Наноботи можуть виявитися новим методом знищення ракових клітин, за умови, що проведені великі дослідження, щоб довести їх безпеку для людей. Наниті, наноїди, нанороботи і наноботи - всі вони підпадають під дію нанотехнологій.
Першим вченим, які використовували термін наноботи, був американський фізик на ім'я Річард Фейнман. В одному зі своїх популярних виступів 1959 року він говорив про використання наноботів для лікування хвороб серця.
Відтоді було проведено багато досліджень, щоб побачити, що насправді можуть робити ці наномолекулярні пристрої.
Одним з таких важливих додатків було лікування раку. Слід зазначити, що згадані в статті експерименти проводилися поки тільки на тваринах.
Використання наноботів на людях ще не досліджено, але метод лікування може бути розроблений в майбутньому. Тепер давайте спробуємо трохи більше зрозуміти, що таке нанотехнології і ракові клітини.
Що таке нанотехнологія?
Нанотехнологія - це галузь науки, яка займається зміною речовини в молекулярному масштабі від 1 до 100 нанометрів (нм). Наскільки малий нанометр? Уявіть, що ви тримаєте в руці нитку довжиною в метр. Один метр становить у довжину 100 сантиметрів.
Тепер спробуйте виміряти лише 1 см (одну соту метра) цієї нитки і тримайте її в руці. Просто, вірно. Але що, коли вам потрібно виміряти одну мільярдну частину метра?
Це фізично неможливо! Ви навіть не змогли б побачити щось таке маленьке в лабораторному мікроскопі. Однак завдяки нанотехнології нам не потрібно проходити таке випробування, щоб отримати наночастинки. Що таке нанороботи (наноботи)?
Наноробототехніка - один з напрямків в області нанотехнологій, який займається розробкою молекулярних пристроїв, званих нанороботами або наноботами. У медицині термін нанороботи - це молекули, які мають нову властивість, що дозволяє їм виконувати певне завдання в організмі.
Уявіть собі наноботів, як дійсно маленьких роботів, що працюють в наших тілах для досягнення певної мети.
Наноботи спроектовані так, щоб виявляти ворожі клітини і діяти проти них. Ця дія можлива за допомогою біологічного датчика, який є невід'ємною частиною наноботів.
Після ідентифікації клітини-мішені нанобот вивільняє ліки на місці, забезпечуючи максимальну специфічність і запобігаючи пошкодженню інших здорових частин тіла. Цей механізм може використовуватися для знищення ракових клітин.
Як утворюються ракові клітини?
Клітини реагують на різні сигнали росту і систематично контролюються організмом. Нормальне зростання клітин вимагає ідеального балансу в генетичних сигналах, щоб забезпечити проліферацію і подальшу загибель клітин.
Однак ракові клітини не звертають уваги на ці клітинні сигнали і замість цього розмножуються неконтрольованим чином.
Такі клітини починають чинити опір клітинним сигналам, які контролюють поділ і швидко діляться, вторгаючись в інші здорові тканини. Вони підтримують себе, залучаючи кровоносні судини, щоб розмножуватися все більше і більше.
Ракові пухлини можуть бути як доброякісними, так і злоякісними. Доброякісні ракові клітини - це «слухняний» тип клітин; вони зазвичай залишаються в межах нормальних тканин.
З іншого боку, злоякісні клітини набули здатності порушувати кордон тканини і проникати в інші сусідні здорові тканини, завдаючи шкоди організму.
Питання в тому, як і чому нормальні клітини несподівано втрачають контроль і стають «поганими»? На це питання, на жаль, немає простої і однозначної відповіді.
Однією з багатьох причин утворення ракових клітин є зміна структури ДНК, яка викликає втрату передачі сигналів між клітинами і призводить до неконтрольованого поділу клітин.
Роль нанотехнологій у знищенні ракових клітин
Поява наномедицини, науки про використання нанорозмірних пристроїв для діагностики, запобігання та лікування різних захворювань, змінила обличчя сучасної медицини. Ці крихітні частинки мають здатність змінювати динаміку організму з мінімальними побічними ефектами.
Дослідження, проведені в Університеті штату Арізона за допомогою мишачої моделі пухлини, показали, як саме наноботи можуть вбивати ракові клітини. Ці наноботи були зроблені з наноструктур ДНК разом з ферментом, що згортає кров, тромбіном.
Наноботи призначалися для білка під назвою нуклеолін, який був виявлений тільки на поверхні ракових клітин. Після прикріплення до ракової клітини наноботи вивільняють тромбін у клітку.
Це припиняє кровопостачання ракових клітин, тим самим знищуючи пухлину. Наноботи працюють швидко і у величезних кількостях, повністю оточуючи пухлину. Експеримент був успішним і різко скоротив пухлину, залишивши здорові клітини без змін.
На додаток до цього слід зазначити, що дослідники з Університету штату Орегон розробили вдосконалену методику використання магнітних нанокластерів для знищення важкодоступних ракових пухлин.
А вчені університету Northwestern University на чолі з піонером нанотехнологій Чедом А. Міркіним розробили прямий шлях для оптимізації наночастинок, наблизивши їх на один крок до того, щоб стати життєздатним варіантом лікування багатьох форм раку, генетичних захворювань, неврологічних розладів і багато чого іншого.
Крім того, дослідники з фармацевтичного коледжу Джефферсона розробляють новий підхід до лікування, заснований на нанотехнологіях, який нещодавно показав свою ефективність у мишачих моделях хвороби.
Наноботи можуть виявитися новим методом як альтернатива хіміотерапевтичному лікуванню раку. Хіміотерапія широко використовується для знищення ракових клітин, але у неї є дуже серйозні побічні ефекти.
Вона вбиває всі клітини, що діляться, такі як ракові клітини, поряд з нормальними здоровими клітинами, саме тут нанотехнології можуть допомогти завдяки своїй чудовій специфіці.
На жаль, використання нанотехнологій на людях пов'язане зі значними недоліками через їхню зовнішню природу. Одним з найбільш важливих аспектів, що потребують подальшого вивчення, є величина токсичності, присутньої в наночастинці, і її вплив на організм людини.
Наночастинки можуть перетинати біологічні бар'єри, такі як гематоенцефалічний бар'єр, тонка кишка або шкіра, і все це може призвести до запальної реакції або більш серйозних побічних ефектів.
Багато досліджень проводиться для того, щоб зробити нанороботів реальністю в області медицини. В даний час проводяться експерименти на мишах і свинях для виявлення побічних ефектів і потенційної безпеки ін'єкційних наноботів.
Якщо все буде йти також добре, як і зараз, ми зможемо побачити нові методи лікування за допомогою нанотехнологій вже в найближчому майбутньому.