Ultimul secol este numit drept era revoluției științifice și tehnologice. Și ea sa arătat în medicină. Descoperirea și utilizarea practică a insulinei și a altor agenți hipoglicemici, antibiotice; transplantul de țesuturi și organe; antineoplazice, antialergice și alte tipuri de chimioterapie; radioizotopi, ultrasunete, raze X și alte tipuri de diagnostic și tratament; Vaccinarea împotriva bolilor infecțioase au devenit uneltele obișnuite pentru îngrijirea medicală a populației. Dar, în ciuda acestui fapt, suntem învinși de multe boli mai grave. Printre acestea - diabetul, cunoscut de omenire de mai multe mii de ani, dar continuă să fie o boală incurabilă ...
CAN NANOTECHNOLOGII AJUTOR LA CÂȘTIGAREA DIABETELOR?
Cu toate acestea, progresul neînfrânat al științei oferă motive pentru a anticipa în mod optimist realizări semnificative în domeniul medicinei, inclusiv în domeniul diabetologiei. Cele mai realiste dintre ele pentru rezolvarea problemelor diabetului zaharat sunt nanotehnologiile noi, utilizarea celulelor stem și ingineria biogenică.
Nanos înseamnă "pitic" ...
Începutul etapei moderne a nanotehnologiei este considerat a fi performanța celebrului om de știință american Richard Feynman cu un titlu oarecum neobișnuită a raportului: „Există o mulțime de cameră de la partea de jos» ( «Există o mulțime de cameră în partea de jos»), realizat în 1959 la Institutul de Tehnologie din California. Ideea raportului a fost aceea de a justifica posibilitatea mișcării mecanice a atomilor și a moleculelor folosind dispozitive de dimensiuni miniaturate comparabile (aproximativ).
Baza lingvistică a termenului "nanotehnologia" a fost prefixul "nano" (din nanosul grecesc - pitic, gnome). Acest prefix este utilizat în sistemul internațional SI ca multiplicator egal cu 109 (o miliardime de metru, o milionime de milimetru, nanometri-nm). Dimensiunea unei microsecțiuni de o asemenea lungime poate fi judecată din faptul că conține aproximativ 10-12 atomi. În consecință, nanomaterialele sunt înțelese ca materiale cu dimensiuni moleculare (apropiate de cele moleculare).
Surprinzător, nanotehnologia, neștiind baza științifică a acestor procese, a fost folosită chiar și în lumea antică. Acestea au fost un amestec de funingine-apă pentru fabricarea unui lichid de cerneală cu compusul de oxigen din fier pentru producerea de vopsele, unele produse cosmetice si detergenti (nano-micelii sunt formate într-o soluție de săpun) ... așa cum reiese și cercetările moderne, aplicate de grecii antici și localnici Australia de colorare a părului și aplicarea Combaterea colorării, care a avut un efect persistent și de lungă durată de colorare, conținea nanoparticule.
În timp ce dezvoltarea și adoptarea pe scară largă a întregului spectru al nanotehnologiei - este viitorul mai îndepărtat, chiar și acum utilizarea lor a creat o varietate de materiale grele, medicamente originale si eficiente pentru a construi nano-precursori, nanorobots si alte microdevices si materiale.
Cu nanotehnologia, există, de asemenea, speranțe pentru o creștere semnificativă a capacităților mentale ale omului. Dispozitivul cu dimensiuni nanometrice (8000-10000 microni) este capabil să stocheze în memoria sa informații echivalente cu fundația uneia dintre cele mai mari biblioteci din lume - biblioteca Congresului SUA. Se presupune că implantarea unui astfel de dispozitiv în creierul uman va permite de multe ori să crească cantitatea de informații care pot fi stocate în memoria umană. Asta pot face gnomii mici!
Ce ne așteaptă în medicină
Desigur, astăzi una dintre cele mai importante și promițătoare domenii ale aplicării nanotehnologiei este medicina.
Uneori se pune întrebarea: aveți nevoie de medicina nanotehnologică în general? Un răspuns pozitiv la această întrebare este lipsit de ambiguitate - este foarte necesar! Și mai întâi de toate, deoarece ne permit să realizăm măsuri de diagnostic și terapeutice la nivel celular și macromolecular și nu prin efecte "neatractive" asupra întregului corp, așa cum se întâmplă în majoritatea cazurilor.
Nu este un secret că formele tradiționale de măsuri medicale, în cele mai multe cazuri - cu rare excepții - pot fi comparate cu împușcarea tunurilor pe vrăbii. Și acest lucru, în ciuda faptului că principalele, inclusiv patologice, biochimice și alte procese din organism, nu apar chiar la nivelul organelor sau țesuturilor locale, ci la nivelul celulelor individuale, al moleculelor și al atomilor. Și au nanometre. Aici, de exemplu, dimensiunea unor obiecte medicale: lățimea ADN - 2,5 nm, virusul - 100 nm, bacteriile - 1000 nm, moleculele de medicament (aspirina) - 1 nm.
Cele mai mari așteptări sunt asociate cu crearea de nanorobote medicale multifuncționale, care sunt inerte chimic și capabile să se deplaseze în interiorul capilarelor sanguine.
Tipic (baza) nanorobot medicale destinate să pătrundă în fluxul sanguin, este construit de dimensiuni de nanoparticule variind de la 1 la 100 nm, iar dimensiunea întregii nanorobot nu depășește 3000 nm (dimensiunea minimă de capilare sanguine). Prototipul unui astfel de nanorobot este un eritrocite artificial (se numește "respirator"), creat de R.Freitas. Este un nanorobot sferic de 1 micron. În interiorul corpului respirator există molecule de oxigen și dioxid de carbon sub presiune ridicată (1000 atmosfere).
Duplicarea funcțiilor eritrocitelor naturale, celulele respiratorii sunt mult mai eficiente, deoarece, datorită presiunii înalte, pot conține oxigen de câteva sute de ori mai mult decât eritrocitele naturale. Injectarea a 5 ml soluție 50% de celule respiratorii poate asigura funcția de alimentare cu oxigen pentru mai mult de 5 litri de sânge. Doar gândiți - introducerea în sânge a celulelor respiratorii va permite unei persoane să facă fără oxigen extern de la 15 minute la 4 ore!
Nanotehnologia va permite modificarea medicamentelor pentru a elimina proprietățile lor alergenice și autoimune, protecția împotriva distrugerii prin enzime digestive. Datorită nanotehnologiei special concepute, va fi posibilă abandonarea chimioterapiei tradiționale și iradierii în bolile canceroase, care au numeroase efecte secundare negative.
În SUA, de exemplu, au fost create nanohole - purtători de anticorpi anti-cancer, având un diametru de 20 de ori mai mic decât în eritrocite. După introducerea lor în sânge sub influența radiației infraroșii, o transformare are loc în energia termică, distrugând local celulele canceroase, fără a afecta sănătoși vecini. Testarea acestei tehnologii la șoareci experimentali cu tumori canceroase a confirmat eficacitatea metodei (în decurs de 10 zile a existat o distrugere a ariilor canceroase, la observația ulterioară nu s-au prezentat foci noi).
Au fost raportate utilizarea cu succes a polimerilor ramificați la scară nanometrică pentru tratamentul traumelor și bolilor oculare, în special pentru restabilirea funcțiilor tractului ocular rupt.
Una dintre posibilele opțiuni de livrare a medicamentelor la locul potrivit al corpului este utilizarea capsulelor miniatură cu nanopori (se presupune, de exemplu, că în acest fel va fi posibilă rezolvarea problemei secreției fiziologic de insulină).
Studiile efectuate în SUA au arătat posibilitatea de a vindeca un infarct experimental la șoareci și iepuri folosind nanotehnologia. Această vindecare a fost realizată prin administrarea medicamentului pe bază de substanțe capabile de autoorganizare în nanofibre lungi și subțiri, care umple rana din mușchiul inimii.
Nanomaterialele pot fi, de asemenea, utilizate ca un substitut pentru alte țesuturi (bolnave sau defecte).
Se știe că în corpul uman există mai mult de 50 de tipuri de biomineral de dimensiuni nanometrice. Materialul clinic de aprobare "sintetic", creat în Institutul de Geochimie și Mineralogie al Academiei de Științe din Ucraina pentru a fi utilizat ca implant pentru înlocuirea țesutului osos. Nanoparticulele vor contribui la siguranța și fiabilitatea terapiei genice. Acestea pot fi folosite pentru a transporta genele (proteinele) în locul potrivit, fără a "atrage atenția" asupra celulelor sistemului imunitar și, astfel, împiedică respingerea reacției protectoare.
Odată cu utilizarea nanotehnologiei în medicină, crearea de diverse dispozitive destinate manipulării nanoparticulelor, moleculelor și atomilor individuali, precum și nano-instrumente, este strâns legată. Exemple sunt microscoapele sonde de scanare, nanotuburile, nanopi ...
Aplicarea nanotehnologiei deschide largi posibilități pentru crearea Microlaboratory (laborator pe un cip, adică de laborator pe un cip), care permit determinarea calitativ și cantitativ diferite substanțe, inclusiv glucoza, anticorpi etc.
Revoluția în diabet?
Introducerea nanobiotehnologiei oferă perspective atractive pentru tratamentul diabetului.
Dintre sarcinile prioritare din acest domeniu sunt două. Mai întâi de toate - aceasta este o îmbunătățire semnificativă tehnici de replantarea a celulelor beta pancreatice, iar pe termen mai lung (probabil în legătură cu metodele de inginerie biogene și celule stem) - stimularea creării de noi, care funcționează bine celulele beta. A doua problemă majoră - găsi și implementa metode neinektsionnyh administrarea de insulină exogenă sunt garantate pentru a asigura livrarea în corpul și stăpânirea doza necesară de insulină.
Una dintre variantele de înlocuire a celulelor beta eficiente ale pancreasului (în timp ce ipotetic, deoarece nu au fost create încă nanoprecipientele necesare), prevede utilizarea în acest scop a nanocapsulelor care conțin aceste celule. Se presupune că dispozitivul implantat în nanocapsulele organismului uman este astfel încât producerea și eliberarea de insulină în sânge se va efectua automat, în funcție de nivelul de glucoză. Probabil, o astfel de tehnică va rezolva problema asigurării unei precizii stabile a dozei de insulină. Desigur, în rezolvarea acestei probleme, nu puteți face fără nanoroboturi speciale cu dispozitive de calculator de la bord.
În altă variantă de realizare a monitorizării continue a glucozei din sânge cu ajutorul nanotehnologiei este utilizarea de cerneluri speciale pentru tatuaje (cerneală) de nanoparticule poroase 100-120 nm în dimensiune, care își schimbă culoarea în funcție de concentrația de glucoză în lichidul interstițial care conține aceeași cantitate de glucoză din sânge . Cu toate acestea, în studiile experimentale, problema serioasă care împiedică utilizarea unei astfel de metode nu a fost încă rezolvată: durata timpului de reacție până la apariția unei decolorări vizibile și clare.
A atras atenția studiului australian, oamenii de stiinta israelieni si americani, cu scopul de a crea patch-uri, capsule, bile miniaturale și alte dispozitive cu nanoiglamii de siliciu non-toxice, care va permite medicamentului să penetreze prin piele sau peretele intestinal, fără a le deteriora.
Sarcina este de a anticipa!
Cu nanotehnologie sunt strâns legate și speranța principal în terapia genică a diabetului zaharat, in care genele normale originale solicitate sunt introduse în ekskorporalny material celular, iar celulele apoi îmbogățiți genetic sunt injectate in pacient, în cazul în care acestea se vor așeza și lucra în mod fiziologic dorit.
Primul deceniu al secolului 21 arată că facem pași tangibili în direcția tranziției de la medicina defensivă la medicină, o ofensivă, preventivă. rol important în acest proces aparține tehnologiilor inovatoare, care pot aduce omenirea la punerea în aplicare a unui vis de lungă durată - pentru a trata in mod eficient diabet zaharat, și în mod ideal - toate scapa lumea de aceasta boala teribila.
Articole similare
-
Introducem nanotehnologia în tratamentul diabetului zaharat, farmacia săptămânală
-
Aloe pentru diabet zaharat, beneficii, rate de aplicare, rețete
Trimiteți-le prietenilor: