Quantum Dot Com

Tā kā uzņēmuma nosaukums un logotips ir pielīmēts uz stikla durvīm, neizpakotas kastes, tukša reģistratūra un jauni zinātnieki rosās, tas varētu būt jebkurš Silīcija ielejas uzņēmums, kas atrodas dibināšanas haosā. Taču tas, kā ātri vien kļūst skaidrs, nav parasts starta uzņēmums. Jūs sākat pamanīt atšķirību dažas durvis aiz kafijas automāta. Tieši lejā gaitenī bezlogu telpā, ko apgaismo zaļš lāzera vājš mirdzums, kas šauj cauri optisko iekārtu labirintam, jūs atradīsiet uzņēmuma kroņa dārgakmeņus, sīkas daļiņas, kas izstaro dažādas krāsas. Tie ir kvantu punkti-kristāli, kas sastāv tikai no dažiem simtiem atomu. Skatoties caur parastu optisko mikroskopu, tie mirgo kā zvaigznes bezmēness debesīs.

Quantum Dot Corporation un tās nedaudzi augsta līmeņa riska kapitāla investori cer, ka šie kvēlojošie plankumi mainīs biologu skatījumu uz šūnu pasauli. Daļiņu diametrs ir tikai daži nanometri (metra miljarddaļas). Tā kā tas ir apmēram tāds pats izmērs kā proteīna molekula vai īsa DNS secība, kvantu punkti varētu būt gandrīz ideāls bākas bioloģisko notikumu apgaismošanai. Tiem ir gandrīz neierobežota krāsu palete, un tos var saistīt ar biomolekulām, veidojot jutīgas zondes, lai identificētu konkrētus savienojumus un izsekotu bioloģiskajiem notikumiem.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 2000. gada janvāra numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Fluorescējošie marķējumi ir visuresoši medicīnā un bioloģijā, ko izmanto visās jomās, sākot no HIV testiem līdz šūnu iekšējo funkciju attēlveidošanai. Bet krāsvielām, uz kurām biologi tagad paļaujas, ir nopietni trūkumi. Pirmkārt, katrai krāsai ir jāizmanto dažāda veida krāsvielu molekulas, un, lai panāktu krāsas fluorescēšanu, ir jāizmanto atbilstošs lāzers: zaļš lāzers zaļai krāsai, dzeltens dzeltenajai krāsai utt. Krāsvielu izstarotajām krāsām ir tendence izplūst kopā, un lāzeru kombinācijas izmantošana ir apgrūtinoša. Šie ierobežojumi nozīmē, ka praksē jūs nevarat meklēt vairāk nekā dažus biomolekulu veidus vienlaikus. Turklāt krāsvielas ātri izbalē, tāpēc attēlveidošana ir vienreizēja lieta.

Kvantu punktiem nav neviena no šiem trūkumiem. Jūs varat izveidot asas krāsas punktus, vienkārši mainot nanodaļiņu izmēru, un padarīt šo krāsu varavīksni fluorescējošu ar baltu gaismu vai vienkrāsainu lāzeru. Turklāt nanodaļiņas turpina spīdēt daudz ilgāk nekā krāsvielas. Šie uzlabojumi ļauj vienlaikus marķēt dažādus bioloģiskos komponentus, piemēram, dažādus proteīnus vai dažādas DNS sekvences, ar specifiskiem krāsainiem nanopunktiem.

Šāda elastība varētu nozīmēt lētu un vienkāršu veidu, kā vienlaikus pārbaudīt asins paraugu, lai noteiktu vairāku dažādu vīrusu klātbūtni. Tas varētu arī sniegt ārstiem ātru priekšstatu par pacienta stāvokli. Piemēram, noteiktas olbaltumvielu kopas klātbūtne ir spēcīgs rādītājs, ka cilvēkam ir sirdslēkme; kvantu punkti varētu piedāvāt ātru un vienkāršu testu šo proteīnu noteikšanai. Pētniecības jomā spēja vienlaikus marķēt vairākas biomolekulas varētu būt spēcīgs veids, kā novērot sarežģītās šūnu izmaiņas un notikumus, kas saistīti ar slimībām, sniedzot norādes zāļu atklāšanai.

Aisberga punkts

Protams, izaicinājums ir pārveidot šo neapstrādāto zinātnisko potenciālu dzīvotspējīgā biznesā. Šeit darbojas Palo Alto, Kalifornijā bāzētais Quantum Dot. Tāpat kā jebkuram citam jaunam tehnoloģiju uzņēmumam, tam ir jāpiesaista finansiāls atbalsts, piesaistot investorus un izstrādājot dzīvotspējīgu biznesa plānu, kā arī jāizvairās no jaunās konkurences, izveidojot spēcīgu. tehnoloģiju portfelis (skatiet sānjoslu: Quantum Competition). Taču Quantum Dot izaicinājumi pārsniedz parastā starta izaicinājumus. Tā vēlas ne tikai gūt panākumus komerciāli, bet arī dodoties tur, kur daži uzņēmumi ir bijuši iepriekš: izmantojot nanotehnoloģiju (manipulējot un būvmateriālus nanometru mērogā) kā līdzekli medicīnā un bioloģijā.

