Kuidas nanotehnoloogia muudab meditsiini tulevikku

Reklaam

Oleme nanotehnoloogiast juba pikka aega kuulnud nii ulmekirjanduses kui ka meedias, kuid sellest pole seni palju tulnud. Kuid nanotehnoloogiliste teraapiate uus laine on silmapiiril ja nad on valmis muutma meditsiinimaailma.

Nanotehnoloogia, tehnoloogiline kontseptsioon, mille pakkus esmakordselt välja Richard Feynman oma 1959. aasta loengus “Altpoolt on palju ruumi”, mida Erik Drexler populariseeris 1986. aastal oma raamatu “Loomise mootorid. ” Raamat tõi välja võimaluse ise reprodutseerida, molekulaarse mõõtmega masinad, mis on võimelised tegema… peaaegu kõike.

Eeldus on inspireerinud paljusid ulmeteoseid, sealhulgas Michael Crichtoni “Prey” ja Neil Stephenson suurepärast “The Diamond Age”. Nanotehnoloogia potentsiaal võttis kaua aega on aeg oma nägu näidata, kuid lõpuks on see jõudmas keerukate meditsiiniliste sekkumiste kujul, mis muudavad tervishoiu olemust lähitulevikus põhjalikult.

Nanotehnoloogia ja meditsiin

Nanotehnoloogia potentsiaal kogu Drexleri keeles on enneolematu. Tõelised universaalsed kokkupanijad, kui suudame välja mõelda, kuidas neid ehitada, seavad inimese seisundi põhjalikku muutusse. Muidugi on veel pikk tee minna. Paljuski pole me isegi lähedal. Muul viisil on progress jätkunud üllatavatel ja kasulikel viisidel.

Moore'i seadus Mis on Moore'i seadus ja mis sellel on teiega pistmist? [MakeUseOf selgitab]Halval õnnel pole Moore'i seadusega mingit pistmist. Kui see on ühendus, mis teil oli, ajate selle segamini Murphy seadusega. Kuid te ei olnud kaugel, sest Moore'i seadus ja Murphy seadus ... Loe rohkem juhib pidevalt nanotehnoloogia edusamme - saame nüüd toota transistore, mis eksisteerivad otseses mõttes nanomõõtmetes ja mille läbimõõt on sadu aatomeid.

Sarnaselt meditsiinis on üks suuremaid probleeme meie võimetus sekkumisi õigesti suunata. Psühhoaktiivses meditsiinis ja kliiniline psühholoogia 6 Meelde puhuv TED räägib psühholoogiast ja inimese käitumisestInimese aju on keeruline ja segane, mis selgitab, miks inimese käitumine on nii keeruline ja segane. Inimestel on kalduvus käituda ühel viisil, kui nad tunnevad midagi täiesti teist. Siin on mõned ... Loe rohkem Näiteks soovivad arstid stimuleerida mõnda ajupiirkonda ja suruda teisi valikuliselt lahendama mis tahes probleeme, mis patsiendil tekivad. See on lihtsalt ajaloo õnnetus, et parim viis selle saavutamiseks on praegu manustada ravimeid muide, kõigil aju ja keha muutmise viisidel on mõni neist soovitud efektid.

Kui kirurgid võiksid juhtmeid inimeste ajudesse panna ja konkreetseid piirkondi ohutul viisil stimuleerida, saaks vaimse tervise valdkond vältida traditsiooniliste psühhoaktiivsete ravimite kõrvaltoimeid. Põhitehnikal on on juba näidatud töötada depressioonis vastavalt artiklile Neuron kokku võttes mitmeid erinevaid kliinilisi uuringuid.

Mõelge ka vähile - see, mida arstid onkoloogias tegelikult tahavad, on kasvajarakkude tapmine. On kahetsusväärne, et üks parimaid vahendeid kasvajarakkude hävitamiseks on keemiaravi, millel on kahetsusväärne kõrvalmõju ka tavaliste rakkude tapmisel. See teeb ka patsiendid väga haigeks.

Nanotehnoloogia pakub viisi inimkehasse sekkumise suunamiseks, potentsiaalselt inimese tasandil rakud, kasutades nutikaid tööelemente, mis on nii väikesed, et need ei häiri normaalset keha funktsiooni. Peenikesed sõrmed kahjustavad vähem ja keha peeneimast kapillaarist väiksemad masinad võivad käia kõikjal, kus verd läheb.

Kui neid saab muuta piisavalt nutikateks, saavad sellised nanomeditsiiniseadmed mõistlikult valida, kuhu ja kuidas sekkuda. Ilmselt on rohkem võimalik, kui insenerid saavad ehitada keerukama käitumisega roboteid (nt võime liikuda omal jõul), kuid isegi tänapäeval suhteliselt primitiivsetel nanomahladel on palju väärtus.

