Медицина будущего

Часто задаваемые вопросы по наномедицине

Из каких химических элементов будут состоять медицинские нанороботы?

На часто задаваемые вопросы по наномедицине отвечает ученый Роберт Фрайтас.

Типичное медицинское наноустройство будет представлять собой робота микронного (мкм) размера, собранного из наночастей. Углерод будет основным элементом, составляющим основу медицинских нанороботов, возможно в форме алмаза или алмазоидных нанокомпозитов, которые обладают огромной прочностью и химической инертностью. Многие другие элементы, такие как водород, сера, кислород, азот, фтор, кремний и др., будут использоваться для специальных целей.

Каково будет физическое самочувствие человека, которому ввели внутрь медицинских нанороботов?

В большинстве случаев пациент, проходящий наномедицинскую обработку, выглядит так же, как и другой больной человек. Типичная наномедицинская обработка (например, очистка от бактериальной или вирусной инфекции) будет состоять из инъекции нескольких кубических сантиметров нанороботов микронного размера, растворенных в жидкости (возможно в воде или в солевом растворе). Типичная терапевтическая доза может включать от 1 до 10 триллионов отдельных нанороботов. Естественно, что в некоторых случаях можно будет ограничиться несколькими миллионами или несколькими миллиардами механизмов. Каждый наноробот будет размером от 0.5 мкм до 3 мкм в диаметре. Размеры наноробота будут зависеть от его вида и назначения.

Тело взрослого человека имеет объем около 100000 см3, объем крови составляет ~5400 см3, поэтому добавление дозы нанороботов в объеме ~3 см3 будет практически незаметным. Нанороботы будут делать только то, что скажет врач, и ничего более (таким образом, исключается возможность неисправностей). Изменится только физическое состояние пациента — он будет очень быстро поправляться. Большинство болезней типа простуды или лихорадки имеют симптомы, обусловленные биохимическими процессами. Их можно будет устранить, вводя дозу соответствующих нанороботов. Восстановление нормального состояния кожи при высыпаниях или ее повреждение (как это случается при кори) будет происходить медленнее, так как в этом случае необходимо будет полностью восстановить кожный покров.

Можете ли вы привести пример простого медицинского наноробота?

Очень простой наноробот, которого я разработал несколько лет назад, — искусственная красная кровеносная клетка, названная “респироцитом”. Размер респироцита — 1 микрон в диаметре, он просто перемещается в кровотоке. Это сферический наноробот, изготовленный из 18 миллиардов атомов. В основном это углерод с кристаллической решеткой алмаза, образующий сферическую оболочку механизма.

Респироцит, по сути дела, гидропневмоаккумулятор, который может нагнетать внутрь себя 9 миллиардов молекул кислорода и диоксида углерода. Позже эти газы выпускаются из респироцита под контролем бортового компьютера. Газы сохраняются под давлением около 1000 атмосфер. (Респироциты могут быть изготовлены невоспламеняющимися благодаря оболочке из сапфира — негорючего материала со свойствами, близкими к алмазу).

Респироциты подражают естественным функциям эритроцитов, наполненных гемоглобином. Но респироцит может переносить в 236 раз больше кислорода, чем естественная клетка красной крови. Этот наноробот чрезвычайно эффективен благодаря исключительной прочности алмазоида, позволяющего поддерживать внутри устройства высокое давление. Рабочее давление красной кровяной клетки — 0.51 атмосфер, при этом только 0.13 атмосфер доставляется тканям. Таким образом, инъекция 5 см3 50%-го раствора респироцитов в кровоток сможет заменить 5400 см3 крови пациента, то есть ее всю!

Респироциты будут иметь сенсоры для приема акустического сигнала от врача, который будет использовать ультразвуковой передатчик для подачи команд роботам, чтобы изменить их поведение, пока они находятся в теле пациента. Например, врач может дать команду респироцитам прекратить нагнетание кислорода и остановиться. Позже врач может дать команду о включении. Если добавить 1 литр респироцитов в ваш кровоток (это максимально безопасная доза), вы сможете задерживать дыхание на 4 часа, спокойно находясь при этом под водой. Или, если вы спринтер и бежите на предельной скорости, то сможете задержать дыхание на 15 минут до следующего вдоха! Более сложные устройства будут иметь больший набор возможностей. Некоторые устройства должны быть мобильными и способными плавать в крови, либо переползать внутри тканей. Каждый медицинский наноробот будет спроектирован для определенного типа работы, и будет иметь уникальную форму и поведение.

Как быстро нанороботы смогут воспроизводить себя внутри человеческого тела?

Это очень распространенная ошибка. Медицинские нанороботы не нуждаются в репликации вообще. В действительности FDA или ее будущий эквивалент никогда не разрешит использовать наноустройства, способные к репликации in vivo (то есть, в живом организме). Никто не хотел бы иметь внутри собственного тела что-либо, способное к репликации. Репликация бактерий уже доставляет нам много проблем. Несмотря на кажущуюся легкость воспроизводства нанороботов таким способом, просто нет смысла рисковать, изготавливая “жизнеспособных” нанороботов внутри организма, в то время как “нежизнеспособные” нанороботы могут изготавливаться очень быстро и дешево вне человеческого тела, не подвергая его опасности. Репликаторы будут всегда под строжайшим контролем со стороны правительств всех стран.

Pages: 1 2


Метки: FDA, инертность, клетки, наномедицина, поведение

Comments are closed.