Adresa:

Takovska 5. Beograd

Bulevar Oslobođenja 267. Beograd

Tel:

+381 69 737 500

nanoNaslovna2

Nanomedicina

Nanomedicina je grana medicine koja se zasniva na medicinskoj primeni nanotehnologija, kroz primenu nanomaterijala, nanoelektronskih biosenzora i molekulske nanotehnologije. Poseban deo nanomedicine predstavlja nanomedicina usmerena na inženjerstvo tkiva, koja će omogućiti reparaciju i potpunu zamenu oštećenih tkiva novim tkivima. Time će biti otvoren put sanacije obolelih organa, koji neće zahtevati donatore i koji će imunološki biti u bliskoj vezi sa tkivom pacijenata kod kojih se vrši zamena oštećenih tkiva i organa. Jedna od delatnosti, za koju se očekuje da će biti posebno atraktivna u decenijama koje dolaze, biće repariranje obolelih tkiva i organa i uzgajanje tkiva pogodnih za njihovu reparaciju. Govori se o tzv. fabrikama tkiva i organa, kao o jednoj potpuno novoj grani delatnosti. U fitofarmaciji to će biti proizvodnja i ekstrakcija humanih biopolimera iz biljaka nastalih ukrštanjem DNK biljaka i čoveka. Takav korak će imati izuzetan značaj u približavanju medicine jednom potpuno novom konceptu koji je umesto na hemiji, zasnovan ne celovitom prilagođavanju prirodnih resursa čoveku. U nekoj sasvim naprednoj fazi razvoja nanomedicine očekuje se da će čovek ovladati postupcima samoorganizacije vrlo složenih funkcionalnih uređaja, koji će sledeći logiku bioloških mašina u ljudskom telu biti u stanju (slično enzimima, koji umeju da prepoznaju različite ćelijske receptore), umeti da dijagnostifikuju promene na ćelijama, da se samoorganizuju i samorepliciraju do nivoa koji će obezbediti funkcionalno izvršenje različitih složenih zadataka, vezanih za reparaciju zidova ćelija, a potom i celih organa, kojima te ćelije pripadaju. Zbog svega navedenog, nanomedicinska istraživanja u svetu u tehnološki najnaprednijim zemlajma – imaju apsolutni prioritet u strategijama razvoja i strategijama istraživanja na nacionalnom nivou. U SAD ona su kontrolisana od strane Nacionalnog instituta za zdravlje, EU ima svoje nadnacionalno telo za Istraživanje i razvoj Mikro i Nanotehnologija, Rusija već niz godina intenzivno razvija naučnu bazu za široku primenu nanotehnologije u različitim sferama, a naročito u sferi očuvanja zdravlja, kosmičkih istraživanja i najnaprednijih vojnih programa. Sve veći značaj ove grane medicine pokazuje nagli porast broja centara za nanomedinska istraživanja (u 2005-oj u celom svetu bilo ih je samo 5, da bi do polovine 2006. godine, osnovalo se još dodatnih 130 centara). Danas, broj takvih centara lociranih u raznim tehnološki razvijenim delovima sveta broji se na hiljade.

NANOBOT-3

Nano-cevčice u lečenju raka pluća

Američki naučnici sa Stanford Univerziteta su uz pomoć nanotehnologije razvili novi tretman protiv raka pluća koji ne oštećuje zdravo tkivo. Tretman se sastoji od umetanja sintetičkih nano-cevčica u ćelije raka i njihovog zagrevanja uz pomoć lasera.

Te nanocevčice imaju polovinu prečnika molekule DNK te ih u prosečnu ćeliju može stati nekoliko hiljada. Nakon što se cevčice proizvedene od ugljenika izlože laserskom svetlu bliskom infracrvenom delu spektra u roku od 2 minute dolazi do njihovog zagrevanja na 70 stepeni C i do smrti kancerogenih ćelija u kojima se nalaze. Naučnici dodaju kako je pričvršćivanjem antitela za nanocevčice moguće precizno naciljati tačno određeni tip ćelija kancera. Standardna hemoterapija uzrokuje smrt i ćelija tumora i zdravih ćelija.

