппироваться, образовать соединения, которые окажут вредное действие на организм. В общем, набедокурить, как шаловливые дети в квартире в отсутствие взрослых.

Сейчас, по словам Виктора Тутельяна, в России по поводу наноеды только формируется законодательная, методическая и административная база - объединенными усилиями Роспотребнадзора, Российской академии медицинских наук, Минобрнауки, Минздравсоцразвития, РОСНАНО и других организаций. Задача - выстроить систему контроля, которая гарантирует поступление на прилавки как минимум безвредных и как максимум очень полезных нанопродуктов. И уж тогда мы смело наноедимся...

Наноеда: прекрасная или опасная?

Подскочило давление? Тогда вам срочно надо скушать вон тот стейк зеленого цвета – он снизит вам давление. Скажете, фантастика? Вовсе нет – применение в производстве пищи нанотехнологий позволит получать еду не только вкусную и полезную, но и улучшающую состояние организма, уверяют ученые. У потребителей перспективы перехода на наноеду вызывают, скорее, тревогу. Что за «зверь» идет на смену генномодифицированным продуктам и скоро ли он появится на российском столе?

Знаете ли вы, что за малопонятным словом наноеда (nanofood) стоит вполне конкретный рынок объемом в семь миллиардов долларов? И обозначаются этим словом вовсе не порции еды микроскопических размеров, хотя приставка нано– (от греч. nános – карлик) и означает десять к минус девятой степени, или одну миллиардную. К примеру, размер вируса составляет примерно 100 нанометров.

Мясо зеленеет, булочки блестят

Наноеда, или нанопища – это любые продукты питания, для производства которых использовались нанотехнологии, то есть технологии, основанные на манипуляции отдельными атомами и молекулами для построения сложных структур.

Во многих странах нанотехнология, или, как ее еще называют, «наука маленького», является одним из приоритетов инновационной политики. По данным US NanoBusiness Alliance, к 2008 году объем мирового рынка нанотехнологий достигнет 700 млрд долларов, а к 2015 году – 1 трлн. Наибольшая доля инвестиций принадлежит США, Японии, странам Западной Европы. Остальные инвестиции примерно поровну распределены между Китаем, Россией, Южной Кореей, Канадой и Австралией. Область применения нанотехнологий чрезвычайно широка – от производства военной и космической техники до медицины и генной инженерии.

К наноеде относится и пища, у которой с применением нанотехнологий изготовлена лишь упаковка, ведь трудно же отрицать, что для ряда продуктов качество упаковки имеет первостепенное значение. Впрочем, замыслы ученых относительно применения этих технологий в производстве пищи носят куда более масштабный и амбициозный характер. Они надеются, что их применение в фермерских хозяйствах (при выращивании зерна, овощей, растений и животных) и на пищевых производствах (при переработке и упаковке) приведет к рождению совершенно нового класса продуктов, которые со временем вытеснят с рынка генномодифицированную еду. К примеру, подобное мнение высказывается экспертами международной исследовательской организации ЕТС Group. Уже через пару десятков лет не только горожане будут есть продукты нового типа, но и в сельском хозяйстве станут использоваться удобрения и семена с нанодобавлениями, говорится в докладе, подготовленном для Королевского научного общества Великобритании (Royal Society).

Согласно докладу «Нанотехнологии в сельском хозяйстве и пище», подготовленном британским Институтом нанотехнологий (Institute of Nanotechnology), нанопродукты могут содержать видоизмененные молекулы, придающие еде необычные свойства: например, пища может быть непривычного цвета или даже… светиться в темноте. На потребительском рынке уже несколько лет ходят слухи, что первые образцы «наномяса»… зеленого цвета. Но это, скорее, частности, игра ученых умов. Основные же надежды прежде всего связаны с улучшением питательных свойств, вкуса и полезности продуктов, а также cо снижением производственных издержек.

Крупные пищевые корпорации активно приветствуют нанодостижения. Их привлекает гипотетическая возможности производить стейки и сандвичи, способные не портиться по пять-семь лет, и фрукты, покрытые защитной нанопленкой, отталкивающей грязь. Такая пленка невидима, неощутима на вкус; она разлагается в желудке без всякого вреда для него и выводится естественным путем. Это, кстати, о роли упаковки.

Верю – не верю!

