ДО 100-РІЧЧЯ «THE UKRAINIAN BIOCHEMICAL JOURNAL»

ДО 100-РІЧЧЯ «THE UKRAINIAN BIOCHEMICAL JOURNAL»  НАНОБІОТЕХНОЛОГІЯ, КАЛІКСАРЕНИ І КАЛЬЦІЙ:

М.Г.: Сергію Олексійовичу, 2026 рік для «The Ukrainian Biochemical Journal» особливий — журналу виповнюється 100 років. Ви добре знаєте його історію не лише як автор і рецензент, а й як колишній заступник головного редактора, яким Ви були тривалий час. Що, на Вашу думку, допомогло журналу пройти такий довгий шлях і залишатися актуальним для науковців?

С.К.: Передусім, я вважаю, що це справді визначна дата — не лише для української біохімії, а й для всієї Національної академії наук України, всієї української наукової спільноти. Адже ми маємо підстави пишатися тим, що започаткований академіком Олександром Володимировичем Палладіном часопис продовжує своє життя вже друге століття. За 100 років змінювалися наука, її методи, самі уявлення про живу систему. Змінювався і журнал. Якщо спочатку це було переважно суто біохімічне видання, то сьогодні на його сторінках представлені дослідження на стику біохімії з молекулярною біологією, біоорганічною та біонеорганічною хімією, молекулярною фізіологією, клітинною біологією, біомедициною, нанобіотехнологією. І я думаю, що саме ця здатність розвиватися разом із наукою є однією з важливих причин довголіття журналу. Сучасна наука взагалі дедалі менше визнає жорсткі межі між окремими дисциплінами…

М.Г.: Тобто за 100 років змінився не лише журнал — змінилося саме розуміння того, де закінчується одна наука і починається інша…

С.К.: Безумовно. Зрозуміло, що фундаментом сучасної біології є такі класичні науки, як біохімія, фізіологія, біофізика, молекулярна та клітинна біологія, мікробіологія та вірусологія. Втім, сьогодні вже нікого не дивує, що, зокрема, «на стику» біохімії та біофізики виникли такі наукові напрями, як біофізична хімія, хімічна біофізика, біохімічна фізика, фізична біохімія, фізико-хімічна біологія. Я б додав до цього переліку і нанобіотехнологію. Функціонують наукові інститути та кафедри в університетах, що мають такі назви, захищаються дисертації за такими спеціальностями, видаються  фахові журнали, відповідні монографії та підручники.  Отже, «на перехресті» різних наук виникають нові методи та нові об’єкти дослідження і, зрештою, нові науки.

М.Г.: Ви згадали нанобіотехнологію як один із сучасних міждисциплінарних напрямів. Але спочатку хотілося б розібратися з самим цим поняттям. Окрім терміна «нанотехнологія», ми часто чуємо і термін «нанонаука». У чому між ними різниця?

С.К.: Ну, це все умовно, я думаю, бо одне пов’язане з другим, бо без першого немає другого і навпаки. Дійсно, вважають, що слід розрізняти нанонауку та нанотехнологію. Нанонаука – це дослідження молекул та структур на нанометрових розмірних шкалах - від 1 до 100 нм, а технологія, яка використовує ці молекули та структури в практичних цілях, зветься нанотехнологією. Напочатку 2000-х років ця галузь стала предметом не лише зростаючої громадської обізнаності, але навіть суперечок. Проте поступово почалися комерційні застосування різних нанотехнологій. На теперішній час нанотехнології залучені до використання майже в усіх галузях науки, включаючи фізику, матеріалознавство, хімію, біологію, біомедицину, інформатику та техніку.

М.Г.: А коли нанотехнології зустрічаються з біологією, виникає нанобіотехнологія. Втім, що саме стоїть за цим поняттям?

С.К.: Дійсно, нанобіотехнологія — це міждисциплінарна галузь науки на стику біології та нанотехнологій, яка створює та досліджує матеріали, пристрої чи системи в нанометровому масштабі з використанням біологічних об’єктів або принципів. Вона або застосовує штучні наночастинки (каліксарени, фулерени, наночастинки металів, наноточки та нанокристали, нанопоруваті структури, нанотрубки, нановолокна, нанострічки, нанодисперсії, наноструктуровані плівки, нанокластери, вуглецеві наногібриди тощо) при роботі з живими організмами, або використовує біомакромолекули (ДНК, білки) як будівельні блоки для створення мікроскопічних наноконструкцій.

М.Г.: Отже, нанобіотехнологія може використовувати і штучно створені наноструктури, і самі біологічні молекули. А як це виглядає на практиці? Які основні підходи сьогодні використовують у нанобіотехнології?

С.К.: Це: - застосування нанотехнологічних пристроїв і наноматеріалів в біотехнології; - використання біологічних макромолекул для нанотехнологічних цілей; - створення біотехнологічних продуктів, властивості яких визначаються нанорозмірними характеристиками; - використання біотехнологічних підходів, в основі яких лежить принцип контрольованої самоорганізації наноструктур. Нанооб’єкти абіогенної природи (наприклад, наночастинки металів або напівпровідникові квантові точки) можуть бути носіями біомакромолекул, призначених для цільового впливу на певні біологічні мішені (клітини, субклітинні мембранні структури). З іншого боку, біологічні макромолекули можуть бути засобом для таргетного надсилання абіогенних наночастинок в орган-мішень для діагностичного або терапевтичного впливу.

М.Г.: Тобто в нанобіотехнології важливий не лише сам нанорозмір, а й можливість

спрямовано взаємодіяти з конкретними біологічними структурами. А які розміри мають самі біологічні молекули, з якими працюють в нанобіотехнології? Чи справді вони належать до нанодіапазону?

С.К.: Лінійні характеристичні розміри нуклеїнових кислот - ДНК, РНК, а також білків (антигени, антитіла, вірусні капсиди, ензими та ін.) як раз і розташовуються в нанодіапазоні. Так, товщина (діаметр подвійної спіралі) ДНК становить близько 2 нм, а довжина одного нуклеотиду (або пари нуклеотидів у спіралі) становить наближено 0,3–0,4 нм. Більшість поодиноких молекул ферментів мають розмір 3–6 нм в діаметрі. Проте складні багатокомпонентні ферментні комплекси можуть досягати 15–20 нм і навіть більше.

М.Г.: Сергію Олексійовичу, коли ми говоримо про «НАНОСВІТ», не можна не згадати лауреата Нобелівської премії видатного фізика Річарда Фейнмана. Чи справді можна вважати, що саме він одним із перших звернув увагу на величезні можливості вивчення речовини, у тому числі живої, на нанорівні?

