Kako nanotehnologija mijenja budućnost medicine

Oglas

Dugo smo čuli o nanotehnologiji, kako u znanstvenoj fantastici, tako i u medijima, ali do danas nije stiglo puno toga. Međutim, na horizontu je novi val terapija temeljenih na nanotehnologiji i spremni su promijeniti svijet medicine.

Nanotehnologiju, tehnološki koncept koji je prvi predložio Richard Feynman u svom predavanju iz 1959., "Ima dovoljno prostora na dnu", Erik Drexler popularizirao je 1986. godine svojom knjigom "Motori stvaranja„. U knjizi je istaknuta mogućnost samo-umnožavanja strojeva s molekularnom skalom koji su u stanju napraviti... gotovo sve.

Pretpostavka je nadahnula mnoga djela znanstvene fantastike, uključujući plijen Michaela Crichtona i izvrsni Neil Stephenson "Dijamantno doba." Potencijal nanotehnologije trajao je dugo vrijeme je da pokaže svoje lice, ali napokon počinje stizati u obliku sofisticiranih medicinskih intervencija koje će u skoroj budućnosti duboko promijeniti prirodu zdravstvene zaštite.

Nanotehnologija i medicina

Potencijal za nanotehnologiju, u punom drexlerijanskom smislu, je bez presedana. Pravi univerzalni monteri, ako uspijemo smisliti kako ih sagraditi, dovest će do dubokog pomaka u ljudskom stanju. Naravno, postoji dug put. Na puno načina nismo ni blizu. Na druge načine, napredak se nastavlja na neke iznenađujuće načine - i korisne.

Mooreov zakon Što je Mooreov zakon i kakve to veze ima s vama? [MakeUseOf objašnjava]Loša sreća nema nikakve veze s Mooreovim zakonom. Ako je to udruga koju ste imali, to miješate s Murphyjevim zakonom. Međutim, niste bili daleko jer Mooreov zakon i Murphyjev zakon ... Čitaj više kontinuirano donosi napredak u nanotehnologiji - sada možemo proizvoditi tranzistore koji doslovno postoje na nano-skali, s promjerom stotina atoma.

Isto tako u medicini, jedno od najvećih pitanja je naša nemogućnost ispravnog ciljanja intervencija. U psihoaktivnoj medicini i Klinička psihologija 6 TED razgovora o psihologiji i ljudskom ponašanjuLjudski mozak je složen i zbunjujući, što objašnjava zašto je ljudsko ponašanje tako složeno i zbunjujuće. Ljudi imaju tendenciju da se ponašaju na jedan način kada osjećaju nešto potpuno drugo. Evo nekoliko ... Čitaj više na primjer, ono što liječnici doista žele učiniti je stimuliranje nekih regija mozga i suzbijanje drugih da selektivno rješavaju svaki problem koji pacijent ima. Čista je povijest povijesti da je najbolji način da to učinite upravo sada davati lijekove koji usput, na bezbroj načina na koji mijenjaju mozak i tijelo, dogodi se da im se priušti neki od tih željenih učinke.

Ako kirurzi mogu staviti žice u mozak ljudi i selektivno stimulirati određene regije na siguran način, polje mentalnog zdravlja moglo bi izbjeći nuspojave tradicionalnih psihoaktivnih lijekova. Osnovna tehnika ima već prikazano raditi u depresiji, prema članku u Neuron rezimirajući niz različitih kliničkih ispitivanja.

Razmislite i o raku - ono što doktori zapravo žele u onkologiji ubiti tumorske stanice. Nije žao što je jedan od najboljih alata za ubijanje tumorskih stanica kemoterapija koja ima i nesretan nuspojava ubijanja redovitih stanica. To također čini pacijente vrlo bolesnima.

Nanotehnologija nudi način usmjeriti intervencije u ljudskom tijelu, potencijalno na razini pojedinca stanice, koristeći pametne operativne elemente koji su toliko mali da fizički ne ometaju normalno tijelo funkcija. Fini prsti čine manje štete, a strojevi manji od najfinijih kapilara u tijelu mogu ići tamo gdje god krv ide.

Ako ih se može učiniti dovoljno pametnim, takvi nanomedicinski uređaji mogu razborito birati gdje i kako intervenirati. Očito će biti više kada inženjeri mogu izgraditi robote koji imaju sofisticiranije ponašanje (poput sposobnost kretanja pod vlastitom snagom), ali čak i relativno primitivni nanomautomi današnjice imaju puno vrijednost.

