كيف تغير تقنية النانو مستقبل الطب

الإعلانات

لقد سمعنا عن تقنية النانو لفترة طويلة في كل من الخيال العلمي وفي وسائل الإعلام ، ولكن لم يأت الكثير منها حتى الآن. ومع ذلك ، تلوح في الأفق موجة جديدة من العلاجات القائمة على تقنية النانو ، وهي مستعدة لتغيير عالم الطب.

النانوتكنولوجي ، مفهوم تكنولوجي اقترحه ريتشارد فاينمان لأول مرة في محاضرته عام 1959 ، "هناك الكثير من الغرفة في الأسفل" ، تم تعميمه بواسطة إريك دريكسلر في عام 1986 عبر كتابه "محركات الخلق. " أوجز الكتاب إمكانية عمل آلات ذات مقياس جزيئي ذاتية التكاثر وقادرة على فعل أي شيء تقريبًا.

ألهمت الفرضية العديد من أعمال الخيال العلمي ، بما في ذلك فيلم "Prey" لمايكل كريشتون و "The Diamond Age" الممتد من نيل ستيفنسون. استغرقت إمكانات تكنولوجيا النانو فترة طويلة حان الوقت لإظهار وجهها ، لكنها بدأت أخيرًا في الوصول إلى شكل تدخلات طبية معقدة ستغير بشكل عميق طبيعة الرعاية الصحية في المستقبل القريب.

تكنولوجيا النانو والطب

إمكانات تكنولوجيا النانو ، بالمعنى الكامل لدريكسليريان ، غير مسبوقة. إن المجمعات العالمية الحقيقية ، إذا تمكنا من معرفة كيفية بنائها ، ستؤدي إلى تحول عميق في حالة الإنسان. بالطبع ، هناك طريق طويل لنقطعه. في العديد من الطرق ، نحن لسنا قريبين. وبطرق أخرى ، استمر التقدم ببعض الطرق المدهشة - والطرق المفيدة.

قانون مور ما هو قانون مور وما علاقة ذلك بك؟ [MakeUseOf يوضح]سوء الحظ لا علاقة له بقانون مور. إذا كانت هذه هي الرابطة التي كانت لديك ، فأنت تخلط بينها وبين قانون مورفي. ومع ذلك ، لم تكن بعيدًا لأن قانون مور وقانون مورفي ... قراءة المزيد يدفع باستمرار التقدم في تكنولوجيا النانو - يمكننا الآن تصنيع الترانزستورات الموجودة حرفيا على مقياس النانو ، بأقطار مئات الذرات.

وبالمثل في الطب ، تتمثل إحدى أكبر المشكلات في عدم قدرتنا على استهداف التدخلات بشكل صحيح. في الطب النفسي و علم النفس السريري 6 محادثات تيد تهب العقل حول علم النفس والسلوك البشريدماغ الإنسان معقد ومربك ، وهو ما يفسر سبب تعقيد سلوك الإنسان وإرباكه. يميل الناس إلى التصرف بطريقة واحدة عندما يشعرون بشيء مختلف تمامًا. وهنا عدد قليل... قراءة المزيد على سبيل المثال ، ما يريد الأطباء فعله فعلًا هو تحفيز بعض مناطق الدماغ وقمع البعض الآخر لحل أي مشكلة يعاني منها المريض بشكل انتقائي. إنها مجرد مصادفة في التاريخ أن أفضل طريقة للقيام بذلك الآن هي إدارة الأدوية بالمناسبة ، في كل عدد لا يحصى من الطرق التي يغيرون بها الدماغ والجسم ، لديهم بعض المطلوبين تأثيرات.

إذا استطاع الجراحون وضع الأسلاك في أدمغة الناس وتحفيز مناطق معينة بشكل انتقائي بطريقة آمنة ، يمكن أن يتجنب مجال الصحة العقلية الآثار الجانبية للعقاقير ذات التأثير النفسي التقليدي. التقنية الأساسية لها تم عرضها بالفعل للعمل في الاكتئاب ، وفقا لمقال في عصبون تلخيص عدد من التجارب السريرية المختلفة.