Ученые – оптимисты, такие, как профессор Университета Аархуса (University of Aarhus, Дания) Нильс Кристиан Нильсен, уверены, что нанотехнологии сотрут грани между научными дисциплинами; так, при помощи наноцепочек, «прикрепленных» к еде, можно будет улучшать состояние тканей организма и устраивать профилактику внутренним органам. Однако не все ученые настроены столь радужно: недавние наблюдения доктора Александры Портер из Кембриджского университета (Cambridge University) за проникновением и перемещением внутри человеческих клеток наноматериалов показали, что их взаимодействие с внутриклеточными белками, органеллами и особенно ДНК «заметно увеличивает ядовитый потенциал наноматериалов».

Неудивительно, что потенциальные потребители изрядно обеспокоены: опрос, проведенный германским Федеральным институтом по оценке рисков (Bundesinstitut für Risikobewertung,BfR) по поручению властей Евросоюза, показал, что большинству потребителей наноеда представляется такой же сомнительной и опасной, как трансгенная продукция. При этом респонденты вовсе не против применения нанотехнологий в других, непищевых, сферах. Большинство противников применения нанотехнологий в пищевом производстве опираются, скорее, на эмоции, чем на факты, констатирует президент BfR Андреас Хенсель.

Однако опрос выявил и другую тенденцию: что касается информации о нанотехнологиях, то подавляющее число граждан гораздо больше доверяют обществам по защите прав потребителей, нежели обещаниям представителей бизнеса и заверениям политиков.

И неудивительно. По данным Международного научного центра Вудро Вильсона (Woodrow Wilson International Center for Scholars, США), в настоящее время на рынке представлено более 500 потребительских товаров, содержащих наноматериалы. Их производители идентифицированы. Проблема в том, что производители не обязаны раскрывать факт присутствия наночастиц, и поэтому покупатели не могут сделать полностью осознанный выбор. А это говорит о том, что в сфере регулирования данного вопроса существует правовой вакуум, причем не в пользу потребителей. Опрос, проведенный в 2007 году 15 правительствами, установил по меньшей мере 70 наноновинок, имеющих отношение к еде.

По оценке консалтинговой фирмы Helmut Kaizer Consultancy, к 2010 году рынок нанотехнологий в области производства продуктов питания может достичь 20,4 млдр долларов! Почему так много? Потому что уже сейчас все ведущие компании по производству еды и напитков инвестируют бешеные деньги в исследования в этой сфере. Их представители в СМИ и на форумах заявляли, что нанопродуктам принадлежит будущее. Один из главных аргументов – польза для здоровья: с помощью нанотехнологий можно, с одной стороны, увеличивать содержание витаминов в еде, а с другой – уменьшать содержание вредных веществ. Кроме того, снижение издержек при производстве питания очень важно для развивающихся стран.
Однако и потребители, и ученые, и бизнесмены, занятые в «съедобном» бизнесе, сходятся в одном: прежде чем приступать к массовому выпуску нанопродуктов, необходимо провести множество глубинных исследований. И, судя по количеству грантов и объему инвестиций, такие средства у корпораций в разных странах имеются.

В России, как и в остальном мире, все также вдруг заговорили о «нанореволюции», причем развитие нанотехнологий стало модой даже не столько научной, сколько политической. Президент выдвинул инициативу «Стратегия развития наноиндустрии», и для ее реализации создана государственная Российская корпорация нанотехнологий («Роснанотех»), Совет по нанотехнологиям при правительстве, отделение в Академии наук. На развитие наноиндустрии из бюджета выделено 130 миллиардов рублей, а до 2015 года планируется выделить около 200 млрд рублей.

Уже есть примеры применения нанотехнологий, правда в областях, далеких от продовольствия (так, на Уральском заводе гражданской авиации лопасти вертолетов покрываются нанометаллом, что в пять раз увеличивает срок их эксплуатации). Тем не менее первый вице-премьер Сергей Иванов в своем интервью РИА «Новости» (декабрь 2007 года) отметил, что пока продукция с приставкой «нано» на российском рынке – лишь рекламный трюк и не прошла никакого лицензирования. Хотя в продаже уже появились антикоррозийный «наноцинк» и косметический «нанокрем».

Нанопродукты – вред или благо?

