Como a nanotecnologia está mudando o futuro da medicina

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Ouvimos falar sobre nanotecnologia há muito tempo, tanto na ficção científica quanto na mídia, mas ainda não há muito até agora. No entanto, uma nova onda de terapias baseadas em nanotecnologia está no horizonte e está pronta para mudar o mundo da medicina.

Nanotecnologia, um conceito tecnológico proposto pela primeira vez por Richard Feynman em sua palestra de 1959, "Há muito espaço na parte inferior", foi popularizado por Erik Drexler em 1986 através de seu livro "Os motores da criação. ” O livro descreveu a possibilidade de máquinas auto-replicantes em escala molecular capazes de fazer... praticamente qualquer coisa.

A premissa inspirou muitos trabalhos de ficção científica, incluindo "Prey", de Michael Crichton, e o excelente "The Diamond Age", de Neil Stephenson. O potencial da nanotecnologia demorou muito hora de mostrar seu rosto, mas finalmente está começando a chegar na forma de intervenções médicas sofisticadas que mudarão profundamente a natureza dos cuidados de saúde em um futuro próximo.

Nanotecnologia e Medicina

O potencial da nanotecnologia, no sentido drexleriano completo, é sem precedentes. Os verdadeiros montadores universais, se pudermos descobrir como construí-los, conduzirão a uma profunda mudança na condição humana. Claro, ainda há um longo caminho a percorrer. De muitas maneiras, nem chegamos perto. De outras maneiras, o progresso continua de maneiras surpreendentes - e úteis.

Lei de Moore O que é a lei de Moore e o que isso tem a ver com você? [MakeUseOf explica]A má sorte não tem nada a ver com a Lei de Moore. Se essa é a associação que você teve, está confundindo-a com a Lei de Murphy. No entanto, você não estava muito longe porque a Lei de Moore e a Lei de Murphy ... consulte Mais informação impulsiona continuamente os avanços na nanotecnologia - agora podemos fabricar transistores que existem literalmente em escala nanométrica, com diâmetros de centenas de átomos.

Da mesma forma na medicina, um dos maiores problemas é a incapacidade de direcionar corretamente as intervenções. Na medicina psicoativa e Psicologia Clínica 6 palestras TED sobre psicologia e comportamento humanoO cérebro humano é complexo e confuso, o que explica por que o comportamento humano é tão complexo e confuso. As pessoas tendem a agir de uma maneira quando sentem algo completamente diferente. Aqui estão alguns... consulte Mais informação por exemplo, o que os médicos realmente querem fazer é estimular algumas regiões do cérebro e suprimir outras para resolver seletivamente qualquer problema que o paciente tenha. É um mero acidente da história que a melhor maneira de fazer isso agora é administrar medicamentos que aliás, em toda a miríade de maneiras em que eles mudam o cérebro e o corpo, alguns deles são desejados efeitos

Se os cirurgiões pudessem colocar fios no cérebro das pessoas e estimular seletivamente regiões específicas de maneira segura, o campo da saúde mental poderia evitar os efeitos colaterais das drogas psicoativas tradicionais. A técnica básica tem já foi mostrado trabalhar em depressão, de acordo com um artigo da Neuron resumindo uma série de diferentes ensaios clínicos.

Pense também no câncer - o que os médicos realmente querem, em oncologia, é matar células tumorais. É lamentável que uma das melhores ferramentas para matar células tumorais seja a quimioterapia, que tem o infeliz efeito colateral de também matar células normais. Isso também deixa os pacientes muito doentes.

A nanotecnologia oferece uma maneira de direcionar intervenções no corpo humano, potencialmente em nível individual células, usando elementos operacionais inteligentes que são tão pequenos que não interferem fisicamente com o corpo normal função. Dedos finos causam menos danos e máquinas menores que o melhor capilar do corpo podem ir a qualquer lugar que o sangue vá.

Se eles puderem ser suficientemente inteligentes, esses dispositivos nanomédicos podem escolher criteriosamente onde e como intervir. Obviamente, mais será possível quando os engenheiros puderem construir robôs com comportamentos mais sofisticados (como capacidade de se mover sob seu próprio poder), mas até as nanomáquinas relativamente primitivas de hoje têm muitas valor.

