Kako nanotehnologija spreminja prihodnost medicine

Oglas

Tako o znanstveni fantastiki kot v medijih že dolgo slišimo o nanotehnologiji, a do zdaj ni bilo veliko tega. Vendar je na obzorju nov val terapij, ki temeljijo na nanotehniki, in so pripravljeni spremeniti svet medicine.

Nanotehnologijo, tehnološki koncept, ki ga je prvi predlagal Richard Feynman v svojem predavanju iz leta 1959 "Obstaja veliko prostora na dnu", je Erik Drexler populariziral leta 1986 s svojo knjigo "Motorji ustvarjanja. " V knjigi je bila opisana možnost samopomnovanja strojev z molekularno lestvico, ki so sposobni narediti... skoraj vse.

Predpostavka je navdihnila številna znanstvenofantastična dela, med njimi "Plen" Michaela Crichtona in odlični "Diamantna doba" Neila Stephensona. Potencial nanotehnologije je trajal dolgo čas, da pokažejo svoj obraz, a končno začne prihajati v obliki prefinjenih medicinskih posegov, ki bodo v prihodnosti močno spremenili naravo zdravstvenega varstva.

Nanotehnologija in medicina

Potencial za nanotehnologijo, v polnem drekserskem smislu, je brez primere. Pravi univerzalni sestavljavci, če lahko ugotovimo, kako jih sestaviti, bodo spodbudili globok premik v človeškem stanju. Seveda je dolga pot. Na veliko načinov si sploh nismo blizu. Na druge načine se napredek nadaljuje na nekatere presenetljive načine - in koristne.

Moorov zakon Kaj je Mooreov zakon in kaj ima s teboj? [MakeUseOf pojasnjuje]Slaba sreča nima nobene zveze z Mooreovim zakonom. Če je to združenje, ki ste ga imeli, ga zamenjate z Murphyjevim zakonom. Vendar niste bili daleč, ker Mooreov zakon in Murphyjev zakon ... Preberi več nenehno poganja napredek nanotehnologije - zdaj lahko izdelujemo tranzistorje, ki dobesedno obstajajo v nano-lestvici, s premerom sto atomov.

Prav tako je v medicini eno največjih vprašanj naša nezmožnost pravilnega ciljanja intervencij. V psihoaktivni medicini in klinična psihologija 6 TED-Blowing TED govori o psihologiji in človeškem vedenjuČloveški možgani so zapleteni in zmedeni, kar pojasnjuje, zakaj je človeško vedenje tako zapleteno in zmedeno. Ljudje imajo nagnjenost k enosmernemu ravnanju, ko čutijo nekaj povsem drugega. Tukaj je nekaj ... Preberi več Na primer, tisto, kar zdravniki resnično želijo narediti, je spodbuditi nekatere možganske regije in druge zatirati, da selektivno rešijo vse težave, ki jih ima pacient. Zgodovina zgodovine je zgolj naključje, da je najboljši način, da to storite zdaj, dajanje zdravil, ki to uporabljajo mimogrede, na nešteto načinov, kako spreminjajo možgane in telo, imajo nekateri želene učinki.

Če bi kirurgi lahko napeljali žice v možgane ljudi in selektivno spodbudili določene regije na varen način, bi se lahko na področju duševnega zdravja izognili stranskim učinkom tradicionalnih psihoaktivnih zdravil. Osnovno tehniko ima že prikazano delovati v depresiji, v skladu s člankom v Neuron povzemanje številnih različnih kliničnih preskušanj.

Razmislite tudi o raku - tisto, kar zdravniki v onkologiji resnično želijo, je ubiti tumorske celice. Žal je eno najboljših orodij za ubijanje tumorskih celic kemoterapija, ki ima neželen stranski učinek tudi ubijanje navadnih celic. Zaradi tega so bolniki zelo bolni.

Nanotehnologija ponuja pot do neposrednih posegov v človeško telo, ki so potencialno na ravni posameznika celice z uporabo pametnih operacijskih elementov, ki so tako majhni, da fizično ne motijo ​​normalnega telesa funkcijo. Fini prsti naredijo manj škode in stroji, manjši od najboljših kapilar v telesu, lahko gredo povsod, kjer gre kri.

Če jih je mogoče narediti dovolj pametne, lahko takšne nanomedicinske naprave preudarno izbirajo, kje in kako intervenirati. Očitno bo mogoče več, ko bodo inženirji lahko izdelali robote, ki imajo bolj prefinjeno vedenje (kot npr sposobnost gibanja pod lastno močjo), vendar imajo tudi danes relativno relativno primitivni nanomavtini veliko vrednost.

