» » Нанотехнології в медицині: нанороботи

Нанотехнології в медицині: нанороботи

Нанотехнології поступово проникають в різні сфери людської діяльності. Ще 50 років тому діод або тріод представляв собою скляну колбу з металевими катодами і анодами всередині. Тепер же тисячі транзисторів, резисторів і діодів розташовуються в одній крихітній мікросхемі. Застосування нанотехнологій у медицині перейшла ще далі: у цій галузі створюються для роботи роботи з клітинами організму. Обумовлений такий прорив тим, що дана наука постійно має справу з наночастинками. Наприклад, пептид становить в діаметрі 1 нм. А білок може бути від 10 до 100 нм. Спіраль ДНК не перевищує в своєму перерізі 100 нм і так далі. Тобто використання нанотехнологій в медицині почалося з вимірювань клітин і більш дрібних організмів. Тепер прийшла черга створювати штучні механізми для діагностики і лікування найтяжчих захворювань. Приклади нанотехнологій в медицині будуть розглянуті далі.


Елементарна наночастинок

Нанотехнології в медицині: нанороботи
Насправді нанороботи в медицині починали свою еру з елементарної наночастинки. Її застосовують в діагностиці захворювань досі. Вона являє собою магнітну наночастицу з ядром з оксиду заліза. Звичайного заліза в організмі багато, воно широко застосовується для будівництва кісткової тканини і виробництва еритроцитів. Але ось магнітних частинок в організмі людини немає. Саме тому магнітні ферити відразу ж розпізнаються микрофагами, які покликані боротися з чужорідними тілами. Поки мікрофаги тримаються за магніт, вони намагнічуються самі, але так як вони не можуть її переварити, то поступово від нього відпадають і продовжують свою звичайну роботу. Якщо в організмі має місце запалення або росте пухлина, мікрофаги, позначені магнітним полем, вирушають до місця битви». Там їх і можна побачити за допомогою томографа. Коли лікар спостерігає велике скупчення микрофагов в якому-небудь органі людини, то робиться висновок про події, що відбуваються в ньому запальних процесах.


Для діагностики онкологічних захворювань, а саме точного знаходження мутованих клітин у всьому організмі, використовується наноточка. Це об'єкт розміром з атом, який здатний прикріплюватися до ураженій клітині, дозволяючи бачити її на екранах томографа.

Технічні вимоги до нанороботам в медицині

Нанотехнології в медицині: нанороботи
Нанотехнології майбутнього в медицині безпосередньо залежать від того, які вимоги пред'являються до них і наскільки точно вони будуть дотримані при створенні цих механізмів. Це своєрідне технічне завдання для творців медичних роботів:
  • По-перше, у наноробота повинна бути система навігації, так як кровоносна система людини, за якою він буде пересуватися - неймовірно складна мережа великих і дрібних судин.
  • По-друге, він повинен бути забезпечений рядом сенсорів для визначення середовища, в якій опиниться.
  • По-третє, у пристрої має бути можливість для переміщення атомів і клітин від їх місця локації. Також ця функція знадобиться, щоб повернути клітку.
  • По-четверте, нанороботи в медицині повинні працювати. Для цього їм необхідні маніпулятори, бажано змінюють свою довжину.
  • По-п'яте, наноробот повинен бути виготовлений з алмазу або сапфіру: найміцнішого на землі речовини. Інакше вона дуже швидко зруйнується із-за несумісності з біохімією людського організму.
  • По-шосте, у роботів повинні бути засоби комунікації з іншими подібними пристроями.
  • В-сьомих, наноробот повинен вміти самостійно пересуватися в організмі, не залежачи від кровотоку. Для вирішення цього питання передбачається проводити жгутиковый двигун, на прикладі того пристрою, за допомогою якого пересуваються, наприклад, лямблії.
  • Які роботи має виконувати наноробот

    Нанотехнології в медицині: нанороботи
    Які параметри нанотехнології в медицині не уявляли, пристрої повинні вміти виконувати ряд обов'язкових функцій:
  • Здійснювати ремонт клітин на атомному рівні.
  • Надавати лікувальну дію на ракові клітини.
  • Складати карти кровоносних судин.
  • Аналізувати ДНК і вміти проводити аналіз вимірювань.
  • Боротися з вірусами і бактеріями.
  • Це далеко не повний список вимог до нанороботам в медицині, але ці завдання пристрій повинен виконувати обов'язково.