С.К.: Майя Володимирівна, Ви знаєте, це - правда! «Там, внизу, повно місця…» — це фундаментальна легендарна цитата з його лекції, яку він прочитав у 1959 році в одному з американських університетів, хоча у той час ще взагалі не було терміну «нанотехнологія» і, тим більше, терміну «нанобіотехнологія». Він закликав фізиків вчитися у біологів і Живої Природи. Він підкреслював: «Інша область, в яку ми маємо увійти — це біологія. Біологічні системи — це приклади дуже-дуже малих машин, які виконують дивовижні речі... Клітина є чудовим прикладом того, що можна зробити, якщо створювати речі в наномасштабі». Втім, такий видатний вчений, як Джордж Гамов – український (народився в Одесі) та американський фізик-теоретик, астрофізик і популяризатор науки, судячи з всього, мав подібні погляди. Ось що він відзначав: «Клітина — це не просто мішечок з хімічними речовинами, а фабрика, яка працює за суворими інструкціями. Молекула ДНК — це довгий текст, написаний чотирилітерним алфавітом, де кожне слово визначає, яким буде наступний блок білка. Природа знайшла спосіб записати креслення всього живого на крихітній нитці… Життя — це не порушення законів фізики, а їхнє найвище і найскладніше втілення. Коли ми дивимося на роботу ферментів чи копіювання хромосом, ми бачимо роботу ідеально налаштованого молекулярного автомата».

М.Г.: А чи ставив Фейнман питання про можливість практичного використання таких знань? Чи були в його уявленні конкретні біологічні завдання, які можна було б вирішувати на нанорівні?

С.К.: Так, хоча на той час це були безперечно фантастичні ідеї! Він закликав фізиків виготовляти крихітні деталі та збирати інші, ще менші механізми для мікроскопічної роботи, які могли б подорожувати тілом людини та виконувати різні операції. Зокрема, виключно цікавими є так звані «біологічні мотори». Він звертав увагу на те, як живі організми використовують м’язові клітини та нервові закінчення для ефективного перетворення хімічної енергії на механічну та електричну енергію, і пропонував вивчати та відтворювати такі мініатюрні «мотори» на молекулярному рівні. Професор Фейнман також вбачав нові можливості для оптики та мікроскопії: він припускав, що якби можна було бачити та сканувати об’єкти на рівні атомів, то вдалося б зробити колосальні прориви в хімії, біології та медицині. Безперечно, нам тепер очевидно, що Річард Фейнман передбачив появу нанобіотехнологій, бо його ідеї лежать в основі багатьох сучасних наукових напрямів у цій галузі - від доставки ліків в клітини нанороботами до створення квантових технологій на суто клітинному рівні.

М.Г.: Ви можете навести наочні приклади, які допомогли б наочно уявити, що таке «НАНОСВІТ»?

С.К.: В неживій чи в Живій природі?

М.Г.: Давайте спочатку в неживій.

С.К.: Добре. Але зразу ж хотів би підкреслити, що нанотехнологія в значному ступені має свої витоки з колоїдної хімії, у фокусі уваги якої традиційно знаходиться, зокрема, вивчення високодисперсних систем – суто колоїдів, розмір частинок яких складає 10^-7 – 10^-9 м. Це може дивувати, але, здається, мають місце неочікувані, як на мене, ефекти на рівні порівняння НАНОСВІТУ та МАКРОСВІТУ (НАВІТЬ НА АСТРОНОМІЧНОМУ РІВНІ!). Так, наприклад (бере аркуш та ручку, малює), уявимо собі куб з будь-якої речовини (її природа наразі не є важливою), лінійний розмір ребра якого становить 1 м. Далі припустимо, що нам вдалося диспергувати цей куб на маленькі кубики, лінійний розмір ребра яких становить 1 нм. Очевидно, що в кубі, що має об’єм 1 м³, буде знаходитися 10²⁷ таких маленьких нанорозмірних кубиків. Віртуально вибудуємо вежу шляхом послідовного накладання одного кубика на попередній. Не важко підрахувати, що довжина такої вежі буде складати 10²⁷ нм, це буде наближено у 10⁶ разів, уявіть собі, перевищувати усереднену відстань від Землі до Сонця, яка, як відомо, становить 149,6 мільйона км ≈ 1,5∙10²⁰ нм. В астрономії цю величину прийнято за еталон, вона має назву «астрономічна одиниця» (а.о.).

М.Г.: Так, цей приклад, звичайно, справляє враження… А можете навести наочний

приклад щодо вражаючих феноменів «НАНОСВІТУ» в біології?

С.К.: Можу. Як відомо, організм дорослої людини за різними даними налічує близько 30–37 трильйонів клітин. Навіть якщо врахувати, що деякі клітини (як-от зрілі еритроцити) втрачають ядра і не мають ДНК (у якої, як було відзначено вище, ефективний діаметр подвійної спіралі – приблизно 2 нм), загальна протяжність генетичного матеріалу в нашому тілі все одно сягає астрономічної величини. Дійсно, сумарна довжина витягнутої ДНК з однієї соматичної клітини людини становить близько 2 м. Помножте оці 2 м на кількість клітин в організмі і Ви одержите наступне: якщо випрямити та витягнути в одну лінію всі молекули ДНК, що містяться в тілі дорослої людини, нитка, яку буде одержано, буде мати астрономічну довжину – 60 – 100 мільярдів кілометрів (!) і вона зможе досягнути Сонця і повернутися назад наближено 300 разів (очевидно, що цей наближений разрахунок залежить від методів підрахунку кількості клітин, які містять ядро). Більш того, зазначеної довжини вистачить навіть для того, щоб вийти за межі Сонячної системи, досягнувши Плутона (відстань – 5,9 мільярда кілометрів), і повернувшись назад щонайменше 5–10 разів. І ще: чи відомо Вам, що довжина всієї нашої ДНК наближено вдвічі більша за діаметр усієї Сонячної системи? Що скажете, Майя Володимтирівна?

М.Г.: Дійсно, вражає, що й казати…

С.К.: Ви знаєте, я, коли дізнався за це - не спав всю ніч! (сміється)…

М.Г.: Ну і як у випадку ДНК це все можна пояснити?

С.К.: О, нещодавно ми обговорювали це питання із знаним фахівцем у галузі молекулярної біології та моїм добрим товаришем професором Андрійом Володимировичем Сиволобом. Мова йде за видатний феномен, яким є процес унікального компактного пакування ДНК (конденсація) в ядрі клітини. Завдяки цьому процесу нитка ДНК довжиною 2 м укладається в мікроскопічне ядро клітини розміром всього кілька мікрометрів. Щодо рівнів пакування ДНК (від нитки до хромосоми), то маємо, перш за все, нуклеосомний рівень (так зване «намисто на нитці»). Гола нитка ДНК намотується на блоки зі спеціальних білків — гістонів. Кожен такий блок містить 8 білків, а ДНК робить навколо нього майже 2 оберти. Цю конструкцію називають нуклеосомою. На цьому етапі ДНК нагадує намисто, товщина якого дорінює приблизно 11 нм ‒ полінуклеосомний ланцюг або хроматинова фібрила. У деяких місцях уздовж фібрили можуть формуватись скупчення по 5‒7 нуклеосом товщиною 30 нм. Загалом хроматинова фібрила знаходиться у ядрі  у стані, близькому до стану так званої фрактальної глобули ‒ глобули, у якій відсутні вузли. Важливим у функціональному плані є формування всередині глобули петельних доменів хроматину, основи яких кріпляться до спеціальних білків. Контурна довжина ДНК такого домену, де власне здійснюються функціональні процеси (транскрипція, реплікація ДНК), дорівнює зазвичай 100‒200 тисяч пар нуклеотидів. Перед поділом клітини внаслідок реплікації ДНК утворюються дві копій кожної хромосоми, що утримуються поряд одна з одною у вигляді Х-подібної структури, яка піддається компактизації найвищого рівня: утворюється велика кількість петель, які щільно копактизуються. У результаті товщина хроматиди (копії материнської хромосоми) зростає до 700 нм, а довжина зменшується у порівнянні з контурною довжиною ДНК у її складі у 10000 – 20000 разів.

 М.Г.: Просто неймовірно… А є ще інші подібні цікаві наочні приклади у галузі біології?

С.К.: Є! Правда ці приклади безпосередньо не стосуються нанобіотехнології. Так ось. Хоча ДНК й вражає своєю довжиною, але справляють враження й інші дивовижні масштаби систем органів людського організму. Так, у випадку кровоносної системи загальна довжина всіх судин (капілярів, вен та артерій) в тілі дорослої людини становить близько 100 000 км. Цього цілком достатньо, щоб обігнути Землю по екватору 2,5 рази. Щодо нервової системи, то сумарна довжина нервових волокон у головному мозку дорослої людини становить близько 500 000 км. Це більше, ніж відстань від Землі до Місяця (яка становить 384 400 км). І, нарешті, щодо площі легень: поверхня легеневих альвеол людини, через які ми дихаємо, у розгорнутому вигляді займає від 50 до 100 кв.м. Ну, це площа трьох – чотирьохкімнатної квартири…

М.Г.: Дуже цікаво… Втім, давайте повернемося до ДНК. Ми, звичайно, не можемо не торкнутися питання щодо неї, як носія генетичної інформації…

С.К.: Дійсно, тут маємо виключно цікавий інформаційний аспект. Професор Фейнман наголошував, що біологи розгадали таємницю пакування інформації в Живому, і фізикам варто брати приклад з Живої Природи для керування матерією на рівні окремих атомів. Адже для Живого є властивим наднизький масштаб зберігання інформації – біологи чудово знають, що усі «інструкції» для побудови складних організмів закодовані в крихітних клітинах, де зберігаються молекули ДНК. Фейнман розрахував, що, виявляється, структуру для зберігання усієї інформації з усіх книг світу (на той час) можна стиснути до розміру порошинки, використовуючи лише близько 100 атомів на 1 біт, і рано чи пізно мова буде йти за створення мініатюрних молекулярних машин.

М.Г.: Можна цю тезу проілюструвати більш наочно?

С.К.: Намагатимусь. Відзначимо, що за сучасними уявленнями та, відповідно до наближених розрахунків, ДНК – найкраща «флешка» у Всесвіті, яка практично не амортизується, адже вона може зберігати інформацію мільйони років і є надзвичайно компактною, бо 1 г ДНК відповідає ≈ 215 петабайт (215000 терабайт) інформації. Але 1 г ДНК наближено відповідає 1,5∙10¹¹ клітинам, а організм дорослої людини налічує, як я казав вище, близько (30–37)∙10¹² клітин. Це означає, що організм однієї людини містить, якщо я не помиляюся, до 60 г чистої ДНК (точна кількість ДНК залежить, зрозуміло, від маси тіла та кількості клітин, що мають ядра). Отже, загальна кількість інформації в усій ДНК дорослої людини може сягати наближено 45 – 90 зеттабайт (45 – 90 трільонів гігабайт). Для довідки: 1 зеттабайт = 1 мілльярд терабайтів = 1 трильон гігабайтів…

А Ви знаєте, Майя Володимірівна, я зараз навіть подумав: не виключено, що ми з Вами є свідками зародження та становлення таких нових міждисциплінарних наук, як нанобіоінформатика та нанобіокібернетика, хто знає…

М.Г.: Цікаве бачення… А з чим ці кількісні інформаційні показники, які Ви наразі навели щодо ДНК, можна порівняти?

С.К.: Наближені підрахунки свідчать, що увесь обсяг даних, створених, скопійованих та спожитих людством в наш час, наприклад, за один рік, становить наближено 140 – 150 зеттабайт. Тобто генетична інформація лише двох - трьох дорослих людей, що міститься в їхньої ДНК, практично повністю відповідає річному цифровому інформаційному продукту усієї нашої Цивілізації…

М.Г.: Дуже неочікувано… Втім, повернемось до наночастинок. Сергію Олексійовичу, якими загальними властивостями наночастинок зумовленні їхні унікальні ефекти на хімічні, фізичні та біологічні процеси?

С.К.: Дійсно, для наночастинок є властивими своєрідні ефекти у їх дії на хімічні, фізико-хімічні, фізичні та біологічні процеси. Ці ефекти в значному стулені пов’язані з двома головними факторами: суттєвим збільшенням питомої площі поверхні S/W молекулярного ансамблю (S – площа поверхні, W – об’єм) та демонстрацією квантово-розмірних проявів: коли речовина переходить у нанорозмірний стан (характеристичний лінійний розмір - від 1 до 100 нм) властивості матеріалу детермінуються законами квантової механіки, а не законами класичної фізики. Іншими словами, унікальні ефекти наночастинок виникають переважно через те, що поверхневі атоми починають як би «керувати» властивостями всього об’єму: адже у звичайних матеріалах майже всі атоми сховані всередині, а у випадку наночастинок від 30 до 80% усіх атомів розташовані на поверхні. При цьому у зв’язку з обмеженням простору для електронів поведінка ансамблю наночастинок підпорядковується законам квантової фізики. Професор Роджер Пенроуз, лекцію якого мені пощастило слухати в Києві у жовтні м-ці 2012 р. (потім він став Нобелівським лауреатом), відзначав наступне: «Біологія — це не просто складна хімія; на найглибшому рівні вона використовує квантові ефекти»…

М.Г.: Можете детальніше розповісти про властивості наночастинок?