Nanotehnologija in rak

Polje DNK po meri so narejene tako, da se bodo zložile v poljubne oblike in so lahko beljakovine in encimi se vežejo nanje in jim omogočajo, da se obnašajo inteligentno in se odzivajo na spreminjajoče se razmere v človeku telo. Daniel Levner, bioinženir na Harvardu, meni, da je takšno vedenje zelo močno.

DNK nanoroboti lahko potencialno izvajajo zapletene programe, ki bi jih nekega dne lahko uporabili za diagnosticiranje ali zdravljenje bolezni z brezhibno sofisticiranostjo.

Ti stroji se lahko uporabljajo za izdelavo kletk, ki se lahko odpirajo ali zapirajo kot odgovor na kemične napotke na primer sproščajo kemoterapijo le, ko naletijo na beljakovinske markerje, ki so posebej povezani s tumorjem tkiva.

To bo omogočilo uporabo usmerjene kemoterapije, hkrati pa bo zmanjšalo ali odpravilo neželene učinke. To bo omogočilo tudi uvedbo kemoterapij, ki so učinkovitejše od obstoječih terapij, vendar jih trenutno ni mogoče uporabiti zaradi resnosti stranskih učinkov.

Podoben, a drugačen pristop je uporabite drobne nanodelce iz kremena in zlata ki se vežejo na tumorsko tkivo in nasičijo tumor. Nato se lahko uporabijo infrardeči laserji, ki ne delujejo veliko na človeško tkivo, vendar zlati nanodelci segrejejo.

Ta postopek omogoča sežig določenih površin tkiva (tistih, napolnjenih z nanodelci in na poti laserja). Zdravniki lahko s pomočjo nastavitve laserjev in porazdelitve delcev zelo selektivno uničijo tkivo raka. Odmrlo tkivo lahko sam odstrani ali očisti imunski sistem, odvisno od obsega bolezni. Različica postopka je uporaba votlih zlatih školjk, ki ob segrevanju sproščajo naboj kemoterapije oz. ki omogoča uporabo laserjev za nadaljnjo rafiniranje tam, kjer so razporejena zdravila (če beljakovin tumorskih markerjev ni dovolj specifično).

Nanotehnologija in diagnostika

Drugo področje, na katerem lahko nanotehnologija povzroči revolucijo v zdravstvu, je pri zbiranju medicinskih podatkov. Z nanotehnologijo je mogoče razporediti nanostno diagnostične pripomočke po telesu, ki zaznati kemijske spremembe kot se zgodijo. To lahko omogoči natančnejše spremljanje zdravstvenega stanja in stanja pacienta v realnem času na načine, ki sicer niso možni.

Zunaj telesa lahko nanotehnologijo uporabimo tudi za pospešitev zaporedja genov in kemične analize z uporabo kvantne pike navezani bodisi na delne sekvence DNK ali na beljakovine, ki se vežejo na druge materiale, ki jih zdravniki zanimajo. Nato si lahko samo ogledate porazdelitev žarečih elementov, da vidite, kaj je bilo v vzorcu.

S tem bi lahko hitreje, ceneje in zanesljiveje izvedli določene vrste testiranja zunaj telesa - lahko bi sestavite teste, ki vzamejo majhen vzorec tkiva in ga zaporedite za koščke genoma HIV, odkrivanje okužb prej in še več zanesljivo. Raziskovalci na Stanfordu so uporabili to tehniko za iskanje poškodovanih genov, ki so pogosti pri nekaterih vrstah raka, kot način hitrejšega testiranja tumorskih tkiv:

Ker qdoti lahko spremljajo prisotnost več molekul v daljšem časovnem obdobju, raziskovalci jih želijo uporabiti za ustvarjanje neke vrste optične črtne kode, ki odraža različne ravni tumorski markerji. Črtna koda lahko kaže na vrsto in stopnjo tumorja.

Na dolgi rok lahko razvijalci nanotehnologije še naprej miniaturizirajo dele (ali si izposodijo tehnike iz mikročipa izdelava), lahko bi zgradili preproste mikroskopske kamere, manjše od premera kapilare (10 mikronov ali približno 100.000 atomi čez). Te kamere bi lahko preslikale celotno telo in po telefonu sporočile rezultate.