Nano-čestice u lečenju raka pluća

Kanadski naučnici sa Univerziteta Alberta razvili su nanočestice koje su u laboratorijskim uslovima uspešno uništavale ćelije raka pluća. Iako tek predstoje istraživanja na životinjama, čestice bi se u ljudski organizam mogle uvesti uz pomoć inhalatora sličnog onom kakav koriste astmatičari. Za rak pluća je karakterističan nekontrolisani rast abnormalnih ćelija u jednom ili oba plućna krila. Inhaliranje nano čestica moglo bi funkcionisati bolje od tradicionalnih načina lečenja, zbog toga što te čestice napadaju samo ćelije raka i ne utiču na zdravo tkivo. Slično lekovima koje koriste astmatičari novi lek je u obliku praha, ali za razliku od njih, on se razlaže u nanočestice kad dođe do kontakta. Naučnici očekuju da bi se ovaj način upotrebe lekova mogao primeniti i u lečenju drugih bolesti.

Veštački mišići koji pokreću nanobotove kroz telo.

Nanotehnologija je već ostavila značajan pečat na svet medicinske nauke. Međutim, novine su u domenu naučne fantastike. Naučnici sa univerziteta British Columbia trenutno rade na nanobotovima koji će dijagnostikovati bolest i lečiti je iznutra. Da bi to omogućili morali su da naprave veoma fleksibilne veštačke mišiće, dovoljno jake da rotiraju objekte hiljadu puta teže od njih samih. Mišić će biti ubacivan u nanobotove kao veštački bič ili rep koji će se rotirati i pokretati ih.

NANOBOT-11

Ljudi bi mogli postati “besmrtni” zahvaljujući nanotehnologiji za manje od 20 godina

Tvrdi američki naučnik Ray Kurzveil (61)! Naime, sa povećanim razumevanjem o funkcionisanju ljudskog tela i dinamičnom razvoju nanotehnologije doći će do revolucionarnih promena na polju lečenja i transplatacije delova tela, organa, kostiju, krvnih sudova i živaca. Kurzveil koji je i ranije tačno predvideo dolazak novih tehnologija, kaže da se naše razumevanje genetike i računarske tehnologije ubrzava neviđenom brzinom. Teoretski, kaže, povećanjem brzine naših spoznaja, nanotehnologija će biti u stanju da zameni mnoge od naših organa za 20 godina. Kurzveil dodaje da, iako se njegove tvrdnje čine neverovatnim, već postoje veštačke gušterače (pankreas) i neuronski implantati, a svoju teoriju naziva Zakonom ubrzanog povratka. “Ja i mnogi drugi naučnici verujemo da ćemo za 20-ak godina imati sve uslove za reprogramiranje softvera iz kamenog doba, da ćemo moći najpre zaustaviti, a onda i preokrenuti proces starenja. A tada će nam nanotehnologija omogućiti da živimo zauvek”, piše Kurzveil. “Na kraju će – nanoboti zameniti naše krvne stanice i nastaviti da rade hiljadu puta delotvornije. Za 25 godina moći ćemo sprintati 15 minuta bez udisanja ili satima roniti bez kiseonika”, tvrdi. “Žrtve srčanog udara – koje već danas koriste prednosti široko dostupnih bioničkih srca – mirno će otići do lekara na manji zahvat dok će ih njihovi krvni botovi održavati u životu”, predviđa Kurzveil.