فكر في السرطان أيضًا - ما يريده الأطباء حقًا في علم الأورام هو قتل الخلايا السرطانية. من المؤسف أن أحد أفضل الأدوات لقتل الخلايا السرطانية هو العلاج الكيميائي ، الذي له تأثير جانبي مؤسف لقتل الخلايا العادية أيضًا. وهذا يجعل المرضى مرضى للغاية.

تقدم تقنية النانو طريقة لتوجيه التدخلات في جسم الإنسان ، ربما على مستوى الفرد الخلايا ، باستخدام عناصر تشغيل ذكية صغيرة جدًا لدرجة أنها لا تتداخل جسديًا مع الجسم الطبيعي وظيفة. أصابع ناعمة تؤدي إلى ضرر أقل ، ويمكن للآلات الأصغر من أفضل الشعيرات الدموية في الجسم أن تذهب في كل مكان يذهب فيه الدم.

إذا أمكن جعلها ذكية بما فيه الكفاية ، يمكن لهذه الأجهزة الطبية النانوية أن تختار بحكمة مكان وكيفية التدخل. من الواضح أن المزيد سيكون ممكنًا عندما يتمكن المهندسون من بناء روبوتات ذات سلوك أكثر تعقيدًا (مثل القدرة على التحرك تحت قوتهم الخاصة) ، ولكن حتى الآلات النانوية البدائية نسبيا اليوم لديها الكثير من القيمة.

تكنولوجيا النانو والسرطان

يتم إنشاء خيوط مخصصة من الحمض النووي بحيث يتم طيها إلى أشكال عشوائية ويمكن أن تحتوي على البروتينات و ترتبط الإنزيمات بها ، مما يسمح لها بالتصرف بطرق ذكية والاستجابة للمواقف المتغيرة في الإنسان الجسم. يعتقد دانيال ليفنر ، مهندس بيولوجي في جامعة هارفارد ، أن هذا السلوك قوي جدًا.

يمكن أن تقوم روبوتات النانو DNA بتنفيذ برامج معقدة يمكن استخدامها يومًا ما لتشخيص أو علاج الأمراض ذات التعقيد غير المسبوق.

يمكن استخدام هذه الآلات لبناء أقفاص يمكن فتحها أو إغلاقها استجابة للإشارات الكيميائية - من أجل على سبيل المثال ، إطلاق العلاج الكيميائي فقط عندما تصطدم بعلامات البروتين المرتبطة على وجه التحديد بالورم الانسجة.

سيسمح ذلك بتطبيق العلاج الكيميائي الموجه ، مع تقليل الآثار الجانبية أو إزالتها. سيسمح هذا أيضًا بنشر العلاجات الكيميائية التي تكون أكثر فعالية من العلاجات الحالية ، ولكن لا يمكن استخدامها حاليًا نظرًا لخطورة الآثار الجانبية.

نهج مماثل ولكن مختلف هو استخدام جزيئات نانوية صغيرة مصنوعة من السليكا والذهب التي ترتبط بأنسجة الورم وتشبع الورم. بعد ذلك ، يمكن استخدام أشعة الليزر القريبة من الأشعة تحت الحمراء ، والتي لا تتفاعل كثيرًا مع الأنسجة البشرية ، ولكنها تتسبب في تسخين الجسيمات النانوية الذهبية.

تسمح هذه العملية بحرق مناطق معينة من الأنسجة (تلك المليئة بالجسيمات النانوية وفي مسار الليزر). عن طريق ضبط كل من الليزر وتوزيع الجسيمات ، يمكن للأطباء تدمير الأنسجة السرطانية بشكل انتقائي للغاية. يمكن للجهاز المناعي نفسه إزالة الأنسجة الميتة أو تنظيفها جراحيًا ، اعتمادًا على حجم المرض. اختلاف الإجراء هو استخدام قذائف الذهب المجوفة التي تطلق حمولة من العلاج الكيميائي عند تسخينها ، مما يسمح باستخدام الليزر لزيادة تحسين مكان نشر الأدوية (إذا لم تكن بروتينات علامة الورم كافية محدد).

