Quantum Dot Com

Ant stiklinių durų priklijuotas įmonės pavadinimas ir logotipas, išpakuotos dėžės, tuščias registratūros stalas ir šurmuliuojantys jaunieji mokslininkai, tai gali būti bet kuri Silicio slėnio įmonė, atsidūrusi chaose. Tačiau tai, kaip greitai paaiškėja, nėra įprastas startas. Jūs pradedate pastebėti skirtumą už kelių durelių nuo kavos virimo aparato. Prieškambario patalpoje be langų, apšviestame silpnu žalio lazerio švytėjimu, šaudančio per optinės įrangos labirintą, rasite įmonės karūnos brangakmenius, smulkias daleles, skleidžiančias įvairias spalvas. Tai kvantiniai taškai-kristalai, sudaryti tik iš kelių šimtų atomų. Žiūrint pro įprastą optinį mikroskopą, jie mirksi kaip žvaigždės danguje be mėnulio.

„Quantum Dot Corporation“ ir jos saujelė garsių rizikos kapitalo investuotojų lažinasi, kad šie švytintys taškeliai pakeis biologų požiūrį į ląstelių pasaulį. Dalelių skersmuo yra tik keli nanometrai (milijardinė metro dalis). Kadangi tai yra maždaug tokio pat dydžio kaip baltymų molekulė arba trumpa DNR seka, kvantiniai taškai gali būti beveik tobuli biologinių įvykių švyturiai. Jie yra beveik neribotos spalvų paletės ir gali būti susieti su biomolekulėmis, kad susidarytų jautrūs zondai, skirti identifikuoti konkrečius junginius ir sekti biologinius įvykius.

Ši istorija buvo mūsų 2000 m. sausio mėn. numerio dalis

• Žr. likusią numerio dalį
• Prenumeruoti

Fluorescenciniai žymenys yra visur medicinoje ir biologijoje – naudojami viskam, pradedant ŽIV testais ir baigiant ląstelių vidinių funkcijų vaizdavimu. Tačiau dažai, kuriais dabar remiasi biologai, turi rimtų trūkumų. Viena vertus, kiekvienai spalvai turi būti naudojamos skirtingų tipų dažų molekulės, o tam, kad dažai fluorescuotų, turi būti naudojamas atitinkamas lazeris: žalias lazeris – žalias, geltonas – geltonas ir pan. Dažų skleidžiamos spalvos linkusios kraujuoti kartu, o naudoti lazerių derinį yra sudėtinga. Šie apribojimai reiškia, kad praktiškai vienu metu negalite ieškoti daugiau nei kelių rūšių biomolekulių. Be to, dažai greitai išblunka, todėl vaizdų gavimas yra vienkartinis reikalas.

Kvantiniai taškai neturi nė vieno iš šių trūkumų. Galite padaryti ryškių spalvų taškus tiesiog keisdami nanodalelių dydį ir padaryti, kad šių spalvų vaivorykštė fluorescuotų balta šviesa arba vienos spalvos lazeriu. Be to, nanodalelės ir toliau šviečia daug ilgiau nei dažai. Šie patobulinimai leidžia vienu metu pažymėti įvairius biologinius komponentus, tarkime, skirtingus baltymus arba įvairias DNR sekas, su specifiniais spalvotais nanotaškais.

Toks lankstumas gali reikšti pigų ir paprastą būdą patikrinti kraujo mėginį, ar tuo pačiu metu nėra daug skirtingų virusų. Tai taip pat galėtų padėti gydytojams greitai įvertinti paciento būklę. Pavyzdžiui, tam tikro baltymų rinkinio buvimas yra stiprus rodiklis, kad žmogų ištiko širdies priepuolis; kvantiniai taškai gali pasiūlyti greitą ir paprastą testą šiems baltymams aptikti. Mokslinių tyrimų srityje galimybė vienu metu žymėti kelias biomolekules galėtų būti galingas būdas stebėti sudėtingus ląstelių pokyčius ir įvykius, susijusius su ligomis, suteikiant užuominų apie vaistų atradimą.

Ledkalnio taškas

Žinoma, iššūkis yra paversti šį neapdorotą mokslinį potencialą perspektyviu verslu. Štai čia įsigali Palo Alto, Kalifornijoje įsikūrusi „Quantum Dot“. Kaip ir bet kuri kita besikurianti technologijų įmonė, ji turi pritraukti finansinę paramą, sužavėjusi investuotojus ir parengti perspektyvų verslo planą, taip pat atremti kylančią konkurenciją kurdama stiprią įmonę. technologijų portfelis (žr. šoninę juostą: Quantum Competition). Tačiau „Quantum Dot“ iššūkiai yra didesni nei įprastinio starto iššūkiai. Ji nori ne tik turėti komercinės sėkmės, bet ir eidama ten, kur iki tol ėjo tik kelios įmonės: naudodamas nanotechnologijas (manipuliuojant ir statybinėmis medžiagomis nanometrų skalėje) kaip įrankį medicinoje ir biologijoje.

Net atliekant fundamentinius tyrimus, jau nekalbant apie komercinį pasaulį, nanotechnologijų ir biologijos sąsaja iš esmės yra neatrasta teritorija. Kvantiniai taškai jau daugiau nei dešimtmetį domino fizikos mokslininkus, ieškančius naujų elektroninių ir optinių prietaisų, tačiau tik nedaugelis biologų tyrinėtojų apie tai pagalvojo. Kad pasisektų, pradedančioji įmonė turi sujungti biotechnologijas ir nanotechnologijas. Dar daugiau sunkumų, dauguma rizikos kapitalistų, kurių parama šiais laikais yra labai svarbi beveik bet kuriam startuoliui, demonstravo pasibjaurėjimą viskam, kas taip ezoteriška skamba kaip nanotechnologijos. Jie gali suskubti finansuoti dot-com startuolius, tačiau prieš žodį taškas įdeda žodį kvantas ir akys pradeda raibti.

Tačiau tie, kurie formuoja Quantum Dot, lažinasi, kad šios pažangiausios technologijos potencialas galiausiai privers akis sufokusuoti. Kompaniją įkūrė pora tobulų Silicio slėnio savininkų Joel Martin ir Bala Manian, kurie kartu padėjo įkurti pusšimtį technologijų įmonių medicinos prietaisų ir prietaisų srityse. Per pirmuosius aštuonis Quantum Dot gyvavimo mėnesius verslininkų pora surinko 7,5 mln. USD rizikos finansavimo. Generalinis direktorius ir prezidentas Martinas sako, kad investuotojų sujaudinimas priklauso nuo laiko: technologijos paėmimas taip pat, kaip mokslo pažangos sprogimas, priartina ją prie komercinio praktiškumo ribos. Turite turėti kažką, kas bus rinkoje per ateinančius kelerius metus, sako Martin. Jis negali būti taip toli, kad būtų ant kraujuojančio krašto. Kartu jis priduria, kad svarbu, kad technologija patrauktų žmonių vaizduotę.

Švytėjime

Tačiau iki 1997 m., kai Martinas pradėjo pirkti naujas technologijas, kelios tyrėjų grupės pradėjo daryti kvantinius taškus ryškesnius ir praktiškesnius. Dėl šių patobulinimų tapo vis akivaizdesnis jų panaudojimo biologiniame vaizdavime ir diagnostikoje galimybės. Pradėjo atrodyti, kad nanodaleles būtų galima paversti jautriais zondais, kurie pajustų konkrečius biologinius taikinius, visą laiką švytinčiomis išskirtinėmis spalvomis ir sakydavo: „Štai čia!“ – tai virusas, didelis susidomėjimas, galbūt tam tikra DNR.

Judėjimas link biologinio pritaikymo buvo ilgas procesas, o ne vienas proveržis. Tačiau svarbiausias supratimas, sako Paulas Alivisatosas, Kalifornijos universiteto Berklio chemikas, prisidėjęs prie daugybės svarbių pažangų, yra tai, kad kvantiniai taškai yra makromolekulės, baltymų dydžio. Kai suprasite, kad dydžio svarstyklės yra suderinamos, sakote: gerai, šie dalykai gali derėti. Priduria Moungi Bawendi, MIT chemikas, daugiau nei dešimtmetį dirbęs su dalelėmis: Biologija nėra tai, apie ką mes iš pradžių galvojome. Tačiau tam tikra prasme tai daug geresnė programa – tai natūralus dalykas.

Tiesą sakant, natūralu, kad XX amžiaus dešimtojo dešimtmečio viduryje Alivisatos ir bendradarbis Shimonas Weissas, Lawrence'o Berkeley laboratorijos fizikas ir magistrantas Marcelis Bruchezas, pradėjo diskutuoti apie verslo galimybes. Mes klupčiojome, bandydami sukurti įmonę, kuri išnaudotų kvantinių taškų biologinį potencialą, sako Alivisatos. Tada, 1997 m., jiems paskambino Joelis Martinas, kuris klajojo po Silicio slėnį ieškodamas naujo daikto. Per nanosekundę Alivisatos pakvietė rizikos kapitalistą ir jo milijono dolerių čekį apsilankyti Berklio laboratorijoje.

Kvantinių taškų potencialas buvo patvirtintas 1998 m. pabaigoje žurnale „Science“ paskelbus du proveržio straipsnius, rodančius, kad nanodalelės gali būti suderinamos su gyvomis sistemomis ir naudojamos kaip biologiniai zondai. Vienas straipsnis buvo Alivisatos ir jo Berkeley bendradarbių, o kitas - Indianos universiteto chemiko Shuming Nie. Abi tyrėjų grupės išmoko ištirpinti nanodaleles vandenyje ir padengti mažyčius kristalus išoriniu sluoksniu, prie kurio jie galėtų lengvai prijungti biomolekules, galinčias atpažinti baltymus ar DNR. Tyrimas patvirtino kvantinių taškų zondų potencialą jautriems diagnostiniams tyrimams, netgi genetinei analizei.

Tyrimo metu mokslininkų grupės parodė būdus, kaip aptikti baltymus ląstelės viduje ir paviršiuje, o tai rodo viliojančią galimybę – gali būti įmanoma pritvirtinti vieną švytintį nanotašką prie, tarkime, baltymo, kad būtų galima stebėti. ląstelių įvykiai. Tokie stebėjimai galėtų padėti daug geriau suprasti, kaip veikia ląstelės ir kas gali suklysti, suteikdami vertingų užuominų kuriant būsimus vaistus ir gydymo priemones.

Praėjus mėnesiui po mokslo darbų, buvo pradėtas Quantum Dot. Martinas ir Manianas su pagrindiniais nanodotų tyrėjais pasirašė bendrovės mokslinėje patariamojoje taryboje ir suteikė jiems finansinį akcijų paketą, kad apranga būtų sėkminga. Tai reiškė, kad ilgamečiai varžovai Alivisatos, Bawendi, Nie ir Melburno universiteto chemijos profesorius Paulas Mulvaney tapo partneriais. Kad būtų gerai, startuolis samdė Bruchezą ir Stepheną Empedocles, naujai nukaldintus daktarus iš Alivisatos ir Bawendi chemijos laboratorijų, kaip etatinius mokslininkus. Bendrovė licencijavo pagrindines technologijas iš universitetų, sukaupdama intelektinės nuosavybės portfelį, apimantį kvantinių taškų naudojimą biologijoje.

Martinas sako, kad nors pirmą kartą pamačius technologijos mokslinę vertę, kelias į komercializaciją nebuvo toks akivaizdus. Akivaizdu, kad startuolis nenorėjo tiesiogiai konkuruoti su diagnostikos ir analitinių instrumentų milžinais, tokiais kaip Roche ir Perkin-Elmer, ir lygiai taip pat nenorėjo tiekti kvantinių taškų kaip prekių. Atsakymas, pasak Martin, buvo verslo modelis, imituojantis „Intel“. Lustų gamintojas siekia įdėti savo mikroprocesorius į kiekvieno kompiuterį; „Quantum Dot“ stengsis, kad jo nanodalelės būtų esminė diagnostikos rinkinių ir analizės priemonių dalis. Strategija buvo padaryti stambius gamintojus klientais, o ne konkurentais.

„Quantum Dot“ verslo plane reikalaujama, kad įmonė šią žiemą pradėtų tiekti bandomuosius taškų kiekius potencialiems klientams, kad jie galėtų įvertinti nanodalelių vertę atliekant diagnostinius tyrimus ir atrandant vaistus. Sandoriai su instrumentų gamintojais bus vėliau, sako Martinas. Jis apskaičiavo, kad startuolis turi pakankamai pinigų, kad galėtų išgyventi dar vienerius metus, tačiau sako, kad šį pavasarį planuoja surinkti daugiau pinigų.

Bendrovė tikisi iki metų vidurio turėti komercinį produktą, o Martinas teigia, kad pradinės paraiškos greičiausiai bus skirtos vaistų tyrimams. Tačiau ilgalaikėje perspektyvoje išsiskiria viena žudiko programa. „Quantum Dot“ kuria biologinius brūkšninius kodus – polimerinius rutuliukus, supakuotus su žinomais tūkstančių ar net milijonų kvantinių taškų deriniais. Kiekvienas iš šių karoliukų turėtų žinomą spalvų parašą - spektrinį brūkšninį kodą. Užuot naudoję kvantinį tašką biomolekulei surišti, mokslininkai siekia sukurti karoliukų paviršiaus genetinės analizės tyrimus. Laboratorijos mikroschemoje yra vienas karščiausių naujų genetinės analizės metodų, o „Quantum Dot“ tikisi, kad jos laboratorija ant karoliuko gali būti lengvesnis būdas atpažinti genų sekas. Tyrėjai prie kiekvieno tipo karoliukų paviršiaus pritvirtina tam tikrą DNR seką. Kadangi jūs galite lengvai suformuoti tūkstančius, net milijonus karoliukų, kurių kiekvienas turi atskirą DNR zondą (ir lengvai identifikuoti kiekvieną zondą naudojant brūkšninį kodą), ši technika gali būti greitas būdas vienu metu nustatyti daugybę genų sekų, tarkime, kraujo mėginys, suteikiantis vertingą diagnostikos ir tyrimo priemonę.

Kai neužtenka vėsaus

Nepaisant ankstyvos sėkmės pritraukiant pinigų, „Quantum Dot“ įkūrėjai žino, kad įmonė pradeda „daryk arba mirti“ laikotarpį. Artimiausiu metu neturėdama populiariojo produkto, įmonė yra pažeidžiamoje stadijoje, būdinga daugeliui pradedančiųjų įmonių. Kiekviena galimybė turi laiko langą. Visada yra konkuruojančių technologijų, sako vienas iš įkūrėjų Manianas. Galbūt po trejų metų mums pasiseks, bet jei kas nors sugalvos alternatyvą per dvejus metus, traukinys jau bus išvažiavęs iš stoties. Manianas sako, kad įmonė turi gairių. Žvelgdami į kliūtis, su kuriomis susiduriate, darote subjektyvius skambučius: ar tai bus išspręsta per savaitę, ar tai užtruks dvejus metus? Jei tai užtruks dvejus metus, iš karto reikia ieškoti alternatyvų arba apsauginio tinklo. Vėsumo faktorius, perspėja jis, labai greitai išnyks, jei negalėsite jo paremti ekonomine nauda. Tai turi sukelti realaus pasaulio programas.

Šis skubos jausmas kuriant nanodalelių panaudojimą į kompaniją pritraukė kai kuriuos geriausius ir ryškiausius jaunus kvantinių taškų mokslininkus. „Quantum Dot“ optikos laboratorijoje aiškiai vadovauja 30-metis Stephenas Empedocles. Tai įmonės vitrina, kur potencialūs investuotojai stebisi. Tačiau Empedoklis užtikrintai stovi šalia, kviesdamas lankytoją pro mikroskopą pažvelgti į ryškiai švytinčias pavienes daleles, ne didesnes nei keli atomai. Tai žvilgsnis į nanopasaulį, kuris neabejotinai sužavės investuotoją, o gal ir čekių knygelę.

Tačiau eksperimentinis aparatas, kryžmiškai kertantis laboratorijos stalą kaip labirintas, išduoda faktą, kad tai vis dar yra pažangiausias mokslas. Empedocles prisijungė prie Quantum Dot iškart po to, kai praėjusį pavasarį baigė MIT ir įgijo chemijos daktaro laipsnį. Jau pripažintas analitinių metodų, skirtų atskiriems kvantiniams taškams aptikti, kūrimo ekspertas, Empedocles galėjo užimti darbą didelėje mokslinių tyrimų organizacijoje arba pasirinkti bet kokį akademinių pareigų skaičių. Tačiau jį patraukė iššūkiai ir galimybės perimti fundamentalų kvantinių taškų mokslą ir panaudoti technologiją, kad padarytų poveikį realiam pasauliui.

Net MIT, sako Empedocles, žmonės negalėjo suprasti, kodėl [jis prisijungs prie rizikingos naujos įmonės.] Niekas kitas, kurį pažinojau, neįstojo į startuolį. Priežastis ta, kad verslumo kultūra, įsitvirtinusi kompiuterių ir biotechnologijų tyrimuose, fiziniuose moksluose tebėra užuomazga. Tačiau jei Quantum Dot pavyks susituokti su nanotechnologijomis ir biotechnologijomis, Empedocles gali pastebėti, kad jo kolegos iš MIT įgyja naują supratimą apie jo karjeros šuolį.

paslėpti