Точка зрения: Александр Баранов, президент Общенациональной ассоциации генетической безопасности (ОАГБ):

По меткому выражению одного уважаемого академика, имеющего прямое отношение к этой технологии, словечко « нано» цепляется к чему ни попадя. Это то же самое, что сорное слово «блин». На днях слышал информацию, что придумали наногвозди. Может быть, они и будут забиваться сами, но как их хранить? Как глубоко они будут проникать в разные материалы и как их оттуда тянуть гвоздодером?

Отношение нашей Ассоциации к этим новшествам – сугубо сдержанное. Мы считаем, что принцип предосторожности (принцип №15 «Декларации Рио-де-Жанейро по окружающей среде и развитию» 1992 года) должен Россией выполняться неукоснительно согласно взятым на себя обязательствам. Может быть, « нано» – это действительно здорово для применения в материаловедении, приборостроении и тому подобных областях, но в сфере медицины, фармакологии и продовольствия – вызывает большие опасения. Ученые из разных стран выказывают глубокую озабоченность по поводу ее использования применительно к живой материи, а медики ясно заявляют, что применение наномедикаментов может вызвать массу побочных, непредсказуемых последствий. Некоторые люди уже говорят, что эта технология будет похлеще трансгенов. Поэтому прежде чем ее внедрять, необходимо не семь, а тысячу раз перепроверить все это на биологическую безопасность.

Здравомыслящие люди прекрасно понимают, что в основном вся эта шумиха вокруг нано является громкой PR-компанией определенной группы ученых, направленной на получение финансовой поддержки у государства, как это было сделано в свое время с раздуванием угрозы по поводу «птичьего гриппа». О каком реальном «управлении атомами», как заявил министр Фурсенко, может идти речь? Пока его нет и в ближайшее время не предвидится. Просто желаемое выдается за действительность.

В истории человечества всякая новая технология всегда оценивается в первую очередь с военной точки зрения. Стремление к военизации в области тонких молекулярных технологий – не исключение. С одной стороны, возможная новая гонка «нановооружений» может благотворно повлиять на развитие в нашей стране науки в целом, а с другой стороны, появление «тишайшего нанооружия» чревато большими опасностями, поскольку реальный контроль над ним практически невозможно осуществлять. Надо помнить: мы не боги, но, похоже, некоторые из нас возомнили себя ими – и совершенно безосновательно.

Ардуино – одна из популярнейших систем упрощенного проектирования материнских плат для инженеров. Такому статусу она обязана своей простоте, относительно программной и аппаратной составляющей, ведь что первое, что второе – уже предоставляется пользователю на блюдечке, а ему остается лишь скомбинировать их по своему желанию. Получается такой конструктор, с целым рядом микроконтроллеров, под различные ситуации, что также увеличивает вариативность его применения.

Давайте же разберёмся в одной из основ создания проектов, а именно, как подключать на Ардуино нано питание и с какими нюансами вы столкнетесь по ходу этого процесса.

Как уже упоминалось, система крайне вариативна, и это в ней заложено самими создателями. А соответственно, она должна быть готова к разным ситуациям и вариантам эксплуатации, чтобы «неловкий» пользователь не сломал что-то ненароком. Или, что происходит чаще, ему не приходилось самостоятельно проектировать материнскую плату под нюансы каждой системы.

Отклоняясь от темы, упомянем, что последнее всё же приходится делать, и, создавая полностью авторские разработки, вам придется докупать резисторы, транзисторы и прочую утварь, но в большинстве случаев – такой подход архаичен и в нем нет необходимости.

А всё дело в том, что на Ардуино питание выстроено специальным образом, позволяющим работать с различными источниками питания, а соответственно, и с некоторой областью характеристик тока, вместо четких значений у аналогов системы. Именно этим питание Аrduino nano и подкупает большинство новичков, а вот более продвинутым пользователям такое решение кажется спорным и может вызывать в их сообществе множество дискуссий.

Почему так происходит, вы поймете сами, как только наработаете определённый опыт в проектировании систем и начнете делать более серьезные вещи, но к тому моменту, скорее всего, надобность в использовании Ардуино у вас и вовсе отпадет.

