Nanosensoriai: diagnostikos medicinos ateitis?

Svarbus diagnostines medicinos tikslas - kuo greiciau diagnozuoti medicinines problemas, leidzianti gydytojams gydyti pacientus, kol jie gali buti negriztamai ar ilgai trunkantys.
Nanosensoriai pagaminti is anglies nanovamzdeliu, kuriu kiekvienas 100 000 kartu mazesnis nei plauku sluoksnis.

Didesnio tyrimo demesio centre yra pagreitinti diagnozes procesa. Naujausi tyrimai, apie kuriuos pranese Medicinos naujienos siandien itraukti viena tyrima, kuriame nustatytas naujas kraujo tyrimas, galetu numatyti moters kruties vezio pasikartojimo rizika beveik 8 menesius, kol pasirode matomu zenklu.

Kitas tyrimas, paskelbtas 2015 m. Rugpjucio men., Nustate naturalu kvepavimo taku jungini, kuris yra ankstyvo etapo kepenu cirozes biologinis zymeklis. Sis biologinis zymeklis vienos dienos gali tapti kvepavimo bandymo pagrindu diagnozuoti sia liga.

Viena is problemu, diagnozuojanciu sveikatos bukle, yra tai, kad kai kuriu salygu simptomai atsiranda tik po tam tikro laiko. Iki to laiko, kai sie simptomai atsidurs i pavirsiu, pagrindine bukle taps progresavusi iki tokio etapo, kai jo gydymas yra daug sudetingesnis nei anksciau.

Labiausiai akivaizdu tokios problemos pavyzdziu butu vezys, tokios kaip kasos vezys, kuris ankstyvose stadijose daznai nesukele jokiu pozymiu ar simptomu, sukelianciu simptomus tik tada, kai vezys plinta i kitas kuno dalis.

Taciau si problema yra iprasta. Kitas pavyzdys butu, kai implantas, pvz., Klubo implantas, tampa uzkrestas, arba uzdegimas sukelia pernelyg dideli rando audini. Tuo metu, kai paaiskeja, kad klubo implantas uzkrestas, vienintelis sprendimas yra pasalinti implanta ir iterpti nauja.

Sia savaite, MNT kalbejo su Thomas Webster, profesoriaus ir chemijos inzinerijos departamento Siaures rytu universiteto Bostone, MA, apie savo dabartine komanda siuo klausimu.

"Siandien musu sveikatos prieziuros sistema greitai suprato, kad daugelis musu veiksmu yra labai reakcingi", - sake jis.

Siame "Spotlight" ziuri i tai, kaip profesorius Websteris ir jo kolegos nori pasitraukti nuo reakcingo sveikatos prieziuros modelio, nanosensoriai - nauja technologija, kuri gales stebeti implantu bakteriju kaupimasi ir ispeti gydytojus, kai gydymas yra butinas pries problema sustipreja.

Nanotechnologija: mazas dydis, didelis potencialas

Sakydamas, kad nanotechnologijos yra mazos, tai butu nepakankamai aisku - vienas nanometras yra vienas milijardas metras. Popieriaus storis yra apie 100 000 nanometru. Vieno sieneles anglies nanovamzdeliu skersmuo 1 nanometras yra 100 000 kartu mazesnis nei plauku sluoksnis. Palyginimui, plauku sluoksnis yra 100 000 kartu mazesnis nei 10 metru plocio namas.

Gali buti sunku vizualizuoti, kiek tai mazai, bet naudos, susijusios su nanotechnologiju taikymu medicinoje, yra daug lengviau suprantamos. Tyrejai jau sugebejo naudoti nanotechnologijas, kad pagerintu biologini vaizda, kad gydytojai galetu aptikti mazu daleliu ar molekuliniu signalu kaupimasi, susijusius su sveikatos problemomis.

Sake prof. Websteris MNT apie ankstesnius projektus, kuriuose jis ir jo kolegos istyre nanodaleliu naudojimo galimybes bakteriju ir virusiniu infekciju gydymui.

Kai kurias letines bakterines infekcijas sukelia biofilmu augancios bakterijos - tai, ka T. Bjarnsholdas is Kopenhagos universiteto Danijoje apibudina kaip "uzpildytus gleiviu agregatus". Biofilmai yra cistines fibrozes ir su implantais susijusiu infekciju atvejais sukeliancios ligos, tokios kaip pneumonija.

"Narkotikai ir antibiotikai nebus isiskverbti i sias biofilmus", - paaiskino profesorius Websteris, - todel vienintelis dalykas yra tai, kad biologini filma reikia valdyti ir pasalinti beveik rankiniu budu, nuplesus ji is audinio ".

Taciau, kaip pranese prof. Websteris, nanodaleles gali pakeisti sia padeti MNT:

"Taigi mes galejome pletoti tas nanodaleles, kurios is tiesu gali isiskverbti i siuos biofilmus, o tada nuzudyti biofilma, atgaivinant sveikus audinius procese, kad jums nereiketu tokio tipo operacijos."

