Чисто микрофлюидный Рождественский сюрприз связан с интересной новостью про "зуб-на-чипе", который персонализирует лечение зубов. Это реферат на русском языке статьи [Franca2020].

«Зуб-на-чипе» - это микрофизиологическая модельная система, имитирующая биологический интерфейс зуба с биоматериалами.

{Franca2020} Cristiane Miranda França, Anthony Tahayeri, Nara Sousa Rodrigues, Shirin Ferdosian, Regina Maria Puppin Rontani, Grigoriy Sereda, Jack L. Ferracane, and Luiz E. Bertassoni. The tooth on-a-chip: a microphysiologic model system mimicking the biologic interface of the tooth with biomaterials // Lab on a Chip (2020), Advance Article. doi 10.1039/C9LC00915A

Введение новой системы СИ 20/5/2019, основанной на квантовых единицах физической природы, высветило интересную проблему, подходов к решению которой нет до сих пор ни в одной естественной науке, кроме математики. Проблема эта формулируется просто. Как описывать свойства объектов, которые нельзя охарактеризовать количественными мерами, т.е. числами.

В метрологии аксиоматически принято предположение, что измерить можно только количественные значения (quantities) и оценить номинальные свойства (nominal properties).

Следует заметить, что применение только количественных мер для понимания смысла значений биологических величин, переменных и функций явно недостаточно. «Постоянное совершенствование от античности до наших дней физических теорий, концепций, законов, моделей, единиц и инструментов, которые служат для объективности и стандартизации, достигалось посредством физического измерения» [McGrane2019].

Почему эта суть биологических измерений ускользала из поля зрения с античных времён? Ответ прост и причина ясная. Антропоцентризм и постановка во главу угла биометрии, т.е. элементарная концентрация в поле зрения физических свойств биологических объектов. Общность и важность основной проблемы биологической метрологии особенно остро понимается в биофизике. Многолетние попытки физическими методами исследовать биологические свойства живых объектов и понять жизнь с точки зрения физики не удались. Точнее, количественные знания и числовое понимание стали глубже, но биологическая суть живых систем на языке физической метрологии осталась глубокой тайной для человека. И вот только Виктор Гюго обратил внимание на ключики разума: «Разум человеческий владеет тремя ключами, открывающими все: цифрой, буквой, нотой. Знать, думать, мечтать. Все в этом».

Борель, Бэр и Лебег разработали математическую теория меры, позволяющая создавать измеримые пространства нечисловой природы, в которых математики создали геометрические и топологические меры https://molpit.org/page/112. Здесь надо обратить внимание на идею Канта о принципиальной близости самой сути космических и биологических явлений [Кант1994, т.1] и https://molpit.org/page/46. Развитие биологии в настоящее время позволяет точнее сформулировать проблему биологических измерений и наметить путь развития всех наук, включая саму физику, с точки зрения нечисловых, точнее, неколичественных методов измерения свойств объектов различной природы.

{McGrane2019} Joshua A. McGrane, and Andrew Maul Gevirtz. The human sciences, models and metrological mythology // Measurement (2019): 107346. Available online 6 Dec 2019, 107346 In Press, Journal Pre-proof.

{Кант1994} Иммануил Кант. Собрание сочинений в 8 томах. 1994. Том 1. 543 с. Примечание 22/12/2019. В своей первой статье 1746 года «Мысли об истинной оценке живых сил» Кант написал: «§ 3. Сущностную силу в теле следовало бы по справедливости назвать vis activa (лат. активной)». После очередного внимательного прочтения двух первых статей Канта (это около 250 стр.) мне удастся написать об этом точнее.

AAR в канале семинаров высказал интересные мысли. Как описывать поведение (алгоритмы) без использования языка программирования? Хороший перевод доклада Лесли Лэмпорта позволил «созидающие коды» высветить ещё ярче так. Существует принципиальная разница в описании поведения «до того» и «после того». Анекдотический ответ «вместо того» создаёт правило точнейшего понимания тонкостей отличия алгоритма от описания творческого или созидательного поведения. Предполагаю, что именно здесь DIA найдёт подсказку для «созидающих кодов».

По поводу вычислений на квантовом компьютере Google осталась информация здесь: [Arute2019], здесь: О «квантовом превосходстве» и здесь: Квантовое превосходство наступает, но это не изменит мир. Думаю, что наш подход к биологическим измерениям качественных свойств живых систем правильный и может быть предварительно определён как превосходство аналоговых вычислений над квантовыми, если не беспокоиться «совершенно дурацким» шифрованием, понимая, что биологическая эволюция в собственных «созидающих кодах» шифрование не применяет. Однако химические [Barbieri2003] и биологические [Barbieri2015] коды используются для перезаписывания генома при каждом клеточном делении [Shapiro2013].

Ссылки

{Arute2019} F. Arute, K. Arya, R. Babbush et al. Quantum supremacy using a programmable superconducting processor // Nature 574, 505–510 (2019). doi 10.1038/s41586-019-1666-5.

{Barbieri2003} Barbieri M. The organic codes. An introduction to semantic biology. Cambridge, UK: Cambridge University Press. 2003. 317 p.

{Barbieri2015} Marcello Barbieri. Code Biology: A New Science of Life. Springer International Publishing, 2015. 236 p.

{Shapiro2013} James A. Shapiro. How life changes itself: The Read–Write (RW) genome // Physics of Life Reviews, 10 (3), 287–323 (2013). doi 10.1016/j.plrev.2013.07.001 PDF uchicago.edu

Вчерашняя дискуссия на семинаре и статьи [Lehallier2019, Williams2019] позволили предложить точное новое понятие «аптамерный биологический анализ», который позволяет говорить о новом направлении в биологической и медицинской метрологии. Кроме уже хорошо разработанных биологических мер для измерения качественных переменных с помощью аптамеров, новое понятие «liquid health check» = «проверка здоровья жидкостью» конечно же является примером биологической меры и сразу же предлагает нам «microfluidic chip health check (MCHC)» = «оценка состояния здоровья микрофлюидным чипом».

Правда, замечу, что сокращение MCHC занято в эритроцитарных индексах для средней концентрации гемоглобина в эритроцитах (MCHC). У нас же есть супер-сокращение «сторожки», так что прорвёмся.

О введенные нами недавно с помощью сторожков биологических мерах мы уже начали рассказывать в статьях [Denisov2018, Lukyanenko2019, Belobrov2019, Yakimov2019] и подробнее расскажем в готовящихся для защиты кандидатских диссертациях.

Презентация доклада PIT Biological Measures (pdf, 1522КБ) на IMEKO-2019 Symposium 2/7/2019 и первая публичная лекция по биологическим мерам 25/9/2019 в Нижнем Новгороде К новым биомерам (pdf, 1519КБ) на Biological Measures на этом сайте выложены. Они являются введением в проблему биологических мер. Конечно, уже пора готовить полный обзор по биологической метрологии с нашим подходом.

Ссылки

{Lehallier2019} Benoit Lehallier at al. Undulating changes in human plasma proteome profiles across the lifespan // Nature Medicine 25 (12), 1843–1850 (2019). doi 10.1038/s41591-019-0673-2 (Аптамерный протеомный анализ плазмы у здоровых людей в возрасте 18–95 лет выявляет волнообразные паттерны экспрессии белка, связанные с возрастными заболеваниями и фенотипическими признаками.)

{Williams2019} Stephen A. Williams et al. Plasma protein patterns as comprehensive indicators of health // Nature Medicine 25 (12), 1851–1857 (2019). doi 10.1038/s41591-019-0665-2 (Крупномасштабное аптамерное сканирование белков плазмы в сочетании с машинным обучением демонстрирует подтверждение концепции и осуществимость индивидуальной проверки здоровья с использованием одного образца крови. В этой статье впервые было введено новое понятие «liquid health check»).

{Denisov2018} Denisov I.A., Lukyanenko K.A., Yakimov A.S., Kukhtevich I.V., Esimbekova E.N., Belobrov P.I. Disposable luciferase-based microfluidic chip for rapid assay of water pollution // Luminescence. 2018. Vol. 33(6), P. 1054–1061. DOI: 10.1002/bio.3508

{Lukyanenko2019} Lukyanenko, K. A., Denisov, I. A., Sorokin, V. V., Yakimov, A. S., Esimbekova, E. N., & Belobrov, P. I. Handheld Enzymatic Luminescent Biosensor for Rapid Detection of Heavy Metals in Water Samples // Chemosensors, 7 (1), 16 (2019). DOI: 10.3390/chemosensors7010016

{Belobrov2019} P I Belobrov, A A Evstrapov, E N Esimbekova, I A Denisov, K A Lukyanenko, E D Osipova and A S Yakimov. Towards biological quantity theory for nominal property metrology in polyenzymatic devices with living cells // J. Phys.: Conf. Ser. 1379, 012036 (2019). DOI: 10.1088/1742-6596/1379/1/012036

{Yakimov2019} Yakimov A.S., Osipova E.D., Morgun A.V., Boytsova E.B., Belobrov P.I., Salmin V.V., Salmina A.B. Measuring microfluidic system for the mammalian brain cells cultivation // "Nauchnoe Priborostroenie" 29 (4), 51-56 (2019). DOI: 10.18358/np-29-4-18117b

и более ранние наши статьи на этом сайте Публикации.

Сегодня соберёмся вместе, тихо посидим, вспоминая дела Пола Аллена, ушедшего от нас год назад, которые всегда будут помогать нам разбираться с родословной клеточной книги.

Сегодня перечитаем в прекрасном переводе Алексея Андреева книгу:
Пол Аллен.
Миллиардер из Кремниевой долины.
История соучредителя Microsoft. 2012.

и на сайте About Paul Allen
о том, что сделал Пол Аллен в жизни.

Пол Аллен и его институты (pdf, 472КБ)

Подробнее см.: Институты, созданные Полом Алленом.