Если говорить более конкретно, то питание на Ардуино может подключаться через три различных источника:

  1. Mini В USB, когда вы тестируете проект на ПК. Это крайне важный и удобный момент, ведь нет необходимости, при программировании и тестировании вашего продукта, подводить ток дополнительно, что экономит силы. А наличие систем, позволяющих через такой источник регулировать характеристики тока, упрощает некоторые задачи.
  2. Непосредственно через нерегулируемые источники в 6-20 вольт. Это происходит через 30 пин, и подобно выходу на цифровой сигнал, данный вход воспринимает весь диапазон. Удобно в некоторых случаях, подробнее о которых вы можете узнать, когда начнете разбирать проекты на системе.
  3. Через регулируемые источники в 5 вольт. Это стандартный и часто используемый способ подавать питание на Аrduino uno. В нем есть небольшой недостаток, заключающийся в том, что вам потребуется как-то преобразовать входное напряжение к 5 вольтам, но решений данной задачи уже множество, и все их вы можете найти в открытом доступе на нашем сайте. Данный вход находится на 27 пине.

У нано лишь три входа, описанных выше, и это стоит учитывать при проектировании систем. Также учтите, что если одновременно подключиться к каждому, то плата на программном уровне выберет в качестве источника питания тот, у которого выше всего напряжение, а остальные заблокирует.

Удобство такого решения и объяснять не стоит. Внешние источники питания дополнительно стабилизируются при помощи LM1117IMPX-5.0 с 5В напряжения, а при подключении к компьютеру система начинает использовать диод Шоттки, чтобы регулировать поступающий ток (см. схему выше).

Характеристики питания для Ардуино

Итак, мы оговорили все способы, как подключить питание на Аrduino, и затронули характеристики последнего, которые необходимы, чтобы плата не сгорела и могла исправно выполнять поставленные задачи. Заранее стоит оговориться, что последнее, в принципе, маловероятно, так как, несмотря на то, что питание Ардуино от Ардуино может иметь различные характеристики, микроконтроллер всё же более строго относится к нему, чем это сделала бы какая-то «болванка», которой вы бы захотели его заменить.

Мы уже говорили, что у ограничений есть свои недостатки и достоинства, поэтому здесь вам придется самостоятельно решать, является ли такой подход удобным для вашего проекта или нет.

В любом случае, подключенное питание лучше регулировать под заданные характеристики по возможности, поэтому в документации некоторых проектов указывают, как правильно выстроить электросхему, чтобы конечный ток поступал в строго ограниченных количествах и регулировался в плане напряжения.

Последнее уже было упомянуто, и то, каким оно должно быть, мы уяснили, но как же сила тока? Ведь это не менее важный нюанс, который стоит заранее учитывать при создании сложных систем, особенно с большим количеством модулей. А последнего добра, в некоторых случаях, может быть действительно много.

Из-за этого и тяжело точно сказать, какое питание на Аrduino mini pro лучше подключать, по силе тока. Дело в том, что каждая мелочь, которую вы используете в проекте, потребляет определённое ограниченное количество электричества, зачастую указываемого в мА, поэтому здесь все расчеты исключительно индивидуальны и зависят от конкретного случая.


Новичкам об этом задумываться не приходится, ведь необходимое питание для Ардуино в мельчайших подробностях расписывается в гайдах, и ошибиться там крайне тяжело. Это необходимо затем, чтобы новый пользователь смог привыкнуть ко всем нюансам проектирования и архитектуры систем.

Ведь если у esp8266 питание от батарейки, то необходимо ещё проследить, чтобы не было его излишков. Если же вы собираетесь подключать питание esp8266 к индивидуальному проекту, аналогов которого в сети не нашли, то тут всё также не очень тяжело. Дело в том, что характеристики каждого модуля и каждой платы в подробностях расписываются в многочисленных мануалах, вам же достаточно будет воспользоваться несколькими законами электротехники и правильно спроектировать платформу, чтобы каждый элемент получал необходимые ему ресурсы.

Подключение питания

Подключать всё это можно непосредственно к пинам или, в случае тестирования системы, просто воспользоваться usb-портом. Система сама рассчитает, сколько ей необходимо, и внутренними силами преобразует входное напряжение к подходящим значениям.

Если же вы пользуетесь нерегулируемым и регулируемым источником, то достаточно припаять соответствующий провод к пину, и электричество спокойно потечет по плате.

