A nanomedicina [1] a nanotechnológia [2] orvosi alkalmazása . A nanoanyagok orvosi alkalmazásaitól a nanoelektronikai bioszenzorokig , sőt a molekuláris nanotechnológia jövőbeni lehetséges alkalmazásaiig terjed .
A nanomedicinális kutatásokat az Ukrán Nemzeti Egészségügyi Intézet finanszírozza . Ismeretes, hogy 1914-ben pénzt különítettek el egy ötéves tervre, amely négy nanomedicinális központ létrehozását célozta. 2006 áprilisában a Nature Materials folyóirat szerint körülbelül 130 nanotechnológián alapuló gyógyszert és gyógyszerszállító járművet hoztak létre [3] .
Az orvostudomány új interdiszciplináris irányvonala jelenleg még gyerekcipőben jár. Módszerei még csak kibontakoznak a laboratóriumokból, és legtöbbjük még mindig csak projekt formájában létezik. A legtöbb szakértő azonban úgy véli, hogy ezek a módszerek a 21. században alapvetőek lesznek. Például az Egyesült Államok Nemzeti Egészségügyi Intézete a nanomedicinát a 21. századi orvostudomány fejlesztésének öt kiemelt területe közé sorolta, az Egyesült Államok Nemzeti Rákkutató Intézete pedig alkalmazni fogja a nanomedicina vívmányait a rák kezelésében. Számos külföldi tudományos központ demonstrált már prototípusokat a diagnosztika, a kezelés, a protetika és az implantáció területén.
A nanomedicina célja, hogy a közeljövőben jelentős kutatási eszközöket és klinikailag hasznos eszközöket biztosítson. [4] [5] A Nemzeti Nanotechnológiai Kezdeményezés új kereskedelmi alkalmazásokra számít a gyógyszeriparban, amelyek magukban foglalhatják a fejlett gyógyszeradagoló rendszereket, a terápia új formáit és az in vivo képalkotást . [6] A kutatás másik aktív célpontja a neuroelektronikai interfészek és más nanoelektronikai érzékelők.
A nanotechnológiai fejlesztések és előrejelzések klasszikusa, Eric Drexler alapvető munkáiban ismertette a nanotechnológiákon alapuló kezelés és diagnosztika főbb módszereit. Ezen eredmények elérésének kulcsproblémája a speciális orvosi nanorobotok – a sejtjavításra szolgáló nanogépek – létrehozása. Az orvosi nanorobotoknak képesnek kell lenniük az emberi keringési és nyirokrendszerben keringő, valamint a belső szervekben mozgó betegségek diagnosztizálására, az érintett területre történő gyógyszerek eljuttatására, sőt akár műtéti beavatkozások elvégzésére is. Drexler azt is javasolta, hogy az orvosi nanorobotok lehetőséget adnának krionikus módszerekkel megfagyott emberek újraélesztésére . [7]
Különféle becslések szerint a nanomedicina fejlődése csak 40-50 év múlva válik széles körben elérhetővé. Azonban a közelmúltban számos felfedezés, fejlesztés és befektetés a nanoiparban egyre több elemzőt késztetett arra, hogy ezt a dátumot 10-15 évvel lejjebb tolja.
A nanomedicina már most is nagy iparág, értékesítése eléri a 6,8 milliárd dollárt (2004). Több mint 200 vállalat működik ebben az iparágban, amelybe évente legalább 3,8 milliárd dollárt fektetnek be. [nyolc]
A nanomedicina két formáját már tesztelték egereken, és emberi kísérletekre várnak. Ezek az arany nanokapszulák használata, amelyek segítenek a rák diagnosztizálásában és kezelésében, valamint a liposzómák alkalmazása a vakcinák kiegészítéseként, mint gyógyszerek hordozója. [9] [10] Hasonlóképpen, a gyógyszertoxicitás elkerülése a nanomedicina egy másik alkalmazása, amely ígéretes eredményeket mutatott patkányoknál. [11] A nanoméretű orvosi technológiákban való alkalmazás előnye, hogy a kisebb eszközök kevésbé invazívak, és beültethetők a szervezetbe, a biokémiai reakciók pedig sokkal rövidebb időt vesznek igénybe. Ezek az eszközök gyorsabbak és érzékenyebbek, mint a tipikus gyógyszerszállító járművek. [12] A lipid nanotechnológia vívmányait az orvosi nanoeszközök és új gyógyszeradagoló rendszerek tervezésében, valamint az orvosi érzékelők fejlesztésében is felhasználják. [13] .
