Наномедицина или Возможно ли Бессмертие Человека
В последние 15 лет ряд стран мира, США, Япония, Россия, ЕС, Индия и Китай, бурными темпами развивают нанотехнологию и исследуют возможности её применения в медицине. Наномедицина – это гибрид традиционной медицины, молекулярной химии, квантовой механики и ядерной физики. Её цель как это сформулировал Роберт Фрейтис – это слежение, исправление, конструирование и контроль над биосистемами человека на молекулярном уровне с применением наноустройств и наноструктур и, в частности, нанороботов. То есть наномедицина – это лечение болезней на уровне молекул. Лет пять тому назад в Чикаго проходила научная конференция, в которой я принимал участие. Она была посвящена развитию нанотехнологий в США и во всём мире. Впечатление от докладов было настолько впечатляющим, что казалось, что мы вступаем в новую эру и что очень скоро нанотехнологии войдут в нашу жизнь так же, как когда-то вошёл Интернет и цифровые технологии. И это время не за горами.
Нанороботы применяют для диагностики болезней, они должны доставлять лекарства и даже делать хирургические операции, и с их помощью возможно даже оживление замороженных при очень низких температурах людей, очищать кровь от вредных микроорганизмов, осуществлять транспортировку кислорода и углекислого газа, ремонтировать клетки организма и тормозить старение человека вплоть до достижения им полного бессмертия. В современной науке нет никакого фундаментального закона, который не позволял бы продлить нашу жизнь до 100 лет или даже больше путём внедрения в наше тело нанороботов, которые будут управлять нашим здоровьем, ремонтировать любые изменения в нашем организме, приводить в норму все параметры нашей сложной системы и т.о. позволят резко поднять не только качество, но и продолжительность жизни. Говоря иначе, добавить не только годы к жизни, но и жизнь к годам.
Но давайте сначала выясним размеры наночастиц и почему эта область медицины называется наномедициной. Размеры наночастиц естественно измеряют в нанометрах. Мы можем хорошо представить себе расстояние в один метр. Один см в 100 раз меньше одного метра, а один мм в 1000 раз. Существуют и более мелкие единицы расстояний – один микрон, который меньше одного метра в миллион раз и нанометр, который меньше одного метра уже в миллиард раз. Наночастицы настолько мелкие, что их можно увидеть только в электронные микроскопы. Размер молекулы ДНК, например, всего 2 нанометра (нм), а небольших бактерий 1-10 нм. Размер протеинов 5-50 нм, бактерий 1-10 нм. Размер белых кровяных клеток 10 нм. 1 нм в 10 раз больше размеров атомов и в миллион раз больше размеров ядер. Атомные ядра безнадёжно ненаблюдаемы, но с помощью линейных ускорителей электронов, их размеры и другие свойства измерены косвенными методами с фантастической точностью. Для измерения размеров ядер используют единицу в один ферми, в честь выдающегося итальянского физика Э. Ферми, запустившего первый в мире атомный реактор в University of Chicago. 1 ферми меньше 1 нм уже в миллион раз. Это и есть масштаб исследований в области ядерной физики и физики частиц.
Размеры нанороботов меньше одного микрометра, т.е. меньше 1000 нм. Поэтому они легко проникают внутрь организма и могут ремонтировать его проблемы. Фактически наномедицина – это новый метод лечения людей на молекулярном уровне. В связи с этим область науки, которая занимается такими маленькими частицами, называется нанотехнологией, а применяемые устройства – наносистемами или наномашинами. Чтобы получить представление о размерах наномашин обычно приводят такой любопытный пример: на толщине человеческого волоса можно поместить 50000 наномашин.
Недавно наномашины, которые проникали с помощью видимого света внутрь раковой опухоли простаты человека, уничтожили её в 60 секунд. Этот эксперимент, который проведён Dr. Robert Pal в Durham University (USA) в августе 2017 г. продолжался от 1 до 3 минут, и, разумеется, не может не поражать воображение и говорит о невероятных возможностях метода. Учёные из Rice University (USA) предполагают использовать этот метод для уничтожения раковой опухоли груди и меланомы кожи, которые до этого не поддавались химиотерапии. Интересно, что сама наномашина много меньше размеров раковой опухоли, и она должна вращаться с большой скоростью (3 миллионов оборотов в секунду), чтобы преодолеть скорость броуновского движения частиц клетки и т. о. проникать внутрь неё. Учёные заключают, что это новый метод лечения раковых больных на уровне молекул, является прекрасным средством лечения тех, кому не помогают стандартные методы лечения – химиотерапия, радиация или хирургическая операция, эффективность которых, в общем, не высока.