  • Функциональные наноматериалы
    • Катализаторы на носителях
    • Интеркаляционные материалы и твердые электролиты для химических источников тока, конденсаторов и т.д.
    • Сенсорные нанокомпозиты
    • Водород-абсорбирующие наноматериалы (гидридообразующие интерметаллиды и аналоги)
    • Наноструктурированные металлы и сплавы с особыми механическими свойствами
    • Слоистые магнитные материалы и сверхрешетки
    • Наноструктурированные керамические и композиционные материалы и покрытия
  • Высокодисперсные, высокопористые и другие традиционные материалы, включающие субмикронные фрагменты
    • Сорбенты на основе коллоидных систем
    • Углеродные материалы
    • Наноструктурированные полимеры, волокна и композиты на их основе
    • Пористые материалы, в том числе фильтры
  • Наноэлектроника: физические принципы и объекты новой цифровой наноэлектроники
    • Полупроводниковые наногетероструктуры (квантовые точки и квантовые проволоки на основе двумерного электронного газа)
    • Низкоразмерные углеродные структуры (нанотрубки, графен, фуллерены)
    • Нанотрубки и двумерные слои на основе неуглеродных материалов
    • Спинтронные устройства (на основе магнитных и немагнитных гетероструктур)
    • Криоэлектроника и флуксонные устройства на основе сверхпроводящих (джозефсоновских) наноструктур
    • Одноэлектронные устройства (SET - транзисторы, нано-электрометры, микрокулеры, болометры)
  • Объекты для квантовых вычислений и квантовых телекоммуникаций
    • Сверхпроводниковые квантовые логические устройства (кубиты)
    • Кубиты на основе электронных спинов в квантовых точках и фуллеренах
    • Кубиты на основе электромагнитных ловушек для атомов и ионов
    • Одноэлектронные (зарядовые) кубиты
    • Считывающие и интерфейсные устройства к кубитам
    • Устройства для квантовой криптографии
  • Наноэлектронные источники и детекторы
    • Светодиоды на основе полупроводниковых гетероструктур
    • Органические светодиоды
    • Твердотельные и органические лазеры
    • Элементы солнечной энергетики
    • Полупроводниковые и сверхпроводниковые однофотонные детекторы, матричные детекторы электромагнитных сигналов, тепловизоры высокого разрешения
    • Полупроводниковые и сверхпроводниковые источники и детекторы терагерцового диапазона
    • Электронные эмиттеры на основе нанотрубок и других нано-объектов
    • Детекторы и стандарты элекромагнитных сигналов; эталоны тока, напряжения, сопротивления на основе сеток наноэлементов
    • Сверхчувствительные магнитные детекторы на основе SQUID
    • Сверхчувствительные SET-электрометры
    • Квантовые электронные насосы
  • Нанофотоника и коротковолновая нелинейная оптика
    • Нанообъекты и устройства ближнепольной оптики
    • Нелинейные оптические преобразователи и волноводы
    • Рентгеновские линзы
    • Фотонные кристаллы
    • Искусственные среды с отрицательным коэффициентом преломления (метаматериалы)
  • Сенсоры на основе наноструктур и наноматериалов
    • Резистометрические газовые сенсоры на основе нанокристаллических материалов
    • Ферментные сенсоры и другие биосенсоры
    • Сенсоры на основе каталитических и электрокаталитических процессов
    • Оптические сенсоры
    • Молекулярное распознавание c применением наноматериалов
  • Бионанотехнологии
    • Выделение и иммобилизация биологических веществ с применением наноматериалов
    • Диагностические методы с применением фиксированных наноструктур
  • Наномедицина и диагностика
    • Лекарственные наноматериалы
    • Биомиметические наноматериалы
    • Вакцины на наноплатформах
    • Диагностические методы на микро(нано)флюидной основе
    • Нанокапсулирование лекарственных препаратов
  • Микро- и нано-механика, нанотрибология и нанофлюидика
    • Микромеханические системы, наноприводы, наноманипуляторы
    • Микро(нано)электромеханические системы (MEMS/NEMS)
    • Нанофлюидные теплоносители
    • Молекулярные моторы

Статьи

  • антисенс-терапия
  • биологические моторы
  • биологические нанообъекты
  • биомедицинские микроэлектромеханические системы
  • биомиметика
  • биомиметические наноматериалы
  • биосенсор
  • биосовместимые покрытия
  • бислой
  • генная инженерия
  • генная терапия
  • гипертермия
  • ДНК-микрочип
  • доставка генов
  • доставка лекарственных средств
  • капсид
  • клетка
  • критическая температура мицеллообразования
  • липосома
  • многофункциональные наночастицы в медицине
  • нанокапсула
  • нанокапсулирование
  • нанолекарство
  • нанометр
  • наносомы
  • нанофармакология
  • наночастицы магнитные терапевтические
  • олигонуклеотид
  • олигопептид
  • оптический пинцет
  • плазмида
  • протеом
  • протеомика
  • РНК-интерференция
  • фермент
  • химический источник тока
  • эндоцитоз

(Источник: «Словарь основных нанотехнологических терминов РОСНАНО»)

  • - молочные продукты, вырабатываемые из цельного молока или его производных путём сквашивания самоквасом или заквасками...