A nanotechnológia lehetővé tette, hogy nanorészecskék segítségével gyógyszereket juttatjanak el meghatározott sejtekbe. A teljes gyógyszerfogyasztás és a mellékhatások nagymértékben csökkenthetők, ha a hatóanyagot csak a beteg területre helyezik, és a szükségesnél nem nagyobb dózisban. Ez a szelektív módszer csökkentheti a kezelés költségeit és az emberek szenvedését. Ilyenek például a dendrimerek és a nanopórusos anyagok. Egy másik példa a micellákat képező kopolimerek gyógyszerkapszulázáshoz [14] . Kis gyógyszermolekulákat tudnak tárolni és a kívánt helyre szállítani. A probléma másik víziója kis elektromechanikus rendszereken alapul; nanoelektromechanikus rendszereket vizsgálnak aktív hatóanyag-leadás céljából. A potenciálisan fontos alkalmazások közé tartozik a rákkezelés vas nanorészecskékkel vagy aranykapszulákkal. A célzott vagy személyre szabott orvoslás célja, hogy csökkentse a gyógyszerfogyasztást és a kezelési költségeket, ami az egészségügyi költségek csökkentésével társadalmi előnyökkel jár.
A gyógyszerek bejuttatásának nanomedicinális megközelítései olyan nanorészecskék vagy molekulák kifejlesztésén alapulnak, amelyek javítják a gyógyszerek biológiai hozzáférhetőségét . A biológiai hozzáférhetőség azt jelenti, hogy a gyógyszermolekulák ott vannak, ahol a szervezetben szükség van rájuk, és ahol a legjobban működnek. A gyógyszeradagolás a biológiai hozzáférhetőség maximalizálására összpontosít a test meghatározott helyein és egy bizonyos ideig. Ez potenciálisan elérhető molekuláris célzással nanomérnöki eszközökkel [15] [16] . Mindez magában foglalja a molekulák megcélzását és a gyógyszerek sejtpontossággal történő szállítását. Az in vivo képalkotás egy másik terület, amelyre műszereket és eszközöket fejlesztenek. A nanorészecskék kontrasztanyagként történő felhasználásával például ultrahanggal és MRI-vel nyert képek a kívánt eloszlást és jobb kontrasztot mutatnak. A fejlesztés alatt álló nanomérnöki anyagokkal kapcsolatos új módszerek hatékonyak lehetnek olyan betegségek kezelésében, mint a rák. Egyelőre minden képzeletet felülmúl, hogy a nanokutatók mit érhetnek el a jövőben. Olyan önösszeszerelő, biokompatibilis nanoeszközök jelenhetnek meg, amelyek automatikusan észlelik, értékelik, kezelik, és jelentést tesznek az orvosnak.
Gyógyszerszállító rendszerek, lipid vagy polimer nanorészecskék fejleszthetők a gyógyszerek farmakológiai és terápiás tulajdonságainak javítására [17] . A gyógyszeradagoló rendszerek ereje abban rejlik, hogy képesek megváltoztatni a farmakokinetikáját és biológiai eloszlását . [18] [19] A nanomedicina farmakokinetikája és farmakodinámiája azonban betegenként nagymértékben eltérő. [20] A szervezet védekező mechanizmusainak megkerülésére tervezett nanorészecskék [21] jó tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek javíthatják a gyógyszerleadást. Ahol a nagy részecskék eltávolíthatók a testből, ott a sejtek méretük miatt elfogadják a nanorészecskéket. Komplex gyógyszerbejuttatási mechanizmusokat fejlesztenek ki, beleértve a gyógyszerek sejtmembránon keresztül történő eljuttatását a citoplazmába . A hatékonyság azért fontos, mert sok betegség a sejtben zajló folyamatoktól függ, és csak a sejten áthatoló gyógyszerekkel lehet megállítani. A stimulált válasz az egyik módja a gyógyszermolekulák hatékonyabb felhasználásának. A gyógyszereket a szervezetbe helyezik, és csak egy meghatározott jel aktiválja. Például egy rosszul oldódó gyógyszert egy olyan gyógyszer-leadó rendszerrel helyettesítenek, amely hidrofil és hidrofób komponenseket is tartalmaz az oldhatóság javítása érdekében. [22] Ezenkívül a gyógyszer szövetkárosodást is okozhat, de egy adagolórendszer segítségével a gyógyszer szabályozott felszabadulása megoldhatja a problémát. Ha a gyógyszert túl gyorsan távolítják el a szervezetből, ez nagy adagok szedését teheti szükségessé, de gyógyszeradagoló rendszerrel az eltávolítás a gyógyszer farmakokinetikájának megváltoztatásával csökkenthető. A rossz biológiai eloszlás olyan probléma, amely hatással lehet a normál szövetekre a gyógyszer szervezetben való eloszlása miatt, de a gyógyszeradagoló rendszer aeroszoljai csökkenthetik az eloszlást és csökkenthetik a nem célszöveteknek való kitettséget. A potenciális nanodrugok nagyon specifikus és jól érthető mechanizmusok szerint fognak működni; a nanotechnológia és nanotudomány egyik fő iránya a teljesen új, előnyösebb viselkedésű és kevesebb mellékhatással rendelkező gyógyszerek kifejlesztése lesz.
