11.09.2008

НАНОМЕДИЦИНА: лечить людей на уровне молекул

материал взят с сайта http://moikompas.ru/compas/nanomedical

Всего полтора века назад мир удивлялся фантастическому умению лесковского Левши подковать блоху. Надо полагать, что его гвоздочки были сравнимы с толщиной человеческого волоса – около десятой доли миллиметра. Ныне же речь идет уже о совсем других величинах – нанометрах (одна миллиардная часть метра [нано – 9Е-10 (10 в минус 9-й степени)]. Для сравнения: Атом – 0,1 нм; ДНК (ширина) – 2 нм; Протеин – 5-50 нм; Бактерии – 1-10 нм; Белые клетки крови – 10 нм.

Исследования в области наномедицины должны стать одним из направлений национальной программы увеличения продолжительности жизни населения России. Поэтому так важно добиться государственного финансирования этих исследований.

Огромный скачок в лечении заболеваний и остановке старения человеческого организма может совершить в будущем наномедицина.
Наномедицина – это, по определению ученого Роберта Фрейтаса (Robert Freitas), «…слежение, исправление, конструирование и контроль над биологическими системами человека на молекулярном уровне с использованием разработанных наноустройств и наноструктур».
Нанотехнология позволит создавать абсолютно любые объекты манипулируя отдельными атомами вещества.

Судьба новой истины такова: в начале своего существования она всегда кажется ересью (Т.Гексли).

Первые идеи внедрения нанотехнологий набросал великий американский физик прошлого века, нобелевский лауреат Ричард Фейнман (Richard Feynman) в своей хрестоматийной речи 1959 года «Там внизу – море места» (There’s Plenty of Bottom). Его слова казались слушателям фантастикой: в то время не существовало технологий, способных работать с отдельными атомами.

___________________________________________________________________________

Машины для ремонта клеток

Классик в области нанотехнологических разработок и предсказаний Эрик Дрекслер (K.Eric Drexler) в своих фундаментальных работах описал основные методы лечения и диагностики на основе нанотехнологий. Для достижения этих поразительных результатов потребуется создание машин ремонта клеток, прототипами которых являются нанороботы, называемые также ассемблерами или репликаторами.

Медицинские нанороботы должны уметь диагностировать болезни, циркулируя в кровеносных и лимфатических системах человека и внутренних органов, доставлять лекарства и даже делать хирургические операции. Они смогут уничтожать болезни ещё в момент их зарождения и возвращать молодость. Кроме того, представляется актуальным нахождение нанороботов в нервной системе для анализа её деятельности, а также возможность корректировки собственной ДНК, например, для лечения аллергии и диабета. Медицинские нанороботы предоставят возможность оживления людей, замороженных методами крионики.

Типичный медицинский наноробот будет иметь микронные размеры, позволяющие двигаться по капиллярам, и состоять (на базе нынешних взглядов) из углерода. Углерод и его производные выбираются по причине высокой прочности и его химической инертности.
Конструкции нанороботов ещё не разработаны и находятся в стадии проектирования. Их использование, порядок, время работы и вывода из организма будут зависеть от конкретных задач.
В качестве основных источников энергии предполагается использовать локальные запасы глюкозы и аминокислот в теле человека.
Управление нанороботами будет осуществляться акустически путём подачи команд через компьютер.
Лечение будет заключаться во введении нанороботов в человеческое тело для дальнейшего анализа ситуации и принятия решения о выборе метода лечения.

Сейчас разрабатываются...


Среди проектов будущих медицинских нанороботов уже существует внутренняя классификация на микрофагоциты, респироциты, клоттоциты, васкулоиды и другие.

Микрофагоциты предназначены для очищения крови человека от вредных микроорганизмов, потенциально помогая в свертывании крови, транспорте кислорода и углекислого газа, и создании надстройки к естественной иммунной системе. Предполагается, что микрофагоциты будут находить в организме человека чужеродные элементы и перерабатывать их в нейтральные соединения.


Респироциты являются аналогами эритроцитов (красные кровяные тельца, доставляющие кислород к клеткам), которые имеют значительно большую функциональность, чем их природные прототипы. Их внедрение позволит снизить постоянную потребность человека в кислороде, позволяя подолгу обходится без него, и поможет людям, страдающим астматическими заболеваниями.




