211service.com
Nano ieroči pievienojas cīņai pret vēzi
Iedomājieties, ka jūs ārstējaties no vēža, pāris reizes apmeklējot savu ārstu. Viņš vienkārši ievada jums injekciju un pēc pāris nedēļām palaiž infrasarkano staru pār jūsu ķermeni, lai aktivizētu vēža iznīcināšanas līdzekļus un izgrieztu audzēju. Izklausās pēc Reja Bredberija romāna? Nestāstiet to Naomi Halas. Viņa ir Stenlija K. Mūra elektrotehnikas un datortehnikas profesore un ķīmijas profesore Raisa Universitātē, un viņa to ir vairāk nekā iedomājusies — viņa šo procesu attīsta kopš 1997. gada, kad izgudroja nelielas daļiņas ar milzīgu terapeitisko potenciālu. Viņa tos sauc par nanočaulām.
Nanočaulas ir mikroskopiskas koncentriskas sfēras ar silīcija dioksīda serdeņiem un zelta apvalkiem. Zelts nodrošina Halas termisko un optisko reakciju, kas nepieciešama viņas ārstēšanas procesam, un organisms nerada pret to antivielas. Mainot silīcija dioksīda kodola izmēru un zelta biezumu, Halasa atklāja, ka viņa var noregulēt nanočaulas, lai absorbētu dažāda viļņa garuma gaismu. Viņa saka, ka vēža ārstēšanā infrasarkanais starojums izrādījās vislabākais, jo tas iekļūst organismā vistālāk.
Eksperimentos nanočaulas tiek ievadītas dzīvnieka asinsritē, kur tiem uzklātie mērķa līdzekļi meklē un piesaista vēža šūnu virsmas receptorus. Apgaismojums ar infrasarkano gaismu paaugstina šūnu temperatūru līdz 55 grādiem pēc Celsija un sadedzina audzēju, viņa saka.
Halas koncentrējas uz krūts vēža izpēti. Viņa cer, ka nanočaulas izrādīsies dzīvotspējīga alternatīva ķīmijterapijai, kas nogalina gan veselas, gan slimas šūnas, izraisot tādas blakusparādības kā nogurums un matu izkrišana. Savukārt nanočaulas nogalina tikai vēža šūnas.
Nanočaulas ir tikai viena no vairākām intriģējošām vēža diagnostikas un ārstēšanas iespējām, ko nanotehnoloģija padara iespējamu. Miqin Zhang, materiālu zinātnieks no Vašingtonas universitātes Sietlā, izmanto savu nanodaļiņu zīmolu, lai neinvazīvi diagnosticētu un ārstētu smadzeņu audzējus. Savus darbus viņa sauc par viediem superparamagnētiskiem nanodaļiņu konjugātiem. Kad šīs daļiņas tiek ievadītas asinsritē, tās ir vērstas pret audzēja šūnu receptoriem ar līdzekļiem, kas pazīstami kā ligandi.
Džan nanodaļiņas ir izgatavotas no dzelzs oksīda, kas kļūst īpaši magnētisks, ja tiek novietots magnētiskajā laukā, piemēram, magnētiskās rezonanses attēlveidošanai. Tāpēc daļiņas uzlabo signālu, ko audzēji izstaro MRI laikā, padarot tos vieglāk nosakāmus agrākos attīstības posmos. Bet nanodaļiņām ir jācirkulē pietiekami ilgi, lai atrastu audzēja šūnas. Džans agrīnajos pētījumos atklāja, ka viņiem ātri uzbruka un neitralizēja antivielas, ko sauc par mikrofāgiem. Tāpēc viņa tos modificēja ar polimēru pārklājumu, kas iztur mikrofāgus. Kad nanodaļiņas atrod audzējus, tās atbrīvo pievienotu medikamentu, ko sauc par metotreksātu, kas nogalina šūnu.
Lai veiktu savu darbu, nanodaļiņām, kuru diametrs ir mazāks par 20 nanometriem, jāpaliek atsevišķi no citām. Agregētās nanodaļiņas kļūst toksiskas veseliem audiem, skaidro Džans. Daļiņu mazais izmērs un spēja iekļūt audos ļauj tām iziet cauri tā sauktajai hematoencefālisko barjerai un sasniegt smadzeņu audzējus. Džans saka, ka tas ir galvenais, jo 98 procenti vēža zāļu to nevar izdarīt.
