Оренбургский Государственный Медицинский Университет
НАНОРОБОТЫ В МЕДИЦИНЕ
Кашаева Р.Р., Щеголькова А.Б.
г. Оренбург, Россия
Окружающий нас мир меняется все быстрее и быстрее, и реальным становится то, что раньше было лишь вымыслом. Наномедицина и нанотехнологии коренным образом меняют взгляд человека на картину мира. Наномедицина, способная показывать человеку "чудеса" регенерации, решать проблемы биологического старения и многое другое, считается новой вехой в развитии современной науки. [1]
"Наномедицина" - это слежение, исправление, конструирование и контроль над биологическими системами человека на молекулярном уровне, используя разработанные нанороботы и наноструктуры (Р. Фрейтас) [3,4].
"Нанотехнологии" - это технологии, оперирующие величинами порядка нанометра. Это ничтожно малая величина, в сотни раз меньше длины волны видимого света и сопоставимая с размерами атомов. Развитие нанотехнологии ведется в 3-х направлениях: изготовление электронных схем размером с молекулу (атом); - разработка и изготовление машин; - манипуляция атомами и молекулами - и являются очень перспективными. Это обусловлено тем, что нанотехнологии имеют большой потенциал коммерческого применения для многих отраслей, и соответственно помимо серьезного государственного финансирования, исследования в этом направлении ведутся многими крупными корпорациями [2,6]. Наномедицина будет представлена следующими возможностями:
1. Лаборатории на чипе, направленная доставка лекарств в организме.
2. ДНК - чипы (создание индивидуальных лекарств).
3. Искусственные ферменты и антитела.
4. Искусственные органы, искусственные функциональные полимеры (заменители органических тканей). Это направление тесно связано с идеей искусственной жизни и в перспективе ведёт к созданию роботов обладающих искусственным сознанием и способных к самовосстановлению на молекулярном уровне.
5. Нанороботы-хирурги (биомеханизмы, осуществляющие изменения и требуемые медицинские действия, распознавание и уничтожение раковых клеток). Самым радикальным применением нанотехнологии в медицине будет создание молекулярных нанороботов, которые смогут уничтожать инфекции и раковые опухоли, проводить ремонт повреждённых ДНК, тканей и органов, дублировать целые системы жизнеобеспечения организма, менять свойства организма.[5]
Нанороботы или молекулярные роботы могут участвовать (как наряду с генной инженерией, так и вместо нее) в перепроектировке генома клетки, в изменении генов или добавлении новых для усовершенствования функций клетки. Важным моментом является то, что такие трансформации в перспективе, можно производить над клетками живого, уже существующего организма, меняя геном отдельных клеток, любым образом трансформировать сам организм.
С каждым годом микроробототехника существенно продвигается вперед. Только за последнее десятилетие в этой сфере появилось сразу несколько прорывных технологий. К ним относятся:
1. ДНК-нанороботы. Учёные обнаружили возможность создания нескольких нанороботов на основе нитей ДНК. Эти ДНК-нанороботы представляли собой свернутые особым образом и имеющие заданную последовательность молекулы ДНК, которые, попав в среду живого организма, начинали разворачиваться и взаимодействовать друг с другом и с клетками этого организма. ДНК химические частички могли действовать согласно заложенной в них программе на процессы жизнедеятельности клеток организма или выступать в качестве лекарственных препаратов. Во время эксперимента ДНК-нанороботы показали высокую точность функционирования и взаимодействия между собой, граничащую с точностью работы компьютерной программы.
2. Наноробот - морской гребешок. Ученые сконструировали необычного микроскопического робота для передвижения по жидкостям человеческого тела. Отличает его от всех прежних прототипов сходство с морским гребешком. Подобно этому моллюску наноробот способен передвигаться за счет движений створок "раковины" с помощью реактивной тяги. При этом роботу достаточно энергии внешнего электромагнитного поля, что позволило обойтись без источника питания и уменьшить размеры раковины. молекулярный наноробот опухоль инфекция
3. "Цинковые наноракеты". Исследователи создали нанороботов, способных перемещаться внутри живого организма и доставлять груз лекарственных препаратов в необходимое место, не влияя на организм. Микродвигатель этих "молекулярных машин" имеет химическую природу и продвигает нанороботов за счет пузырьков газа, выделяющихся в ходе реакции между жидкостью внутри организма и материалом, находящемся в двигателе. Нанороботы-врачи вводились в пищеварительный тракт животного и достигали его желудка, где цинк начинал реагировать с соляной кислотой, входящей в состав пищеварительных соков. Выделяющийся при этом водород вырывался из внутренней полости трубок нанороботов, превращая их в подобие миниатюрных ракет. [7]
Преимущества медицинской нанотехнологии над обычной терапией, заключающейся в химическом воздействии на заболевание посредством введения лекарственных препаратов, состоит в том, что она обеспечивает создание в организме необходимой среды, в которой происходит процесс заживления.
Применение нанотехнологий в области медицины является перспективным направлением, главная роль которого заключается, не только в борьбе с заболеваниями, но и профилактике их. Ученые считают, что потенциал нанороботов практически безграничен. В будущем при достаточном уровне развития технологии эти микроскопические устройства смогут в прямом смысле преобразить наш мир.
Литература
1. Интернет-ресурс https://biomolecula.ru/articles/vrachi-nanoroboty-mif-ili-realnost
2. Игами М., Оказаки Т. Современное состояние сферы нанотехнологий: анализ патентов // Форсайт. - 2008.- № 3 (7). -с. 32-43.
3. Robert A. Freitas Jr. Current Status of Nanomedicine and Medical Nanorobotics// Journal of Computational and Theoretical Nanoscience.-2005.- V. 2.- P.1-25
4. Robert A. Freitas Jr. // Nanomedicine, Basic Capabilities. Land es Bioscience, Austin.- 1999.- V. 1. P.7-20
6. Lipsey R., Carlaw K., Bekar C. Economic Transformations: General Purpose Technologies and Long-Term Economic Growth. // Oxford University Press.-2005.- P. 87, 110, 131, 212-218.
7. Интернет-ресурс http://ai-new.ru/2016/10/vrachi_nanoroboty_mif_ili_realnost . html