Text preuzet sa sajta — National Library of Medicine/National Center for Biotechnology Information
Ljudske karakteristike radoznalosti, čuđenja i domišljatosti stare su koliko i čovečanstvo.
Ljudi širom sveta iskorištavaju svoju radoznalost u istraživanju i procesu naučne metodologije. Poslednjih godina svedoci smo neviđenog rasta istraživanja u oblasti nanonauke. Povećava se optimizam da će nanotehnologija primenjena u medicini i stomatologiji doneti značajan napredak u dijagnostici, lečenju i prevenciji bolesti. Rastuće interesovanje za buduću medicinsku primenu nanotehnologije dovodi do pojave nove oblasti pod nazivom nanomedicina.
Nanomedicina treba da prevaziđe izazove za svoju primenu, da unapredi razumevanje patofiziološke osnove bolesti, da donese sofisticiranije dijagnostičke mogućnosti i da donese efikasnije terapije i preventivna svojstva. Kada lekari dobiju pristup medicinskim robotima, moći će brzo da izleče većinu poznatih bolesti koje danas hvataju i ubijaju ljude, da brzo poprave većinu fizičkih povreda koje naša tela mogu da pretrpe i da značajno produže trajanje ljudskog zdravlja. Molekularna tehnologija je predodređena da postane osnovna tehnologija koja leži u osnovi cele medicine i stomatologije 21. veka. U ovom članku pokušali smo da rano sagledamo budući uticaj nanotehnologije u medicini i stomatologiji.
Svet je počeo bez čoveka, a dovršiće se bez njega. …Cloud Levi Strauss.
Vinfred Phillips, DSc, je rekao: „Morate biti u stanju da izmišljate stvari, morate biti u stanju da analizirate stvari, morate biti u stanju da se nosite sa stvarima manjim nego što ste ikada zamišljali na načine koji se ranije nisu radili.
Mnogi istraživači su verovali da će u budućnosti naučni uređaji koji su patuljasti od grinja jednog dana moći da naprave velika biomedicinska čuda.
Vizija nanotehnologije koju je 1959. godine predstavio pokojni Nobelov fizičar Ričard P. Fajnman je predložio da bi se nanomašine, nanoroboti i nanouređaji na kraju mogli koristiti za razvoj širokog spektra automatski preciznih mikroskopskih instrumenata i proizvodnih alata, da bi se mogli primeniti za proizvodnju ogromnih količina ultra malih računara i raznih robota nanorazmera.
Fajnmanova ideja je ostala uglavnom neobrađena sve do sredine 1980-ih, kada je MIT obrazovani inženjer K Erik Dreksler objavio „Engines of Creation”, knjigu kojom je popularizovao potencijal molekularne nanotehnologije.
Nano dolazi od grčke reči – patuljak, a obično se nanotehnologija definiše kao istraživanje i razvoj materijala, uređaja i sistema koji pokazuju fizička, hemijska i biološka svojstva koja se razlikuju od onih pronađenih u većoj skali (materija manja od obima stvari). poput molekula i virusa).
Stara pravila ne važe, male stvari se ponašaju drugačije. Istraživači u nanozemlji takođe prave zaista, zaista male stvari sa zapanjujućim svojstvima poput ugljenične nanocevi. Kris Papadopulos, istraživač nanotehnologije, kaže: „Ugljenična nanocevka je dečak za poster za nanotehnologiju“. To je veoma tanak list grafita koji je formiran u cev, njegova snaga se može iskoristiti ugradnjom u konstruktivne materijale, između ostalih primena, nanocevi mogu biti deo budućih poboljšanja za letelice visokih performansi.
U nanozemlji male razlike u veličini mogu dodati ogromne razlike u funkciji. Ted Serdžent, autor knjige Ples molekula, kaže da je materija podesiva na nanorazmeri. Na primer, promenite dužinu žice gitare i promenite zvuk koji proizvodi; promenite veličinu poluprovodnika zvanih kvantne tačke, a vi promenite njihovu dugu boja iz jednog materijala. Serdžent je napravio tronanometarsku tačku koja ‘svetli’ plavom bojom i tačku od četiri nanometra koja svetli crveno i tačku od pet nanometara koja emituje infracrvene zrake ili toplotu.
