24 августа 2020

Посмотрело 302

Наномедицина. Как роботы размером с клетку, возможно, скоро будут спасать человеческие жизни

Статья в карточках

24 августа 2020

Посмотрело 302

Наномедицина — это перспективная область медицины, которая изучает возможность применения технологий на клеточном и субклеточном уровне. Эта область включает разработку наноматериалов, микророботов и крошечных микросенсоров для диагностики и лечения болезней.

Национальные институты здравоохранения США включили наномедицину в пятерку самых приоритетных областей медицины 21 века.

Какие инструменты использует наномедицина?

Какие инструменты использует наномедицина?

В основе наномедицины лежат наночастицы и нанокапсулы, которые помогают точечно доставлять лекарства внутрь человеческого тела. 

Например, ученые уже использовали наночастицы для лечения рака груди. Они связали три микроскопические магнитные сферы с молекулой доксорубицина (цитотоксический препарат). Такие комплексы они объединили в цепочку размером 100 нанометров. Когда частицы проникали в опухоль, специальное устройство генерировало радиочастотное поле. Связи магнитных сфер с доксорубицином разрывались и он точечно попадал внутрь опухоли. 

Исследование показало, что эффективность такого лечения была выше стандартной терапии доксорубицином. При этом, ученые использовали всего 5-10% от обычной дозы препарата.

Одна из самых инновационных областей наномедицины — это микророботы. Предполагается, что в будущем они смогут точечно доставлять антибиотики и противоопухолевые препараты непосредственно в патологический очаг.

Как работают микророботы?

Как работают микророботы?

В теории, микророботы должны проникать в любой орган или его конкретный участок, чтобы оказать внутри терапевтический эффект. Пока речь идет только о точечном высвобождении лекарств, но предполагается, что в будущем микророботы смогут выполнять работы даже на субклеточном уровне.

Размер микроробота сопоставим с клетками человека, поэтому они легко могут перемещаться в крупных сосудах. Ученые пока только продумывают, механизмы, с помощью которых эти устройства будут преодолевать другие среды: воздух, желчь, газы в кишечнике и семенную жидкость.


Пока микророботы перемещаются так

Для чего можно использовать микророботов?

Для чего можно использовать микророботов?

Доставка лекарств. Стандартные методы доставки лекарств предполагают обычную диффузию препарата внутри организма человека. Редко когда лекарственное средство доставляют точечно. Микророботы решают эту проблему — они будут попадать в нужный участок и только там высвобождать препарат. В результате получится практически полностью избавиться от побочных эффектов, повысить концентрацию препарата в патологическом участке и снизить количество лекарства на 70-90%.

Измерение показателей в реальном времени. Предполагается, что в будущем микророботы смогут замерять различные показатели (например, уровень глюкозы в крови) и передавать их на внешние датчики.

Манипуляции с клетками и внутри них. Ученые не исключают, что размер микророботов может быть настолько маленьким, что они будут с легкостью проникать внутрь клеток. Это открывает широкие возможности для генной инженерии — мы сможем восстанавливать повреждения ДНК или замещать нехватку энзимов внутри клетки.

А как роботы двигаются?

А как роботы двигаются?

Микророботы слишком малы, чтобы в них можно было внедрить источники питания, моторы или системы искусственного интеллекта. Поэтому ученые используют микротумблеры, чтобы роботы захватывали поверхность и двигались вперед. Если устройство упадет в большой высоты, с ним ничего не случится. Размер микроробота настолько мал, что сопротивление воздуха или жидкости будет уравновешивать силу тяжести при падении.

Сейчас существует несколько систем, которые заставляют роботов двигаться в конкретном направлении внутри организма.

Акустическая активация. Исследователи меняют давление вокруг роботов с помощью звуковых волн. Смена давления заставляет жидкость вокруг наночастиц колебаться, за счет чего они приходят в движение.

Химические методы. За счет химической реакции микророботы могут выделять пузырьки воздуха, которые заставляют их двигаться.

Магнетизм. Все предыдущие методы достаточно тяжело контролировать in vivo. Поэтому чаще всего в микророботов просто встраивают магнитный материал, а затем управляют ими с помощью внешних магнитных полей. А еще — этот метод безопасен для человеческого тела. По сути, чтобы заставить микророботов двигаться, используют систему, похожую на МРТ-аппарат.

Кажется, это довольно перспективный метод. Почему его еще не внедрили повсеместно?

Кажется, это довольно перспективный метод. Почему его еще не внедрили повсеместно?

Метод действительно впечатляющий, но многие вопросы ученым еще предстоит решить. Например, как микророботы будут выводиться из организма человека — должны ли они быть биоразлагаемыми или нет?

Тем не менее, исследования с участием микророботов уже проводятся на мышах и людях. Ученые из Массачусетского технологического университета разработали наночастицы с антибиотиками, которые не может обнаружить иммунная система человека. Когда в организм попадает бактериальная инфекция, такие микрочастицы распознают измененение pH в очаге поражения и прикрепляются к стенкам бактерий. Здесь они точечно высвобождают антибиотик.

А ученые из Гарвардского университета в экспериментах на мышах обнаружили, что наночастицы, покрытые тканевым активатором пзаминогена, могут растворять тромбы. Их эффект похож на действие тромбоцитов. Такие частицы высвобождаются в местах сильного сужения сосудов, что позволяет снизить дозу противотромботических препаратов в 50 раз и избавиться от их побочных эффектов.

Вам может быть интересно

6 случаев, в которых искусственный интеллект может заменить врачей

Актуальное

Специалистов многих профессий пугают, что скоро их место займут роботы. Мы уверены, что с медицинскими работниками такого не произойдет. А как искусственный интеллект сегодня помогает врачу в рутинных задачах?

Читать статью

Как технологию 3D-печати применяют в медицине

Ликбез

Вы наверняка слышали о протезах, которые напечатали на 3D-принтере. Но эта область не стоит на месте — ученые уже пытаются печатать органы, медицинские изделия и даже лекарства.

Читать статью

Необычные исследования по изучению поведения человека

Ликбез

На какие только эксперименты не идут ученые, чтобы понять поведение человека. Рассмотрим 5 необычных исследований.

Читать статью

Ученые пересадили стволовые клетки в мозг мыши, чтобы вылечить инсульт

Актуальное

Ученые из Швеции пересадили стволовые клетки кожи человека в мозг мышей с инсультом. Спустя время у больных мышей восстановилась чувствительность и моторика в пораженных зонах.

Читать статью

Точная медицина. Что это за метод и в чем его суть?

Ликбез

Многие методы точной медицины уже вам известны: это точечная антибиотикотерапия, лечение гемофилии, подбор химиотерапии при раке. Но возможности у метода гораздо шире.

Читать статью

Биткоин и медицина. Что между ними общего?

Актуальное

Футуристические концепции из мира технологий всё больше внедряются в нашу жизнь. Возможно, скоро они смогут занять место аптечки в вашем смартфоне.

Читать статью

Новый метод проведения эндоскопии кишечника

Актуальное

США внедрили в практику использование нового метода проведения эндоскопии кишечника, который не требует визита пациента в медицинское учреждение.

Читать статью

Российские ученые создали биомикророботов для диагностики и лечения опухолей

Актуальное

Такое открытие совершили ученые из НИТУ «МИСиС» и РНИМУ им. Пирогова.

Читать статью

Эффективно ли лечение эпилепсии методом глубокой стимуляции?

Актуальное

Сегодня для лечения лекарственно-устойчивой эпилепсии широко применяются хирургические методы. Среди них — метод глубокой стимуляции мозга.

Читать статью

Смертность от меланомы снижается, несмотря на рост заболеваемости

Актуальное

Благодаря внедрению новых методов лечения и развитию методов диагностики смертность от меланомы снижается.

Читать статью

Недорогой аппарат ИВЛ, который можно переносить в руках

Актуальное

В разгар коронавируса правительство Великобритании запустило инициативу по разработке недорогого и компактного аппарата ИВЛ. Сотни энтузиастов включились в процесс и начали собирать устройства прямо у себя дома.

Читать статью

Иммунотерапия в лечении аллергии на арахис: перспективы метода

Актуальное

Иммунотерапия повышает порог аллергена, который аллергик может перенести. После этого лечения аллергик сможет съесть целый орех без серьезных последствий.

Читать статью

Комментарии: 0

или

чтобы оставить комментарий.

Мы собираем и обрабатываем пользовательские данные, в том числе файлы cookies для оптимизации сайта и подбора для Вас релевантного контента. Нажав «Принять» или оставаясь на сайте, Вы разрешаете их использование. Подробнее: Политика конфиденциальности.

Принять