Конструктор з атомів. Нанотехнології стають найперспективнішим напрямом в науці

"Люди не хочуть жити вічно. Люди просто не хочуть помирати", - якось сказав класик фантастики Станіслав Лем, одним махом опустивши філософські пошуки безсмертя на практичний рівень медичних міркувань про те, як боротися з хворобами і відстрочити старість. Наука вже давно шукає способи продовження людського життя. Деякі вчені вірять в те, що можна жити довше, якщо вести правильний спосіб життя. Інші активно просувають кріоніки, яка передбачає глибоку заморозку тіла з метою уникнути старіння. Треті переконані, що немає сенсу боротися за тендітні фізичні тіла, краще навчитися переміщати свідомість в інші, можливо, клоновані. Є й ті, хто вірить у потенціал стовбурових клітин. І все ж найбільш перспективними більшості вчених і футурологів в останні роки здаються нанотехнології.

На них покладають великі надії і фізики, і хіміки, так чому б медикам не робити те ж саме? Навчившись маніпулювати атомами і молекулами, сучасна наука ще на одну сходинку наближається до Бога. Адже кожен матеріальний предмет являє собою скупчення атомів в просторі. Оперуючи атомами, можна зібрати з них будь-який предмет і змусити його виконувати будь-які завдання. Так чому б не створити мікроскопічних роботів, які зможуть подорожувати по людському організму і робити те, що медикам не під силу?

Перші проекти подібного роду з'явилися вже давно, проте практичні експерименти почали масово проводитися лише в останні роки. У різних лабораторіях вже тестують нанороботів, здатних самостійно знаходити і знищувати ракові клітини, очищати кровоносні судини.

ПРОРИВ: ЕПОХА суперменів настане ЧЕРЕЗ 20 РОКІВ

"Я, як і багато інших вчених, вважаю, що в найближчі 20 років ми перепишемо програму, закладену в наші тіла ще в кам'яному столітті, і зможемо зупинити процес старіння, - говорить знаменитий американський футуролог Рей Курцвейл. - З цього часу нанотехнології дозволять нам жити вічно".

Курцвейл є одним з найзнаменитіших провісників майбутнього. Вчений заробив мільйони на технології розпізнавання тексту комп'ютером і перетворення його в синтезовану мову. Ще кілька десятиліть тому ця технологія здавалася фантастикою - сьогодні вона отримала широке застосування. Останнім часом Курцвейл перетворився на найбільшого футуролога, його вустами озвучуються найвідчайдушніші передбачення про те, як досягнення науки змінять життя людства.

Останнє з прогнозів Курцвейла пов'язано з нанотехнологіями. Вчений переконаний, що саме цей напрямок в науці докорінно змінить сучасну медицину, надавши людям можливість необмежено продовжувати своє життя. Курцвейл передбачає, що нанороботи, прототипи яких існують в лабораторіях вже сьогодні, не більше ніж через 20 років навчаться перемагати рак, серцево-судинні захворювання, хвороба Паркінсона. Мільйони нанороботів будуть впроваджені в організм людини з метою постійно оновлювати його, коригувати мутації клітин і генів, відновлювати клітинні мембрани, очищати кровоносні судини, знищувати зароджуються ракові клітини. На думку Курцвейла, цього вистачить для досягнення особистого безсмертя.

Крім того, вчений пророкує, що завдяки нанороботи можливості, дані нам природою, будуть перевищені. Зокрема, він передбачає, що клітини крові будуть замінені нанороботами, завдяки чому фізика людини істотно покращиться. "Через 25 років олімпійський спринтер зможе бігти 15 хвилин, не зробивши жодного вдиху і так само без вдихів просидіти на дні басейну 4 години», - пророкує Курцвейл.

Скептикам Курцвейл нагадує, що ще 10 років тому ніхто не вірив в реальність нейроімплантов і штучних внутрішніх органів, таких як сечовий міхур і підшлункова залоза.

ЗНАЙТИ І ЗНИЩИТИ

Самостійно виявити осередок ракової пухлини і знищити його здатні покриті частинками золота наночастинки, розроблені американськими вченими з університету Х'юстона.

Дослідники скористалися тим фактом, що кровоносні судини в тканинах навколо ракових пухлин, як правило, слабкі. Якщо ввести в кров розчин з наночастинками, вони рано чи пізно згрупуються навколо пухлини. Таким чином можна легко визначити місцезнаходження пухлини за допомогою оптичної томографії. Якщо наночастинки будуть металевими, то вони будуть мати велику яскравість на екрані, ніж здорові тканини організму.

Однак, крім діагностики, наночастинки можуть зайнятися і знищенням ракових клітин, припустили вчені. Вони покрили золотом наночастинки кремнію, отримавши таким чином матеріал, резонуючий в випромінюванні, близькому до інфрачервоного. Виділяється при цьому тепло може знищувати ракові клітини, не завдаючи великої шкоди сусіднім здоровим клітинам.

Автори розробки випробували її на лабораторній миші, що страждала від раку шлунка. В організм миші ввели розчин з позолоченими наночастинками. Після того як вони згрупувалися навколо пухлини, цю область протягом трьох хвилин опромінювали лазером. За словами вчених, пухлина зникла протягом двох тижнів після операції.

Лекарь: нанороботи БУДУТЬ ОЧИЩАТИ ОРГАНІЗМ

Одним з ключових елементів в райдужної картині загального безсмертя, намальованої знаменитим британським вченим Обрі де Греєм, є терапія внутрішніх органів за допомогою нанороботів. Де Грей, відомий своїми пророцтвами швидкого втілення безсмертя на практиці, вважає, що ресурс довголіття людського організму набагато більше, ніж стандартні 70-80 років. Ключовою перешкодою до довголіття вчений вважає так званий клітинний сміття і шкідливі відкладення, що накопичуються в клітинах протягом життя. На сьогоднішній день медицина не має коштів для боротьби з цим явищем. Однак уже незабаром такі інструменти можуть з'явитися. Крім того, на думку де Грея, нанороботи зможуть займатися регулярної профілактикою багатьох захворювань.