Nanotehnologija će uticati na sve, kaže Vilijam Atkinson, autor Nanoskoma. Nanotehnologija i velike promene koje dolaze iz nezamislivo malih. Biće kao mećava; pahulje čiju težinu ne možete da otkrijete mogu dovesti grad u zastoj. Nanotehnologija će biti takva.
Jedinstveni kvantni fenomeni koji se dešavaju na nanoskali, privlače istraživače iz mnogih različitih disciplina u ovu oblast, uključujući medicinu, hemiju, fiziku, inženjerstvo i drugo..
Naučnici u oblasti regenerativne medicine i tkivnog inženjeringa neprestano traže nove načine primene principa transplantacije ćelija, nauke o materijalima i bioinženjeringa za konstruisanje bioloških supstituta koji će obnoviti i održati normalnu funkciju u obolelom i povređenom tkivu. Razvoj prefinjenijih sredstava za isporuku lekova na terapeutskim nivoima do određenih mesta je važno kliničko pitanje za primenu takve tehnologije u medicini i stomatologiji.
Nanomedicina
Oblast „Nanomedicina“ je nauka i tehnologija dijagnostikovanja, lečenja i prevencije bolesti i traumatskih povreda, ublažavanja bola i očuvanja i unapređenja ljudskog zdravlja, korišćenjem strukturiranih materijala nanorazmera, biotehnologije i genetskog inženjeringa, i na kraju složene mašinske sisteme i nanorobote.
Smatralo se da obuhvata pet glavnih poddisciplina koje se na mnogo načina preklapaju zajedničkim tehničkim pitanjima .
Nanodijagnostika
To je upotreba nanouređaja za ranu identifikaciju bolesti ili predispozicije na ćelijskom i molekularnom nivou. U in vitro dijagnostici, nanomedicina bi mogla da poveća efikasnost i pouzdanost dijagnostike korišćenjem ljudskih tečnosti ili uzoraka tkiva korišćenjem selektivnih nanouređaja, radi višestrukih analiza na subćelijskoj skali, itd. U in vivo dijagnostici, nanomedicina bi mogla da razvije uređaje koji mogu da rade unutar ljudskog tela kako bi se identifikovalo rano prisustvo bolesti, identifikovali i kvantifikovali toksični molekuli, tumorske ćelije.
Regenerativna medicina
To je nova multidisciplinarna oblast koja traži popravku, poboljšanje i održavanje ćelija, tkiva i organa primenom ćelijske terapije i metoda tkivnog inženjeringa.
Uz pomoć nanotehnologije moguće je komunicirati sa ćelijskim komponentama, manipulisati ćelijskom proliferacijom i diferencijacijom, kao i proizvodnjom i organizacijom ekstracelularnih matrica.
Današnja nanomedicina koristi pažljivo strukturirane nanočestice kao što su dendrimeri, ugljenični fulereni (buckiballs) i nanoljuske za ciljanje specifičnih tkiva i organa. Ove nanočestice mogu poslužiti kao dijagnostički i terapeutski antivirusni, antitumorski ili antikancerogeni agensi. Godinama unapred će se proizvoditi složeni nanouređaji, pa čak i nanoroboti, prvo od bioloških materijala, ali kasnije koristeći trajnije materijale kao što je dijamant da bi se postigli najmoćniji rezultati.
Primena u Medicini
Nanoračunari bi preuzeli važan zadatak aktiviranja, kontrole i deaktiviranja takvih nanomehaničkih uređaja.
Nanoračunari bi čuvali i izvršavali planove misije, primali i obrađivali spoljne signale i stimuluse, komunicirali sa drugim nanokompjuterima ili eksternim uređajima za kontrolu i praćenje, i posedovali kontekstualno znanje kako bi osigurali bezbedno funkcionisanje nanomehaničkih uređaja. Takva tehnologija ima ogromne medicinske i stomatološke implikacije.
Programabilni nanorobotski uređaji bi omogućili lekarima da vrše precizne intervencije na ćelijskom i molekularnom nivou. Medicinski nanoroboti su predloženi za genološku primenu u farmaceutskim istraživanjima, kliničkoj dijagnozi i stomatologiji, i takođe mehanički preokrećući aterosklerozu, poboljšavajući respiratorni kapacitet, omogućavajući skoro trenutnu homeostazu, dopunjujući imuni sistem, prepisivanje ili zamena DNK sekvenci u ćelijama, popravka oštećenja mozga i rešavanje grubih ćelijskih uvreda, bilo da su uzrokovane ireverzibilnim procesom ili kriogenim skladištenjem bioloških tkiva.