    Як вирішуються технічні завдання

    Нанотехнології в медицині: нанороботи
    Для того щоб лейкоцити і антитіла не брали нанороботів за агресивний і небезпечний організм, він повинен бути не більше 1 мікрона в поперечнику. Для цієї ж мети корпус наноробота повинен бути покрити алмазної пилом завтовшки в 1 атом. Від цього він стане не тільки міцним, але і гладким. Більш того, такий корпус повністю захищений від хімічного впливу будь-якої речовини. Для роботи всередині клітини роботу зовсім необов'язково в неї проникати цілком, більше того, він може в цьому випадку її просто зруйнувати. Саме тому у пристрої повинні бути телескопічні маніпулятори, достатньої довжини для проникнення у внутрішньоклітинний простір.
    Здійснювати зв'язок і управління нанороботів можна з допомогою інших механізмів: коммунноцитов, що працюють в парі з основним пристроєм. Окремо вирішуються завдання з виготовлення двигуна для наноробота. Наприклад, пропонується використовувати енергію АТФ. Унікальність цієї речовини полягає в переході з енергії хімічкою зв'язку в механічну, минаючи етап переходу енергії в тепло. Тобто такий двигун буде працювати з коефіцієнтом корисної дії більше 90%. Створити такий пристрій у звичайному світі механізмів поки не вдалося нікому. А проблема доставки ліків за допомогою нанороботів вирішується на основі актиновых ниток всередині клітин. Наприклад, міозин, здатний пересуватися по цих нитках, може прикріплятися до нанороботу і являти собою якийсь контейнер для перевезення необхідних речовин.

    Де збираються нанороботи

    Нанотехнології в медицині: нанороботи
    Сьогодні фото нанотехнологій у медицині можна побачити тільки на експериментальних стендах. Причому не реально побудовані механізми, а прототипи, створені у віртуальній реальності. Тобто реально існуючих механізмів поки немає, а якщо і є, то вони лише проходять випробування і знаходяться на стадії розробки. Результати таких випробувань, а тим більш технології їх виробництва, є секретною інформацією виробників. Саме тому медичних нанороботів можна зустріти тільки на виставках і презентаціях.

    Запобіжні заходи

    Нанотехнології в медицині: нанороботи
    Як і в створенні будь-якого медичного препарату, дотримується основний лікарський принцип – не нашкодь. Адже всі лікарі дають клятву Гіппократа, де це підкреслюється особливо. Саме тому застосування нанороботів, почнеться тільки після випробування самих пристроїв, але і після розрахунку безпечного кількості вводяться механізмів. Адже відомо, що мікрочастинки здатні впливати на розпад білків, а це, в свою чергу, викликає різні патології.

    Іншими словами, нанороботи, проходять ті ж випробування, що і звичайні медичні препарати. Сучасною наукою враховуються всі плюси і мінуси нанотехнологій в медицині.

    Хто займається побудовою нанороботів

    Нанотехнології в медицині: нанороботи
    Неможливо побудова новітньої концепції в медицині без залучення фахівців з інших галузей науки. Тому розробкою нанороботів займаються не тільки медики, знають пристрій кожної молекули в організмі людини, а й фізики, хіміки, математики та інші фахівці. Адже для створення наноробота, потрібно враховувати закони неорганічної хімії та фізики, а щоб інтегрувати його в тіло людини потрібно бути біологом. Таких широкопрофільних фахівців просто не існує, ось і займаються побудовою даних пристроїв самі різні інститути.

    Висновок

    В цілому наноробот не представляє для медичної науки зовсім вже концептуально новий механізм. Він будується на основі поведінки клітин, атомів і інших мікрооб'єктів в організмі людини. Саме це і дозволить легко його використовувати і керувати ним. Це просто механічна клітка, зроблена на допомогу людині. Таке ставлення до нанороботам дозволить почати їх створення і широко застосовувати вже в найближче десятиліття. І тоді людство, нарешті, впорається з невиліковними досі захворюваннями.
    216