Нанороботы, орудующие в человеческом организме, наночастицы, бьющие прямо в цель, нанолекарства, собранные по нанокирпичику, — это все будущее.
А настоящее уже приближается к фантастическому путешествию, описанному в 1966 году Айзеком Азимовым. Правда, пока в отдельно взятой лаборатории в университетской клинике швейцарского города Базеля. Хотя именно этот образ — врача скорой помощи, уменьшенного до микроскопических размеров, использовали еще совсем недавно теоретики нанотехнологий как метафору для описания возможностей освоения наномира с пользой для человечества. Речь идет о наномедицине.
Нанотехнологии
— против рака —
В январе 2005 года американское Управление по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) одобрило первый препарат, созданный с применением нанотехнологии. Это был «Абраксан», который представляет собой противораковый препарат «Таксол», погруженный в наночастицы из человеческого белка альбумина, что делает лекарство менее токсичным. Сейчас на рассмотрении в FDA уже 130 таких наноусовершенствованных лекарственных средств. И ставки растут, по крайней мере на первый взгляд: на вооружение взято золото, точнее, частицы золота наноразмеров. Создается новый класс таких частиц, которые способны одновременно определять внутриклеточную цель, визуализировать ее и в конце концов убивать опухолевые клетки именно за счет своего особого покрытия. Потому что покрытием для этих золотых наночастиц служат полимеры, напоминающие по своей структуре дерево: на одну ветку можно посадить молекулу, которая способна распознавать раковые клетки и прикрепляться к определенным местам на их поверхности, на другую — молекулу, которая будет светиться в определенных условиях, сигнализируя о том, что наночастица достигла цели, а на третью — лекарство, замедляющее размножение раковых клеток или вовсе убивающее их. Как только внутри раковых клеток наберется достаточное количество таких наночастиц, с опухолью можно будет покончить с помощью тепловой обработки, используя лазер или инфракрасный свет, которые сильно нагреют металл, скрытый под полимерным покрытием. Таким образом, совмещается химиои физиотерапия — пока только на лабораторном столе.
Наноробот, побеждающий
— атеросклероз в его тылу —
Для клинического кардиолога Патрика Хунцикера1 наномедицина хобби, однако он вместе с группой единомышленников уже добился некоторых успехов в борьбе с атеросклерозом посредством наноконтейнеров, бороздящих кровяное русло, как невидимая подводная лодка. По мнению профессора Хунцикера, в будущем таким образом можно будет предотвращать смертельные инфаркты и инсульты, с которыми он, будучи врачом неотложной помощи, сейчас сталкивается чаще всего. Создаваемые доктором Хунцикером наноконтейнеры состоят из полимера, внутри которого сосредоточено нечто, разрушающее склеротические бляшки на стенках кровеносных сосудов. Бляшки сужают просвет сосуда, нарушают кровоток и сопутствуют большинству сердечно-сосудистых заболеваний. Однако если с ними свяжется наноконтейнер с лекарством (а он свяжется в силу химического сродства), то из него тут же «выстрелит» разрушающий бляшку агент. Клинических испытаний этого метода пока не было, но как пояснил The New Times сам Патрик Хунцикер, «в настоящее время идет успешная работа по избавлению от атеросклероза лабораторных мышей, а клинические испытания, скорее всего, с привлечением определенных категорий тяжелых раковых больных, начнутся через 3 — 5 лет. Клинические испытания на больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями могут начаться в течение ближайших 6 лет». «Хотя быть пророком в таких вопросах крайне сложно», — добавляет профессор. Тем не менее он же прогнозирует скорую революцию в диагностике многих заболеваний — естественно, основанную на нанотехнологии, с которой, по его мнению, связано будущее медицины.
Наноинструмент уже позволяет
— обнаруживать начало —
деградации суставов
Ранняя диагностика заболеваний суставов с применением нанотехнологий уже реальность. В клиниках Швейцарии. Здесь главное орудие — сканирующий атомно-силовой микроскоп2. В данном случае этот наноинструмент служит для изучения и описания степени изношенности суставного хряща. Нанометровый зонд атомно-силового микроскопа (датчик с иглой) вводят, например, в колено и видят характеристики хрящевой ткани. Для наглядности можно представить себе пинг-понговый мячик, прыгающий по упругой губке. По тому, как он отскакивает, можно судить о том, насколько эластична губка. Примерно так же судят о состоянии хряща по тому, как ведет себя скользящая по нему игла микроскопа. В качестве модели для отработки такого метода наблюдений был использован крошечный суставной хрящ мыши, который претерпевал изменения по мере взросления грызуна. Благодаря этому врачи научились отслеживать изменения, происходящие в суставах человека, но, что важно, до проявления симптомов остеоартрита. Делается это с помощью прибора Arthroscan, который, по мнению доктора Мартина Штольца3, к 2015 году станет самым используемым медицинским инструментом, отчасти в связи со стремительным старением населения планеты.
Наночастицы
— помогают восстановлению —
нервных клеток
При спинно-мозговых или черепно-мозговых травмах, когда нарушаются жизненно важные связи между нервными структурами, регенерация нервных волокон — спасительный процесс. Пока, к сожалению, практически неуправляемый. Для его стимуляции в экспериментальных условиях нанотехнологи и медики манипулируют намагниченными наночастицами. В магнитном поле они вызывают рост, удлинение аксонов (отростков нервных клеток), как предполагается, благодаря создаваемому напряжению. Впрочем, механизм этого явления пока не ясен. С помощью других наночастиц недавно удалось частично восстановить зрение слепым хомякам, у которых был поврежден зрительный нерв. Будучи введенными в область разорванного участка нерва, наночастицы некоего синтетического материала сами собой собрались в каркас, который способствовал росту нервных клеток и зарастанию разрыва.
Персональные
— нанолекарства —
и наноанализаторы
В отдаленном будущем ожидается появление совершенно нового типа лекарств, созданных по одному из основных принципов нанотехнологий — bottom up, то есть путем увеличения количества атомов вещества, начиная с одного-единственного. Такой подход позволит сделать лекарство высокоспецифичным, что в русле идеи будущей индивидуализированной или персонифицированной, то есть соответствующей конкретному пациенту терапии. А в течение ближайших 20 лет ожидается появление в обиходе наборов для мониторинга в организме уровня «плохого» холестерина, который забивает артерии и приводит к сердечно-сосудистым заболеваниям, и глюкозы у диабетиков. Это объекты наномасштаба, значит, тоже предмет наномедицины. Таким образом, каждый сможет следить за своим здоровьем, как за автомобилем, только нанотехосмотр будет проводиться не время от времени, а постоянно.
........................................................................................
  | 1. Игла зонда атомно-силового микроскопа*
2. Суставной хрящ человека 3. Прибор Arthroscan отрабатывался на хрящевой ткани мышей _______________________________ *Зонд атомно-силового микроскопа состоит из датчика с иглой, скользящей по поверхности исследуемого образца, как бы сканирующей его. Между иглой и объектом действуют те же силы, что и между атомами вещества. При изменении силы этого взаимодействия пружинка, на которой закреплена игла, отклоняется, и такое отклонение регистрируется датчиком. Величина отклонения упругого элемента (пружинки) несет информацию о высоте рельефа — топографии поверхности и особенностях межатомных взаимодействий. |
____________________________
1 Патрик Хунцикер — профессор Базельского университета, Швейцария, руководитель исследовательской группы в университетском госпитале.
2 Атомно-силовой микроскоп — сканирующий зондовый микроскоп высокого разрешения.
3 Доктор Мартин Штольц, исследовательский институт Biozentrum при Базельском университете.