ROBOTIKA-3

Nanotehnološka veštačka koža

Kombinacija istraživanja u oblasti robotike i nanotehnologije napraviće pravu revoluciju u medicini, a humanoidne robote učiniti bližim čoveku. Do značajnih i vrlo zanimljivih dostignuća koja ce do toga dovesti došli su naučnici američke nacionalne laboratorije Oak Ridž. U okviru posebnog high-tech projekta oni su napravili vestačku kožu osetljivu na toplotu i pritisak. Na stvaranju vestačke kože bliske prirodnoj čovekovoj već dugo se radi u mnogim naučnim krugovima. Napravljeni su mnogi naučni eksperimenti i prototipovi robotskih ruku prekrivenih veštačkom kožom. Može se reći da su u tim eksperimentima prilično verno ostvareni mehanički pokreti prstiju i zglobova, kao i njihova savitljivost. Mnogo veći problem je stvaranje kože koja ce te delove pokriti, a najveći nedostatak je njena neosetljivost. Najnovije informacije iz pomenute američke laboratorije pokazuju da se u bliskoj budućnosti može očekivati da i veštačka koža postane osetljiva.  Napredak u istraživanju ostvaren je zahvaljujući korišćenju jedne od trenutno najaktuelnijih nauka – nanotehnologije. Ona se bavi minijaturnim komponentama i sklopovima čije su dimenzije na nivou atoma i molekula. U ovom slučaju kreirani su specijalni nanotehnološki materijali za izradu veštačke kože. Sastoje se od vrlo tankih slojeva polimera u koje su ugradjene karbonske nanocevi. Zahvaljujuci dodavanju tih struktura, veštacka koža se moze ponašati kao senzor pritiska i temperature, na sličan način kao što se ti osećaji prenose preko prirodne čovekove kože. Karbonske nanocevi u sebi sadrže ugljenik, koji je biokompatibilan s čovekovim organizmom, što znači da ga čovekov imuni sistem ne odbacuje kao strano telo. To predstavlja vrlo značajnu karakteristiku ovako napravljenih veštačkih materijala i ukazuje na njihovu moguću primenu u medicini. Korišćenjem ovih materijala moći će da se ostvari povezivanje veštačke kože s čovekovim nervnim sistemom i da se informacije prenose od senzora (na veštačkoj koži) do čovekovog mozga. To znaci da bi se mogla ostvariti adekvatna zamena nekih delova tela koji nedostaju čoveku. Na celu tima u laboratoriji Oak Ridge nalaze se doktor Džon Simpson (John Simpson) i njegov kolega Ilija Ivanov. Na ovom istraživanju oni rade s timom naučnika u grupi za razvoj nanotehnoloških materijala (Nanomaterials Synthesis and Properties Group). Do veštačke kože osetljive na temperaturu i pritisak oni su došli u saradnji s grupom istraživača koji rade na istim zadacima u okviru NASA-inih laboratorija u istraživačkom centru Lengli (Langley).

ROBOT

Nanotehnologija otkriva ko je sklon infarktu

U industrijskim zemljama svaki drugi čovek umire od posledica srčanog ili moždanog udara. Do sada nije bilo moguće davati induvidualne prognoze o tome ko ima veće da doživi infarkt. To bi se moglo uskoro promeniti. Zdravi krvni sudovi su sa unutrašnje strane glatki. Krvne ćelije se za njih ne lepe. Tako se kiseonik lako transportuje u mišiće gde je i potreban. Sve dok ne dođe do nekog zapaljenja, to funkcioniše sasvim dobro. Zapaljenja zapravo nastaju u zidovima krvnih sudova. Reč je o proteinu Matriks-Metaloprotezen (MMP). Ovaj protein MMP potom dovodi do oštećenja prvobitno glatkog zida krvnih sudova. Kroz ta oštećenja bela krvna zrnca, takozvani leukociti, prodiru u ćelijske zidove, gde grade kalcifikaciju, arterosklerotične naslage i tako počinje jedan začarani krug, objašnjava Mihael Šefers sa Univerzitetske klinike u Minsteru: “Kroz infekciju sve više leukocita, prodiru u zid krvnog suda i naslaga postaje sve deblja. To uzrokuje i da mišićne ćelije na inficiranom mestu grade neku vrstu svoda. Potom MMP nagrizaju taj svod. Potom može doći do pucanja krvnog suda na tom mestu, što bi zatvorilo sud i izazvalo srčani udar. Kada se to desi u krvnom sudu koji snabdeva mozak, dolazi do moždanog udara.“

