Како нанотехнологија мења будућност медицине

Реклама

Дуго смо чули о нанотехнологији, како у научној фантастици, тако и у медијима, али до сада није стигло много тога. Међутим, нови талас терапија заснованих на нанотехнологији је на хоризонту и спремни су да промене свет медицине.

Нанотехнологију, технолошки концепт који је први пут предложио Ричард Фејнман у свом предавању из 1959. године, „Има довољно простора на дну“, Ерик Дреклер популаризовао је 1986. године својом књигом „Мотори стварања. " У књизи је изложена могућност само-умножавања машина молекулских размера које су у стању да раде... готово све.

Претпоставка је инспирисала многа научнофантастична дела, укључујући плен Мајкла Црицхтона и одличан Неил Степхенсон "Дијамантно доба." Потенцијал нанотехнологије трајао је дуго време да се покаже лице, али коначно почиње стизати у облику софистицираних медицинских интервенција које ће у скорој будућности дубоко променити природу здравствене заштите.

Нанотехнологија и медицина

Потенцијал за нанотехнологију, у пуном дрексерском смислу, је без преседана. Прави универзални монтери, ако успемо да смислимо како да их изградимо, довешће до дубоког промена у људском стању. Наравно, постоји дуг пут. На пуно начина нисмо ни близу. На друге начине, напредак се наставља на неке изненађујуће начине - и корисне.

Моореов закон Шта је Моореов закон и какве то везе има са вама? [МакеУсеОф објашњава]Лоша срећа нема никакве везе са Моореовим законом. Ако је то удружење које сте имали, то мијешате са Мурпхијевим законом. Међутим, нисте били далеко јер Моореов закон и Мурпхијев закон ... Опширније континуирано доноси напредак у нанотехнологији - сада можемо произвести транзисторе који дословно постоје на нано-скали, пречника стотина атома.

Слично томе, у медицини је једно од највећих проблема наша неспособност да правилно усмеримо интервенције. У психоактивној медицини и Клиничка психологија 6 ТЕД разговора о психологији и људском понашањуЉудски мозак је сложен и збуњујући, што објашњава зашто је људско понашање тако сложено и збуњујуће. Људи имају тенденцију да се понашају на један начин када осећају нешто сасвим друго. Ево неколико ... Опширније на пример, оно што доктори стварно желе је да стимулишу неке регије мозга и сузбијају друге да селективно решавају сваки проблем који пацијент има. Пука несрећа у историји је да је најбољи начин да се то тренутно учини администрирање лекова који су то учинили узгред, на безброј начина на који мењају мозак и тело, догоди се да им се покаже неки од оних жељених ефекти.

Ако хирурзи могу ставити жице у мозак људи и на селективан начин стимулисати одређене регионе, поље менталног здравља могло би избећи нежељене ефекте традиционалних психоактивних лекова. Основна техника је већ је приказано да раде у депресији, према чланку у Неурон резимирајући низ различитих клиничких испитивања.

Размислите и о раку - оно што лекари заиста желе у онкологији да убију ћелије тумора. Жао нам је што је једно од најбољих оруђа за убијање туморских ћелија хемотерапија која има и несретан споредни ефекат убијања регуларних ћелија. То такође чини пацијенте врло болеснима.

Нанотехнологија нуди начин за усмеравање интервенција у људском телу, потенцијално на нивоу појединца ћелије, користећи паметне оперативне елементе који су толико мали да физички не ометају нормално тело функција. Фини прсти чине мање оштећења, а машине мање од најфинијег капилара у телу могу ићи тамо где год крв оде.

Ако се могу направити довољно паметни, такви наномедицински уређаји могу разборито бирати где и на који начин интервенирати. Очигледно је да ће више бити могуће када инжењери могу да направе роботе који имају софистицираније понашање (попут способност кретања под сопственом снагом), али чак и релативно примитивне наномаутомоције данашњице имају пуно вредност.

