211service.com
Nano ginklai prisijungia prie kovos su vėžiu
Įsivaizduokite, kad gydotės nuo vėžio kelis kartus apsilankę pas gydytoją. Jis tiesiog įšvirkščia jums injekciją, o po kelių savaičių paleidžia infraraudonųjų spindulių šviesą per jūsų kūną, kad suaktyvintų vėžį naikinančias medžiagas ir pašalintų naviką. Skamba kaip Ray Bradbury romanas? Nesakyk to Naomi Halas. Ji yra Stanley C. Moore elektros ir kompiuterių inžinerijos profesorė bei chemijos profesorė Rice universitete ir daugiau nei įsivaizdavo – ji plėtoja šį procesą nuo 1997 m., kai išrado mažas daleles, turinčias didžiulį terapinį potencialą. Ji juos vadina nanoapvalkalais.
Nano apvalkalai yra mikroskopinės koncentrinės sferos su silicio dioksido šerdimis ir auksiniais apvalkalais. Auksas suteikia Halas terminį ir optinį atsaką, kurio reikalauja jos gydymo procesas, o organizmas negamina prieš jį antikūnų. Keisdama silicio dioksido šerdies dydį ir aukso storį, Halas nustatė, kad ji gali sureguliuoti nanoapvalkalus, kad sugertų įvairaus bangos ilgio šviesą. Ji sako, kad vėžio gydymui infraraudonieji spinduliai pasiteisino geriausiai, nes jie prasiskverbia į kūną toliausiai.
Eksperimentų metu nanolukštai įšvirkščiami į gyvūno kraują, kur jiems užteptos tikslinės medžiagos ieško ir prisitvirtina prie vėžinių ląstelių paviršiaus receptorių. Apšvietimas infraraudonaisiais spinduliais pakelia ląstelių temperatūrą iki 55 laipsnių Celsijaus ir sudegina naviką, sako ji.
Halas daugiausia dėmesio skiria krūties vėžio tyrimams. Ji tikisi, kad nanoshells bus perspektyvi alternatyva chemoterapijai, kuri naikina ir sveikas, ir sergančias ląsteles, o tai sukelia šalutinį poveikį, pavyzdžiui, nuovargį ir plaukų slinkimą. Nanoshells, priešingai, naikina tik vėžio ląsteles.
Nanoshells yra tik viena iš kelių intriguojančių vėžio diagnozavimo ir gydymo galimybių, kurias suteikia nanotechnologijos. Vašingtono universiteto Sietle medžiagų mokslininkas Miqin Zhang naudoja savo nanodaleles, kad neinvaziškai diagnozuotų ir gydytų smegenų auglius. Savo kūrinius ji vadina išmaniaisiais superparamagnetiniais nanodalelių konjugatais. Sušvirkštos į kraują, šios dalelės nukreiptos į navikų ląstelių receptorius su agentais, vadinamais ligandais.
Zhang nanodalelės yra pagamintos iš geležies oksido, kuris tampa ypač magnetinis, kai patenka į magnetinį lauką, pavyzdžiui, naudojamą magnetinio rezonanso vaizdavimui. Todėl dalelės sustiprina signalą, kurį navikai skleidžia MRT metu, todėl juos lengviau nustatyti ankstesniuose vystymosi etapuose. Tačiau nanodalelės turi cirkuliuoti pakankamai ilgai, kad surastų naviko ląsteles. Ankstyvųjų tyrimų metu Zhangas nustatė, kad juos greitai užpuolė ir neutralizavo antikūnai, vadinami mikrofagais. Taigi ji juos modifikavo polimerine danga, kuri atspari mikrofagams. Kai nanodalelės randa navikų, jos išskiria pridedamą vaistą, vadinamą metotreksatu, kuris naikina ląstelę.
Nanodalelės, kurių skersmuo yra mažesnis nei 20 nanometrų, turi likti atskirtos nuo kitų, kad galėtų atlikti savo darbą. Agreguotos nanodalelės tampa toksiškos sveikiems audiniams, aiškina Zhang. Mažas dalelių dydis ir gebėjimas prasiskverbti į audinius leidžia joms praeiti pro vadinamąjį kraujo ir smegenų barjerą ir pasiekti smegenų auglius. Zhang sako, kad tai labai svarbu, nes 98 procentai vaistų nuo vėžio to negali padaryti.