Nanotecnologia e Câncer

Cadeias personalizadas de DNA são construídas de modo que se dobrem em formas arbitrárias e possam ter proteínas e enzimas ligadas a eles, permitindo que se comportem de maneira inteligente e respondam a situações em mudança no ser humano corpo. Daniel Levner, bioengenheiro de Harvard, acredita que esse comportamento é muito poderoso.

Os nanorrobôs de DNA poderiam potencialmente executar programas complexos que poderiam um dia ser usados ​​para diagnosticar ou tratar doenças com sofisticação sem precedentes.

Essas máquinas podem ser usadas para construir gaiolas que podem abrir ou fechar em resposta a sinais químicos - por por exemplo, liberando quimioterapia somente quando eles colidirem com marcadores de proteínas especificamente associados ao tumor lenço de papel.

Isso permitirá a aplicação de quimioterapia direcionada, minimizando ou eliminando efeitos colaterais. Isso também permitirá a implantação de quimioterapias mais eficazes que as terapias existentes, mas que atualmente não podem ser usadas devido à gravidade dos efeitos colaterais.

Uma abordagem semelhante, mas diferente, é use pequenas nanopartículas feitas de sílica e ouro que se ligam ao tecido do tumor e saturam o tumor. Em seguida, podem ser aplicados lasers de infravermelho próximo, que não interagem muito com o tecido humano, mas fazem com que as nanopartículas de ouro aqueçam.

Esse processo permite que áreas específicas do tecido (aquelas cheias de nanopartículas e no caminho do laser) sejam incineradas. Ajustando os lasers e a distribuição de partículas, os médicos podem destruir o tecido do câncer de maneira muito seletiva. O tecido morto pode ser removido cirurgicamente ou limpo pelo próprio sistema imunológico, dependendo da escala da doença. Uma variação do procedimento é usar conchas de ouro ocas que liberam uma carga útil de quimioterapia quando aquecidas, permitindo que o uso de lasers refine ainda mais onde os medicamentos são implantados (se as proteínas marcadoras do tumor não forem suficientemente específico).

Nanotecnologia e diagnóstico

Outra área em que a nanotecnologia tem potencial para revolucionar o campo da medicina é na coleta de dados médicos. Com a nanotecnologia, é possível distribuir dispositivos de diagnóstico em escala nanométrica por todo o corpo que detectar alterações químicas como eles acontecem. Isso pode permitir um rastreamento mais próximo em tempo real da saúde e do status de um paciente de maneiras que de outra forma não seriam possíveis.

Fora do corpo, a nanotecnologia também pode ser usada para acelerar o seqüenciamento de genes e a análise química usando pontos quânticos anexado a seqüências parciais de DNA ou proteínas que se ligam a outros materiais nos quais os médicos estão interessados. Em seguida, você pode apenas observar a distribuição dos elementos brilhantes para ver o que estava presente na amostra.

Isso pode potencialmente tornar mais rápido, mais barato e mais confiável realizar certos tipos de testes fora do corpo - você pode crie testes que colhem uma pequena amostra de tecido e sequencie-a para partes do genoma do HIV, detectando infecções mais cedo e mais de forma confiável. Os pesquisadores de Stanford usaram essa técnica para procurar genes danificados comuns em certos tipos de câncer, como uma maneira de rastrear o tecido tumoral mais rapidamente:

Como os qdots podem rastrear a presença de várias moléculas por um longo período de tempo, Os pesquisadores pretendem usá-los para gerar um tipo de código de barras óptico que reflete os níveis de vários marcadores tumorais. O código de barras pode indicar o tipo e estágio do tumor.

A longo prazo, se os desenvolvedores de nanotecnologia puderem continuar miniaturizando as peças (ou emprestando técnicas do microchip fabricação), eles poderiam construir câmeras microscópicas simples, menores que o diâmetro de um capilar (10 mícrons ou cerca de 100.000 átomos através). Essas câmeras poderiam mapear todo o corpo, telefonando para casa para os resultados.