Pogled u unutrašnjost pacijenta

Za prognoze pak, da li je neko skloniji srčanom i moždanom udaru, nije dovoljno samo znati kako se čovek hrani, da li se kreće, koliko je težak i da li puši. Lekari moraju znati ima li opasnih zapaljenja u krvnim sudovima. A za to moraju da pogledaju unutrašnjost tela pacijenta. “Već sada lekari mogu svakako to prepoznati u telu pacijenta. Na primer, pošto se pacijentu ubrizga posebna tečnost, krvni sudovi na CT-skeneru postaju vidljivi. Ovaj uređaj pravi trodimenzionalnu rendgensku sliku na kojoj daje prikaz krvnih sudova koji, zahvaljujući ubrizganoj tečnosti, postali vidljivi. Ako je došlo do zapaljenja ili suženja krvnog suda, lekari to mogu sa lakoćom prepoznati. Nanotehnologija nudi mogućnost ranije dijagnoze. Problem koji imamo tom prilikom jeste taj što mi ne vidimo krvni sud, gde je nastala anomalija, gde je bolest, tj. zapaljenje. Mi vidimo jedino sredstvo koje pravi kontrast u sudovima. U međuvremenu smo došli do saznanja da srčani udari nastaju u delovima gde su suženja sasvim mala ili ih uopšte nema“, objašnjava doktor Šefers. “Kalcifikovani delovi krvnih sudova su vidljivi i na CT-skeneru jer su gušći od krvnih ćelija, ali čak ni ti nije siguran indikator da će doći do infarkta. Kalcifikovana naslaga može postojati i 20 godina posle zapaljenja, ali zapaljenje nije više aktivno. Nije dovoljno samo znati da li je došlo do suženja krvnog suda ili postoji kalcifikovana naslaga.“

Uspešni testovi na miševima

Rešenje nudi nanotehnologija. Istraživačima je uspelo da izgrade molekule koji se vezuju za proteine izazvače infekcije. Ovi molekuli se zovu pronalazači“ (Tracer), jer tako zapaljenje postaje vidljivo i na CT-skeneru: Pronalazači ili ’Trejseri’ pomešani su sa radioaktivnošću ili floroscentnim bojama, a potom se zahvaljujući svetlu ili radioaktivnosti mogu izmeriti. Tako je lako videti molekularni sastav pojedinih organa.“ Naučnici su u eksperimentima na miševima uspeli da formiraju trodimenzionalne slike arterosklerotičnih zapaljenja. Kada bi im pošlo za rukom da tu tehniku primene i na ljudima, mogli bi prognozirati za svakog pacijenta posebno opasnost od srčanog udara.Takođe kad vidimo koja količina MMP postoji, možemo reći: Kod čoveka kod koga je prisutna veća količini MMP, postoj i veći rizik od srčanog udara, kod čoveka kod koga postoji manje MMP, manji je i rizik. Tada možemo definisati i za svaku individuu pojedinačno reći: Tebi je potrebna intenzivnija terapija, a tebi ne“, kaže doktor Šefers.

Rano dijagnostifikovanje i drugih bolesti

Ova tehnika nudi mogućnosti za dijagnostifikovanje i drugih bolesti, kod kojih je rano utvrđivanje presudno za uspešno lečenje, kaže doktor Andreas Jordan, pionir u kliničkoj upotrebni nanotehnologije. Primera radi u slučaju raka i multipleskleroze, zapaljenja centralnog nervnog sistema, lečenje je efikasno jedino prilikom ranog otkrivanja u suprotnom paraliza vodi u smrt. U osnovi to nas vodi u sledećem pravcu: kada tako nešto možemo da otkrijemo, kada možemo rano da otkrijemo takve bolesti, možemo razviti i specifični tarapeutski koncept“, objašnjava Andreas Džordan.