Клоттоциты – искусственные аналоги тромбоцитов (клеток, участвующих в свертывании крови). Эти машины позволят прекращать кровотечения в течение 1 секунды, будучи более эффективными своих природных аналогов во много раз. Их работа будет заключаться в быстрой доставке к месту кровотечения связывающей сети. Эта искусственная сеть будет задерживать кровяные клетки, останавливая ток крови.




Васкулоид – это механический протез, созданной на основе микрофагоцитов, респироцитов и клоттоцитов, и входящий в состав проекта по созданию робототехнической крови, совместно разработанного Крисом Фениксом и Робертом Фрайтасом. Этот проект, названный «Roboblood», представляет собой комплекс медицинских нанороботов, способных жить и функционировать в теле человека, выполняя все функции естественной кровеносной системы, но только гораздо лучше и эффективнее природной. Робототизированная кровь позволит своему владельцу не бояться микробов и вирусов, атеросклероза и венозного расширения вен, не говоря уже о тотальном лечении больных и поврежденных клеток.


... и уже существуют



Помимо медицинских нанороботов, существующих пока только в головах учёных, в мире уже созданы ряд технологий для наномедицинской отрасли. К ним относятся – адресная доставка лекарств к больным клеткам, диагностика заболеваний с помощью квантовых точек, лаборатории на чипе, новые бактерицидные средства.


Адресная доставка лекарств к больным клеткам позволяет медикаментам попадать только в больные органы, избегая здоровые, которым эти лекарства могут нанести вред.

Диагностика заболеваний с помощью квантовых точек основана на отслеживании перемещения внутри человека различных веществ (лекарств, токсинов, крови). Определив эти движения можно узнать степень распределения и введения новых препаратов.

Лаборатории на чипе позволяют очень быстро проводить сложнейшие анализы и получать результаты, что крайне необходимо в критических для пациента ситуациях. Эти лаборатории позволяют анализировать состав крови, устанавливать по ДНК родство человека, определять распознавание ядовитых веществ.

Новые бактерицидные средства создаются на основе использования полезных свойств ряда наночастиц. Так, например, применение серебряных наночастиц возможно при очистке воды и воздуха, или при дезинфекции одежды и спецпокрытий.

Эти достижения наномедицины станут доступны по разным оценкам только через 40-50 лет. Однако целый ряд последних открытий, разработок и инвестиций в наноотрасли привел к тому, что все больше аналитиков сдвигают эту дату на 10-15 лет в сторону уменьшения, и быть может это ещё не предел.
С помощью достижений нанотехнологии в целом, и наномедицины в частности, станет возможной имплантация наноустройств в человеческий мозг, многократно увеличивая знания человека и скорость его мышления. Эти прогнозы, включая потенциал достижения личного бессмертия, и стали одним из главных факторов появления нового философского течения – трансгуманизма, согласно которому человеческий вид является не венцом эволюции, а промежуточным звеном. Этому виду ещё только предстоит радикальное усиление своих интеллектуальных и физических возможностей.

Что изменится в медицине с появлением нанороботов?

  • С помощью нанороботов будет возможно полное обследование пациента.
  • От операций на органах медицина перейдёт к операциям на молекулах.
  • Нанороботы будут способны ремонтировать клетки. Снабжённые полным описанием человеческого тела с точностью до атома они смогут устранять изменения в организме, ведущие к старению.
  • Раковые клетки будут эффективно распознаваться нанороботами и убиваться сильными препаратами. Аналогично будет уничтожаться различная инфекция.
  • Воздействие лекарств на организм станет намного эффективнее. Поскольку нанороботы будут находить соответствующие клетки и доставлять лекарство непосредственно к ним.
  • Эти крошечные механизмы смогут взять на себя некоторые функции организма. Например, нанороботы смогут участвовать в транспорте кислорода и углекислого газа, свертывании крови, создании кровеносной системы и т.д.
 