Nanotehnologija i rak

Prilagođeni lanci DNA izrađeni su tako da će se sklopiti u proizvoljne oblike i mogu imati proteine ​​i enzimi vezani na njih, omogućujući im da se ponašaju na inteligentan način i reagiraju na promjenjive situacije u čovjeku tijelo. Daniel Levner, bioinženjer na Harvardu, vjeruje da je takvo ponašanje vrlo moćno.

DNA nanoroboti mogu potencijalno izvesti složene programe koji bi se jednog dana mogli koristiti za dijagnosticiranje ili liječenje bolesti bez presedana.

Ovi se strojevi mogu koristiti za izradu kaveza koji se mogu otvoriti ili zatvoriti kao odgovor na kemijske znakove na primjer, oslobađajući kemoterapiju samo kad naiđu na proteinske markere posebno povezane s tumorom tkivo.

To će omogućiti primjenu usmjerene kemoterapije, uz minimiziranje ili uklanjanje nuspojava. To će također omogućiti primjenu kemoterapija koje su učinkovitije od postojećih terapija, ali trenutno se ne mogu koristiti zbog ozbiljnosti nuspojava.

Sličan, ali drugačiji pristup je koristite sićušne nanočestice izrađene od silika i zlata koje se vežu na tumorsko tkivo i nasiče tumor. Tada se mogu primijeniti laseri u blizini infracrvenog zračenja, koji ne reagiraju mnogo na ljudsko tkivo, ali uzrokuju zagrijavanje zlatnih nanočestica.

Taj proces omogućava spaljivanje određenih područja tkiva (onih napunjenih nanočesticama i na putu lasera). Podešavanjem lasera i raspodjele čestica liječnici mogu vrlo selektivno uništiti tkivo raka. Mrtvo tkivo može se kirurški ukloniti ili očistiti od strane samog imunološkog sustava, ovisno o razmjeru bolesti. Varijacija postupka je upotreba šupljih zlatnih školjki koje oslobađaju korisnu količinu kemoterapije kada se zagrijavaju, omogućujući upotrebu lasera za daljnje rafiniranje ondje gdje su raspoređeni lijekovi (ako proteini markera tumora nisu dovoljno specifično).

Nanotehnologija i dijagnostika

Drugo područje u kojem nanotehnologija ima potencijal za revoluciju u području medicine jest u prikupljanju medicinskih podataka. Pomoću nanotehnologije, moguće je distribuirati dijagnostičke uređaje s nano-skali u cijelom tijelu otkriti kemijske promjene kako se događaju. To može omogućiti bliže praćenje zdravlja i stanja pacijenta u stvarnom vremenu na drugačije moguće načine.

Izvan tijela, nanotehnologija se također može koristiti za ubrzavanje sekvenciranja gena i kemijske analize uporabom kvantne točke vezani bilo za djelomične DNK sekvence ili za proteine ​​koji se vezuju za druge materijale koje liječnike zanimaju. Zatim možete pogledati samo distribuciju užarenih elemenata da biste vidjeli što je prisutno u uzorku.

To bi potencijalno moglo učiniti bržim, jeftinijim i pouzdanijim napraviti određene vrste ispitivanja izvan tijela - što biste mogli izgraditi testove koji uzimaju mali uzorak tkiva i slijede ga za dijelove HIV genoma, otkrivajući ranije i više infekcija pouzdano. Istraživači sa Stanforda koristili su ovu tehniku ​​kako bi pretražili oštećene gene uobičajene u određenim vrstama karcinoma, kao način za brže skrining tumorskog tkiva:

Budući da qdots može pratiti prisutnost više molekula u dužem vremenskom razdoblju, istraživači žele koristiti ih za stvaranje vrste optičkog barkoda koji odražava različite razine markeri tumora. Barkod može naznačiti vrstu i stadij tumora.

Dugoročno gledano, ako programeri nanotehnologije mogu nastaviti minijaturizirati dijelove (ili posuditi tehnike iz mikročipa izrada), mogli bi izraditi jednostavne mikroskopske kamere, manje od promjera kapilare (10 mikrona ili oko 100.000 atoma preko). Te su kamere mogle preslikati cijelo tijelo i telefonirale rezultatima.