С.К.: Ну, наразі ми не все ще знаємо з цього питання (особливо у випадку біологічних систем), але дещо, все ж таки, можу відзначити…

М.Г.: Отже, давайте почнемо з геометричного фактору.

С.К.: Добре. Геометричний фактор – велика, як я вже відзначив, питома (на одиницю об’єму) площа поверхні S/W. Вибачте, але без розрахунків тут не обійтися, інакше буде не зрозуміло… (знову пише на папері). Для наочності ще раз розглянемо найпростішу модельну систему, яка має форму кубу з гранью з лінійним розміром А, та складається з однорідних молекул. Тоді величина площі поверхні S_A такого кубу буде дорівнювати S_A = 6А², а його об’єм W_A буде становити W_A = А³. Відповідно, для величини питомої площі поверхні кубу S_А/W_А будемо мати вираз S_А/W_А = 6/А. Тепер уявимо собі, що нам вдалося диспергувати цей кубик на n маленьких однакових кубиків, кожний з яких має грань з лінійним розміром а. Для системи таких маленьких диспергованих однорідних кубиків будуть властивими сукупна площа поверхні S_а = n6a² та сукупний об’єм W_а = nа³, тоді величина питомої площі поверхні такої диспергованої системи S_а/W_а = 6na²/nа³ = 6/a. Очевидно, що об’єм великого кубика W_A буде дорівнювати сумі обємів W_а n маленьких кубиків, тобто А³ = nа³ (тут природним чином маємо закон збереження об’єму), звідки а = А/n^1/3. Тоді для відношення величин питомої площі поверхні сукупності малих диспергованих кубіків S_а/W_а до питомої площі поверхні великого кубу S_А/W_А будемо мати такий вираз: (S_а/W_а)/(S_А/W_А) = (6/a)/(6/A) = A/a = (A)/(A/n^1/3) = n^1/3 . Відповідно до цього виразу маємо, що, наприклад, якщо кількість маленьких диспергованих кубиків n = 10³ , то відношення величин питомої площі поверхні (S_а/W_а)/(S_А/W_А) = 10, якщо n = 10⁶, то (S_а/W_а)/(S_А/W_А) = 10² , при n = 10⁹ для значення (S_а/W_а )/(S_А/W_А) одержимо 10³ , а при n = 10¹² величина (S_а/W_а)/(S_А/W_А) буде вже становити аж 10⁴.

М.Г.: І що? До чого це призведе?

С.К.: А ось до чого. Cуттєве збільшення величини питомої площі поверхні диспергованої системи буде призводити до формування надлишку вільної поверхневої енергії, яка накопичується при здійсненні над цією системою роботи з розриву зв’язків в процесі диспергування речовини, при цьому для поверхневих атомів будуть властивими «ненасичені» хімічні зв’язки. Остання обставина буде суттєво впливати на всі властивості речовини, бо із зростанням параметру S_а/W_а сумарна надлишкова енергія стає вельми значущою, а наночастинки - надзвичайно хімічно активними, в тому числі і в каталітичному відношенні: відомо, що вибрані наночастинки можуть діяти як високоефективні каталізатори - вони можуть суттєво знижувати енергію активації Е_а хімічних реакцій та, відповідно, прискорювати їх. Більш того, можливе навіть таке явище, як квантове тунелювання - здатність частинки проходити крізь непрохідний у випадку класичної фізики енергетичний бар’єр (і ще раз не можу не згадати тут прізвище видатного американського фізика - теоретика українського походження – Джорджа Гамова, який застосував теорію тунельного ефекту для пояснення альфа-розпаду атомних ядер).

М.Г.: Тоді тепер, будь ласка – грунтовніше про квантовомеханічні ефекти у випадку наночастинок…

С.К.: Добре. Хоча я думаю, що фахівці у галузі квантової механіки могли б за це сказати більш яскраво, ніж я… Квантовомеханічні ефекти мають місце тому, що розмір частинки стає порівнянним із довжиною хвилі де Бройля ƛ для електрона. Нагадаю, що довжина хвилі де Бройля ƛ = h/p = h/mv — це характеристика, яка описує хвильові властивості електрона відповідно до концепції корпускулярно-хвильового дуалізму: кожна рухома мікрочастинка поводиться не лише як крупинка матерії, а й як хвиля (тут h – постійна Планка, m та v – маса спокою та швидкість руху електрона відповідно). У випадку наночастинок довжина хвилі де Бройля ƛ є критичним просторовим критерієм: коли фізичний розмір наночастинки стає рівним або меншим ƛ в цьому матеріалі, хвильова функція електрона виявляється як би «затиснутою» геометричними границями, що обмежує рух електрона та призводить до квантового обмеження, через що неперервні енергетичні зони речовини розпадаються на дискретні рівні, і це призводить до зміни оптичних властивостей, електропровідності та магнітних властивостей наноматеріалу.

М.Г.: І як саме це віддзеркалюється на зміні, наприклад, оптичних властивостей наноматеріалу?

С.К.: У випадку змін оптичних властивостей наночастинки починають поглинати та випромінювати світло строго певної довжини хвилі залежно як від свого розміру, так і від хімічного складу речовини. Так, розчин наночастинок золота може бути червоним, синім або фіолетовим, хоча звичайне золото — жовте. Наночастинки золота певного розміру починають поглинати зелене та синє світло, а відбивають лише червоне. До речі, я нещодавно дізнався за такий цікавий факт: цей квантовий ефект люди несвідомо використовували ще в Середньовіччі - червоний колір у вітражах старовинних соборів створювали, додаючи у скло дрібний золотий пил. Я не знав про це…

М.Г.: Які ще властивості наночастинок, окрім тих, що ми вже обговорили, треба відзначити?

С.К: Ну, наприклад, термодинамічні аномалії. Кристалічна ґратка наночастинок стає менш стабільною, бо має колосальну поверхневу енергію (я казав за це вище). При цьому має місце зниження температури плавлення: наночастинки плавляться за значно нижчих температур, ніж макроскопічний матеріал. Також локалізований поверхневий плазмонний резонанс. Так, у випадку наночастинок благородних металів (золото, срібло) під дією світла електрони провідності починають коливатися резонансно з частотою світлової хвилі, що призводить до надсильного поглинання та розсіювання світла (останній ефект до речі, використовується в надчутливих біосенсорах та для терапії раку). Ну і нарешті магнітні особливості. Виявляється, що якщо зменшити розмір феромагнетику до розмірів наночастинки, вона перетворюється на один суцільний магнітний домен. Такі наночастинки мають гігантську магнітну сприйнятливість, одначе вони миттєво втрачають намагніченість при зникненні зовнішнього поле. Це запобігає їхньому злипанню в розчинах чи в організмі.