Kitur Prof. Webster ir jo kolegos dirbo kuriant nanodaleles, skirtas sunaikinti specifinius virusus. Auksines nanodaleles yra prijungtos prie virusu, tokiu kaip Ebola ar gripas; sildant daleles tam tikrais infraraudonuju spinduliu bangomis, nanodaleles gali sunaikinti viruso struktura.

Profesorius Websteris apibendrino tai, ka jis laiko nanotechnologijos nauda MNT:

"Mes manome, kad yra didelis pazadas nanotechnologijoms, kurios naudojamos medicinoje, akivaizdu, nes nedidelis dydis leidzia jums prasiskverbti i lasteles, patekti i lasteles ir manipuliuoti ju funkcija taip, kaip jus negalite padaryti su iprastine medziaga".

Yra milziniski zingsniai, kuriuos medicinoje galima panaudoti nanotechnologijos pagalba. Taciau siuo metu profesoriaus Websterio ir jo kolektyvo demesio centre yra pazvelgti i tai, kaip si technologija gali buti naudojama tradiciniu gydymo budu gerinimui. Butent cia nanosensoriai ateiti zaisti.

Kuris yra gydytojas

"Idealiu atveju mes norime sukurti jutiklius, kurie elgiasi taip pat, kaip ir naturalios kuno lasteles", - paaiskino profesorius Websteris. MNT. "Daugelis is musu sakytu, kad zmogaus kunas yra galutinis jutiklis. Mes galime geriau suprasti dalykus, kuriuos iki siol padareme sintetiniu budu".

Sukuriant jutikli naudojant nanotechnologija, kad imituotu zmogaus kuno imunines lasteles, nurodant, kada kazkas yra neteisingas ir teigiamai reaguoti i visas problemas, kurias pavirsius gali buti imanomas ateityje, taciau dabar jis vis dar yra didelis zingsnis.

Vietoj to Prof. Websteris ir jo komanda nusprende paversti i kuna iprastinius medicinos prietaisus, kurie jiems davikliai, nanosensoriai, gali nustatyti problema ir reaguoti i tai, kada ir kada ji kyla.

"Ka mes padareme kaip pirmaji zingsni, buvo imtasi titano implu implantai, panasus i ligonine, ir tada isaugo medziaga is to implanso, kuris is tiesu gali buti ekonomiskai suvokiamas, kokios rusies lastele pritvirtinama prie pavirsiaus", - sake jis. jis pranese.

Jutikliai, pagaminti is anglies nanovamzdeliu, yra pajegus nustatyti, ar lasteles, pritvirtintos prie implanto, yra kaulu lasteles (kaip tiketusi), bakterijos ar uzdegimines lasteles. Pastarieji du lasteliu tipai gali rodyti infekcija ar randu audinio susidaryma, del kurio pacientui gali kilti problemu.

Itaisytas i jutikli yra radijo daznis, kuris siuncia signalus i isorini kompiuteri, is kurio gydytojas gali pasiekti visa jutiklio perduodama informacija. Pavyzdziui, is sios informacijos, gydytojas gali pamatyti, ar implante nera bakteriju, yra nedidelio kiekio bakteriju, kurias kunas susidurs su kunu, arba daug bakteriju, kurioms reikia antibiotiku, pries pradedant visiska infekcija .

"Akivaizdu, kad paskutinis scenarijus butu daug geresnis scenarijus nei siandien," teige profesorius Websteris. "Is esmes siandien mes nezinome, kada per daug infekcijos ar per daug rando audinio, kol dar nevelu, ir mes turime istraukti implanta atgal".

Be hip implantai, komanda taip pat isbande savo nanosensorius kateteriais. Zmones, kurie gauna nuolatines kateteres, yra jautrus infekcijai, o tai reiskia, kad nanosensoriai, kontroliuojantys bakteriju lygi, gali tureti dideles itakos ju prieziurai.

Bendras susirupinimas, kad zmones turi nanotechnologiju zmogaus kune, yra tai, ar naudojamos medziagos yra toksiskos. Profesorius Websteris ir jo komanda praleido daug laiko uztikrinant, kad naudojamos medziagos - anglies nanovamzdeliai ir kai kurie papildomi polimerai - yra netoksiski.

Be to, kai kuriuose ankstyvuose bandymuose su gyvuliu modeliais jie pastebejo, kad naudojamos medziagos netgi pagerino kaulu augima, kai buvo naudojamos su implantais. Taigi, net jei jutiklis nenustato jokiu problemu, jis vis dar gali skatinti kaulu augima daugiau nei iprasta titano implantacija.

"Tai pirmas zingsnis link geresnio implanto, - sake profesorius Websteris, - taciau galiausiai musu tikslas yra is tikruju sukurti tokius jutiklius, kurie veikia kaip zmogaus kunas."