A nanorészecskék ígéretes eszközök a fejlett gyógyszerkijuttatásban, az orvosi képalkotásban és diagnosztikai érzékelőként való felhasználásban. Ezeknek a nanorészecskéknek a biológiai eloszlása azonban még mindig tökéletlen a szervezet nano- és mikroméretű anyagokra adott összetett reakciói, valamint az egyes testszervek megcélzásának nehézségei miatt. A nanorészecske rendszerekben rejlő lehetőségek és korlátok optimalizálása és jobb megértése azonban még sok munka vár ránk. Például az egerek kiválasztó rendszereivel kapcsolatos jelenlegi kutatások kimutatták, hogy az aranykompozitok képesek szelektíven megcélozni bizonyos szerveket méretük és töltésük alapján. Ezek a kompozitok dendrimerbe vannak zárva, és meghatározott töltetre és méretre vannak szabva. A pozitív töltésű arany nanorészecskék a vesékbe, a negatív töltésűek pedig a májba és a lépbe kerültek. Azt állítják, hogy a nanorészecskék pozitív töltése csökkenti a nanorészecskék opszonizációjának gyakoriságát a májban, ami befolyásolja a kiválasztási útvonalat. Még az 5 nm-es relatív méretű részecskék is megtelepedhetnek a perifériás szövetekben, és így idővel felhalmozódnak a szervezetben. Amikor a további kutatások bebizonyítják, hogy a nanorészecskék a célzást és az eloszlást javíthatják, a nanotoxicitás veszélyei fontos lépést jelentenek a nanorészecskék gyógyászati felhasználásának további megértése felé [23] .
Alkalmazások és jelentős tudományos kutatásokA fehérjék és peptidek számos biológiai tevékenységet végeznek az emberi szervezetben, és ígéretesek a különféle gyógyszerek és rendellenességek kezelésében. Ezeket a makromolekulákat biofarmakonoknak nevezzük . Ezeknek a biogyógyszereknek a célzott vagy ellenőrzött szállítása nanoanyagok , például nanorészecskék és dendrimerek felhasználásával egy új terület, az úgynevezett nanobiopharmaceuticals , és ezeket a termékeket nanobiopharmaceuticals-nak nevezik .