Pat fundamentālajos pētījumos, nemaz nerunājot par komerciālo pasauli, nanotehnoloģiju un bioloģijas saskarne lielākoties ir neatklāta teritorija. Kvantu punkti vairāk nekā desmit gadus ir ieinteresējuši fizikas zinātniekus, kuri meklē jaunus elektronisko un optisko ierīču veidus, taču tikai daži bioloģijas pētnieki tos pārdomāja. Lai gūtu panākumus, starta uzņēmumam ir jāapvieno biotehnoloģijas un nanotehnoloģijas. Sarežģījumus palielina tas, ka lielākā daļa riska kapitālistu, kuru atbalsts mūsdienās ir ļoti svarīgs gandrīz jebkuram jaunuzņēmumam, ir izrādījuši nepatiku pret jebko tik ezotērisku kā nanotehnoloģijas. Viņi var steigties finansēt dot-com jaunizveidotus uzņēmumus, taču vārdu quantum ievieto vārdam dot priekšā, un acis sāk mirdzēt.

Tomēr tie, kas veido Quantum Dot, ir derējuši, ka šīs progresīvās tehnoloģijas potenciāls galu galā liks šīm stiklotajām acīm pievērsties fokusam. Uzņēmums ir līdzdibināts ar pāris izciliem Silīcija ielejas iekšējiem darbiniekiem Džoels Mārtins un Bala Manjans, kuri ir palīdzējuši izveidot pusduci tehnoloģiju uzņēmumu medicīnas ierīču un instrumentu jomā. Quantum Dot pirmajos astoņos pastāvēšanas mēnešos uzņēmēju pāris bija piesaistījis 7,5 miljonus ASV dolāru riska finansējumam. Izpilddirektors un prezidents Mārtins saka, ka investoru aizrautība ir laika jautājums: tehnoloģijas uztveršana tāpat kā zinātnes sasniegumu eksplozija noved pie komerciālās praktiskuma robežas. Jums ir jābūt kaut kam, kas nākamajos pāris gados būs tirgū, saka Martins. Tas nevar būt tik tālu, ka tas atrodas uz asiņošanas robežas. Tajā pašā laikā viņš piebilst, ka ir svarīgi, lai tehnoloģija aizrauj cilvēku iztēli.

In the Glow

Tomēr līdz 1997. gadam, kad Mārtins sāka iepirkties pēc jaunām tehnoloģijām, vairākas pētnieku grupas bija sākušas padarīt kvantu punktus spilgtākus un praktiskākus. Pateicoties šiem uzlabojumiem, kļuva arvien skaidrāks to izmantošanas iespējas bioloģiskajā attēlveidošanā un diagnostikā. Sāka izskatīties tā, it kā nanodaļiņas būtu iespējams pārvērst par jutīgām zondēm, kas noslīpētu konkrētus bioloģiskos mērķus, visu laiku mirdzot raksturīgās krāsās ar uzrakstu: Lūk! liela interese, iespējams, kāda specifiska DNS.

Virzība uz bioloģisko pielietojumu bija ilgs process, un neviens izrāviens nebija virzītājspēks. Taču galvenā atziņa, saka Pols Alivisatos, Kalifornijas Universitātes Bērklijā ķīmiķis, kurš ir veicis vairākus svarīgus sasniegumus, ir tas, ka kvantu punkti ir makromolekulas, proteīnu lielums. Kad saprotat, ka izmēru skalas ir saderīgas, jūs sakāt: labi, šīs lietas var iet kopā. piebilst Moungi Bawendi, MIT ķīmiķis, kurš vairāk nekā desmit gadus ir strādājis ar daļiņām: Bioloģija nav tas, par ko mēs sākotnēji domājām. Bet savā ziņā tas ir daudz labāks lietojums — tas ir dabisks.

Faktiski tas ir dabiski, ka Alivisatos un līdzstrādnieks Šimons Veiss, Lorensa Bērklija laboratorijas fiziķis un maģistrants Marsels Bručess deviņdesmito gadu vidū sāka apspriest biznesa iespējas. Mēs klupāmies apkārt, mēģinot izveidot uzņēmumu, lai izmantotu kvantu punktu bioloģisko potenciālu, saka Alivisatos. Pēc tam 1997. gadā viņiem piezvanīja Džoels Mārtins, kurš klejoja pa Silīcija ieleju, meklējot jauno lietu. Nanosekundes laikā Alivisatos uzaicināja riska kapitālistu un viņa miljonu dolāru čeku uz Bērklijas laboratoriju ciemos.

Kvantu punktu potenciāls tika apstiprināts 1998. gada beigās, publicējot divus atklājumu rakstus žurnālā Science, kas parāda, ka nanodaļiņas var padarīt saderīgas ar dzīvām sistēmām un izmantot kā biozondes. Vienu darbu sagatavoja Alivisatos un viņa Bērklija līdzstrādnieki, bet otru - Indiānas universitātes ķīmiķis Šumings Nī. Abas pētnieku grupas bija iemācījušies izšķīdināt nanodaļiņas ūdenī un pārklāt sīkos kristālus ar ārējo slāni, pie kura tās varētu viegli saistīt biomolekulas, kas spēj atpazīt olbaltumvielas vai DNS. Pētījums apstiprināja kvantu punktu zondes potenciālu jutīgiem diagnostikas testiem, pat ģenētiskai analīzei.

Pētījuma ietvaros zinātniskās grupas demonstrēja veidus, kā noteikt olbaltumvielas šūnas iekšpusē un uz tās virsmas, kas liecina par vilinošu iespēju — varētu būt iespējams pievienot vienu kvēlojošu nanodotu, piemēram, olbaltumvielai, lai to novērotu. šūnu notikumi. Šādi novērojumi varētu sniegt daudz labāku izpratni par to, kā šūnas darbojas un kas var noiet greizi, sniedzot vērtīgas norādes nākotnes farmaceitisko un terapeitisko līdzekļu izstrādē.

Mēnesi pēc zinātnes rakstu publicēšanas tika uzsākts Quantum Dot. Mārtins un Manians parakstīja vadošos nanodotu pētniekus uzņēmuma zinātniskajā konsultatīvajā padomē un deva viņiem finansiālu ieguldījumu apģērba panākumos. Tas nozīmēja izveidot partnerus no ilggadējiem konkurentiem Alivisatos, Bawendi, Nie un Melburnas Universitātes ķīmijas profesora Pola Mulvanija. Lai iegūtu labus rezultātus, jaunizveidotais uzņēmums kā personāla zinātniekus nolīga Bručesu un Stīvenu Empedoklusu, nesen ieguvušos doktora grādus no Alivisatos un Bawendi ķīmijas laboratorijām. Uzņēmums licencēja galvenās tehnoloģijas no universitātēm, iegūstot intelektuālā īpašuma portfeli, kas aptver kvantu punktu izmantošanu bioloģijā.

Martins saka, ka, lai gan tehnoloģijas zinātniskā vērtība parādījās pirmo reizi, kad viņš to ieraudzīja, ceļš uz komercializāciju nebija tik acīmredzams. Skaidrs, ka starta uzņēmums nevēlējās tieši konkurēt ar diagnostikas un analītisko instrumentu gigantiem, piemēram, Roche un Perkin-Elmer, un tikpat skaidri tas nevēlējās tikai piegādāt kvantu punktus kā preces. Mārtins saka, ka atbilde bija biznesa modelis, kas atdarina Intel. Mikroshēmu ražotāja mērķis ir ievietot savus mikroprocesorus ikviena datorā; Quantum Dot mēģinātu padarīt savas nanodaļiņas par būtisku diagnostikas komplektu un analītisko instrumentu daļu. Stratēģija bija padarīt lielos ražotājus par klientiem, nevis konkurentiem.

Quantum Dot biznesa plāns paredz, ka uzņēmums šajā ziemā potenciālajiem klientiem sāk piegādāt testa daudzumus, lai viņi varētu novērtēt nanodaļiņu vērtību diagnostikas pārbaudēs un zāļu atklāšanā. Darījumi ar instrumentu ražotājiem tiks noslēgti vēlāk, saka Mārtiņš. Viņš lēš, ka jaunizveidotajam uzņēmumam ir pietiekami daudz naudas, lai varētu izdzīvot vēl vienu gadu, bet saka, ka šī gada pavasarī tas plāno piesaistīt vairāk naudas.

