Nanoteknoloji Tıbbın Geleceğini Nasıl Değiştiriyor?

İlan

Nanoteknolojiyi uzun zamandır hem bilim kurgu hem de medyada duyuyoruz, ancak şimdiye kadar pek bir şey olmadı. Bununla birlikte, yeni bir nanoteknoloji terapileri dalgası ufukta ve tıp dünyasını değiştirmeye hazır.

Richard Feynman tarafından 1959 tarihli “Altta Çok Oda Var” dersinde önerilen teknolojik bir kavram olan nanoteknoloji, 1986 yılında Erik Drexler tarafından “Yaratılışın Motorları.” Kitap, hemen hemen her şeyi yapabilen kendini kopyalayan, moleküler ölçekli makinelerin olasılığını özetledi.

Bu öncül Michael Crichton’un “Avı” ve Neil Stephenson’un mükemmel “Elmas Çağı” dahil olmak üzere birçok bilim kurgu eserine ilham verdi. Nanoteknolojinin potansiyeli uzun sürdü yüzünü gösterme zamanı geldi, ancak nihayetinde yakın gelecekte sağlık hizmetlerinin doğasını derinden değiştirecek sofistike tıbbi müdahaleler şeklinde gelmeye başlıyor.

Nanoteknoloji ve Tıp

Tam bir Drexlerian anlamda nanoteknoloji potansiyeli benzeri görülmemiş. Gerçek evrensel montajcılar, onları nasıl inşa edeceğimizi anlayabilirsek, insan koşullarında derin bir değişim yaratacak. Tabii ki daha gidilecek çok yol var. Birçok yönden, yakın bile değiliz. Başka yönlerden, ilerleme bazı şaşırtıcı yollarla - ve faydalı olanlarla - devam etmektedir.

Moore Yasası Moore Yasası Nedir ve Sizinle Ne İlgisi Var? [Açıklamalar MakeUseOf]Kötü şansın Moore Yasası ile ilgisi yoktur. Sahip olduğunuz dernek buysa, Murphy Kanunları ile karıştırıyorsunuz. Ancak, çok uzakta değildiniz çünkü Moore Yasası ve Murphy Yasası ... Daha fazla oku nanoteknolojideki gelişmeleri sürekli olarak yönlendiriyor - artık nano ölçekte tam anlamıyla var olan transistörleri yüzlerce atom çapıyla üretebiliyoruz.

Aynı şekilde tıpta da en büyük sorunlardan biri müdahaleleri doğru bir şekilde hedefleyemememizdir. Psikoaktif tıpta ve klinik Psikoloji 6 Psikoloji ve İnsan Davranışı Hakkında Akıllara Durgunluk Gösteren TED Konuşmalarıİnsan beyni karmaşık ve kafa karıştırıcıdır, bu da insan davranışının neden bu kadar karmaşık ve kafa karıştırıcı olduğunu açıklar. İnsanlar tamamen farklı bir şey hissettiklerinde tek yönlü davranma eğilimindedirler. Burda biraz var... Daha fazla oku örneğin, doktorların gerçekten yapmak istedikleri bazı beyin bölgelerini uyarmak ve diğerlerini hastanın sahip olduğu her türlü problemi seçici bir şekilde çözmeleri için bastırmaktır. Bunu yapmak için en iyi yol şu anda sadece tesadüfen, sayısız şekilde beyni ve bedeni değiştirdiler, arzulananlardan bazılarına sahip oldular Etkileri.

Eğer cerrahlar telleri insanların beyinlerine koyabilir ve belirli bölgeleri güvenli bir şekilde seçici bir şekilde uyarabilirse, akıl sağlığı alanı geleneksel psikoaktif ilaçların yan etkilerinden kaçınabilir. Temel tekniğin zaten gösterildi bir makaleye göre depresyonda çalışmak Nöron bir dizi farklı klinik çalışmanın özetlenmesi.

Kanseri de düşünün - doktorların gerçekten istediği, onkolojide tümör hücrelerini öldürmektir. Tümör hücrelerini öldürmek için en iyi araçlardan birinin, düzenli hücreleri öldürmenin talihsiz yan etkisine sahip kemoterapi olması talihsiz bir durumdur. Bu aynı zamanda hastaları çok hasta eder.

Nanoteknoloji, insan vücudundaki müdahaleleri potansiyel olarak bireysel düzeyde yönlendirmenin bir yolunu sunar hücreler, normal vücuda fiziksel olarak müdahale etmeyecek kadar küçük akıllı işletim elemanları kullanarak işlevi. İnce parmaklar daha az hasar verir ve vücuttaki en iyi kılcaldan daha küçük makineler kanın gittiği her yere gidebilir.

Yeterince akıllı hale getirilebilirlerse, bu tür nanomedikal cihazlar, nereye ve nasıl müdahale edileceğini akıllıca seçebilir. Açıkçası, mühendisler daha karmaşık davranışlara sahip robotlar oluşturabildiğinde daha fazlası mümkün olacaktır ( kendi güçleri altında hareket edebilme), ancak günümüzün nispeten ilkel nanomakinelerinde bile değer.