Nanotehnoloogia ja vähk

DNA kohandatud ahelad on konstrueeritud nii, et need volditakse suvalisteks kujudeks ja neil võivad olla valgud ja nende külge seotud ensüümid võimaldavad neil arukalt käituda ja reageerida muutuvatele olukordadele inimeses keha. Harvardi bioinsener Daniel Levner usub, et selline käitumine on väga võimas.

DNA nanorobotid võiksid potentsiaalselt läbi viia keerulisi programme, mida ühel päeval saaks kasutada haiguste diagnoosimiseks või raviks enneolematu keerukusega.

Neid masinaid saab kasutada puuride ehitamiseks, mida saab keemiliste näpunäidete korral avada või sulgeda Näiteks vabastab keemiaravi ainult siis, kui nad põrkuvad spetsiaalselt kasvajaga seotud valumarkeritesse pabertaskurätik.

See võimaldab rakendada suunatud kemoteraapiat, minimeerides või kõrvaldades samas kõrvaltoimed. See võimaldab kasutada ka keemiaravi, mis on tõhusam kui olemasolevad ravimeetodid, kuid mida ei saa praegu kõrvaltoimete tõsiduse tõttu kasutada.

Sarnane, kuid erinev lähenemisviis on kasutage pisikesi ränidioksiidist ja kullast valmistatud nanoosakesi mis seostuvad kasvajakoega ja küllastavad kasvaja. Seejärel saab kasutada infrapunakiirguse lasereid, mis ei ole inimese koega kuigi suhelda, kuid põhjustavad kulla nanoosakeste soojenemist.

See protsess võimaldab põletada konkreetseid kudede piirkondi (nanoosakestega täidetud ja laseri teekonnas olevad kudede piirkonnad). Nii laserite kui ka osakeste jaotuse häälestamisega saavad arstid vähikoe väga valikuliselt hävitada. Surnud kudet saab sõltuvalt haiguse ulatusest immuunsussüsteemi abil ise kirurgiliselt eemaldada või puhastada. Protseduuri variatsiooniks on kasutada õõnesid kuldkoori, mis vabastavad kuumutamisel keemiaravi kasulikust koormusest, laserite kasutamise abil ravimite kasutamise täpsustamiseks (kui kasvaja markervalgud ei ole piisavad) konkreetne).

Nanotehnoloogia ja diagnostika

Teine valdkond, kus nanotehnoloogial on potentsiaal muuta meditsiinivaldkond revolutsiooniliseks, on meditsiiniliste andmete kogumisel. Nanotehnoloogia abil on võimalik kogu kehas levitada nanomõõtmelisi diagnostikaseadmeid tuvastada keemilisi muutusi nagu nad juhtuvad. See võib võimaldada patsiendi tervise ja seisundi jälgimist reaalajas viisil, mis pole muidu võimalik.

Kehaväliselt saab nanotehnoloogiat kasutada ka geenide järjestamise ja keemilise analüüsi kiirendamiseks kvantpunktid mis on seotud kas osaliste DNA järjestustega või valkudega, mis on seotud teiste materjalidega, millest arstid huvitatud on. Seejärel saate lihtsalt vaadata hõõguvate elementide jaotust, et näha, mis proovis oli.

See võib potentsiaalselt muuta teatud tüüpi kehaväliste testide tegemise kiiremaks, odavamaks ja usaldusväärsemaks - võite ehitage testid, mis võtavad väikese koeproovi ja järjestage see HIV genoomi tükkide jaoks, tuvastades nakkusi varem ja palju muud usaldusväärselt. Stanfordi teadlased kasutasid seda tehnikat kasvajate kudede kiirema sõeluuringu korral teatud vähivormides levinud kahjustatud geenide otsimiseks:

Kuna qdots suudab jälgida mitme molekuli olemasolu pikema aja jooksul, teadlaste eesmärk on neid kasutada omamoodi optilise vöötkoodi genereerimiseks, mis kajastaks mitmesuguseid tasemeid kasvaja markerid. Vöötkood võib näidata kasvaja tüüpi ja staadiumi.

Pikemas perspektiivis, kui nanotehnoloogia arendajad saavad jätkata osade minimeerimist (või laenata tehnikaid mikrokiibilt tootmine), saaksid nad ehitada lihtsaid mikroskoopilisi kaameraid, mis on väiksemad kui kapillaari läbimõõt (10 mikronit ehk umbes 100 000 aatomid üle). Need kaamerad võiksid tervet keha kaardistada, tulemustele koju helistades.