М.Г.: Сергію Олексійовичу, давайте повернемось саме до нанобіотехнології… Які сфери застосування нанобіотехнології сьогодня?

С.К.: Ви знаєте, сучасна нанобіотехнологія – це надзвичайно широка сфера наукових досліджень та практичної аплікації, де жива клітина зустрічається з точним інженерним розрахунком на рівні атомів. Практична нанобіотехнологія – це галузь, яка швидко розвивається. Наразі вона демонструє великі перспективи в різних сферах застосування. Я маю на увазі, перш за все, біомедицину. Наприклад, таргетна доставка ліків в клітини, забезпечення цільового та контрольованого вивільнення терапевтичних агентів; терапія онкопатологій; персоналізована медицина; біологічна та медична візуалізація; тканинна інженерія. Жива Природа «працює» на нанорівні вже мільярди років, згадайте висловлювання Джорджа Гамова, яке я наводив вище. І тому хочеться сподіватися, що майбутнє медицини — це лікування не з використанням макродоз ліків, а таргетна терапія і прецізійна точність молекулярної архітектоніки на рівні точкового біоінженерного процесу. Тут не можна не згадати нанобіосенсорику, нанотехнології ДНК, екологічні програми, зокрема, «зелені» нанотехнології, а також нейроморфні обчислення, адже нанобіотехнологія цілком може революціонізувати обчислювальну техніку, використовуючи унікальні можливості обробки інформації в біологічних системах, зокрема, у випадку нейронних мереж. Іншими словами, нанобіотехнологія має потенціал для революційних змін в багатьох галузях промисловості та значного позитивного впливу на здоров’я людини й охорону довкілля. В нашому Інституті, до речі, проблеми нанобіотехнології в тому чи іншому ступені, вивчаються в переважній більшості наукових відділів, включаючи наш відділ - відділ біохімії м’язів.

М.Г.: Можете навести конкретні приклади досягнень в світовій науці у галузі сучасної нанобіотехнології?

С.К.: Зараз сформулюю, принаймні те, що мені відомо… Отже:

- Перш за все - квантові точки для візуалізації в біомедицині (Нобелівська премія з хімії у 2023 р.). Ці точки покривають спеціальними біомолекулами, які прикріплюються, наприклад, виключно до ракових клітин. Це дозволяє хірургам під час операцій буквально «бачити» точні межі пухлини у реальному часі – це суттєво, бо це мінімізує пошкодження здорових тканин. В цілому ж мова йде за «підсвічування» та картографування, з використанням квантових точок, морфологічної організації клітини, відстеження руху ліків в організмі, візуалізацію пухлин та кровоносних судин під час хірургічних операцій;

- Рання діагностика та так звана «рідка біопсія», у цьому випадку використання наночастинок (наприклад, золотих та магнітних наночастинок або квантових точок) дозволяє виявляти хвороби на рівні тестування поодиноких молекул у крові чи слині;

- Адресна доставка ліків та мРНК-вакцини з використанням ліпідних наночастинок (LNPs) (згадаємо вакцини проти COVID-19 від компаній Pfizer-BioNTech та Moderna). Є підстави стверджувати, що така технологія може бути перспективною й для  створення терапевтичних вакцин проти раку та ВІЛ;

- Нанороботи з ДНК (так зване «ДНК-оригамі»), тобто використання ДНК як будівельного матеріалу для створення наноструктур будь-якої форми, розбудова програмованих ДНК-нанороботів. Зокрема, мова йде за створення програмованих ДНК-нанороботів, здатних переміщатися по кровотоку, розпізнавати маркери ракових клітин і вивільняти всередині пухлини тромбін, щоб перекрити їй постачання крові, змушуючи пухлину відмирати;

- Нанопрепарати, які імітують природні молекули (наприклад, глюкозу або білки), для подолання гематоенцефалічного бар'єру. Використання нанотехнологій дозволяє інкапсулювати терапевтичні агенти в нанокапсули та цілеспрямовано доставляти ліки у тканини головного мозку для лікування пухлин (наприклад, гліобластоми), хвороб Альцгеймера та Паркінсона, а також інших нейродегенеративних розладів. Отже, ця технологія спрямована на розробку нанокапсул, які як би «вводять в оману» гематоенцефалічний бар'єр - він буде пропускати їх у середину, де наночастинки будуть вивільняти лікарський препарат безпосередньо у вогнище хвороби.

М.Г.: Дійсно, дуже цікаво… Втім, а як бути з питаннями біобезпеки у разі використання наночастинок у біомедицині?

С.К.: Безсумнівно це дуже важливий аспект проблеми. Пам’ятаю, ми неодноразово обговорювали це питання з академіком НАН України Ю.І.Кундієвим, членом-кореспондентом НАН України О.Г.Мінченком… Треба відзначити, що, хоча нанобіотехнологія демонструє великі перспективи в різних сферах свого застосування, вона також викликає суттєві  запитання у галузі біобезпеки, що пов’язані з охороною здоров’я людини. Мені уявляється, що цьому аспекту проблеми до останнього часу приділялося недостатньо уваги. Зокрема, мова йде за найбільш маловивчені, одначе досить небезпечні, ефекти наночастинок, що використовуються у невисоких дозах, на клітинному рівні. Наприклад, є підстави стверджувати, що наночастинки можуть викликати оксидативний стрес та запалення, а клітинна відповідь на ці патологічні процеси може проявлятися у вигляді апоптозу, ушкоджень ДНК, генних та хромосомних мутацій.

М.Г.: А які на теперішній час, з Вашої точки зору, є актуальними фундаментальні проблеми нанобіотехнології та біофізичної хімії наночастинок?