    Сельско-хозяйственный энциклопедический словарь

  • - Простокваша Самый простой кисломолочный продукт - простокваша. Она образуется сама, без всякой искусственной помощи простым скисанием сырого молока в теплой комнате...

    Большая энциклопедия кулинарного искусства Похлебкина

  • - Статьибиологические моторыбиомиметические наноматериалыгенная инженериядоставка лекарственных...
  • - ПодразделыИскусственные низкоразмерные объектыНанокристаллы и наночастицы Нанотрубки и нанопроволокиДвумерные нанообъекты с характерными толщинами порядка размеров молекулНаноструктурыУпорядоченные ансамбли...

    Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • - ".....

    Официальная терминология

  • - см. Пищевые продукты диетические...

    Большой медицинский словарь

  • - пищевые продукты, получаемые в результате молочнокислого брожения молока...

    Большой медицинский словарь

  • - см. Кисломолочные продукты...

    Большой медицинский словарь

  • - "...12. Под безлактозными продуктами понимаются специализированные продукты детского питания, содержание лактозы в которых составляет не более 0,1 грамма на один литр такого готового к употреблению продукта.....

    Официальная терминология

  • - "... - промышленное производство, осуществляемое в наношкале. Представляет собой часть индустрии неживых систем..." Источник: "ВП-П8-2322...

    Официальная терминология

  • - иначе К. средства, К. вещества, корма - заключают в своих составных частях те питательные начала, которые необходимы для образования и нормального поддержания животного организма...

    Энциклопедический словарь Брокгауза и Евфрона

  • - кисломолочные продукты, группа молочных продуктов, вырабатываемых из цельного коровьего молока или его производных путём сквашивания самоквасом или заквасками...

    Большая Советская энциклопедия

  • - вырабатываются из цельного молока или его производных сквашиванием самоквасом или заквасками...

    Большой энциклопедический словарь

  • - как"ао-прод"укты, -ов, ед. ч. -д"...

    Русский орфографический словарь

  • - кисломолочная продукция. простокваша. варенец. ряженка - получается из топленого молока совместным молочнокислым и спиртовым брожением. кефир. ацидофилин. айран. творог. створожить, -ся. брынза. сыр. рокфор...

    Идеографический словарь русского языка

  • - нареч, кол-во синонимов: 1 мем...

    Словарь синонимов

"Продукты нанотехнологий" в книгах

Электронный учебник от московской мэрии: шедевр чиновных «нанотехнологий»? Алексей Харитонов

Из книги Цифровой журнал «Компьютерра» № 176 автора Журнал «Компьютерра»

Электронный учебник от московской мэрии: шедевр чиновных «нанотехнологий»? Алексей Харитонов Опубликовано 04 июня 2013 В прессе и в сети в последний год регулярнопоявляются сообщения о том, что Департамент образования Москвы ведет масштабный

Замороженные продукты и продукты быстрого приготовления

Из книги Как француженки сохраняют фигуру автора Андрие Жюли

Замороженные продукты и продукты быстрого приготовления Специалисты по питанию и диетологи сходятся в одном: замораживание – один из наиболее щадящих питательные и органолептические (вкус и запах) свойства продуктов способ их хранения.Продукты, замороженные способом,

Опасная эра нанотехнологий

Из книги Новая опричнина, или Модернизация по-русски автора Калашников Максим

Опасная эра нанотехнологий Наступление эры нанотехнологий так же неизбежно, как наступление эпохи двигателей внутреннего сгорания после века паровых машин. Георгий Малинецкий готов это доказать.Пожалуй, высшая стадия нанотеха – создание крохотного

Из книги «Крещение огнем». Том II: «Борьба исполинов» автора Калашников Максим

Утро советских нанотехнологий 1984 г. ознаменовался еще одним событием, которое осталось незамеченным ни советской верхушкой, ни тем более широкой общественностью, которая из-за суперсекретности ничего и знать не могла. А суть была в том, что в СССР за семнадцать лет до

4.4.2. Хронология событий на рынке нанотехнологий

автора Фостер Линн

4.4.2. Хронология событий на рынке нанотехнологий В литературе уже устанавливается простое и короткое название нанотех для коммерческих нанотехнологий, которым я буду пользоваться ниже для обозначения уже существующих прорывных инновационных проектов. Они охватывают

4.5.1. Биологическая муза нанотехнологий

Из книги Нанотехнологии [Наука, инновации и возможности] автора Фостер Линн

4.5.1. Биологическая муза нанотехнологий Уже сейчас многие важные задачи программного обеспечения оказываются связанными с развитием и функционированием очень сложных систем, напоминающих биологические, а в некоторых случаях эти задачи имеют прямые биологические

6.2.1. Участие федерального правительства в развитии нанотехнологий. Проблема разделения фундаментальных и прикладных исследований

Из книги Нанотехнологии [Наука, инновации и возможности] автора Фостер Линн

6.2.1. Участие федерального правительства в развитии нанотехнологий. Проблема разделения фундаментальных и прикладных исследований Политические партии в последние годы часто спорят об участии федерального правительства в различных научно-технических разработках

6.6. Проблема ответственности за развитие нанотехнологий

Из книги Нанотехнологии [Наука, инновации и возможности] автора Фостер Линн

6.6. Проблема ответственности за развитие нанотехнологий Важность и разнообразие нанотехнологических исследований, а также возможность их революционного воздействия на промышленность и социальную структуру общества, требуют от правительства очень серьезного изучения

6.6.1. Существующее законодательство и ответственное развитие нанотехнологий

Из книги Нанотехнологии [Наука, инновации и возможности] автора Фостер Линн

6.6.1. Существующее законодательство и ответственное развитие нанотехнологий Проблема юридического обоснования деятельности сейчас волнует многих специалистов, промышленников и бизнесменов, которые опасаются, что развитие нанотехнологий приведет к появлению в

7.1.2. Гранты на поисковые работы в области нанотехнологий

Из книги Нанотехнологии [Наука, инновации и возможности] автора Фостер Линн

7.1.2. Гранты на поисковые работы в области нанотехнологий Обычно такие гранты выдаются только на год и связаны с очень интересными и важными проектами на самой ранней стадии исследований, когда требуется быстро выяснить саму возможность развития в данном направлении.

Глава 8. Механизмы передачи и использования результатов академических исследований в области нанотехнологий

Из книги Нанотехнологии [Наука, инновации и возможности] автора Фостер Линн

Глава 8. Механизмы передачи и использования результатов академических исследований в области нанотехнологий Ларри Джильберт, Майкл КригерВ настоящее время Ларри Джильберт возглавляет работу по передаче технологий в знаменитом Калтехе (Калифорнийский технологический

Глава 12. Развитие нанотехнологий в федеральных лабораториях США

Из книги Нанотехнологии [Наука, инновации и возможности] автора Фостер Линн

Глава 12. Развитие нанотехнологий в федеральных лабораториях США Мейя МейяппанМейя Мейяппан является директором Центра нанотехнологий и старшим научным сотрудником в Центре НАСА имени Эймса (см. сайт http://www.ipt.arc.nasa.gov), а также одним из руководителей межотраслевой Рабочей

16.1. Использование нанотехнологий для направленной доставки препаратов

Из книги Нанотехнологии [Наука, инновации и возможности] автора Фостер Линн

16.1. Использование нанотехнологий для направленной доставки препаратов Нанотехнология удивительно подходит для решения проблем направленной доставки лекарственной препаратов в организме, во-первых, в силу своей междисциплинарной природы, а во-вторых – из-за присущей

Глава 19. Этические проблемы, связанные с развитием нанотехнологий

Из книги Нанотехнологии [Наука, инновации и возможности] автора Фостер Линн

Глава 19. Этические проблемы, связанные с развитием нанотехнологий Вильям Симс БейнбриджВильям С. Бейнбридж окончил Гарвардский университет и является известным специалистом и автором множества книг и статей, посвященных проблемам развития науки и технологий, а также

19.3. Некоторые замечания, специфичные для нанотехнологий

Из книги Нанотехнологии [Наука, инновации и возможности] автора Фостер Линн

19.3. Некоторые замечания, специфичные для нанотехнологий Нанотехнологии рассматриваются обычно в качестве следующего этапа развития науки и техники, вследствие чего при их обсуждении речь идет чаще всего о повышения качества, надежности и возможности новых изделий.