Kõik need andmed, sünteesitud koos, võiksid anda täieliku kaardi enamikust inimkehas olevatest kudedest selle kapillaaride perspektiiv, mis näitab kogu inimkeha detailsusastmel, mis pole röntgenpildi või MRI. Üks ettepanek millegi sellise ehitamiseks on niinimetatud vaskulaarne kartograafiline skaneerimise nano seade, mille töötab välja Frank Boehm, raamatu „Nanomeditsiiniseadmete ja süsteemide kujundamine. ”Boehm usub:

Nano-meditsiiniline diagnostika ja ravi toimivad rakulisel ja molekulaarsel tasemel, just seal, kus paljud haigusprotsessid tekivad. […] [N] anomeditsiin on potentsiaalne diagnoosida ja ravida paljusid haigusseisundeid ennetavalt, enne kui neil on võimalus levida. […] [I] on mõeldav, et nad on varustatud võimetega täpset diagnoosimist ning praktiliselt kõigi patogeensete või toksiliste haigusseisundite täpset ja põhjalikku likvideerimist ähvardus.

Nanotehnoloogia ja neuroteadus

Nanotehnoloogial on ka võimalus muuta seda, kuidas arstid ravivad ajuhäireid. Asjade andmekogumise poole pealt võib olla võimalik seda kasutada nanomõõdulised teemandiosakesed, mis süttivad vastuseks aju elektrilisele aktiivsusele, et muuta aju aktiivsus valguse sagedusteks, millest kolju pääseb ja mida välised andurid registreerivad.

See võimaldaks teadlastel aju palju detailsemalt uurida. Aju aktiivsuse täpsete mustrite nägemine oleks abiks krambihoogude ja vaimsete haiguste dünaamika käärimiseks üksikutest ajudest, võimaldades sihipärased sekkumised probleemi lahendamiseks.

Klapil võib olla võimalik kasutada süsiniknanotorusid signaalide edastamiseks üksikutele neuronitele ja neist eraldi. Praegu on tehnoloogia mida Itaalia teadlased rakendavad elektrilise aktiivsuse kandmiseks surnud ajukoes jäetud löökide või nakkuste tagajärjel, kuid seda saab kasutada ka elektroodivõrede valmistamiseks, mis on olemasolevast tehnoloogiast palju peenemad ja bioloogiliselt ühilduvamad, võimaldades keerukamad implantaadid samal ajal vähem kahjustades algset kude.

See võiks põhimõtteliselt töötada palju suurema eraldusvõimega ja laiemalt kui traditsioonilised implanteeritud elektroodid, võimaldades uut tüüpi aju implantaadid Aju ja keha ühendamine - implanteeritud arvutite tulevikVõttes arvesse praegust tehnilise innovatsiooni ja edasimineku suundumust, on nüüd hea aeg uurida arvuti-inimese tehnoloogiate uusimat taset. Loe rohkem ja aju stimuleerivad seadmed. Isegi tänapäeval saadavaloleva suhteliselt toore elektroodi implantatsiooni korral on aju stimulatsiooni mõju märkimisväärne:

Teise võimalusena on võimalik kasutada nuppu samad tehnikad kasutatakse nanoteenustega keemiaravis muude kemikaalide, näiteks neurotransmitterite ja psühhiaatriliste ravimite manustamiseks narkootikumid konkreetsetesse ajupiirkondadesse palju täpsemini (sealhulgas ravimite kohaletoimetamine üksikisiku sees) rakud). Koos paremate närvistimulaatoritega võiks see laieneda ka palju laiemale raviviisile, sealhulgas depressiooni, ärevuse ja isegi isiksusehäirete raviks.

Seda laadi teraapiat saab kasutada ka proteesiseadmetega tihedamate liideste loomiseks ja lukustatud patsientidele rohkem suhtlusvõimalusi pakkuda.

Selline täpselt suunatud tehnoloogia võib radikaalselt muuta neuroloogilise meditsiini kasutamist. See võib viia psühhiaatrilise meditsiinini, mis põhineb andmetel ja tugineb otsesele sekkumisele, mis on palju enam tõhusad ja eksistentsiaalselt häirivad (kujutage ette esimest arvutiviirust, mis võib nakatada meeleolu reguleerivat aju) implantaadid).

Nanotehnoloogial on selle arenedes sügav mõju inimese seisundile, võimaldades meil parandada rakukahjustusi ja ravida mitmesuguseid inimlikke vaevusi uutes ja paremaid viise, kuid see toob endaga kaasa ka vajaduse paremini mõista kehasüsteeme, mida me rikkume, ning ka eetika tunnustamist, mis käivad koos seda.

Milline on teie nanotehnoloogia kasutuselevõtt meditsiinis? Kas tunnete, et see on arstiteaduse uus piir, või on see algusest peale määratud nurjumisele? Jagage oma mõtteid allpool olevas kommentaaride jaotises.

Pildikrediidid: Nanobotid Shutterstocki kaudu “DNA võib toimida nanoosakeste jaoks takjatekkena, ”, Autor Argonne National Labs,“B0006421 rinnavähirakud“, Autor Amy Dame,“Kvantpunktid“, Autor Argonne National Labs,“autismi neuro-imaging uuring“, Autor Ian Ruotsala,“elukäsi 2“, Autor Università Campus Bio-Medico di Roma