Nanoteknoloji ve Kanser

Özel DNA zincirleri, keyfi şekillere katlanacak ve proteinlere sahip olabilecekleri şekilde yapılandırılmıştır. onlara bağlı enzimler, akıllıca davranmalarına ve insandaki değişen durumlara cevap vermelerine izin verir vücut. Harvard'da bir biyomühendis olan Daniel Levner, bu davranışın çok güçlü olduğuna inanıyor.

DNA nanorobotları, potansiyel olarak, bir gün benzeri görülmemiş karmaşıklığa sahip hastalıkları teşhis etmek veya tedavi etmek için kullanılabilecek karmaşık programlar yürütebilir.

Bu makineler, kimyasal ipuçlarına yanıt olarak açılıp kapanabilen kafesler inşa etmek için kullanılabilir. örneğin, kemoterapiyi sadece tümörle spesifik olarak ilişkili protein markörlerine çarptığında serbest bırakmak doku.

Bu, yan etkileri en aza indirirken veya ortadan kaldırırken yönlendirilmiş kemoterapinin uygulanmasına izin verecektir. Bu aynı zamanda mevcut tedavilerden daha etkili olan ancak şu anda yan etkilerin ciddiyeti nedeniyle kullanılamayan kemoterapilerin uygulanmasına izin verecektir.

Benzer ama farklı bir yaklaşım silika ve altından yapılmış küçük nanoparçacıklar kullanın tümör dokusuna bağlanır ve tümörü doyurur. Daha sonra, insan dokusuyla fazla etkileşime girmeyen, ancak altın nanopartiküllerinin ısınmasına neden olan kızılötesi'ye yakın lazerler uygulanabilir.

Bu işlem, belirli doku alanlarının (nanoparçacıklarla dolu ve lazerin yolunda) yakılmasına izin verir. Hem lazerleri hem de partikül dağılımını ayarlayarak, doktorlar kanser dokusunu çok seçici bir şekilde yok edebilir. Ölü doku, hastalığın ölçeğine bağlı olarak bağışıklık sisteminin kendisi tarafından cerrahi olarak çıkarılabilir veya temizlenebilir. Prosedürün bir varyasyonu, ısıtıldığında bir yük kemoterapisi serbest bırakan içi boş altın kabuklar kullanmaktır, lazerlerin, ilaçların uygulandığı yerleri daha da hassaslaştırmak için kullanılmasına izin vermek (tümör işaretleyici proteinler yeterince iyi değilse özel).

Nanoteknoloji ve Teşhis

Nanoteknolojinin tıp alanında devrim yapma potansiyeline sahip olduğu bir başka alan da tıbbi veri toplamada. Nanoteknoloji ile, nano ölçekli teşhis cihazlarını vücutta dağıtmak mümkündür. kimyasal değişiklikleri saptar olduğu gibi. Bu, bir hastanın sağlığının ve durumunun başka türlü mümkün olmayan yollarla daha yakından gerçek zamanlı izlenmesine olanak verebilir.

Vücudun dışında nanoteknoloji, gen dizilimini ve kimyasal analizi hızlandırmak için de kullanılabilir. kuantum noktaları kısmi DNA sekanslarına veya doktorların ilgilendiği diğer materyallere bağlanan proteinlere eklenir. Ardından, örnekte neyin mevcut olduğunu görmek için parlayan öğelerin dağılımına bakabilirsiniz.

Bu, potansiyel olarak vücudun dışında belirli testler yapmayı daha hızlı, daha ucuz ve daha güvenilir hale getirebilir - küçük bir doku örneği alan ve HIV genomunun parçaları için sıralayan testler oluşturun, enfeksiyonları daha önce ve daha fazlasını tespit edin güvenilir. Stanford'daki araştırmacılar, bu tekniği, tümör dokusunu daha hızlı taramanın bir yolu olarak belirli kanserlerde yaygın olan hasarlı genleri aramak için kullandılar:

Qdots, uzun bir süre boyunca birden fazla molekülün varlığını izleyebildiğinden, araştırmacılar bunları farklı seviyelerin seviyelerini yansıtan bir çeşit optik barkod üretmek için kullanmayı hedefliyor. tümör belirteçleri. Barkod, tümör tipini ve evresini gösterebilir.

Uzun vadede, nanoteknoloji geliştiricileri parçaları minyatürleştirmeye devam edebilirlerse (veya mikroçipten teknikler ödünç alabilirler) fabrikasyon), kılcal damar çapından (10 mikron veya yaklaşık 100.000) daha küçük basit mikroskobik kameralar oluşturabilirler atomlar). Bu kameralar, tüm vücudu haritalayarak sonuçları eve getirebilir.