Zhango papildomų cheminių medžiagų derinys pašalina biopsijų poreikį diagnozuojant ir atliekant gydymo operacijas bei padeda anksti nustatyti vėžį. Tačiau, pasak Ohajo valstijos universiteto biomedicinos inžinerijos profesoriaus Mauro Ferrari ir nanotechnologijų biomedicininių pritaikymų specialisto, Zhang darbas taip pat gali padėti mums geriau pamatyti anatominius vėžio kontūrus. Ir, pasak Zhang, nustatę naviko kontūrus gydytojai gali įvertinti, ar vėžio gydymas žmonėms yra veiksmingas per kelias dienas, o ne pagal dabartinį trijų mėnesių standartą.
Zhango tyrimai taip pat suteikia mums informacijos apie vėžio molekulinę išraišką ir jo laiko raidą, priduria Ferrari. Jis aiškina, kad esminė vėžio tyrimų problema yra ta, kad skirtinguose vystymosi etapuose vėžio ląstelių receptoriai turi skirtingą molekulinę išraišką; štai kodėl ankstyvos stadijos vėžio ląstelės gali lengvai įsisavinti veiksmingą vaistą; su vėlesnės stadijos vėžinėmis ląstelėmis, vaisto pasisavinimas gali būti nesėkmingas. Zhango tyrimai, anot jo, gali padėti mums tinkamu laiku gauti tinkamus vaistus reikiamiems žmonėms.
Nanotechnologijos taip pat tiekia naujus vėžio tyrimo instrumentus, kurie gali suteikti naujų įžvalgų. Brigham Youngo universiteto chemijos ir biochemijos docentas Adamas T. Woolley sukūrė DNR mutacijų tyrimo metodą, leidžiantį nustatyti genetinį žmogaus polinkį susirgti vėžiu. Jis naudoja techniką, vadinamą atominės jėgos mikroskopija (AFM), kuri yra nanoskalės variacija senuose įrašų grotuvuose, tačiau adatos galiukas yra tik apie 10 nanometrų. Woolley pirmiausia nusodina DNR molekules ant silicio ar žėručio, kurių paviršiai yra tokie plokšti, kad DNR išsikiša virš jų. Tada jis paaiškina, kad naudoja AFM, kad ištirtų DNR topografiją, kad nustatytų mutacijų vietą joje.
Gimtosios ir mutavusios DNR sekų dydžio skirtumas yra labai mažas – maždaug dešimtoji nanometro dalis – tai yra ties AFM matomos ribos, sako Woolley. Taigi jis naudoja apie 10 nanometrų aukso nanodaleles mutacijų padėčiai pažymėti – tokiu būdu AFM gali lengvai jas pamatyti. Ištyręs DNR šiuo lygiu, Woolley gali nustatyti, ar neįvyksta dviguba mutacija, kuri gali kelti didesnę genetinio vėžio riziką nei viena. Įprasti chromosomų tyrimo metodai negali nustatyti tokios informacijos. Woolley darbas turi didelį diagnostinį potencialą, sako Ferrari; Nustačius genetinius vėžio žymenis, galima išvengti prevencijos prieš susiformuojant pirmajai naviko ląstelei.
Dėl savo praktinių pasekmių kovojant su vėžiu tokie tyrimai patraukė visos mokslo bendruomenės dėmesį. Robertas S. Langeris, Kennethas J. Germeshausenas, MIT chemijos ir biomedicinos inžinerijos profesorius, ypač sužavėtas Halaso nanoapvalkalais. Pasak jo, jie yra labai gražus medžiagų mokslo taikymo svarbioms medicininėms problemoms pavyzdys, ir jie turi daug įdomių galimybių. Rickas Kenyonas, Gynybos departamento krūties vėžio tyrimų programos programos vadovas, finansuoja Halaso tyrimus, nes, jo teigimu, nanoapvalkalai leidžia anksčiau aptikti ir anksčiau sunaikinti vėžio ląsteles – būtent to ir ieško visi vėžio srityje dirbantys žmonės. dėl.