Svi ti podaci, sintetizirani zajedno, mogli bi pružiti cjelovitu kartu većine tkiva u ljudskom tijelu perspektive svojih kapilara, prikazuje cijelo ljudsko tijelo s razinom detalja koji je nemoguć pomoću X-zraka ili MR. Jedan prijedlog za izgradnju ovakvog tipa je takozvano „vaskularno kartografsko skeniranje Nanodevica“, koji je razvio Frank Boehm, autor knjige „Nanomedical dizajn uređaja i sustava. 'Boehm vjeruje:

Nano-medicinska dijagnostika i terapeutici djeluju na staničnoj i molekularnoj razini, upravo tamo gdje mnogi bolesti pronalaze svoju genezu […] [N] anomedicina može potencijalno dijagnosticirati i liječiti mnoga stanja, prije nego što dobiju priliku za razmnožavanje. […] Ne mogu se zamisliti da imat će sposobnost za vrlo točne dijagnoze i pažljivo i temeljito iskorjenjivanje gotovo bilo kojeg bolesnog stanja, patogenog ili toksičnog prijetnja.

Nanotehnologija i neuroznanost

Nanotehnologija također ima potencijal da promijeni način na koji liječnici liječe poremećaje u mozgu. Što se stvari prikupljanja podataka možda koristi, može se koristiti nanocrne dijamantske čestice, koja svijetli kao odgovor na električnu aktivnost mozga, kako bi pretvorila moždanu aktivnost u frekvencije svjetlosti koje bi mogle pobjeći iz lubanje i biti registrirane od strane vanjskih senzora.

To bi istraživačima omogućilo proučavanje mozga u mnogo većim detaljima. Biti u stanju vidjeti točne obrasce moždane aktivnosti bilo bi korisno za otkrivanje dinamike napadaja i mentalnih bolesti u pojedinim mozgovima, omogućavajući ciljane intervencije riješiti problem.

Na suprotnoj strani, moguće je koristiti ugljikove nanocjevčice za prenos signala do i od pojedinih neurona. Trenutno je tehnologija primjenjuju ga talijanski istraživači pri provođenju električne aktivnosti preko mrtvog moždanog tkiva prepušteni udarima ili infekcijama, ali bi se također mogao koristiti za izradu mrežnih elektroda koje su mnogo finije i bio-kompatibilnije od postojećih tehnologija, omogućavajući sofisticiraniji implantati istovremeno čineći manje štete izvornom tkivu.

To bi u principu moglo djelovati na puno većoj razlučivosti i širem opsegu od tradicionalnih implantiranih elektroda, omogućujući nove vrste implantati mozga Uključite se u mozak i tijelo - budućnost implantiranih računalaS trenutnim trendom tehničkih inovacija i napretka, sada je pravo vrijeme da se istraži suvremeno stanje u računalno-ljudskim tehnologijama. Čitaj više i uređaje za stimulaciju mozga Čak i sa relativno grubom implantacijom elektroda koja je danas dostupna, učinci stimulacije mozga su značajni:

Alternativno je moguće koristiti iste tehnike koristi se za nano-kemoterapiju za isporuku drugih kemikalija, poput neurotransmitera i psihijatra lijekove do određenih regija mozga s mnogo više preciznosti (uključujući isporuku lijekova unutar pojedinca Stanice). Uz bolje neuronske pacemakere, ovo bi se moglo proširiti i na širi spektar terapija, uključujući liječenje depresije, anksioznosti, pa čak i poremećaja ličnosti.

Ova vrsta terapije mogla bi se koristiti i za stvaranje čvršćih sučelja s protetskim uređajima i pružanje više komunikacijskih mogućnosti za 'zaključane' pacijente.

Ovako točno usmjerena tehnologija mogla bi radikalno promijeniti način na koji se provodi neurološka medicina. To bi moglo dovesti do psihijatrijske medicine koja se temelji na podacima i oslanja se na izravnu intervenciju koja je puno više učinkovit i daleko egzistencijalnije uznemirujući (zamislite prvi računalni virus koji može zaraziti mozak koji regulira raspoloženje implantata).

Nanotehnologija će, kako napreduje, imati dubok utjecaj na ljudsko stanje, omogućujući nam da popravimo stanična oštećenja i liječimo razne ljudske nevolje u novim i bolji načini, ali to sa sobom donosi i potrebu za boljim razumijevanjem tjelesnih sustava koje mi utječemo, kao i uvažavanjem etike koja ide zajedno sa da.

Što mislite o nanotehnologiji u medicini? Smatrate li da je to nova granica medicinske znanosti ili je osuđena na propast od početka? Podijelite svoje misli u odjeljku s komentarima u nastavku.

Broj kredita: Nanobots Via Shutterstock, "DNA može djelovati kao velcro za nanočestice, ", Iz Nacionalnog laboratorija Argonne,"B0006421 Stanice raka dojke", Amy Dame,"Kvantne točkice", Iz Nacionalnog laboratorija Argonne,"autizam neuro-imaging studija", Ian Ruotsala,"životna ruka 2“, Autor Università Campus Bio-Medico di Roma