Мир вкладывает в нанотехнологии огромные деньги


Сейчас правительства многих стран и масса корпораций инвестируют огромные деньги, чтобы узнать, что случится, если нанотехнология будет использована в медицине, то есть какие перспективы имеет недавно родившаяся наномедицина. Большая часть инвестиций в наноразработки приходится на США, ЕС, Японию и Китай. Существуют прогнозы создания уже к 2015 году товаров и услуг на $1 трлн, включая и образование до 2 млн. рабочих мест.
В 2008 году бюджет американской Национальной Нанотехнологической Инициативы (U.S. National Nanotechnology Initiative) выделяет более 200 миллионов долларов для Национальных институтов здоровья.


Новые инструменты, созданные гением человека, устремлены в бесконечность вселенной, в мир громадный и ранее неведомый, но безжизненный. Человек начинает конструировать молекулы по своему усмотрению, получает возможности воздействовать на белковые молекулы клеток и тканей живого организма, синтезировать белки, управлять процессами мышления. Сейчас на наших глазах появляется реальная возможность активной и продуктивной жизни человека до 100 и более лет. Человеку открывается тайна тела и души всего мироздания. Зачем? Чего ждет от него Мир? Что будет с нашей планетой? Сможет ли человек оказаться достойным открытых ему знаний? Где предел нашего вида? Есть ли он?

Развитие нанотехнологий в России

█ В 2007 году в своем ежегодном послании к Федеральному собранию Президент России В.В.Путин заявил о необходимости создания «Российской корпорации нанотехнологий». Органами исполнительной и законодательной власти был разработан Федеральный закон, который Президент РФ подписал 19 июля 2007 г. об образовании «Российской корпорации нанотехнологий».
Ключевыми направлениями деятельности созданной корпорации, являются:
• содействие реализации государственной политики в сфере нанотехнологий;
• развитие инновационной инфраструктуры в сфере нанотехнологий;
• реализация проектов создания перспективных нанотехнологий и наноиндустрий.

Официальный сайт Российской корпорации нанотехнологий (ГК «Роснанотех») http://www.rusnanotekh.ru

____________________________________________________________________________


█ 21 января 2008 года правительство РФ утвердило поправку к уставу Российской Академии Наук, согласно которой прежде существовавшее отделение информационных технологий и вычислительных систем преобразовано в отделение нано- и IT-технологий.

«Объем федеральных инвестиций в развитие нанотехнологий в России до 2015 года может составить до 120 миллиардов рублей», – заявил вице-президент РАН Жорес Алферов, возглавивший профильную секцию в отделении нано- и IT-технологий академии.

По его словам, основная задача, которая стоит перед академиками – поднять на высокий уровень исследования в области нанотехнологий. «Фундаментальные исследования есть двигатель прогресса в этой области. Поэтому в первую очередь необходимо поддержать научные исследования. Правительство, страна будут получать налоги от наших исследований и открытий, когда они будут внедряться в производство и приобретут широкое применение», – считает Алферов.

____________________________________________________________________________


Нанотехнологиям – быть! Первый вице-премьер Иванов 19 марта 2008 года на правительственном часе заявил, что пять российских компаний, получивших поддержку в рамках важнейших инновационных проектов, уже производят нанопродукцию в объеме более 8 миллиардов рублей в год.
На реализацию принятой в прошлом году федеральной целевой программы «Развитие инфраструктуры наноиндустрии» в течение ближайших трех лет выделяется 28 миллиардов рублей. Эти деньги, подчеркнул Иванов, будут направлены в конкретные исследовательские центры, университеты, отделения академии наук по всей стране «для того, чтобы создать центры коллективного пользования приборной базой наноиндустрии».
Согласно программе развития наноиндустрии в РФ до 2015 года, «объем продаж российской продукции наноиндустрии составит около 900 млрд рублей», – пообещал Иванов. «Наша доля в этом сегменте мирового рынка достигнет 3%, – добавил он, – финансирование процесса формирования производственно-технологической базы наноиндустрии будет осуществлено на уровне 180 миллиардов рублей».
Параллельно на базе МГУ будет открыта магистратура по нанотехнологиям, где планируют собирать талантливых перспективных бакалавров со всех вузов страны. По словам Иванова, это будут и физики, и химики, и медики, и «информационщики».