С.К.: Знаєте, я розмірковував над цим, тому маю своє бачення цієї проблеми – тобто це моя особиста точка зору. Це:

- вивчення кінетичних та енергетичних закономірностей, шляхів та механізмів проникнення наночастинок в клітини;

- з’ясування можливості використання наночастинок та їхніх ансамблей як своєрідних таргетних «наноконтейнерів» для доставки ліків в клітини;

- дослідження закономірностей та механізмів внутрішньоклітинної дисоціації «наноконтейнерів», що містять ліки, яка супроводжується звільненням ліків з них. Мене давно турбує таке питання: чи контролюється ця дисоціація переважно принципом Ле-Шательє – Брауна, чи суттєве значення в її індукції мають внутрішньоклітинні фактори, зокрема зміна рН, афінітет наноконтейнеру до певних метаболітів чи субклітинних мембранних структур? Погодьтеся, що доставити ліки в клітину – це дуже важливо, але не менш важливим є ефективне звільнення їх з «наноконтейнеру» в цитоплазмі;

- спрямоване створення наночастинок з детермінованими фізичними та фізико-хімічними властивостями, зокрема наночастинок, які мають таргетні властивості, тобто селективно взаємодіють з конкретними внутрішньоклітинними мембранними структурами (мітохондріями, ендоплазматичним ретикулумом, ядрами тощо) та біомакромолекулами (різноманітними ензимамами, РНК, ДНК). Дослідження фізичних та фізико-хімічних механізмів такої взаємодії;

В цілому ж мова йде за дослідження можливості використання наночастинок для лікування різноманітних захворювань, зокрема інфекційних, запальних та онкологічних. І знову таки, як бачите – все це міждисциплінарний рівень досліджень…

М.Г: Отже, здається, цілком очевидно, що, окрім фундаментального аспекту, абсолютно «на поверхні» є й практичний аспект дослідження властивостей та можливості використання наночастинок в біотехнологіях.

С.К.: Це точно! Мені хочеться сподіватися, що всебічні дослідження фізико-хімічних механізмів проникнення наночастинок в клітини, їхньої взаємодії з біомакромолекулами та біомембранами, використання наночастинок для спрямованої доставки ліків в клітини дійсно дозволять з’ясувати ряд важливих питань, пов’язаних з створенням принципово нових засобів діагностики, виробництвом лікарських препаратів для лікування різноманітних захворювань. Адже чисельні відомості щодо високої біологічної активності наночастинок свідчать про перспективи їх можливого використання у якості компонентів нових імунобіологічних засобів, у тому числі й ветеринарних, а також як компонентів пробіотичних препаратів та антимікробних засобів. Необхідно відзначити також й можливість практичного залучення наночастинок для розробки біосенсорів з метою експресного та високочутливого моніторингу метаболітів та патогенів.

М.Г.: Дійсно, здається, використання «наноконтейнерів» для доставки лікарських засобів безпосередньо в клітини має надзвичайно важливе практичне значення…

С.К.: Абсолютно! До речі, мій співробітник кандидат хімічних наук Сергій Олександрович Карахім наразі працює над створенням прогностичної математичної моделі, необхідної для кількісного аналізу функціонування гетерогенної системи «Ліки + Наноконтейнер + Клітина» у випадку трансмембранної доставки фармакологічного препарату в цитоплазму.

М.Г.: Ми багато говоримо про сучасні напрями та перспективи нанобіотехнології. А що можна сказати про доробок у цій галузі українських вчених?

С.К.: Будь ласка. Так, наприклад, в останні часи в Україні було видано декілька фундаментальних монографій та збірок наукових праць, присвячених вивченню механізмів дії нанорозмірних сполук на фізичні, хімічні та біологічні процеси і системи, використанню наноматеріалів та нанорозмірних систем в медицині. Достатньо, я думаю, згадати такі видання, як:

- В.Н.Залесский. «Наномолекулярная медицина: современные биотехнологии наномолекулярной диагностики, лучевые томографические методы визуализации, наномодифицированная клеточная и лекарственная терапия». 2009;

- «Biochemistry and Biotechnology for modern medicine». Edited by S. Komisarenko. 2013;

- «Наноразмерные системы и наноматериалы: исследования в Украине». Под ред. А.Г.Наумовца. 2014;

- «Фундаментальные проблемы создания новых веществ и материалов химического производства». Под ред. В.Д.Походенко. 2016;

- «Багатофункціональні наноматеріали для біології і медицини. Молекулярний дизайн, синтез і застосування». За ред. Р.С.Стойки. 2017;

- С.О.Костерін, В.І.Кальченко, Т.О.Векліч, Л.Г.Бабіч, С.Г.Шликов. «Каліксарени як ефектори АТР-гідролазних систем гладеньком’язових клітин». За ред. С.В.Комісаренка. 2019;

- С.О.Костерін, О.В.Цимбалюк. «Механокінетика вісцеральних гладеньких м’язів та

її модуляція наноматеріалами». За ред. С.В.Комісаренка. 2022;

- С.І.Цехмістренко, В.С.Бітюцький, О.С.Цехмістренко, О.А.Демченко, Н.О.Тимошок, О.М.Мельниченко. «Екологічні біотехнології «зеленого» синтезу наночастинок металів, оксидів металів, металоїдів та їх використання». За ред. С.І.Цехмістренко. 2022;

- Г.В.Данилович, Ю.В.Данилович. «Синтез та біологічна активність оксиду азоту в мітохондріях гладенького м’яза». За ред. С.О.Костеріна. 2024.

М.Г.: А Ви наразі плануєте до видання якусь нову монографічну роботу у галузі нанобіотехнології?

С.К.: Так, дійсно, зараз я та колеги працюємо над написанням монографії «Біохімічні та фізико-хімічні механізми дії наноматеріалів на кальцієвий гомеостаз в міоцитах та скоротливу активність м`язів». В цій монографії будуть систематизовані, проаналізовані та узагальнені власні, а також літературні експериментальні результати комплексного дослідження, яке було виконано в останні роки «на стику» біохімії, хімії макроциклічних сполук, фізичної та біофізичної хімії, біоенергетики, фізіології, біомеханіки та нанобіотехнології, і спрямоване на пізнання закономірностей та біохімічних і біофізичних механізмів дії наноматеріалів (каліксаренів, фулеренів, наночастинок оксидів металів) на метаболічні процеси, що забезпечують Са²⁺-залежне спряження збудження та скорочення м’язів.

М.Г.: Відчувається, що це, безперечно, буде міждисциплінарна монографія…

С.К.: Природним чином склад авторського колективу монографії віддзеркалює собою факт багаторічної традиційної плідної міждисциплінарної співпраці між двома класичними Інститутами Національної академії наук України – Інститутом біохімії ім. О.В.Палладіна та Інститутом органічної хімії. З іншого боку, цей авторський склад демонструє наявність традиційного співробітництва між науковцями Національної академії наук України та Київського національного університету імені Тараса Шевченка у вивченні біохімії та біофізики м’язового скорочення. Ви знаєте, цю монографію ми хочемо присвятити пам’яті нашого видатного вченого, чудової людини академіка НАН України дорогого Антона Григоровича Наумовця, з яким я був добре знайомий та мав честь спілкуватися, і який приділяв велику систематичну увагу вивченню нанорозмірних систем і наноматериалів, активно підтримував наш загальноакадемічний міждисциплінарний семінар у галузі природничих наук «Актуальні питання фізико - хімічної та математичної біології» та регулярно приймав участь у його роботі, за що я йому дуже вдячний!