Uzņēmums plāno, ka līdz gada vidum būs komerciāls produkts, un Martin saka, ka sākotnējie pieteikumi, visticamāk, tiks iesniegti zāļu izpētē. Taču ilgtermiņā viena slepkavas lietotne izceļas. Quantum Dot strādā pie bioloģiskiem svītrkodiem – polimēru lodītēm, kas pildītas ar zināmu tūkstošiem vai pat miljonu kvantu punktu kombināciju. Katrai no šīm lodītēm būtu zināms krāsu paraksts — spektrālais svītrkods. Tā vietā, lai izmantotu kvantu punktu, lai iezīmētu biomolekulu, saistoties ar to, zinātnieki cenšas izveidot ģenētiskās analīzes testus uz lodīšu virsmas. Mikroshēmas laboratorijas ir viena no karstākajām jaunajām pieejām ģenētiskajai analīzei, un Quantum Dot cer, ka tā laboratorija uz lodītes varētu būt vienkāršāks veids, kā atpazīt gēnu sekvences. Pētnieki katra veida lodītes virsmai pievieno noteiktu DNS secību. Tā kā jūs varētu viegli izveidot tūkstošiem, pat miljonus lodīšu, katru ar atsevišķu DNS zondi (un viegli identificēt katru zondi, izmantojot svītrkodu), šī metode varētu nodrošināt ātru veidu, kā vienlaikus identificēt lielu skaitu gēnu sekvenču, piemēram, asins paraugs, nodrošinot vērtīgu diagnostikas un pētniecības instrumentu.

Kad nepietiek ar vēsumu

Neskatoties uz saviem agrīnajiem panākumiem naudas piesaistē, Quantum Dot dibinātāji apzinās, ka uzņēmums ieiet „dari vai mirst” periodā. Ja tuvākajā nākotnē netiks izveidots grāvējs, uzņēmums atrodas neaizsargātā stadijā, kas raksturīga daudziem jaunizveidotiem uzņēmumiem. Katrai iespējai ir laika logs. Vienmēr ir konkurējošas tehnoloģijas, saka Manian līdzdibinātājs. Iespējams, ka mums veiksies pēc trim gadiem, bet, ja pēc diviem gadiem kāds būs izdomājis alternatīvu, vilciens jau būs izbraucis no stacijas. Manians saka, ka uzņēmumam ir pavērsiena punkti. Aplūkojot šķēršļus, ar kuriem jūs saskaraties, jūs veicat subjektīvus zvanus: vai tas tiks atrisināts nedēļas laikā vai tas prasīs divus gadus? Ja tas prasīs divus gadus, jums nekavējoties jāmeklē alternatīvas vai drošības tīkls. Vēsuma faktors, viņš brīdina, ļoti ātri izzudīs, ja nevarēsit to atbalstīt ar ekonomiskiem ieguvumiem. Tam ir jārada reālās pasaules lietojumprogrammas.

Šī steidzamības sajūta nanodaļiņu lietojumu izstrādē ir piesaistījusi dažus no labākajiem un spilgtākajiem jaunajiem kvantu punktu zinātniekiem. Quantum Dot optikas laboratorijā nepārprotami atbild 30 gadus vecais Stīvens Empedokls. Šī ir uzņēmuma izstāde, kurā potenciālie investori ir sajūsmā. Taču Empedokls pārliecinoši stāv blakus, aicinot apmeklētāju caur mikroskopu paskatīties uz atsevišķām daļiņām, kas nav daudz lielākas par dažiem atomiem un kuras spilgti mirdz. Tas ir ieskats nanopasaulē, kas noteikti piesaistīs investora iedomu un, iespējams, čeku grāmatiņu.

Taču eksperimentālais aparāts, kas krusteniski šķērso laboratorijas galdu kā labirints, liecina, ka šī joprojām ir visprogresīvākā zinātne. Empedokls pievienojās Quantum Dot tūlīt pēc MIT absolvēšanas pagājušā gada pavasarī ar doktora grādu ķīmijā. Jau būdams atzīts eksperts analītisko metožu izstrādē atsevišķu kvantu punktu noteikšanai, Empedokls būtu varējis ieņemt darbu lielā pētniecības organizācijā vai izvēlēties jebkuru akadēmisko amatu. Taču viņu piesaistīja izaicinājumi un iespējas, kas saistītas ar kvantu punktu fundamentālo zinātni un tehnoloģiju izmantošanu, lai ietekmētu reālo pasauli.

Pat MIT, saka Empedokls, cilvēki nevarēja saprast, kāpēc [viņš pievienojās riskantam, jaunam uzņēmumam.] Neviens cits, ko es pazinu, neapmeklēja jaunuzņēmumu. Iemesls ir tāds, ka uzņēmējdarbības kultūra, kas ir iesakņojusies datoru un biotehnoloģiju pētniecībā, joprojām ir embrionāla fiziskajās zinātnēs. Tomēr, ja Quantum Dot izdosies precēties ar nanotehnoloģiju un biotehnoloģiju, Empedokls var atklāt, ka viņa kolēģi MIT iegūst jaunu izpratni par viņa karjeras lēcienu.

paslēpties