تقنية النانو والتشخيص

مجال آخر يمكن فيه لتقنية النانو أن تحدث ثورة في المجال الطبي في جمع البيانات الطبية. مع تقنية النانو ، من الممكن توزيع أجهزة التشخيص النانوية في جميع أنحاء الجسم الكشف عن التغيرات الكيميائية عند حدوثها. قد يسمح هذا بالتتبع الدقيق لصحة المريض وحالته في الوقت الحقيقي بطرق غير ممكنة.

خارج الجسم ، يمكن استخدام تقنية النانو أيضًا لتسريع تسلسل الجينات والتحليل الكيميائي باستخدام النقاط الكمومية تعلق إما بتسلسلات DNA جزئية ، أو بروتينات ترتبط بمواد أخرى يهتم بها الأطباء. بعد ذلك ، يمكنك فقط إلقاء نظرة على توزيع العناصر المتوهجة لمعرفة ما كان موجودًا في العينة.

من المحتمل أن يجعل هذا الأمر أسرع وأرخص وأكثر موثوقية لإجراء أنواع معينة من الاختبارات خارج الجسم - يمكنك ذلك بناء الاختبارات التي تأخذ عينة صغيرة من الأنسجة وتسلسلها إلى قطع الجينوم لفيروس نقص المناعة البشرية ، والكشف عن العدوى في وقت سابق وأكثر بثقة. استخدم الباحثون في ستانفورد هذه التقنية للبحث عن الجينات التالفة الشائعة في بعض أنواع السرطان ، كوسيلة لفحص أنسجة الورم بشكل أسرع:

لأن qdots يمكنها تتبع وجود جزيئات متعددة على مدى فترة زمنية طويلة ، يهدف الباحثون إلى استخدامها لتوليد نوع من الباركود البصري يعكس مستويات مختلفة علامات الورم. يمكن أن يشير الباركود إلى نوع الورم ومرحلته.

على المدى الطويل ، إذا كان بإمكان مطوري تكنولوجيا النانو الاستمرار في تصغير الأجزاء (أو استعارة التقنيات من الرقاقة الدقيقة) تلفيق) ، يمكنهم بناء كاميرات مجهرية بسيطة ، أصغر من قطر الشعيرات الدموية (10 ميكرون ، أو حوالي 100000) عبر الذرات). يمكن لهذه الكاميرات رسم خريطة للجسم بأكمله ، والاتصال بالمنزل بالنتائج.

كل هذه البيانات ، التي تم تجميعها معًا ، يمكن أن توفر خريطة كاملة لمعظم الأنسجة في جسم الإنسان ، من منظور الشعيرات الدموية ، يظهر جسم الإنسان بالكامل بمستوى من التفصيل مستحيل مع الأشعة السينية أو التصوير بالرنين المغناطيسي. اقتراح واحد لبناء شيء من هذا القبيل هو ما يسمى "Nanodevice مسح رسم الخرائط الوعائي" ، التي تم تطويرها من قبل فرانك Boehm ، مؤلف "الجهاز الطبي النانوي وتصميم النظام"بوهيم يعتقد:

تعمل التشخيصات والعلاجات الطبية النانوية على المستوى الخلوي والجزيئي ، على وجه التحديد حيث تجد العديد من عمليات المرض تكوينها […] [N] anomedicine لديه القدرة على تشخيص وعلاج العديد من الحالات بشكل استباقي ، قبل أن تتاح لهم الفرصة للتكاثر. [...] [أنا] من الممكن تصور أنهم سيكون مشبعًا بالقدرات اللازمة للتشخيص الدقيق للغاية والقضاء الدقيق والشامل على أي حالة مرضية أو مرضية أو سامة التهديد.

تكنولوجيا النانو وعلم الأعصاب

تمتلك تقنية النانو أيضًا القدرة على تغيير طريقة علاج الأطباء لاضطرابات الدماغ. على جانب جمع البيانات من الأشياء ، قد يكون من الممكن استخدامها جزيئات الماس مقياس النانو، التي تضيء استجابة للنشاط الكهربائي للدماغ ، لتحويل نشاط الدماغ إلى ترددات ضوئية يمكنها الهروب من الجمجمة وتسجيلها بواسطة أجهزة استشعار خارجية.