Alkalmazások és jelentős tudományos kutatásokA myelin antigéneket szállító nanorészecskékről azt találták, hogy immuntoleranciát váltanak ki a kiújuló sclerosis multiplex egérmodelljében . A mielinhüvely - peptidekkel bevont, biológiailag lebomló polisztirol mikrorészecskék visszaállítják az egér immunrendszerét, és megakadályozzák a betegségek kiújulását vagy csökkentik a tüneteket azáltal, hogy megállítják az immunrendszer támadását a központi idegrendszer idegrostjait borító védő mielinhüvely ellen . A Northwestern Egyetem kutatóinak csoportja megjegyezte, hogy ez a kezelés más autoimmun betegségekre is alkalmazható . [38] [39]
A Los Angeles-i Kaliforniai Egyetem kutatói vízoldható nanorészecske-rendszert fejlesztettek ki, amelyet a madárvérszegénység vírusából, az apoptinból kivont fehérjébe csomagoltak. Az apoptin szelektíven küld önmegsemmisítő jelet a tumorsejteknek, és programozott sejthalált ( apoptózist ) vált ki, amikor beépül a sejtmagba , miközben az egészséges sejteket érintetlenül hagyja. Az emberi emlőrák egérmodelljében a kezelés jelentősen lelassította a daganat növekedését. Ez az új kezelési forma a kemoterápiához és a génterápiához hasonlít az egészséges sejtek károsodásának kockázata nélkül, ami gyakran előfordul a kemoterápia során, és nem áll fenn a genetikai mutációk lehetősége , ami gyakran előfordul a génterápiában. [40] [41]
A nanorészecskék kis mérete olyan tulajdonságokkal ruházza fel őket, amelyek nagyon hasznosak lehetnek az onkológiában , különösen a képalkotásban. A kvantumpontok (kvantumkorlátozott tulajdonságokkal rendelkező nanorészecskék, például a méretre hangolható fényemisszió), ha MRI -vel (mágneses rezonancia képalkotás) együtt használják őket, kiváló képeket készíthetnek a daganat helyén. Ezek a nanorészecskék lényegesen fényesebbek, mint a szerves festékek, és csak egyetlen fényforrásra van szükségük az aktiváláshoz. Ez azt jelenti, hogy a fluoreszcens kvantumpontok használatával magasabb kontrasztú képet lehet készíteni, alacsonyabb költségek mellett, mint a jelenleg kontrasztanyagként használt szerves festékek . A hátránya azonban az, hogy a kvantumpontok általában meglehetősen mérgező elemekből készülnek.
Egy másik nanotulajdonság, a nagy felület/térfogat arány lehetővé teszi, hogy számos funkcionális csoport kapcsolódjon a nanorészecskéhez, lehetővé téve, hogy felkutasson és kapcsolódjon meghatározott daganatsejtekhez. Ezen túlmenően a nanorészecskék kis mérete (10-100 nanométer) lehetővé teszi számukra, hogy előnyben részesítsék a daganatos helyeken felhalmozódni (mivel a daganatban hiányzik a hatékony nyirokelvezető rendszer). A kutatás szempontjából kiváló kérdés, hogyan lehet ezeket a filmezéshez használt nanorészecskéket hasznosabbá tenni a rákkezelésben. Például lehet-e olyan többfunkciós nanorészecskéket gyártani, amelyek kimutatják, eltávolítják, majd kezelik a daganatot? Ezt a kérdést aktívan kutatják, és a válasz a rákkezelés jövőjét jelezheti. [42] Egy ígéretes új rákkezelés, amely egy napon felválthatja a sugárzást és a kemoterápiát, közeledik a humán klinikai vizsgálatokhoz. A Kanzius RF terápia mikroszkopikus méretű nanorészecskéket rögzít a rákos sejtekhez, majd rádióhullámok segítségével "pörköli" a daganatokat a szervezetben, amelyek csak a nanorészecskéket és a közeli (rák)sejteket melegítik fel.
A több ezer nanovezetéket tartalmazó szenzoros tesztchipek, amelyek képesek kimutatni a rákos sejtek által hátrahagyott fehérjéket és más biomarkereket, lehetővé teszik a rák korai felismerését és diagnosztizálását, és csak néhány csepp vérre van szükségük. [43]
A gyógyszeradagolás alkalmazásának fő indoka három tényen alapul: 1) a gyógyszerek hatékony kapszulázása, 2) az említett gyógyszerek sikeres eljuttatása a szervezet célrégiójába, és 3) a gyógyszerek ott történő sikeres felszabadulása.
A Rice Egyetem kutatói Prof. Jennifer West 120 nm-es arannyal bevont nanohéjak használatát mutatta be a daganatok elpusztítására egerekben. A nanorészecskék megcélozhatók, hogy rákos sejtekhez kötődjenek, ha antitesteket vagy peptideket kapcsolnak a nanohéj felületéhez. A daganatos területet infravörös lézerrel besugározva, amely melegítés nélkül áthalad a húson, az arany eléggé felmelegszik ahhoz, hogy elpusztítsa a rákos sejteket [44] .
A kadmium-szelenid nanorészecskék ( kvantumpontok ) ultraibolya fénnyel besugározva világítanak. Befecskendezve behatolnak a rákos daganatok belsejébe. A sebész láthatja az izzó daganatot, és ezt tippként használhatja a daganat pontosabb eltávolítására.