Vsi ti podatki, sintetizirani skupaj, bi lahko zagotovili popoln zemljevid večine tkiva v človeškem telesu z vidika svojih kapilar, ki prikazuje celotno človeško telo s podrobnostmi, ki jih ni mogoče z rentgenskim posnetkom ali MRI. En predlog za izgradnjo takega je tako imenovano „vaskularno kartografsko skeniranje Nanodevice“, ki ga je razvil Frank Boehm, avtor knjige „Nanomedical naprave in sistemske zasnove. Boehm verjame:

Nano-medicinska diagnostika in terapevti delujejo na celični in molekularni ravni, prav tam, kjer mnogi bolezenski procesi najdejo svojo genezo […] [N] anomedicina ima možnost diagnosticiranja in zdravljenja številnih stanj vnaprej, preden se bodo lahko razmnožili. […] [I] ni mogoče, da bi bo prežeta z zmogljivostmi za zelo natančne diagnoze in natančno in temeljito izkoreninjenje skoraj vsakega bolezenskega stanja, patogenega ali strupenega grožnja.

Nanotehnologija in nevroznanost

Nanotehnologija lahko tudi spremeni način zdravljenja možganskih motenj. Na strani zbiranja podatkov bo morda mogoče uporabiti delci diamantov z nano lestvico, ki se prižgejo kot odziv na električno aktivnost možganov, da pretvorijo možgansko aktivnost v svetlobne frekvence, ki lahko uidejo lobanji in jih registrirajo zunanji senzorji.

To bi raziskovalcem omogočilo podrobnejše preučevanje možganov. Sposobnost videnja natančnih vzorcev možganske aktivnosti bi bilo koristno za odkrivanje dinamike napadov in duševnih bolezni v posameznih možganih, kar bi omogočilo ciljno usmerjeni posegi za rešitev problema.

Na drugi strani je mogoče uporabiti ogljikove nanocevke za prenašanje signalov do posameznih nevronov in od njih. Trenutno je tehnologija ki ga italijanski raziskovalci uporabljajo za izvajanje električne aktivnosti po mrtvem možganskem tkivu ki jih zapustijo udarci ali okužbe, lahko pa bi jo uporabili tudi za izdelavo elektronskih mrež, ki so veliko lepše in bolj biokompatibilne od obstoječe tehnologije, kar omogoča bolj izpopolnjeni vsadki hkrati pa naredi manj škode prvotnemu tkivu.

Načeloma bi to lahko delovalo z veliko višjo ločljivostjo in v širšem obsegu kot tradicionalne implantirane elektrode, kar bi omogočalo nove vrste možganski vsadki Vključite se v možgane in telo - prihodnost vsadljenih računalnikovOb trenutnem trendu tehničnih inovacij in napredka je zdaj pravi čas za raziskovanje najsodobnejših tehnologij v računalniško-človeških tehnologijah. Preberi več in naprave za stimulacijo možganov Tudi danes z relativno surovo implantacijo elektrod so učinki možganske stimulacije pomembni:

Lahko pa uporabite tudi iste tehnike uporablja se za nano-kemoterapijo za dostavo drugih kemikalij, kot so nevrotransmiterji in psihiatrični droge v določene možganske regije z veliko večjo natančnostjo (vključno z dostavo zdravil znotraj posameznika celice). Skupaj z boljšimi nevronskimi spodbujevalniki bi se to lahko razširilo tudi na veliko širši nabor terapij, vključno z zdravljenjem depresije, tesnobe in celo osebnostnih motenj.

Tovrstno terapijo bi lahko uporabili tudi za ustvarjanje tesnejših vmesnikov z protetičnimi pripomočki in za zagotavljanje več komunikacijskih možnosti za "zaklenjene" paciente.

Ta vrsta natančno usmerjene tehnologije lahko korenito spremeni način izvajanja nevrološke medicine. To bi lahko vodilo do psihiatrične medicine, ki temelji na podatkih in se zanaša na neposredno posredovanje, ki je veliko več učinkovita in veliko bolj eksistenčno vznemirjajoča (predstavljajte si prvi računalniški virus, ki lahko okuži možgane, ki uravnavajo razpoloženje) vsadki).

Nanotehnologija bo, ko bo napredovala, močno vplivala na človekovo stanje in nam omogočila, da popravimo celično škodo in zdravimo različne človeške stiske v novih in boljših načinov, vendar s seboj prinaša tudi potrebo po večjem razumevanju telesnih sistemov, ki jih posegamo, pa tudi po etiki, ki jo spremljamo da.

Kakšen je vaš nanotehnologija v medicini? Se vam zdi, da je to nova meja medicinske znanosti ali je obsojena na neuspeh že na začetku? Delite svoje misli v spodnjem razdelku s komentarji.

Slikovni sliki: Nanoboti Via Shutterstock,DNK lahko deluje kot velcro za nanodelce, ", Avtor Nacionalnega laboratorija Argonne,"B0006421 Celice raka dojke"Avtorica Amy Dame,"Kvantne pike", Nacionalni laboratorij Argonne,"nevro-slikovna študija avtizma", Ian Ruotsala,"življenjska roka 2“, Avtor Università Campus Bio-Medico di Roma