Todos esses dados, sintetizados em conjunto, poderiam fornecer um mapa completo da maioria dos tecidos do corpo humano, desde perspectiva de seus capilares, mostrando um corpo humano inteiro em um nível de detalhe impossível com raios-X ou Ressonância magnética Uma proposta para construir algo assim é o chamado "Nanodispositivo de Varredura Cartográfica Vascular", desenvolvido por Frank Boehm, autor de ‘Projeto Nanomédico de Dispositivos e Sistemas. 'Boehm acredita:

O diagnóstico e a terapêutica nanomédicos operam nos níveis celular e molecular, precisamente onde muitos processos de doenças encontram sua gênese […] [N] anomedicina tem o potencial de diagnosticar e tratar muitas condições de preferência, antes que elas tenham a oportunidade de proliferar. […] [é] concebível que elas será imbuído de capacidades para diagnósticos altamente precisos e erradicação meticulosa e completa de praticamente qualquer estado de doença, patogênica ou tóxica ameaça.

Nanotecnologia e Neurociência

A nanotecnologia também tem o potencial de mudar a maneira como os médicos tratam distúrbios cerebrais. No lado da coleta de dados, pode ser possível usar partículas de diamante em escala nanométrica, que acendem em resposta à atividade elétrica do cérebro, para converter a atividade cerebral em frequências de luz que podem escapar do crânio e serem registradas por sensores externos.

Isso permitiria que os pesquisadores estudassem o cérebro com muito mais detalhes. Ser capaz de ver padrões exatos de atividade cerebral seria útil para descobrir a dinâmica de convulsões e doenças mentais em cérebros individuais, permitindo intervenções direcionadas para resolver o problema.

Por outro lado, pode ser possível usar nanotubos de carbono para transmitir sinais de e para neurônios individuais. No momento, a tecnologia é sendo aplicada por pesquisadores italianos ao transporte de atividade elétrica através de tecido cerebral morto deixados por acidentes vasculares cerebrais ou infecções, mas também poderia ser usado para fazer grades de eletrodos muito mais finas e mais biocompatíveis do que a tecnologia existente, permitindo implantes mais sofisticados enquanto causa menos danos ao tecido original.

Isso poderia, em princípio, operar com uma resolução muito mais alta e em um escopo mais amplo do que os eletrodos implantados tradicionais, permitindo novos tipos de implantes cerebrais Conectando seu cérebro e corpo - o futuro dos computadores implantadosCom a tendência atual de inovação e avanço técnico, agora é um bom momento para explorar o estado da arte nas tecnologias computador-humano. consulte Mais informação e dispositivos de estimulação cerebral. Mesmo com o implante de eletrodo relativamente bruto disponível atualmente, os efeitos da estimulação cerebral são significativos:

Como alternativa, é possível usar o mesmas técnicas usado para quimioterapia de nano-entrega para fornecer outros produtos químicos, como neurotransmissores e psiquiátricos medicamentos para regiões cerebrais específicas com muito mais precisão (incluindo a entrega de medicamentos dentro de células). Juntamente com melhores marcapassos neurais, isso também pode se estender a uma gama muito mais ampla de terapias, incluindo tratamento para depressão, ansiedade e até distúrbios de personalidade.

Esse tipo de terapia também pode ser usado para criar interfaces mais rígidas com dispositivos protéticos e fornecer mais opções de comunicação para pacientes "presos".

Esse tipo de tecnologia direcionada com precisão pode mudar radicalmente a maneira como a medicina neurológica é praticada. Isso poderia levar à medicina psiquiátrica baseada em dados e que depende de intervenção direta muito mais eficaz e muito mais existencialmente perturbador (imagine o primeiro vírus de computador que pode infectar o cérebro regulador do humor implantes).

A nanotecnologia, à medida que avança, terá um profundo impacto sobre a condição humana, permitindo reparar danos celulares e tratar uma variedade de aflições humanas em novos e novos problemas. maneiras melhores, mas também traz uma necessidade de uma maior compreensão dos sistemas do corpo com os quais estamos adulterando, bem como uma apreciação da ética que acompanha naquela.

Qual a sua opinião sobre a nanotecnologia na medicina? Você sente que é a nova fronteira para a ciência médica ou está fadada ao fracasso desde o início? Compartilhe seus pensamentos na seção de comentários abaixo.

Créditos de imagem: Nanobots Via Shutterstock, "DNA pode atuar como velcro para nanopartículas, ”Por Argonne National Labs,“Células do câncer de mama", De Amy Dame,"Pontos quânticos", Pela Argonne National Labs,"estudo de neuroimagem do autismo", De Ian Ruotsala,"mão-vida 2“, Por Università Campus Bio-Medico di Roma