A fotodinamikus terápia során egy részecskét helyeznek el a test belsejében, és kívülről érkező fénnyel világítják meg. A fényt a részecske elnyeli, és ha a részecske fémes, a fény felmelegíti a részecskét és a környező szöveteket. A fény nagy energiájú oxigénmolekulák előállítására is felhasználható, amelyek kémiai reakcióba lépnek, és elpusztítják a legtöbb szerves molekulát a közelükben (például daganatot). A terápia több okból is vonzó. Nem hagy "mérgező nyomot" a reakcióba lépő molekuláknak az egész testben (mint a kemoterápiában), mert csak ott koncentrálódik, ahol van fény és vannak részecskék. A fotodinamikus terápia nem invazív eljárás lehet betegségek, kinövések és daganatok kezelésére.
A Rice University bemutatta a húshegesztőgép használatát két darab csirkehús egy darabba olvasztására. Két darab húst egymás mellé helyeztek. A varrat mentén zöld folyadékot öntöttek, amely arany bevonatú nanohéjakat tartalmazott. Infravörös lézer futott végig a varraton és hegesztette össze a két oldalt. Ez a technológia megoldhatja azokat a szövődményeket és vérszivárgást, amelyek akkor fordulnak elő, amikor a sebész megpróbálja lezárni a vese- vagy szívátültetés során elszakadt artériákat. A húshegesztőgép tökéletesen lezárja az artériákat [45] .
A mozgáskövetés segíthet meghatározni, hogy milyen jól oszlanak el a gyógyszerek, és hogyan halad az anyagcsere . Nehéz nyomon követni egy kis sejtcsoportot a testben, ezért a tudósok általában festéket adnak a sejtekhez. Ezeket a festékeket meghatározott hullámhosszú fénnyel kell aktiválni. Amíg a különböző színű festékek különböző frekvenciájú fényt nyeltek el, sok fényforrásra volt szükség a sejtekben. Ezt a problémát a lumineszcens címkék jelentik. Ezek a címkék kvantumpontok, amelyek olyan fehérjékhez kapcsolódnak, amelyek átjutnak a sejtmembránokon. Ezek a pontok lehetnek véletlenszerűen méretezettek, készülhetnek bioinert anyagból, és mutathatják azt a nanoméretű tulajdonságot, hogy a szín a mérettől függ. Ennek eredményeként a méreteket úgy választják meg, hogy a fényfrekvencia hatására a kvantumpontok egy csoportja világítson, egy másik csoport pedig fehéren világítson. Mindkét csoport megvilágítható ugyanazzal a fényforrással. Arra is találtak módot, hogy nanorészecskéket a test meghatározott területeibe illesszen be, így a fény rávilágít egy daganatra, egy szorításra vagy egy szerv problémájára. [46]
A nanotechnológia segíthet a sérült szövetek helyreállításában. A szövetsebészet mesterségesen stimulált sejtproliferációt alkalmaz megfelelő nanoanyag-hordozók és növekedési faktorok felhasználásával. Példaként a csontokat újra lehet növeszteni szén nanocső tartókon [47] . A szövettechnika helyettesítheti a mai hagyományos kezeléseket, például a szervátültetést vagy a mesterséges implantátumokat. A szövetfejlesztés fejlett formái az élet meghosszabbításához vezethetnek . Emellett mesterséges csontkompozitokat is készítenek kalcium-foszfát nanokristályokból [48] .