Розробкою нанороботів-чистильників вже займаються багато вчених з різних країн. Деякі вже досягли чималих успіхів. Наприклад, американський дослідник Бредлі Нельсон, який працює у Федеральній політехнічній школі в Цюріху, який створив дистанційно керованого нанаробота Nanobot. Як полігон для перших випробувань технології Нельсон використовував очі худоби, тільки що пройшов через бійню. Нельсону вже вдалося навчитися управляти роботом у міру його переміщень у внутрішніх структурах очі. "Офтальмологія - тільки початок, - каже вчений. - У майбутньому нанороботи зможуть працювати в серці, в головному мозку, у внутрішньому вусі та інших важкодоступних місцях людського тіла".

Ще один учений, що працює в Швейцарії, - кардіолог Патрік Хунцикер з університету Базеля - розробляє технологію наноконтейнер, які будуть пересуватися по кровоносних шляхах і запобігати інфаркти та інсульти.

Хунцикер створює нанороботів з полімеру, всередині якого міститься лікарський препарат, здатний лікувати різні пошкодження судин. При цьому наноробот діє автономно - визначає наявність проблемної ділянки і, наблизившись до нього, випускає ліки. "Наноконтейнер будуть цілеспрямовано атакувати саме хворі клітини, - говорить учений. - Клітини, які не беруть участі в перебігу хвороби, залишаться недоторканими".

Сьогодні Хунцикер відчуває створену ним технологію на лабораторних мишах. Клінічні випробування на людях, за його словами, будуть розпочаті в найближчі п'ять років. Хунцикер переконаний, що нанотехнології вже в недалекому майбутньому зроблять справжню революцію в медицині.

РАКОВІ клітки висаджуватимуть

Американські вчені з університету Міссурі вирішили створити неабияке зброю для боротьби з онкологічними захворюваннями. Вони збираються боротися з раковими клітинами за допомогою нановзривов. Це буде розумна бомба, здатна впливати тільки на хворі клітини, залишаючи здорові недоторканими, на відміну від хіміотерапії.

Дослідники створили з наноматеріалів речовину, здатну генерувати ударні хвилі. Вибухова суміш має вкрай низьку щільність, оскільки складається з наностержней з окисом міді, які виступають в ролі палива, і наночастинок алюмінію, що виконують роль окислювача.

Розробники планують об'єднати вибухівку з мікрочіпами, що реагують на зовнішній сигнал, і використовувати всю систему для доставки лікарських препаратів всередину уражених клітин організму.

Технологія лікування за допомогою нановзривчаткі вченим представляється в такий спосіб: ліки буде введено в організм за допомогою шприца, потім в область ракової пухлини буде відправлений спеціальний імпульс, що провокує нановзрив. Перші хвилі вибуху виконають отвори в ракових клітинах в наступні імпульси, які підуть не більше ніж через мілісекунди, і дозволять ввести всередину лікарський препарат. Теоретично ця технологія дозволить знищувати цілі пухлини. Більш того, вона може бути використана для позбавлення від каменів в нирках і жовчному міхурі.

Революційна технологія вже була випробувана на тканинах тварин. За словами вчених, майже всі хворі клітини отримали дозу лікарського препарату. При цьому здорові клітини організму отримали значно менші пошкодження, ніж при традиційній хіміотерапії.

ЗАМІНА: РОБОТИ ЗАМІСТЬ КРОВОНОСНОЇ СИСТЕМИ

Один з найбільш амбітних проектів в історії наномедицини зародився в 1996 році, коли американський дослідник Кріс Фенікс запропонував проект заміни людської крові безліччю роботів. За первинними оцінками автора цієї нетривіальної ідеї, для того, щоб повністю замінити рідину, від якої залежить функціонування організму, знадобилося б не менше 500 трильйонів нанороботів.

Партнером Фенікса в розробці проекту став знаменитий Роберт Фрейтас, автор "Наномедицина" - першої книги про медичне застосування нанотехнологій. Вчені разом розробили концепцію васкулоіда - нанороботи, який зможе дублювати всі функції крові, включаючи циркуляцію дихальних газів, гормонів, клітинних компонентів і т.д.

500 трильйонів нанороботів складуть цілу систему, загальною вагою 2 кг, яка споживає до 200 Ватт енергії в залежності від фізичної активності людини. Самі нанороботи будуть зроблені з сапфіру або матеріалу подібного за властивостями алмазу. Біологічне харчування всередині людського організму вони отримуватимуть з глюкози і кисню. "Система за формою буде відповідати кровоносних судинах і послужить повною заміною природної крові", - прогнозують автори.

На питання, навіщо потрібні такі хитрощі, у Фенікса і Фрейтаса спочатку був ємний відповідь з декількох пунктів. У робототехнической крові не буде бактерій, вірусів і паразитів. Нанороботи повністю виключать хвороби судин, такі як атеросклероз. Вони зможуть зміцнити артерії і вени, будуть оберігати їх від пошкоджень. А більш швидке транспортування кисню в організмі сприятиме більшій фізичної витривалості людини.

Вчені не поспішають втілювати проект у життя, вони визнають, що наука поки знає про людської крові та її функціях далеко не все, що можна. Та й нанотехнології поки знаходяться в зародковому стані. На втілення ідеї повністю роботизованої крові може піти до 40 років, припускають Фенікс і Фрейтас.

Читайте найважливіші та найцікавіші новини в нашому Telegram