Genetika

Nanomedicina

Nanomedicina predstavlja upotrebu nanotehnologije u lečenju ljudi, odnosno korišćenje nanočestica čestica. Ove čestice imaju širok spektar upotrebe, od kontrastnih sredstava pomoću kojih se izvode imidžing tehnike do nosača za lekove i gene koji se mogu isporučiti do tumora. Najjednostavnije nano-medicinske čestice su sfernog oblika koje sadrže malu količinu leka. Manje su od ljudske ćelije i bakterije ali veće od pojedinih molekula. Dovoljno su male da mogu ući u ćeliju. Dok su nanoboti sićušni roboti. Termin „nano“ opisuje česticu manju od 100 nanometara, a jedan nanometar je milijarditi deo metra. Čestice ove veličine imaju drugačija fizička svojstva od velikih.

Nanolekovi su dovoljno veliki da se duže zadrže u krvotoku od uobičajenih molekula nekog leka, ali nisu toliko veliki da zapuše krvni sud. Naučnici mogu čak da zakače određene biološke molekule na površini nanočestice kako bi pronašli određene strukture u samom organizmu, kao na primer tumore. Takođe su uspeli da naprave čestice kompleksnijih oblika kako bi kreirali sitne mašine koje bi koristile hemijske reakcije i tako postale nezamislivo mali motori, ili mogu da emituju svetlost. Neke nanomašine mogu da naprave malu poru na ćelijskoj membrani, slično virusu kada ubacuje DNK u ćeliju. Koristeći sve ove osobine zajedno: dostavljanje lekova, molekularno prepoznavanje i kreiranje pora, naučnici prave nanobote koji mogu da dodju do tumora i direktno deluju na njega.

Klinička ispitivanja – Nanomedicina

Samo nekoliko tipova nanobota ima odobrenje da se koriste u ispitivanjima, ali još stotine su u razvoju. Naučnici iz San Dijega na Univerzitetu u Kaliforniji (eng. University of California) su razvili nanobote u obliku lopte, napravljeni su od posebnog polimera koji se raspadne kada ih obasja UV svetlo. Ovaj jednostavan sistem omogućava da nanočestice oslobode svoj sadržaj (lek) kada ultraviolentno svetlo deluje na deo tela gde su oni. Istraživanje ide u smeru rešavanja problema sa insulinom, gde bi nanoboti bili mali kontejneri sa hormonom i nalazili bi se pod kožom. Pod dejstvom UV zraka oni bi se raspali i oslobodili supstancu.

Drugi tim naučnika je uspeo da koristi nanobote protiv rake pluća i jetre kod miševa. Sitni roboti su korišćeni kao majušni kontejneri koji su isporučivali visoke doze citostatika direktno na tumor, bez oslobađanja leka u krvotok. Na ovaj način zdravo tkivo je zaštićeno. Klinička ispitivanja na prvim ljudskim pacijentima bi moglo početi uskoro.

Profesor Kostas Kostarelos, predsednik odeljenja za Nanomedicinu na koledžu u Londnu (eng. University College London) potvrđuje činjenicu da nanoboti ne moraju samo da se koriste kao sistem za isporučivanje lekova, već da mogu imati mnogo širu primenu. Jedna od njih je razvoj tzv. nano-igle koja bi poboljšala zahvate u hirgiji, omogućujući im neverovatno visok nivo preciznosti. Na ovaj način pretvarajući običan skalpel u nanoskalpel koji bi prepoznavao molekule i delovao na nivou unutrašnjosti ćelije. Naučnici veruju da bi nanoboti mogli da se koriste i kao signalne molekule. Sadržale bi metalno jezgro i zaštitnu ljusku. Imali bi jedinstvena optička svojstva, tako da bi emitovali fluoroscentno svetlo kada se pojavi bolest.

 

Građa nanobota – Nanomedicina

Nanomedicina – nanočestice se grubo mogu klasifikovati na čvrste i meke, u zavisnosti od materijala od kog su izgrađeni. Čvrsti su obično od materijala kao što je grafen, sloj debljine atoma. Slojevi se mogu grupisati u šuplje cevi i sfere koje imaju specifična svojstva. Međutim, naučnici se više fokusiraju na meke nanočestice građene od bioloških materijala poput proteina, masti i DNK. Zahvaljujući svom sastavu mogu da obavljaju još specifičnije zadatke, jer su izgrađeni od kompleksnih molekula koji se nalaze u ćeliji. DNK se pokazala kao veoma dobar materijal za pravljenje nanobota. Naučnici su kreirali DNA lanac sa posebnom genetskom sekvencom, tako da se subjedinice grupišu u dvodimenzionalne i trodimenzionalne strukture. Što je lanac duži, kompleksnija struktura može da se formira. Manipulacija DNK na ovaj način poznata je kao „DNK origami“ i koristi se za pravljenja majušnih pokretnih mašina, koje mogu da se otvore i zatvore ili da budu spravice za dostavljanje lekova koje se po obavljenoj funkciju samounište.

nanomedicina, nanoboti, nanolekovi, nano lekovi, dnk nanobot, kvantna tacka, virus, bakterija, savremena medicina
Slika 1. Veličina nanobota (oko 25nm) u odnosu na druge sićušne molekule, bakterije i viruse
Foto Credit:
Zona Medicine®

Drugi naučnici koriste viruse za svoje nanobote. Iako virusi uglavnom imaju štetno dejstvo na organizam. Funkcionišu tako što inficiraju ćeliju svojim genetskim materijalom. Međutim mogu se koristiti kao prirodni nanoboti. Biolozi koriste viruse koji nisu smrtonosni, inficiraju ćeliju tako što joj virus isporuči određene gene da bi zamenili one koji izazivaju genetsku bolest. Virusi mogu izbeći odbrambene imune mehanizme promenom površinskih antigna.

Osim nanobota, naučnici su uspeli da naprave posebne gelove koji obrazuju specijalne strukture i tako mogu da spreče krvarenje iz rane za par sekundi. Tim i Južne Koreje je razvio nanozavoj koji je fleksibilan i rastegljiv. Zavoj može da prati aktivnost mišića i kože, shodno tome i da primenjuje lekove. Sve ovo obavlja zahvaljujući nanotehnologiji.

I za kraj – Nanomedicina

Vodeći naučnici na polju nanotehnologije – nanomedicina, predviđaju komercijalnu upotrebi nanobota raznih vrsta, naručito onih sa DNK, za par decenija. Oni bi mogli biti deo našeg krvotoka putujući kroz organizam i nadgledati svaku ćeliju. Međutim za sada istraživanja se fokusiraju da dokažu bezbednost nano tehnologije. Ona je veoma važna jer se nanoboti prave od raznih materijala, naročito metala. Zadržavaju se u organizmu duže nego obični lekovi. Njihovim akumuliranjem u telu može doći do ispoljavanja neželjenih efekata. Tržižte nanomedicine se trenutno procenjuje između 150 i 250 milijardi američnih dolara, a sigurno će još rasti. Nanoboti napravljeni od DNK mogu popravljati sami sebe, a biološki molekuli koji ulaze u njihov sastav mogu biti korišćeni kao navigator tako da čestice ne mogu zalutati. U budućnosti se očekuje sve šira primena ovih sićušnih robota.

 

Literatura:

  1. BBC Knowledge Asia Edition, July 2016.