Birlikte sentezlenen tüm bu veriler, insan vücudundaki dokunun çoğunun tam bir haritasını sağlayabilir. X-ışını ile imkansız olan bir ayrıntıda tüm insan vücudunu gösteren kılcal damarların perspektifi veya MR. Bunun gibi bir şey inşa etmek için bir teklif, the yazarı Frank Boehm tarafından geliştirilen “Vasküler Kartografik Tarama Nanodevice” dir.Nanomedikal Cihaz ve Sistem Tasarımı. ”Boehm inanır:

Nano-tıbbi teşhis ve terapötikler hücresel ve moleküler seviyelerde çalışırlar, tam olarak birçok hastalık sürecinin oluşumunu buldukları […] [N] anomedisin çoğalma fırsatına sahip olmadan önce birçok durumu önleyici olarak teşhis etme ve tedavi etme potansiyeline sahiptir. […] [I] t hemen hemen her hastalık durumunun, patojenik veya toksik durumun titiz ve kapsamlı bir şekilde ortadan kaldırılması için son derece hassas teşhisler ve titizlikle ve tamamen ortadan kaldırılması tehdit.

Nanoteknoloji ve Sinirbilim

Nanoteknoloji ayrıca doktorların beyin bozukluklarına yaklaşımını değiştirme potansiyeline sahiptir. İşlerin veri toplama tarafında, nano ölçekli elmas parçacıklarıbeynin elektriksel aktivitesine yanıt olarak yanan, beyin aktivitesini kafatasından kaçabilecek ve harici sensörler tarafından kaydedilebilecek ışık frekanslarına dönüştürmek için.

Bu, araştırmacıların beyni çok daha ayrıntılı olarak incelemesine izin verecektir. Beyin aktivitesinin kesin modellerini görebilmek, bireysel beyinlerdeki nöbet ve akıl hastalığının dinamiklerini ortaya çıkarmak için faydalı olabilir. hedeflenen müdahaleler sorunu çözmek.

Flip tarafında, tek tek nöronlara sinyal göndermek için karbon nanotüpler kullanmak mümkün olabilir. Şu anda, teknoloji İtalyan araştırmacılar tarafından ölü beyin dokusu boyunca elektriksel aktivite taşımak için uygulanıyor Vuruşlar veya enfeksiyonlar tarafından bırakılır, ancak mevcut teknolojiden çok daha ince ve biyo-uyumlu elektrot ızgaraları yapmak için de kullanılabilir. daha sofistike implantlar orijinal dokuya daha az hasar verir.

Bu, prensip olarak, geleneksel implante elektrotlardan çok daha yüksek bir çözünürlükte ve daha geniş bir alanda çalışabilir ve yeni türlerin beyin implantları Beyninizi ve Vücudunuzu Takmak - İmplante Bilgisayarların GeleceğiMevcut teknik yenilik ve ilerleme eğilimi ile, şimdi bilgisayar-insan teknolojilerindeki son teknolojiyi keşfetmek için iyi bir zaman. Daha fazla oku ve beyin uyarıcı cihazlar. Bugün mevcut olan nispeten ham elektrot implantasyonu ile bile, beyin stimülasyonunun etkileri önemlidir:

Alternatif olarak, aynı teknikler nano ileten kemoterapide nörotransmitterler ve psikiyatri gibi diğer kimyasalları vermek için kullanılır çok daha hassas bir şekilde belirli beyin bölgelerine ilaçlar (ilaçların bireyin içine verilmesi dahil) hücreleri) içerir. Daha iyi nöral pacemaker'larla birlikte, bu aynı zamanda depresyon, anksiyete ve hatta kişilik bozuklukları için tedavi de dahil olmak üzere çok daha geniş bir tedavi yelpazesine uzanabilir.

Bu tür terapi, protez cihazlarla daha sıkı arayüzler oluşturmak ve "kilitli" hastalara daha fazla iletişim seçeneği sağlamak için de kullanılabilir.

Bu tür hassas hedefli teknoloji nörolojik tıbbın uygulama şeklini kökten değiştirebilir. Veriye dayalı ve çok daha fazla doğrudan müdahaleye dayanan psikiyatri tıbbına yol açabilir. etkili ve çok daha varoluşsal olarak üzücü (ruh hali düzenleme beynini enfekte edebilen ilk bilgisayar virüsünü hayal edin) implantlar).

Nanoteknoloji, ilerledikçe, insan durumu üzerinde derin bir etkiye sahip olacak, böylece hücresel hasarı onarmamıza ve çeşitli insan rahatsızlıklarını yeni ve ama aynı zamanda kurcaladığımız vücut sistemlerinin daha iyi anlaşılmasına ve beraberinde gelen etik değerlerin takdir edilmesine ihtiyaç duyuyor. söyledi.

Tıpta nanoteknoloji konusunda ne düşünüyorsunuz? Bunun tıp bilimi için yeni bir sınır olduğunu mu düşünüyorsunuz, yoksa başından beri başarısızlığa mahkum mu? Aşağıdaki yorum bölümünde düşüncelerinizi paylaşın.

Resim kredileri: nanobotlar Shutterstock aracılığıyla, “DNA nanoparçacıklar için cırt cırt işlevi görebilir, ”, Argonne Ulusal Laboratuvarları tarafından,“B0006421 Meme Kanseri Hücreleri“, Amy Dame tarafından,“Kuantum noktaları“, Argonne Ulusal Laboratuvarları tarafından,”otizm nöro-görüntüleme çalışması“, Ian Ruotsala tarafından,“hayat-el 2“, Università Campus Bio-Medico di Roma tarafından