وهذا سيسمح للباحثين بدراسة الدماغ بتفصيل أكبر. قد تكون القدرة على رؤية الأنماط الدقيقة لنشاط الدماغ مفيدة في تحريك ديناميكيات النوبات والأمراض العقلية في العقول الفردية ، مما يسمح التدخلات المستهدفة لحل المشكلة.

على الجانب الآخر ، قد يكون من الممكن استخدام الأنابيب النانوية الكربونية لنقل الإشارات من وإلى الخلايا العصبية الفردية. الآن ، التكنولوجيا يتم تطبيقها من قبل الباحثين الإيطاليين لحمل النشاط الكهربائي عبر أنسجة الدماغ الميتة تركها السكتات الدماغية أو الالتهابات ، ولكن يمكن استخدامها أيضًا لجعل شبكات الإلكترودات أدق وأكثر توافقًا حيويًا من التكنولوجيا الحالية ، مما يسمح يزرع أكثر تعقيدا مع إحداث ضرر أقل للأنسجة الأصلية.

يمكن أن يعمل هذا ، من حيث المبدأ ، بدقة أعلى بكثير وعبر نطاق أوسع من الأقطاب الكهربائية المزروعة التقليدية ، مما يسمح بأنواع جديدة من زراعة الدماغ توصيل دماغك وجسدك - مستقبل أجهزة الكمبيوتر المزروعةمع الاتجاه الحالي للابتكار والتقدم التقني ، حان الوقت الآن لاستكشاف أحدث ما توصلت إليه تقنيات الكمبيوتر والإنسان. قراءة المزيد وأجهزة تحفيز الدماغ. حتى مع غرس القطب الخام نسبيًا المتاح اليوم ، فإن تأثيرات تحفيز الدماغ كبيرة:

بالتناوب ، من الممكن استخدام نفس التقنيات تُستخدم للعلاج الكيميائي النانوي لتوصيل مواد كيميائية أخرى ، مثل الناقلات العصبية والطب النفسي الأدوية لمناطق دماغية محددة بدقة أكبر (بما في ذلك توصيل الأدوية داخل الفرد) الخلايا). إلى جانب أفضل أجهزة تنظيم ضربات القلب العصبية ، يمكن أن يمتد هذا أيضًا إلى مجموعة أوسع بكثير من العلاجات ، بما في ذلك علاج الاكتئاب والقلق وحتى اضطرابات الشخصية.

يمكن استخدام هذا النوع من العلاج أيضًا لإنشاء واجهات أكثر إحكامًا مع الأجهزة التعويضية وتوفير المزيد من خيارات الاتصال للمرضى "المحبوسين".

هذا النوع من التكنولوجيا المستهدفة بدقة قد يغير جذريًا طريقة ممارسة الطب العصبي. يمكن أن يؤدي إلى الطب النفسي الذي يعتمد على البيانات ويعتمد على التدخل المباشر الذي هو أكثر بكثير فعّالة وأكثر إزعاجًا للوجود (تخيل أول فيروس كمبيوتر يمكنه إصابة الدماغ بتنظيم المزاج يزرع).

سيكون لتكنولوجيا النانو ، مع تقدمها ، تأثير عميق على حالة الإنسان ، مما يسمح لنا بإصلاح التلف الخلوي ومعالجة مجموعة متنوعة من الآفات البشرية في طرق أفضل ، لكنه يجلب معه أيضًا الحاجة إلى فهم أكبر لأنظمة الجسم التي نتلاعب بها ، بالإضافة إلى تقدير الأخلاق التي تتماشى مع ذلك.

ما هو رأيك في تقنية النانو في الطب؟ هل تشعر أنها الحدود الجديدة للعلوم الطبية ، أم أنها محكوم عليها بالفشل منذ البداية؟ شارك افكارك في قسم التعليقات في الاسفل.

حقوق الصورة: Nanobots عبر Shutterstock ، "يمكن أن يعمل الحمض النووي بمثابة الفيلكرو للجسيمات النانوية، "، من مختبرات أرجون الوطنية ،"B0006421 خلايا سرطان الثدي"بقلم إيمي دام"النقاط الكمومية"، بواسطة مختبرات أرجون الوطنية ،"دراسة التصوير العصبي للتوحد"بقلم إيان روتسالا"يد الحياة 2"، من قبل جامعة Bio-Medico di Roma