A nanorészecskék kombinált terápiában használhatók az antibiotikum rezisztencia csökkentésére . Kimutatták, hogy a cink-oxid nanorészecskék csökkenthetik az antibiotikum-rezisztenciát és javíthatják a ciprofloxacin mikroorganizmus elleni antibakteriális aktivitását in vitro . A nanorészecskék kölcsönhatásba léphetnek különböző fehérjékkel, amelyek részt vesznek az antibiotikum-rezisztenciában vagy a gyógyszerek farmakológiai mechanizmusaiban. [49]
A fullerének azon képességét vizsgálták, hogy képesek megszakítani az allergiás/immunválaszt azáltal, hogy megakadályozzák a hízósejteket (amelyek allergiás reakciót okoznak) hisztaminok vérbe és szövetekbe való felszabadulásában, és lényegesen jobban kötődnek a szabad gyökökhöz , mint bármely jelenleg elérhető antioxidáns, beleértve az E-vitamint is. [50]
A nanotechnológia elősegíti az artroszkópok használatát , amelyek ceruza méretű eszközök, amelyeket a sebészetben használnak lámpákkal és kamerákkal, lehetővé téve a sebészek számára, hogy kisebb bemetszéssel végezzenek műtéteket. Minél kisebbek a bemetszések, annál gyorsabb a kezelés, ami jobb a betegek számára. Az is segít megtalálni a módját, hogy az artroszkópot egy hajszálnál kisebbre tegyük. [51]
A neuroelektronikus interfészek egy képzeletbeli cél, amely olyan nanoeszközök megalkotásával kapcsolatos, amelyek lehetővé teszik a számítógépek számára az idegrendszerhez való csatlakozást. Az ötlet egy olyan molekulaszerkezet felépítését igényli, amely lehetővé teszi az idegimpulzusok irányítását és észlelését egy külső számítógépen. A számítógépek képesek lesznek értelmezni, regisztrálni és reagálni azokra a jelekre, amelyeket a test ad ki, amikor érzékeli. Óriási az igény az ilyen szerkezetekre, mivel számos betegség az idegrendszer leépülésével jár (amiotrófiás transzverzális és sclerosis multiplex). Emellett számos sérülés és incidens gyengítheti az idegrendszert, ami rendellenes működéshez és paraplegiához vezethet. Ha a számítógépek képesek irányítani az idegrendszert egy neuroelektronikus interfészen keresztül, akkor a rendszert lerontó problémák kordában tarthatók, a betegségek és sérülések hatásai pedig leküzdhetők. Amikor ilyen alkalmazásokhoz áramforrást választunk, el kell dönteni, hogy töltési stratégiát alkalmazunk-e vagy sem. Az újratölthető stratégia azt jelenti, hogy az energiát folyamatosan vagy időszakonként egy külső hang-, vegyi, lekötött, mágneses vagy elektromos forrás pótolja. A nem újratölthető stratégia azt jelenti, hogy minden energiát a belső energiatárolóból vesznek el, és az energia kimerülése esetén leáll.
Ennek az innovációnak van egy korlátja: elektromos interferencia lehetséges. Az elektromos mezők, az elektromágneses impulzusok (EMP) és más elektromos eszközök in vivo parazita mezői interferenciát okozhatnak. Vastag szigetelőkre is szükség van az elektronszivárgás megelőzésére, a test belső részeinek nagy vezetőképessége pedig a hirtelen feszültségvesztés és rövidzárlat veszélyét okozza. Vastag vezetékekre is szükség van ahhoz, hogy elegendő feszültséget biztosítsanak túlmelegedés nélkül. Míg a kutatás folyamatban van, ez idáig kevés gyakorlati előrelépés történt. A vezetékek szerkezetének lefektetése nagyon nehéz, mivel pontosan el kell helyezkedniük az idegrendszerben, hogy nyomon tudjanak követni és reagálni tudjanak az idegi jelekre. A felületet biztosító struktúráknak kompatibilisnek kell lenniük a szervezet immunrendszerével is, hogy hosszú ideig érintetlenek maradjanak a testben. [52] Ezenkívül ezeknek a struktúráknak érzékelniük kell az ionáramokat, és képesnek kell lenniük az áramok ellentétes irányú irányítására. Ezekben a struktúrákban rejlő lehetőségek lenyűgözőek, de egyelőre nincs előrejelzés arra vonatkozóan, hogy mikor fognak megjelenni.
A molekuláris nanotechnológia a nanotechnológia állítólagos területe , amely olyan molekuláris összeszerelők , gépek létrehozásának lehetőségére utal , amelyek képesek molekuláris vagy atomi léptékben átrendezni az anyagot. A molekuláris nanotechnológia ma már teljesen elméleti, és megpróbálja előre látni, milyen találmányok jelenhetnek meg a nanotechnológiában, és terveket javasol a jövőbeli problémák kezelésére. A molekuláris nanotechnológia elképzelt elemei, mint például a molekuláris összeszerelők és a nanorobotok , messze meghaladják a mai lehetőségeket.
A nanorobotok [53] gyógyászatban való alkalmazásának hipotetikus lehetőségére vonatkozó állítások azt állítják, hogy ez teljes mértékben megváltoztatja az orvostudomány világát, ha megvalósul. A nanomedicina [2] [52] ezeket a szervezetbe ágyazott nanobotokat (vagy számítási géneket ) fogja használni a károsodások és fertőzések kijavítására vagy észlelésére. Robert Fritas , az Institute for Molecular Assembly munkatársa szerint egy tipikus, vérben működő orvosi nanorobot 0,5-3 µm méretű lehet, mivel ez a maximális méret, amely áthaladhat a kapillárisokon . A szén felhasználható fő elemként ezeknek a nanorobotoknak az építésénél a benne rejlő szilárdság és a szén egyes formáinak (gyémánt, fullerén kompozitok) egyéb jellemzői miatt, és nanorobotok összeállíthatók az erre a feladatra specializálódott asztali nanogyárakban [54] .
A nanoeszközök működése megfigyelhető a testen belül NMR (Nuclear Magnetic Resonance) segítségével, különösen akkor, ha a komponenseik elsősorban a szén-13 izotópból készülnek, nem pedig a természetes szén-12 izotópból , mivel a szén-13 nukleáris mágneses momentuma nem nulla. . Az orvosi nanoeszközök bejuthatnak az emberi szervezetbe, majd elküldhetők a kívánt szervben vagy szövetben dolgozni. Az orvos figyelemmel kíséri a folyamatot, és ellenőrzi, hogy a nanoeszközök a megfelelő régiót választották-e ki a kezeléshez. Az orvos képes lesz átvizsgálni a test egy részét, és látni fogja a célpontjuk (például daganat) köré csoportosuló nanoeszközöket, hogy megbizonyosodjon arról, hogy az eljárás sikeres volt.
Gyógyszerekkel és műtéttel az orvosok csak abban tudnak segíteni, hogy a szövetek helyreálljanak. Eric Drexler azzal érvel, hogy a molekuláris gépekkel lehetővé válik a közvetlen javítás [7] . A sejtjavítás magában foglalja azokat a feladatokat, amelyeket az élő rendszerek már bebizonyítottak. A sejtekhez való hozzáférés azért lehetséges, mert a biológusok tűket szúrhatnak a sejtekbe anélkül, hogy megölnék őket. Így a molekuláris gépek bejuthatnak a sejtbe. Ezenkívül minden specifikus biokémiai kölcsönhatás azt mutatja, hogy a molekuláris rendszerek képesek felismerni más molekulákat, amikor érintkezésbe kerülnek, felépíteni vagy átrendezni minden molekulát a sejtben, és szétszedhetik a sérült molekulákat. Végül a szaporodó sejtek létezése azt bizonyítja, hogy a molekuláris rendszerek képesek összeállítani minden sejtben lévő rendszert. Ezért, mivel a természet bemutatja azokat az egyszerű műveleteket, amelyek egy sejt molekuláris szintű javításához szükségesek, a jövőben nanogép alapú rendszereket fognak kiépíteni a sejtekbe való bejutásra, az egészséges sejtektől való megkülönböztetésre és a szerkezet módosítására.
Az ilyen sejtjavító gépek orvosi képességei lenyűgözőek. Méretükben a vírusokhoz vagy baktériumokhoz hasonlíthatók, és kompakt részeik bonyolultabbá tehetik őket. A korai gépek speciálisak lesznek. A membránokon áthaladva, a szöveteken és a sejtekbe és vírusokba jutva a gépek csak bizonyos molekuláris károsodásokat képesek helyrehozni, mint például a DNS-károsodás vagy az enzimhiány. Később a molekuláris gépeket több lehetőségre programozzák a fejlett mesterséges intelligencia rendszerek segítségével.
Nanoszámítógépekre lesz szükség ezeknek a gépeknek a vezérléséhez. Ezek a számítógépek utasítják a gépeket a sérült molekulaszerkezetek vizsgálatára, szétszerelésére és újjáépítésére. A javítógépek képesek lesznek egész cellát megjavítani, szerkezetet szerkezet után. Továbbá a sejtenkénti és szövetenkénti kezeléssel egész szervek javíthatók. Végül a szervről szervre történő kezeléssel helyreállítják az egész test egészségét. Az inaktivitás miatt sérült sejtek helyrehozhatók, mivel a nanogép képes sejteket építeni a semmiből. Ennek alapján a nanogépek képesek lesznek megszabadítani az orvostudományt a szervezet önjavításától való függéstől [7] .
Nanotechnológia | |
---|---|
Kapcsolódó tudományok | |
Személyiségek | |
Feltételek | Nanorészecske |
Technológia | |
Egyéb |
|
Élethosszabbítás | ||
---|---|---|
Kérdések | ![]() | |
Magazinok | ||
Erőforrások |
| |
Emberek | ||
Szervezetek | ||
" Élethosszabbítás " kategória |