Нанотехнологија и рак

Прилагођени ланци ДНК су изграђени тако да ће се савити у произвољне облике и могу имати протеине и ензими везани за њих, омогућавајући им да се понашају на интелигентан начин и реагују на променљиве ситуације у човеку тело. Даниел Левнер, биоинжињер на Харварду, верује да је такво понашање веома моћно.

ДНК нанороботи могу потенцијално да спроводе сложене програме који би се једног дана могли користити за дијагностику или лечење болести са невиђеном софистицираношћу.

Ове машине се могу користити за изградњу кавеза који се могу отворити или затворити као одговор на хемијске знакове на пример, ослобађајући хемотерапију само када наиђу на протеинске маркере посебно повезане са тумором ткива.

То ће омогућити примену усмерене хемотерапије уз минимизирање или уклањање нуспојава. Ово ће такође омогућити примену хемотерапија које су ефикасније од постојећих терапија, али тренутно се не могу применити због озбиљности нуспојава.

Сличан, али другачији приступ је користите сићушне наночестице направљене од силицијума и злата која се веже за туморско ткиво и насичује тумор. Тада се могу применити ласери у близини инфрацрвеног зрачења, који не утичу много на људско ткиво, али узрокују загревање наночестица злата.

Овај процес омогућава спаљивање одређених подручја ткива (оних напуњених наночестицама и на путу ласера). Подешавањем ласера ​​и расподјеле честица, љекари могу врло селективно уништити ткиво рака. Мртво ткиво може бити хируршки уклоњено или очишћено од стране самог имунолошког система, у зависности од обима болести. Варијација поступка је употреба шупљих златних шкољки које ослобађају оптерећење хемотерапије када се загреју, омогућавајући употребу ласера ​​за даље рафинирање тамо где су лекови распоређени (ако протеини маркера тумора нису довољно специфично).

Нанотехнологија и дијагностика

Друга област у којој нанотехнологија има потенцијал за револуцију у области медицине је у прикупљању медицинских података. Помоћу нанотехнологије, могуће је дистрибуирати дијагностичке уређаје на на скали од целог тела откривају хемијске промене као што се дешавају. Ово може омогућити ближе праћење здравља и стања пацијента у реалном времену на начине који на други начин нису могући.

Изван тела, нанотехнологија се такође може користити за убрзавање секвенцирања гена и хемијске анализе коришћењем квантне тачке везано за било делимичне секвенце ДНК или протеине који се везују за друге материјале за које су заинтересовани лекари. Затим можете погледати само дистрибуцију ужарених елемената да бисте видели шта је присутно у узорку.

Ово би потенцијално могло учинити бржим, јефтинијим и поузданијим обављање одређених врста испитивања изван тела - могли бисте саставити тестове који узимају мали узорак ткива и редоследу га за делове ХИВ генома, откривајући раније и више инфекција поуздано. Истраживачи са Станфорда користили су ову технику да би пронашли оштећене гене уобичајене код неких врста рака, као начин да брже прегледају ткиво тумора:

Како кдотс може да прати присуство више молекула током дужег временског периода, истраживачи имају за циљ да их употребе за стварање врсте оптичког баркода који одражава различите нивое маркери тумора. Баркод може назначити врсту и стадијума тумора.

На дужи рок, ако програмери нанотехнологије могу да наставе минијатурисати делове (или позајмљују технике из микрочипа израда), могли би да направе једноставне микроскопске камере, мање од пречника капиларе (10 микрона или око 100.000 атома). Ове камере би могле пресликати цело тело, телефонирајући резултатима куће.

Сви ти подаци, синтетизовани заједно, могли би пружити комплетну мапу већине ткива у људском телу, од перспективе његових капилара, приказује цело тело код нивоа детаља који је немогућ помоћу рендгенских снимака или МРИ. Један предлог за изградњу оваквог типа је такозвано „васкуларно картографско скенирање Нанодевица“, који је развио Франк Боехм, аутор књиге „Наномедицал уређај и дизајн система. 'Боехм верује:

Нано-медицинска дијагностика и терапеутици делују на ћелијском и молекуларном нивоу, управо тамо где многи болести проналазе своју генезу […] [Н] аномедицина има потенцијал за дијагностицирање и лечење многих стања прелиминарно, пре него што имају прилику да се размноже. […] [И] није могуће да они биће прожет могућностима за врло тачне дијагнозе и пажљивим и темељним искорјењивањем готово било којег болесног стања, патогеног или токсичног претња.

Нанотехнологија и неурознаност

Нанотехнологија такође има потенцијал да промени начин на који лекари лече поремећаје у мозгу. На страни прикупљања података, могуће је користити нано-скали дијамантских честица, који светли као одговор на електричну активност мозга, да претвара мождану активност у фреквенције светлости које могу да побјегну из лобање и региструју их спољни сензори.

То би истраживачима омогућило да проуче мозак много детаљније. Способност да се виде тачни обрасци мождане активности било би корисно за откривање динамике нападаја и менталних болести у појединим мозговима, омогућавајући циљане интервенције за решавање проблема.

На супротној страни, могуће је користити угљене наноцјевчице за пренос сигнала до и са појединих неурона. Тренутно је технологија примењују га италијански истраживачи за пренос електричне активности преко мртвог можданог ткива остављен ударима или инфекцијама, али би се такође могао користити за израду мрежних електрода које су много лепше и биокомпатибилније од постојећих технологија, омогућавајући софистициранији имплантати уз мање оштећења оригиналног ткива.

Ово би, у принципу, могло да делује на много већој резолуцији и ширем обиму у односу на традиционалне имплантиране електроде, омогућавајући нове врсте имплантати мозга Укључивање у ваш мозак и тело - будућност имплантираних рачунараСа тренутним трендом техничких иновација и напретка, сада је право време да се истражи стање технике у рачунарско-људским технологијама. Опширније и уређаје за стимулацију мозга Чак и са релативно грубом имплантацијом електрода која је данас доступна, ефекти стимулације мозга су значајни:

Алтернативно, могуће је користити исте технике користи се за нано-примену хемотерапије за испоруку других хемијских супстанци, попут неуротрансмитера и психијатра лекови до одређених регија мозга са много више прецизности (укључујући испоруку лекова унутар појединаца ћелије). Упоредо са бољим неуронским пејсмејкерима, ово би се такође могло проширити на много шири спектар терапија, укључујући лечење депресије, анксиозности, па чак и поремећаја личности.

Ова врста терапије могла би се користити и за стварање чвршћих интерфејса са протетским уређајима и пружање више комуникацијских опција за „закључане“ пацијенте.

Ова врста прецизно циљане технологије могла би радикално променити начин на који се практикује неуролошка медицина. То би могло довести до психијатријске медицине која се заснива на подацима и ослања се на директну интервенцију која је далеко више ефикасан и далеко егзистенцијалније узнемирујући (замислите први рачунарски вирус који може заразити мозак који регулише расположење имплантати).

Како напредује нанотехнологија, имаће дубок утицај на људско стање, омогућавајући нам да поправимо ћелијска оштећења и лечимо разне људске неприлике у новим и бољи начини, али то са собом доноси и потребу за већим разумевањем телесних система које посежемо, као и уважавањем етике која иде уз то то.

Шта мислите о нанотехнологији у медицини? Да ли сматрате да је то нова граница медицинске науке или је осуђена на пропаст од почетка? Поделите своје мисли у одељку за коментаре испод.

Број кредита: Наноботи Виа Схуттерстоцк,ДНК може деловати као велкро за наночестице, ", Из Националне лабораторије Аргонне,"Б0006421 Ћелије рака дојке", Написала Ами Даме,"Квантне тачке„, Из Националне лабораторије Аргонне,“неуро-сликовна студија о аутизму", Иан Руотсала,"животна рука 2“, Универзитет Цампус Био-Медицо ди Рома