Нанороботы совершат революцию в лечении заболеваний

Москва, 7 ноября - "Вести.Экономика" Крошечные роботы могут перемещаться внутри тела пациента для лечения опухолей. Главная проблема заключается в том, как заставить крошечные машины двигаться против кровотока. В фильме «Фантастическое путешествие» (1966) герои на борту наносубмарины отправились в глубины человеческого тела: сильно уменьшившись в размерах, группа ученых проникает в мозг дипломата и спасает ему жизнь. В течение десятилетий реальные ученые развивали технологии, похожие на те, что изображены в фильме. "«Фантастическое путешествие» описывает будущее нанороботов", - сказал Гао Вэй, профессор Калифорнийского технологического института, который совместно разработал микророботическую систему, способную отправляться в определенные участки пищеварительного тракта для лечения опухолей. Нанотехнологии сулят немыслимые прежде перемены почти во всех видах деятельности человека. Ожидается, что молекулярные роботы смогут перестраивать ткани организма, восстанавливать стареющие органы и устранять заболевшие. Это поставит в повестку дня достижение практического бессмертия. В промышленности традиционные методы производства сменяются молекулярной сборкой, воплощая мечты фантастов. В будущем крошечная машина сможет перемещаться внутри человеческого организма, точно доставлять лекарства, проводить операции или стимулировать нейроны в мозгу, сказал Гао Вэй. Сунь Донг, профессор кафедры биомедицинской инженерии Гонконгского городского университета, считает, что сценарий станет реальностью "в ближайшее десятилетие". Команда ученого провела успешные опыты по введению в мышей нанороботов, таргетированно несущих лекарства, чем успешно предотвращено распространение онкологических опухолей. Нанороботы примерно размером с клетку, им применение в здравоохранении помогает ученым приблизить к реальности тот мир, изображенный в "Фантастическом путешествии". В прошлом году Хао Янь из расположенного в США Университета Аризоны вместе с коллегами разработал нанороботов, которые могут выступать в качестве «убийц» раковых клеток. Они являются автономными роботами, построенными из ДНК-молекул и способными с высочайшей точностью доставлять некоторые типы лекарственных препаратов внутрь опухолей. При контакте с раковой клеткой нанороботы «разворачиваются», и их содержимое вступает в контакт с окружающей средой. Действующее вещество создает тромб, блокирующий движение крови и тем самым препятствующий проникновению в опухоль питательных веществ. Одним из главных достоинств концепции является то, что она в теории позволяет эффективно противостоять самым разным опухолям, ведь механизмы питания раковых клеток схожи. При всем при этом эксперименты с участием здоровых мышей и карликовых свинок подтвердили безопасность выбранного метода. При введении нанороботов в организм животных, страдающих от онкологических заболеваний, результат также оказался скорее положительным: ученые спасли трех из восьми грызунов, которые страдали от чрезвычайно опасных форм рака кожи. Продолжительность жизни остальных также существенно возросла. "В настоящее время существует множество экспериментов in vivo, и есть все основания ожидать, что нанороботы будут использоваться для лечения человеческих заболеваний в течение 10-15 лет", - говорит Сунь Донг. В прошлом году его команда разработала наноробот, который изготавливается посредством 3D-печати. Сейчас китайские ученые испытывают нанороботов, предназначенных для восстановления мениска - тонкого волокнистого хряща между коленными суставами. "При использовании традиционных медицинских методов лекарства не могут попасть непосредственно в зону локализации, поэтому мениск трудно восстановить после травм. Но нанороботы, несущие лекарства, могут точно добраться до нужного местоположения и решить проблему." Испытания показали, что небольшая доза лекарств, переносимая прецизионными нанороботами, дает гораздо лучшие результаты, чем если принимать большую дозу лекарств. "Использование нанороботов для лечения заболеваний перейдет от более простых случаев [таких как восстановление мениска] к более сложным [таким как рак]", - говорит Сунь Донг. Нанороботы лучше работают в тех частях человеческого тела, где кровоток замедляется, таких как мениск и капилляры в глазах. Однако в ходе клинических испытаний существуют препятствия, которые необходимо преодолеть. Во-первых, нанороботы должны избегать изгнания иммунной системой организма. Ученые говорят, что материал должен быть биоразлагаемым, но в то же время он должен быть достаточно твердым, чтобы переносить лекарства. Еще большая проблема заключается в том, как заставить крошечные аппараты двигаться против кровотока. Устройство размером в микрометр и шириной в миллионную долю метра слишком мало для того, чтобы оснащаться батареей. Ученые всего мира изучают различные варианты, от электромагнитных и химических методов до ультразвука, бактерий и вирусов, но у каждого из них есть свои ограничения. Другой популярный подход, при котором наноробот движется, используя энергию химической реакции, нелегко достичь, потому что кровь обладает высокой вязкостью и быстро течет в организме человека. При существующих подходах ученым трудно напрямую взаимодействовать с нанороботами, но ученые экспериментируют с различными методами для решения этой проблемы. Вдохновляясь идеями самоходных автомобилей, ученые надеются, что автономное движение может в конечном итоге стать решением проблемы. Ожидается, что общий объем рынка наноробототехники, включая электронный микроскоп и так называемые наномедицинские приложения, вырастет с $4,9 млрд. в 2018 году до $8,3 млрд., сообщается в докладе MarketsandMarkets. "Ожидается, что Америка станет основным потребителем решений в области наноробототехники в течение прогнозируемого периода", - говорится в докладе. "Рост этого рынка в основном обусловлен благоприятным государственным сценарием исследований в области наноробототехники и направленностью на нанотехнологии и регенеративную медицину". Еще одним фактором, способствующим тому, чтобы Северная Америка стала лидером, является высокоразвитая система здравоохранения в регионе и присутствие большого количества разработок в сфере нанороботов, говорится в докладе. В Китае растущее население среднего класса оказывает давление на правительство с целью улучшения системы здравоохранения страны. За последние пять лет Пекин удвоил объем средств, поступающих в государственные больницы, до $38 млрд. Для того чтобы нанороботы прорвались вперед и достигли коммерческого успеха, ученые должны сделать эту технологию доступной для большинства людей. Хотя многие технические проблемы остаются нерешенными, Сунь Донг, как и многие ученые, с оптимизмом смотрит на потенциал наноробототехники в лечении заболеваний: "Как подключить и отследить наноробота или даже как добиться автономного передвижения - все это очень сложно, но эти технические проблемы в конечном итоге могут быть решены".