Фантастический мир крошечных роботов применяется исследователями из Калифорнийского технологического института для создания нанороботов нового типа, состоящих лишь из одной цепочки молекулы ДНК размером в 2 нм. Они могут самостоятельно исследовать поверхности молекул ДНК, выбирать нужные молекулы и перемещать их внутри клеток в нужное место.
Уже сегодня реально достижимым ориентиром является срок жизни 120 лет. Чтобы воплотить это на практике, необходимо добиться успехов в борьбе с заболеваниями, считавшимися неизлечимыми – рак, болезнь Альцгеймера и Паркинсона, а также улучшить успехи в борьбе с массовыми заболеваниями: диабет и сердечно-сосудистые болезни. Еще один важнейший вопрос – борьба со старением и достижение активного долголетия и даже бессмертия, возможно, даже в этом столетии.
Рассмотрим некоторые возможные применения нанотехнологий в медицине. Их несколько. Нанокомпьютеры будут управлять наномашинами, которые могут быть использованы для регенерации клеток и ремонта организма, для устранения признаков старения – пятен, морщин и других признаков. Особое значение будет придаваться лечению рака. Наномашины можно точно направлять на раковые клетки и уничтожать или даже испарять их. Такие эксперименты уже проводятся в различных университетах США. Наноустройства можно применять также для очищения артерий сердца и устранения различных его заболеваний. Наномашины позволят создать необходимые устройства внутри тела (имплантация), изучать организм человека и делать операции внутри него.
Нанохирургия – наноустройства с применением лазеров и нанокомпьютеров для программирования и управления операциями. Важную роль будет играть доставка лекарств и программирование систем доставки. Наноустройства могут вносить изменения в геном человека и вылечить генные болезни, такие как, например, болезни крови, связанные с генетическими изменениями. Их устранение позволит вылечить больного. Нанопинцеты помогут перемещать наноустройства внутри тела. Нанотехнологии позволят устранить повреждения спинного мозга, особенно в тех случаях, когда спиной мозг вырабатывает некачественную или больную кровь, характеристики которой отличаются от нормы. Чтобы управлять приступами во время эпилепсии, разрабатываются наночипы. Последние анализируют сигналы мозга с целью контроля приступов эпилепсии. Наночипы могут быть также использованы для управления протезами больных, чьи органы движения имеют различные дефекты и не позволяют им перемещаться самостоятельно. Важное направление применений нанотехнологий – контроль различных систем организма, профилактика заболеваний и обеспечивание организма различным строительным материалом, т.е. органами, которые нуждаются в ремонте или замене. При этом важно выяснить влияние наночастиц и вносимых материалов на здоровье человека.
В ближайшем будущем нанотехнология позволит не только бороться с различными болезнями, но и осуществлять регенерацию органов и их замену, лечение раковых опухолей, продление жизни, резкое улучшение её качества и многое другое. Век Интернета и цифровых технологий дополнится веком нанотехнологий и в будущем достичь бессмертия путём постоянного контроля работы различных систем организма, их ремонта и в случае необходимости их замену. Иммунотерапия будет играть важную роль в борьбе против рака – из крови больного забираются иммунные клетки, перепрограммируются и после введения их в организм больного сами становятся убийцами раковых опухолей.
Можно в будущем также создать человека с заданными характеристиками – гения или злодея. К сожалению, успехи наук могут быть использованы не только для блага человека, но и чтобы нанести ему вред, как это неоднократно случалось в нашей истории: новые технологии не являются исключением. Они могут способствовать всеобщему уничтожению человечества даже эффективнее атомных бомб.
Когда эта новая технология станет реальностью? В связи с быстрым прогрессом это может произойти довольно быстро, уже через 5-10 лет. Наномашины для ремонта клеток и уничтожения рака уже существуют. Любопытным направлением исследований является моделирование принципов построения живой материи, а также применение ядерной медицины против рака путём точного определения границ опухоли с помощью томографов. 21 век будет по праву называться веком нанотехнологий, главная задача которой – резкое улучшение здоровья людей.
Илья Гулькаров
Комментариев нет:
Отправить комментарий