М.Г.: А, до речі, яке місце питання нанобіотехнології посідають сьогодні в роботі цього семінару, яким Ви керуєте?

С.К.: Дійсно, нагальні проблеми нанобіотехнології систематично обговорюються на нашому міждисциплінарному семінарі, який у 2023 р. був започаткований на базі Інституту біохімії ім. О.В.Палладіна НАН України. На теперішній час відбулось вже 35 засідань семінару. Я підрахував: десь до 40 % наукових доповідей, що були заслухані на семінарських засіданнях у 2023 – 2026 рр., становили доповіді саме у галузі нанобіотехнології. З такими доповідями вже виступили мої шановні колеги - хіміки, фізики, біологи професори та доктори наук Андрій Вовк, Ігор Комаров, Оксана Горобець, Дмитро Волочнюк, Роман Родік, Валерій Лозовський, Олена Мошинець, Валерій Скришевський, Світлана Дибкова, Юлія Шлапа, Марія Лобода та ін. Безперечно, двері нашого семінару відчинені для всіх, кому є що сказати…

М.Г.: Сергію Олексійовичу, вище ми з Вами обговорили загальні питання, які стосуються, нанотехнології, зокрема нанобіотехнології. Втім, Ви та Ваші колеги займаєтесь проблемами біохімії та нанобіотехнології саме у випадку дослідження мязів, зокрема гладеньких. Давайте поговоримо безпосередньо за це…

С.К.: Будь ласка.

М.Г.: Що, з точки зору міждисциплінарності, являє собою гладеньком’язова клітина?

С.К.: Ми її трактуємо як відкриту нерівноважну в термодинамічному відношенні рецепторну тензоелектрохімічну практично ізотермічну Са²⁺-залежну систему. Бачите, тут знову суперпозиція наук та наукових напрямів: біохімія + біорецепторика + біомеханіка + термодинаміка + неорганічна хімія + електрохімія… І знову іони Са…

М.Г.: І що про Са²⁺?

С.К.: А я Вам скажу. Ви знаєте, дуже цікавим міждисциплінарним питанням є наступне: чому саме іони Са, але не інші біологічно значущі іони - Na⁺ , K⁺ , Mg²⁺ , Cl^- чи H⁺, були обрані Природою як головний внутрішньоклітинний сигналізатор та регулятор, в тому числі і в м’язах? Це питання далеко не тривіальне, ми не все знаємо з цього приводу, проте я маю деякі власні міркування стосовно цього… Але це - тема особливої розмови, можливо колись в майбутньому… До речі… Ви знаєте, Майя Володимирівно, а я наразі подумав: чому б нам на нашому загальноакадемічному міждисциплінарному семінарі не організувати полемічне засідання, присвячене тематиці: «Кальцій та Клітина. Чому саме кальцій?». І запросити на це засідання не лише біохіміків, біофізиків, фізіологів, спеціалістів у галузі клітинної біологі та фармакології, але й фахівців у галузі неорганічної, фізичної та біонеорганічної хімії, а також медиків… І капітально обговорити всі ці дискусійні питання щодо іонів Са та Живого. Думаю, я це зроблю!

М.Г.: Це було б чудово, мені здається… Втім, Сергію Олексійовичу, ми вже підійшли до дуже важливої для Ваших досліджень теми - біологічних ефектів іонів кальцію та регуляції внутрішньоклітинних кальцієвих сигналів. Яке місце ця проблематика посідає в українській науці?

С.К.: Я повинен відзначити, що ця проблематика завжди була у фокусі уваги українських вчених! Згадаємо діяльність відомих наукових шкіл, на чолі яких стояли наші видатні вчені академіки НАН України П.Г.Костюк, М.Ф.Шуба та П.Г.Богач. Академік Платон Григорович Костюк відзначав наступне: «Кальцій — одна з основ функціонування наших клітин. Багато в чому це ключ до розгадки природи життєвого процесу… Завдяки переходу інформації з електричної форми в молекулярну (де головним посередником є кальцій) людина здатна вчитися, пам’ятати, усвідомлювати». А академік Михайло Федорович Шуба підкреслював таке: «Гладенькі м’язи — це унікальні біологічні системи. Вони здатні підтримувати тривалий тонус без втоми та значних енергетичних витрат завдяки особливій, тонко регульованій молекулярній системі керування, де головну роль відіграє потік іонів кальцію. Електричні процеси на мембрані гладеньком’язової клітини - це лише прелюдія. Самим механічним актом скорочення, його силою та тривалістю керує іон кальцію. Він слугує універсальним посередником, що трансформує збудження мембрани у рух міофібрил. Більшість критичних порушень в роботі внутрішніх органів та судинного тонусу починаються на мікрорівні - з поломки механізмів транспорту кальцію».

М.Г.: А що можуть дати дослідження у галузі нанобіотехнології та кальцієвої сигналізації в гладеньком’язовії клітині для медицини?

С.К.: Як я вже відзначав напочатку нашої розмови, важливим є пошук нових нетоксичних (малотоксичних) оборотних ефекторів (інгібіторів, активаторів) – селективних та високоафінних нанорозмірних регуляторів мембранозв’язаних Са²⁺ - транспортувальних АТР-гідролаз та АТР-гідролаз скоротливих білків. Адже потенційно такі ефектори можуть слугувати “молекулярними платформами” для створення ліків нового покоління, що нормалізують скоротливу функцію гладеньких м’язів у випадку її порушення за патологічних станів. Це вкрай важливе практичне питання біохімії та біофізики м’язів.

М.Г.: Отже, одним із напрямів таких досліджень є вивчення дії макроциклічних наносполук каліксаренів на внутрішньоклітинний кальцієвий сигналінг в гладеньких м’язах?

С.К.: Так! Наразі ми не маємо сумнівів, що каліксарени можуть являти собою ефективний інструмент для вивчення іонних, молекулярних, мембранних та клітинних механізмів процесу «скорочення-розслаблення» м’язів, зокрема гладеньких. Адже наукові пошуки з використанням цих макроциклічних наносполук є суттєвими для подальшого розуміння закономірностей порушення біохімічних механізмів контроля Са²⁺-залежної скоротливої функції гладеньких м’язів за патологічних станів. Відповідні дослідження ми проводили та продовжуємо проводити, активно співпрацюючи з відомою науковою школою у галузі органічної хімії, фундатором якої є наш видатний вчений академік НАН України В.І.Кальченко (Інститут органічної хімії НАН України). А наша міждисциплінарна стаття, в якій вперше в світі нами було продемонстровано, що вибрані каліксарени можуть селективно модулювати ензиматичну активність катіон-транспортувальних АТР-гідролаз мембран міоцитів, була надрукована ще у 2005 р. (Rodik R., Boiko V., Danylyuk O.,Suwinska K.,TsymbalI І., Slinchenko N., Babich L., Shlykov S., Kosterin S., Lipkowski J. and Kalchenko V. Tetrahedron Letters. 2005, V. 46, N 43). За цією тематикою ми вже випустили декілька міждисциплінарних монографій (наприклад - С.О.Костерін, В.І.Кальченко, Т.О.Векліч, Л.Г.Бабіч, С.Г.Шликов. «Каліксарени як ефектори АТР-гідролазних систем гладеньком’язових клітин». Київ. «Наукова думка». 2019; - С.О.Костерін, О.В.Цимбалюк. «Механокінетика вісцеральних гладеньких м’язів та її модуляція наноматеріалами». Київ. «Наукова думка». 2022; - Г.В.Данилович, Ю.В.Данилович. «Синтез та біологічна активність оксиду азоту в мітохондріях гладенького м’яза». Київ. «Наукова думка». 2024.). В цілому ж для нас є очевидним, що вибрані каліксарени є перспективними для створення фармакологічних препаратів макроциклічного покоління – регуляторів Са²⁺-залежного спряження процесів збудження та скорочення гладеньких м’язів. До речі, в останній час ми з колегами в міждисциплінарних наукових часописах опублікували низку статей, присвячених новим експериментальним результатам щодо дії каліксаренів на внутрішньоклітинний кальцієвий сигналінг в гладеньких м’язах, зокрема вийшли 3 наші статті в журналі BBA – Biochimica et Biophysica Acta.

М.Г.: А можете, в контексті перспективного залучення каліксаренів як можливих фармакологічних препаратів, надати інформацію за них, яка є значущою для біології та біомедицини?

С.К.: Це важливе питання, дякую за нього. Отже, каліксарени здатні проникати через плазматичну мембрану клітин (маємо власні дані з цього питання). Вони швидко виводяться з організму з сечею та не накопичуються в печінці, селезінці або мозку. Найпростіші немодифіковані сполуки каліксаренів практично не є токсичними (маємо власні дані з цього питання). Нарешті, антитіла проти каліксаренів виявляються лише при імунізації каліксаренами, кон’югованими з протеїнами. Ну і щодо економічних питань – методи синтезу каліксаренів вважаються відносно некоштовними.

М.Г.: Сергію Олексійовичу, наша бесіда наближається до завершення… Що б Ви побажали науковій молоді – студентам, аспірантам, які цікавляться та займаються чи планують займатися дослідженнями у галузі нанобіотехнології?

С.К.: Ну, перш з все - систематично підвищувати свій науковий потенціал у галузі фахових фундаментальних дисциплін – біохімії, біофізики, молекулярної та клітинної біології, фізіології, мікробіології, багато читати, слухати якісні лекції, в тому числі й на англійській мові. Але одночасно – намагатися вдосконалювати знання з таких наук, як фізична, органічна, біоорганічна та колоїдна хімія, молекулярна фізика, навіть елементи квантової механіки, комп’ютерні технології – адже ці науки безпосередньо спряжені з проведенням досліджень у галузі нанобіотехнології. Незайвими будуть знання і у галузі елементів вищої математики та моделювання «in silico» (докінг, молекулярна динаміка). Але вкрай важливим є наступне: якщо Вам є що сказати іншим – не бійтеся виходити на трибуну для публічного висловлювання своїх думок! Активно задавайте запитання на лекціях та семінарах. Нарощуте свій досвід підготовки якісних наукових презентацій, вдосконалюйте «культуру» відповідей на запитання та досвід творчих дискусій. Я не втомлююся підкреслювати, що публічний усний виступ науковця, у тому числі й молодого, на конференціях, на семінарах, відповіді на запитання, участь у дискусіях - це найвищий ступінь демократизації в науці! І ще одне: намагайтеся подавати свої статті лише до фахових журналів, які добре рецензуються. Критична рецензія – це, іноді, як гірки ліки: вони неприємні, але свою справу роблять…

М.Г.: Сергію Олексійовичу, який Ви можете зробити акордний висновок відповідно до тематики нашої бесіди?

С.К.: Наприкінець нашої зустрічі я б хотів акцентуати увагу на ітоговому баченні наукової проблеми, яку ми обговорвали з Вами: на теперішній час дослідження у галузі нанобіотехнології є вкрай важливими як з фундаментальної (науково - теоретичної), так і з прикладної точки зору, бо їх результати відкривають потенціальні можливості, які практично можуть реалізувати себе в різних сферах наук про Життя, зокрема, у галузі біомедицини. В фундаментальному аспекті в нанобіотехнології є багато виключно цікавих міждисциплінарних задач (наприклад: - вивчення шляхів та механізмів трансмембранного надходжння в клітину заряджених наночастинок з урахуванням електричного потенціалу плазматичної мембрани; - з’ясування механізмів дисоціації в цитоплазмі наноконтейнерів, що містять ліки; - дослідження внутрішньоклітинної компартменталізації наночастинок  тощо). В практичному аспекті нанобіотехнології можуть використовуватися для створення лікарських препаратів, діагностичних систем на основі наночастинок, а також для розроблення наноматеріалів, медичних нанороботів та нанооб’єктів, нових методів лікування, діагностики, рененерації тканин, а також вдосконалення біосенсорів тощо. Втім, як я вже відзначав вище, безперечно треба тримати у фокусі уваги й питання біобезпеки у випадку використання наночастинок в біомедицині. В цілому ж для мене є очевидним – нанобіотехнологія є фантастично цікавим міждисциплінарним науковим напрямом, який не може не захоплювати!

М.Г.: Сергію Олексійовичу, я вдячна Вам за наше спілкування! Успіхів Вам та Вашим співробітникам у подальшій науковій роботі в галузі біохімії м’язів та нанобіотехнології!

С.К.: Дякую Вам, Майя Володимирівна, за увагу до мене!  Ми розпочали нашу бесіду з обговорення видатної ювілейної дати – 100-річчя «The Ukrainian Biochemical Journal». Бажаю нашому легендарному журналу – видатному надбанню НАН України, бути, як завжди, у форватері української та світової біохімічної науки, а Вам, як відповідальному секретарєві цього часопису - всіляких подальших успіхів!