„Medicinski mikroroboti“ za in vivo medicinsku upotrebu Godine 2002, Išijama i saradnici na Univerzitetu Tohku razvili su sićušne magnetno vođene šrafove namenjene da plivaju duž vena i prenose lekove do inficiranih tkiva ili čak da se ukopaju u tumore i ubiju ih toplotom. Tim Breda Nelsona je 2005. godine izvestio o proizvodnji mikroskopskog robota, dovoljno malog (otprilike 200 µm) da se ubrizgava u telo kroz špric. Nadaju se da bi ovaj uređaj ili njegovi potomci jednog dana mogli biti korišćeni za isporuku lekova ili obavljanje minimalno invazivne operacije oka. Gordenova grupa na Univerzitetu u Manitobi je takođe predložila magnetno kontrolisane „citobote“ i „kariobote“ za izvođenje bežične intracelularne i intranuklearne hirurgije.
Nanogeneratori
Oni bi mogli da naprave novu klasu samonapajanih implantabilnih medicinskih uređaja, senzora i prenosive elektronike, pretvaranjem mehaničke energije iz pokreta tela, istezanja mišića ili protoka vode u električnu energiju.
Nanogeneratori proizvode električnu struju savijanjem, a zatim oslobađanjem nanožica cink oksida, koje su i piezoelektrične i poluprovodne. Nanožice se mogu uzgajati na bazi polimera, upotreba fleksibilnih polimernih supstrata mogla bi jednog dana omogućiti prenosnim uređajima da se napajaju kretanjem njihovih korisnika. „Naša tela su dobra u pretvaranju hemijske energije iz glukoze u mehaničku energiju naših mišića“, objasnio je Vang (fakultet na Univerzitetu u Pekingu i Nacionalni centar za nanonauku i tehnologiju Kine) „ovi nanogeneratori mogu uzeti mehaničku energiju i pretvoriti je u električnu energiju za napajanje uređaja unutar tela. Ovo bi moglo otvoriti ogromne mogućnosti za medicinske uređaje koji se mogu sami napajati.”
Nanodentistri
Nanodentologija će omogućiti održavanje sveobuhvatnog oralnog zdravlja upotrebom nanomaterijala, biotehnologije, uključujući inženjerstvo tkiva, i konačno, dentalne nanorobotike. Nove potencijalne mogućnosti lečenja u stomatologiji mogu uključivati lokalnu anesteziju, renaturalizaciju denticije, trajno lečenje preosetljivosti, kompletno ortodontsko preuređivanje tokom jedne posete ordinaciji, kovalentno vezanu dijamantizovanu gleđ i kontinuirano održavanje oralnog zdravlja korišćenjem mehaničkih dentifrobotova.
Vizije opisane u ovom članku mogu zvučati malo verovatno, neuverljivo ili čak jeretički. Ipak, teorijska i primenjena istraživanja da ih pretvore u stvarnost ubrzano napreduju. Nanotehnologija će promeniti stomatologiju, zdravstvenu zaštitu i ljudski život dublje od mnogih događaja iz prošlosti. Kao i kod svih tehnologija, nanotehnologija nosi značajan potencijal za zloupotrebu i zloupotrebu u obimu i obimu koji nikada ranije nisu viđeni. Međutim, oni takođe imaju potencijal da donesu značajne koristi, kao što su poboljšanje zdravlja, bolje korišćenje prirodnih resursa i smanjenje zagađenja životne sredine. Ovo su zaista dani čuda i čuda.
Jednom kada nanomehanika bude dostupna, konačni san svakog iscelitelja, lekara i lekara kroz zabeleženu istoriju će konačno postati stvarnost. Programabilni i kontrolisani roboti mikroskale koji se sastoje od nanometarskih delova proizvedenih do nanometarske preciznosti omogućiće lekarima da izvrše kurativne i rekonstruktivne procedure u ljudskom telu na ćelijskom i molekularnom nivou. Lekari nanomedicine 21. veka i dalje će dobro koristiti prirodne isceliteljske moći tela i homeostatske mehanizme, jer su sve ostale jednake, te intervencije su najbolje da najmanje intervenišu.