Учёные, инженеры и спецы пищевой индустрии спорили о перспективах наноеды на первой конференции с говорящим заглавием Nano4Food 2005, прошедшей 20-21 июня в голландском местечке Wageningen.

Оказывается, наноеда – это целый набор научных мыслях, которые уже находятся на пути к реализации и применению в индустрии.

Во-1-х, нанотехнологии могут предоставить пищевикам уникальные способности по тотальному мониторингу в реальном времени свойства и безопасности товаров конкретно в процессе производства.

Речь идёт о исследовательских машинах с применением разных наносенсоров либо так именуемых квантовых точек, способных стремительно и надёжно выявлять в продуктах мелкие хим загрязнения либо небезопасные био агенты.

И создание еды, и её транспортировка, и способы хранения могут получить свою порцию нужных нововведений от нанотехнологической отрасли.

По оценке учёных, 1-ые серийные машины такового рода появятся на массовых пищевых производствах в наиблежайшие четыре года.

Яблоки заместо атомов в решётке круглой микрочастицы – логотип первой интернациональной конференции по наноеде (иллюстрация с веб-сайта nanofood.info).

Но на повестке денька и поболее конструктивные идеи. Вы готовы проглотить микрочастицы, которые нереально узреть?

Помнится, чуть раньше появилась «страшилка», что, дескать, случаем попавшие в природу микрочастицы, сделанные руками человека, могут представлять опасность для здоровья.

Эти опаски ещё не развеяны, но спецы по нанотехнологиям предлагают поглядеть на такую «интервенцию» вовнутрь наших тел и с другой стороны.

А что если микрочастицы будут преднамеренно употребляться для доставки к точно избранным частям организма нужных веществ и фармацевтических средств? Что если такие микрокапсулы можно будет внедрять в пищевые продукты?

Пока ещё никто не употреблял наноеду, но подготовительные разработки уже идут. Спецы молвят, что съедобные микрочастицы могут быть изготовлены из кремния, керамики либо полимеров. И очевидно - органических веществ.

И если в отношении безопасности так именуемых «мягеньких» частиц, схожих по строению и составу с био материалами – всё ясно, то «твёрдые» частички, составленные из неорганических веществ – это огромное белоснежное пятно на скрещении 2-ух территорий - нанотехнологии и биологии.

Так как эти частички необыкновенно малы, они показывают другое хим поведение чем, те же вещества, но «оптом». Здесь в игру уже вступает квантовая механика.

Концепция живописцев Кристера Ольссона (Krister Olsson) и Такаси Кавасимы (Takashi Kawashima): куриное яичко с имплантированным биологическим микродатчиком и просвечивающим прямо через скорлупу индикатором срока годности (иллюстрация с веб-сайта tree-axis.com).

Учёные ещё не могут сказать, по каким маршрутам подобные частички будут путешествовать в теле, и где в итоге остановятся. Это ещё предстоит узнать. Зато некие спецы уже отрисовывают футуристические картины преимуществ наноеды. Кроме доставки ценных питательных веществ к необходимым клеточкам.

Как вам понравится, к примеру, интерактивный напиток, нарисованный воображением Мануэля Маркеса-Санчеса (Manuel Marquez-Sanchez) из компании Kraft Foods?

Мысль заключается в последующем: каждый покупает один и тот же напиток, но потом потребитель сумеет сам управлять микрочастицами так, что на его очах будут изменяться вкус, цвет, запах и концентрация напитка.

Фантастика. Но 1-ые ласточки – уже на пороге. На данный момент рынок наноеды имеет объём около $3 млрд. Это пока только прикладные нанотехнологии, которые можно приспособить для нужд пищевой индустрии. А к 2010 году, по оценке профессионалов, данный рынок вырастет до $20 млрд.

Может быть, в этой сумме свою долю завоюют и меняющие свою структуру напитки. Либо, скажем, вылечивающие сосуды и сердечко нанобифштексы.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: