Ферментативные усилители. Фотография без серебра?

Для производства кино - и фотоматериалов используются в больших количествах светочувствительные галогениды серебра (бромид, иодид и хлорид). При попадании квантов света они высвобождают атомарное серебро, которое при проявлении пленки действует как катализатор, однако мировые запасы серебра настолько истощились, что первоочередной задачей стала разработка бессеребряной техники фотографии. Существует целый ряд проектов замены серебра другими катализаторами. Учеными Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова под руководством проф. И. В. Березина и проф. К. Мартинека была разработана система, в которой катализаторами служат ферменты.

В этой системе используется носитель, пригодный для иммобилизации ферментов. В его состав входят химические группы, которые в активном состоянии могут прочно связывать ферменты. Однако эти группы активируются лишь под действием света. Если пленку покрыть слоем такого сначала неактивного носителя и зарядить ею фотоаппарат, то в местах, на которые попали кванты света (т.е. на освещенных местах), носитель активируется, а на неосвещенных местах он остается неактивным. После этого пленку вынимают из фотоаппарата и помещают в раствор фермента. На освещенных активированных местах пленки фермент связывается, в то время как на неосвещенных не связывается. Теперь пленку "проявляют". К раствору фермента добавляют бесцветный раствор субстрата, который под действием иммобилизованного фермента на освещенных местах пленки превращается в окрашенный продукт. Так получается "негатив". Поскольку одна-единственная молекула фермента за очень короткое время может превратить большое число молекул субстрата, возникает огромный эффект усиления (в 100000-1000000 раз) энергии квантов света.

Использованный здесь эффект усиления слабого сигнала (малый импульс - большое действие) у живых существ соответствует ферментативному каскадному механизму, как, например, при свертывании крови один крошечный пусковой сигнал с помощью ферментативного механизма усиления ведет к образованию огромного количества фибрина.

По тому же принципу ферментов-усилителей проф. И. В. Березиным и сотр. разрабатываются также оригинальные высокочувствительные ферментные детекторы механических нагрузок (растяжение и давление) и ультразвука. В "механосенсорах", например, на поверхности волокна прочно иммобилизованы ферменты. При растяжении волокна молекулы фермента и их активные центры деформируются в такой сильной степени, что количество превращаемых молекул субстрата уменьшается пропорционально нагрузке.

Безусловно, ферментативные усилители слабых сигналов открывают интересное направление, позволяющее соединить биологические и технические механизмы, что можно использовать как в медицине, так и в технике.