Stiinta

Roboții microscopici ca-n filmele SF o să-ți înlocuiască medicul

Nanotehnologia e surprinzător de aproape de a ajuta oameni în carne și oase.
20.8.17

Câteodată cu cât e mai mic, cu atât e mai bine. Poți să te gândești așa: corpul uman este alcătuit din trilioane de celule, mai mici decât poate vedea omul cu ochiul liber, care sunt constant în interacțiuni complexe. Totuși, în medicină, aproape orice facem, fiecare intervenție considerată în sistemul ăsta, are loc la o scară mult mai mare. E o nepotrivire fundamentală, dar timp de mii de ani de știință medicală, am reușit să ne descurcăm destul de bine.

Publicitate

Dar cum ar fi dacă am putea să interacționăm cu corpul uman la nivel celular? Probabil că deja ai auzit de nanotehnologie, inovația populară care a făcut posibil micro-cipurile super rapide și pantalonii care nu se pătează, datorită unui proces de producție care manipulează materia la nivel microscopic. (Un metru un miliard de nano-metri: aici e vorba de manipularea atomilor individuali.)

Nanotehnologia e un concept care se vehiculează de la mijlocul secolului trecut și deși nu am reușit să perfecționăm unul dintre aspectele mai complexe (mașinării subatomice care se auto-construiesc), nanotehnologia e clar mai stăpânită. Dispozitivul electronic de pe care probabil citești articolul ăsta e mai mic și mai rapid datorită nanotehnologiei.


Vezi și documentarul ăsta de pe TONIC:


Deci se înțelege de ce vrem să aplicăm informațiile învățate despre nanotehnologie pe noi înșine. Practic ne micșorăm uneltele să se potrivească cu construcția corpului omenesc. Cu o unealtă de mărimea potrivită, putem face intervenții mai subtile și mai complexe în mașinăria asta din carne și oase, pe care încă ne chinuim s-o înțelegem.

Există perspectiva nano-medicinei, un domeniu în dezvoltare și interdisciplinar. Intervenția asupra corpului uman la scara asta e încă în fază incipientă. O mare parte din știința nano-medicinei se descoperă în momentul ăsta, cu o tranzacție lentă de la teorie la practică. Principiile fundamentele nu sunt aproape deloc folosite pe oameni, încă. Dar cercetătorii prevăd mult potențial, de la tratamente pentru cancer cu droguri direcționate, la nano-bisturiu folosit pentru a repara individual celule. Există și posibilitatea de a îmbunătăți considerabil diagnosticarea bolilor și senzorilor biologici, plus inginerie de țesut. Și desigur, persistă și viziunea aia sci-fi de roboți subatomici pregătiți să te vindece de orice.

Publicitate

Cercetătorii sunt atât de optimiști, pentru că, în momentul de față, domeniul este un câmp deschis. „E o dimensiune pe care nu prea am luat-o în considerare decât în ultimii ani. Proprietățile devin foarte interesante la o nano-scară și de aceea vrem să o studiem", spune Carly Filgueira, un cercetător asociat de la Houston Methodist Research Institute.

Filgueira lucrează cu Alessandro Grattoni, directorul departamentului de nano-medicină, la un device conceput pentru a îmbunătăți transmiterea drogului. Ea explică că orice drog are un scop clar și un beneficiu, indiferent dacă e analgezic sau tratezi o boală mintală sau controlezi diabetul. Orice drog, are și efecte secundare, dintre care unele pot fi epuizante.

„Nanotehnologia e o unealtă pe care încercăm să o stăpânim pentru a maximiza beneficiile drogului, în timp ce minimizăm efectele secundare", spune Alessandro Grattoni.

De exemplu, în scenariul ăsta, o pastilă sau o injecție e o tehnologie relativ simplă de transmitere a drogului. E nevoie de un pacient conștiincios pentru a administra drogul așa cum i s-a prescris, de-a lungul unei perioade de timp. E ușor să uiți să iei pastila sau să nu o mai iei când te simți mai bine. Filgueira menționează terapia cu hormoni, care poate duce pacienții în extreme emoționale, din cauza injecțiilor repetate cu testosteron. În comparație, device-ul institutului ar putea transmite hormoni într-un fel mai subtil și mai susținut. Asta e important și pentru medicina preventivă, de exemplu, pentru pacienții cu un risc de expunere mai mare față de HIV.

Filgueira descrie un device care nu pare atât de sci-fi. Imaginează-ți un rezervor mic plin cu orice drog necesar. (Filgueira îl descrie ca pe un „drog agnostic", pregătit pentru orice aplicație care s-ar ivi.) Nu există pompe sau valve și nicio parte mobilă. Nu există cablu de băgat în priză, iar device-ul va transmite încărcătura într-un mod susținut și liniar.

Publicitate

Funcționează via un nano-canal de sistem de livrare (nDS): membranele nano-canalului sunt o inginerie specifică pe mărimea moleculei drogului care este eliberat. Odată ce device-ul este implantat sub piele, drogul începe să se împrăștie de-a lungul membranelor din corpul pacientului. „Mărimea nano-canalului restricționează drogul", spune Filgueira. „Datorită avansurilor în litografie" - aduse de industria de semiconductori extrem de competitivă - „putem schimba meticulos mărimea nano-canalului până la 2,5 nano-metri." Adică foarte foarte foarte mic.

"Deoarece astfel obținem un profil de livrare susținută, suntem în măsură să evităm efectele secundare toxice severe care pot fi asociate cu o calitate slabă a vieții", spune Filgueira. Modificarea nano-canalului permite cercetătorilor să controleze cât de repede se eliberează medicamentul.

În studiile experimentale, și-au propus să se elibereze peste 21 de zile, dar este planificat să se extindă până la 60 de zile. (Institutul Național de Alergie și Boli Infecțioase a acordat o subvenție în valoare de mai multe milioane de dolari pentru atingerea acestui obiectiv.) Pe lângă atenuarea efectelor secundare, astfel de dispozitive cu eliberare temporizată ar putea fi un avantaj pentru persoanele care nu au acces la îngrijiri medicale regulate. În plus, tehnologia ar putea descoperi tratamente complet noi, care nu sunt încă prevăzute.

Totuși, trebuie testat pe om. Filgueira descrie o procedură simplă de implantare, după care pacienții vor fi monitorizați până când va fi timpul pentru următoarea doză. Ea ar dori să continue cu testele umane în următorii cinci ani. De asemenea, dispozitivul urmează să fie testat în timpul a trei din 10 proiecte de cercetare planificate la bordul Stației Spațiale Internaționale, din următorii cinci ani.

Acesta este un timp relativ scurt într-un domeniu medical unde progresele durează decenii. Mai ales în domeniul nano-medicinei, în care încă se desfășoară o mare parte a cercetării fundamentale, este o muncă care este foarte aproape de a ajuta oamenii reali. (Chiar dacă nu este vorba despre nano-roboți care se plimbă prin sângele cuiva, luptând împotriva bolii.)

Se poate dovedi a fi una dintre cele mai timpurii descoperiri ale potențialului imens al nano-medicinei. Acestea fiind spuse, viitorul nu este încă aici. "Mai avem multe lucruri de făcut, bineînțeles", spune Filgueira. Dar suntem aici și suntem gata să ne punem pe treabă."

Citește mai multe despre nanotehnologie:
Nano-florile din cristal și viitorul chimiei arhitecturale
Tehnologia anului 2022: Bateriile rezistente, nanoboții și rețelele de conectare
Cum ar arăta viitorul nostru, dacă am salva lumea în care trăim