Nanomedicina

Izazovi suvremene znanosti / 3.

NANOMEDICINA

            Zamislite, što bi se sve moglo postići kada bi liječnici mogli

            doprijeti do stanica raka u samom začetku oboljenja, do stanica

            tumora u našem tijelu u stadiju kad je on još u početku nastajanja?

            A zamislite, što bi se dogodilo, kada bi se dio oštećene stanice moglo

            ukloniti i zatim zamijeniti minijaturnim biološkim strojem koji kruži

našim tijelom obavljajući popravke? I, jasno, zamjenjuje bolesne ili

 oštećene stanice!

            Zamislite, što bi se dogodilo kada bi se crpke veličine molekula

            mogle ugraditi u ljudsko tijelo i dostaviti lijekove u veoma preciznim

            količinama ali na mjestima točno tamo gdje je to i potrebno!

            Takav se scenarij sada čini dalekim, međutim, za samo  koju

            godinu to će postati stvarnost!

Nanomedicina, jedan je od ogranaka nanotehnologije, bavi se vrlo specifičnim medicinskim intervencijama ali na nivou molekula ili atoma, kako bi se izlječila bolest ili popravilo oštećeno tkivo u pacijenta: primjerice kost, mišić ili živac!    

            Jedan nanometar, jedan je milijarditi dio metra, a pri tim  redovima veličina konvencionalni mikroskopi više nisu dovoljni. Stoga koristimo nove, moćnije, bolje STM, skenirajuće tunelirajuće mikroskope. Upravo pomoću tih  snažnih alata možemo koristiti sve prednosti i ogromne mogućnosti koje nam nudi nanomedicina i koja napreduje ogromnim koracima.  Srećom po pacijente, svakodnevno se pojavljuju nove, veoma korisne primjene u farmaceutskoj industriji, nove terapije ali i  neurološko-elektronička sučelja koja se zasnivaju na molekularnoj nanotehnologiji.

            Super brzi rast primjene može se uočiti na primjerima iz SAD. Naime, prodaja proizvoda i elemenata na polju nanomedicine je još godine 2004 dosegnula iznos od impozantnih 6,8 milijarda $ u čemu je sudjelovalo preko 200 velikih kompanija. Danas je taj iznos obilato premašen!

            Danas se najnovije metode nanomedicnskih postupaka koriste za ispravno doziranje lijeka na točno određeno mjesto. Mnogi lijekovi mogu pri korištenju izazvati oštećenja tkiva, međutim, uz korištenje nanomedicinskih postupaka ispuštanje lijeka je osobito precizno i sigurno. Tako je omogućeno da lijek bude apliciran na točno ciljano područje, a povrh svega, nanotehnologija i nanoznanost općenito, dovode do posve novih lijekova sa mnogo većom učinkovitošću i bez štetnih nuspojava.       

            Bitka protiv raka, na žalost, nije još dobivena. Međutim, i na tom polju upravo nanomedicina puno obećava. Naime, već i s malenim iznosom nanočestica koje posjeduju određene osobine, a koje mogu biti veoma korisne u onkologiji, posebno pri uvidu u stanje bolesnika od karcinoma, možemo dobiti iznenađujuće rezultate. A kad se u sve to uključi i magnetska rezonancija, mogu se dobiti izvanredno kvalitetne slike oboljelog mjesta. Ukratko, tumorsko područje može se promatrati do najsitnijih detalja jer su slikovni prikazi dobiveni pomoću nanočestica mnogo, mnogo jasniji i točniji od onih koje smo dobivali klasičnim bojenjem tkiva organskim bojama.    

            Znanstvenici danas iskorištavaju svako od frapantnih svojstava nanočestica. A budući da je njima svojstven ogroman omjer površine i volumena, moguće ih je «zakvačiti» kako bi pri svom kretanju tijelom istražile  i vezale se za određene stanice tumora! Svojom veličinom od 10 do 100 nanometara, one se s lakoćom sakupljaju upravo na mjestima gdje se razvija tumorsko tkivo zahvaljujući činjenici, da tumorima nedostaje učinkovit sustav limfne drenaže.       Nakon što se otkrije rak u tijelu, odmah započinje aplikacija lijeka ubrizgavanjem (primjerice) injekcijom i tzv. «pametni» lijek smješta se na mjesto tumora., a usmjerena lokalizirana terapija  počinje djelovati i ubijajući stanice raka. I to samo njih, a ne ostalo tkivo! To predstavlja ogromnu prednost pred ranijim metodama. Još nešto: danas smo u stanju proizvesti multifunkcionalne nanočestice koje mogu detektirati, označiti i zatim djelovati samo na stanice ciljanog tumora.