Problemos su energijos ir duomenu generavimu

Nors sie nanosensoriai parodo dideli pazada, liko keletas tiltu, kuriuos reikia kirsti, kol technologija gali buti pritaikyta zmonems. Komanda nori, kad jutikliai butu tokie patys, kaip implantai, is kuriu jie auginami, ir nors tai nera problema kateteriui, kuris paprastai lieka iterptas per savaite ar dvi, klubo implantai gali likti 15 metu.

Siuo metu komanda sukure jutikliu galia, isnaudodama anglies nanovamzdeliu sugebejima suspausti. Kai nanovamzdeliai suspaudziami aplinkiniu audiniu jega, susidaro itampa. Taciau, nors sis metodas gali sugeneruoti energija per trumpa laika, nes daugiau audiniu auga ant jutikliu, galiausiai jie nebebus sugebe suspausti.

Si problema yra vienas is dvieju svarbiu klausimu, kuriuos komanda turi iveikti, kol jutiklius galima naudoti implantu sergantiems pacientams. Kitas pagrindinis komandos uzdavinys - sukurti pakankamai bandymo duomenu apie savo technologijas, kurias atitinkamos valdzios institucijos patvirtintu naudoti.

Prof. Webster paaiskino komandos problema:

"Cia JAV yra FDA (JAV maisto ir vaistu administracija), kad turime gauti patvirtinima, kol mes galime ji naudoti kliniskai, o tai yra milziniskas darbas, kad universiteto kazkas galetu sugeneruoti siuos duomenis."

Jis pasake MNT kad komanda iki siol itikino daugeli kliniku ir gydytoju, kad ju poziuris buvo labai vertingas ir kad butu galimybe gauti realaus laiko informacija apie paciento bukle.

Anksti bandymai taip pat buvo sekmingi. Komanda siuo metu yra antrojo bandymu su ziurkemis etapo viduryje, o kai sie bandymai patvirtino ankstesnius duomenis, jie bandys isbandyti savo technologijas didesniems gyvunams.

Profesorius Websteris pripazino, kad, kaip viskas stovejo, zmogaus klinikinis tyrimas tikriausiai yra nuo 5 iki 10 metu. Pasak jo, pramones bendradarbiavimas gali pagreitinti si procesa, todel komanda noretu dirbti su imonemis ar verslininkemis, kad padetu pagreitinti tyrimo laikotarpi.

"Tai yra pirmosios dienos vidaus nanosensorams", - raso jis straipsnyje paskelbtame straipsnyje Laidinis, "taciau koncepcija turi daug galimybiu". Jei komanda gali itikinti sio potencialo finansinius remejus, nanosensoriai gali buti naudojami zmonems greiciau, o ne veliau.

Ne tik nustatant problemas, bet ir jas gydant

Kaip mineta anksciau, komandos nanosensoriu vizija apima ne tik stebejimo vaidmeni, kai jie teikia informacija gydytojams. In Laidinis, Prof. Webster apraso, kaip jutiklius taip pat galima naudoti problemu sprendimui, kol jie gali pakenkti kunui:

"Jei jutikliai pasiimti ka nors nepageidaujama, juos galima uzprogramuoti per rankini prietaisa, kad isleistu vaista, kad butu nuzudyti bakterijos arba sumazinti randu audiniu augima, kad kaulai galetu sveikai augti salia implanto.Isleidziant narkotikus arba tam tikrais atvejais isleidziant nedidele itampa sioje vietoje, galima isvengti sveiku lasteliu toksiskumo ir del to gali atsirasti veiksmingesnis gydymas. "

Dar daugiau zemyn, prof. Websteris numato, kad ju nanotechnologija gali gydyti vezines lasteles, labai tiksliai arba greitai ar salia pavojingu lasteliu pavartojus chemoterapinius vaistus.

Tai yra dar toli, technologinio vystymosi lygis, kuri profesorius Websteris apibudino kaip "siek tiek panasu i" Star Trek ", taciau tai kelias, kuriuo komanda pradejo vaikscioti. Laikui begant, si maza technologija gali sukelti milziniska sveikatos prieziuros revoliucija.

Cheminis zymeklis gali numatyti kognityvine mazejimo rizika

Viena is JAMA / Archyvu zurnalu zurnalo "Archyvu neurologijos" vasario menesio numeryje teigia, kad padidejes cheminio zymens, vadinamo [18F] FDDNP, smegenu kortiku pririsimas buvo susijes su neurodegeneracijos klinikiniu simptomu padidejimu, tuo tarpu sio regiono pradines reiksmes zymeklis, atrodo, yra susijes su ateities kognityviu nuosmukiu.

(Health)

Nanomedziagos: ateities tabletes

Tiesioginis vaistas tiesiogiai nukentejusiose vietovese uztikrina tiesiogine prieiga prie ligos. Nanodaleles zada kaip pristatymo buda, taciau siuo metu ju galima isigyti tik injekcinemis formomis. Dabar mokslininkai is MIT ir "Brigham" bei moteru ligonines padare proverzio, ieskodami budu, kaip patenkinti nanodaleles per burna.

(Health)