No, ima još nešto! Prerano preminuli američki znanstvenik John S. Kanzius (1.3.1944.-18.2.2009.), predložio je svoju metodu koja predstavlja kombinaciju ili zlatnih, ili ugljičnih nanočestica i radiovalova pomoću kojih se selektivnim zagrijavanjem razara oboljelo tkivo zahvaćeno zloćudnom bolešću. Kanziusova metoda liječenja raka će uskoro zamijeniti zračenje i kemoterapiju. Naime, pomoću nanočestica «skuhat» će se i umrtviti  stanice tumora u tijelu ali ne i zdrave stanice jer će se nanočestice grupirati samo na ciljanim mjestima! A kao kuriozitet navodimo, da je veliki znanstvenik John S. Kanzius preminuo  na Floridi od banalne upale pluća! Njegova će metoda spasiti mnoge živote, a on sam nije mogao biti spašen!

Na Sveučilištu Rice uspjelo je «zavariti» (spojiti) dva komada pilećeg mesa u jedan funkcionalni komad! Graniči s fantastikom, ali je istina! Duž čitavog šava apliciran je infracrveni laser čime se uspješno spojilo dva dijela, a da nije bilo krvarenja! To sve navodi na mogućnost odličnih aplikacija pri restituciji arterija ili, možda još važnije, kod transplantacije srca.

Poseban izazov danas predstavljaju vrlo korisna, nadasve obećavajuća neuro-elektronička sučelja. Naime, cilj je konstruirati i izvesti nanosklopove koji bi omogućili spajanje, odnosno povezivanje računala i živčanog sustava čovjeka! Tu se srećemo sa strahovito oštrim zahtjevima izgradnje molekularnih struktura koje bi trebale omogućiti kontrolu i detekciju živčanih impulsa pomoću jednog vanjskog računala. Naime, to bi računalo trebalo biti sposobno interpretirati, registrirati i odgovarati na sve tjelesne signale. To su golemi zahtjevi jer pri mnogim oboljenjima, kao primjerice kod multiple skleroze, dolazi do kidanja važnih veza u živčanom sustavu.  Jednako tako mnoge povrede živčanog sustava rezultiraju ispadima sustava i paraplegijom. Kad bi računalo moglo preuzeti kontrolu živčanog sustava putem neuro-elektroničkog sučelja, mogli bi se nadići i u potpunosti razrješiti problemi koji nastaju zbog određenih bolesti ili povreda. Iako su učinjeni ogromni uspješni koraci, još uvijek smo na početku. Tu se susrećemo s ograničenjima koja još nisu u cijelosti rješena: primjerice to su električna interferencija, zatim električna smetajuća polja, elektromagnetski impuls (EMP) itd. Veliki su to izazovi jer tok živčanog signala mora biti besprijekoran ili se vraćamo na početak gdje  bi nas čekao neugodni, gorki neuspjeh!

Od korištenja molekularne nanotehnologije u medicini se mnogo očekuje. To će postati vrlo zanimljivo  područje koje će omogućiti gradnju molekularnih sklopova, odnosno strojeva koji bi mogli izvršavati poslove i mjenjati dijelove u ljudskom tijelu na razini pojedinih molekula ili atoma.

Pomoću kirurških metoda i lijekova liječnici mogu samo obaviti «popravke» i izmjene u ljudskom tijelu. Ali pomoću  molekularnih strojeva u najskorijoj budućnosti, međutim, bit će moguće obaviti izravnu intervenciju na samoj stanici ljudskog tijela: molekularni stroj bit će u stanju ući u bolesnu strukturu, zamijeniti oštećeni ili bolesni dio i nakon intervencije napustiti naše tijelo! Što je najvrednije, mnogi novi pokusi potvrđuju da sve to i nije tako daleko!

Intrigantno...interesantno...no, mnogi od tih  izazova suvremene znanosti bit će rješeni na korist i opću dobrobit.