Džana papildinošo ķīmisko vielu kombinācija novērš vajadzību pēc biopsijas diagnostikā un ārstēšanas operācijās un palīdz agrīnā vēža atklāšanā. Bet saskaņā ar Mauro Ferrari, Ohaio štata universitātes biomedicīnas inženierijas profesoru un nanotehnoloģiju biomedicīnas lietojumu speciālistu, Džana darbs var arī palīdzēt mums labāk saskatīt vēža anatomiskās kontūras. Un saskaņā ar Džans teikto, audzēja kontūru noteikšana ļauj ārstiem novērtēt, vai vēža terapija cilvēkiem ir efektīva dažu dienu laikā, nevis pašreizējā standarta trīs mēnešu laikā.
Džana pētījumi arī sniedz mums informāciju par vēža molekulāro izpausmi un tās laika attīstību, piebilst Ferrari. Viņš skaidro, ka būtiska problēma vēža pētījumos ir tā, ka dažādos attīstības posmos vēža šūnu receptoriem ir atšķirīga molekulārā izteiksme; tāpēc agrīnās stadijas vēža šūnas var viegli uzņemt efektīvas zāles; ar vēža šūnām vēlākā stadijā, zāļu uzņemšana var nebūt veiksmīga. Viņš saka, ka Džana pētījumi var palīdzēt mums īstajā laikā nogādāt vajadzīgās zāles īstajiem cilvēkiem.
Nanotehnoloģijas nodrošina arī jaunus instrumentus vēža izmeklēšanai, kas, iespējams, sniedz jaunus ieskatus. Brigama Janga universitātes ķīmijas un bioķīmijas docents Adams T. Vullijs ir radījis metodi DNS mutāciju izpētei, lai noteiktu cilvēka ģenētisko noslieci uz vēža attīstību. Viņš izmanto paņēmienu, ko sauc par atomu spēka mikroskopiju (AFM), kas ir nanomēroga variācija veciem ierakstu atskaņotājiem, bet ar adatas galu tikai aptuveni 10 nanometri. Vulijs vispirms uz silīcija vai vizlas uzklāj DNS molekulas, kuru virsmas ir tik plakanas, ka DNS izvirzās virs tām. Pēc tam viņš skaidro, ka izmanto AFM, lai pārbaudītu DNS topogrāfiju, lai noteiktu mutāciju atrašanās vietas tajā.
Izmēru atšķirība starp DNS vietējām un mutētajām sekvencēm ir ārkārtīgi maza - apmēram nanometra desmitā daļa, kas ir AFM redzamā robeža, saka Vūlijs. Tāpēc viņš izmanto zelta nanodaļiņas, kuru izmērs ir aptuveni 10 nanometri, lai atzīmētu mutāciju pozīcijas – šādā veidā AFM tās var viegli redzēt. DNS pārbaude šajā līmenī ļauj Vullijam noteikt, vai notiek dubultmutācija, kas var radīt lielāku ģenētiskā vēža risku nekā viena. Parastās hromosomu apskates metodes nevar noteikt šādu informāciju. Woolley darbam ir liels diagnostikas potenciāls, saka Ferrari; Vēža ģenētisko marķieru identificēšana var ļaut veikt profilaksi pirms pirmās audzēja šūnas veidošanās.
Sakarā ar to praktisko ietekmi uz cīņu pret vēzi, šādi pētījumi ir piesaistījuši visas zinātnieku aprindas uzmanību. Roberts S. Langers, Kenets J. Germeshauzens, MIT ķīmijas un biomedicīnas inženierijas profesors, ir īpaši pārsteigts par Halas nanočaulām. Viņš saka, ka tie ir ļoti jauks piemērs materiālu zinātnes pielietošanai svarīgām medicīniskām problēmām, un tiem ir daudz aizraujošu potenciālu. Riks Kenjons, Aizsardzības departamenta krūts vēža pētniecības programmas vadītājs, finansē Halas izpēti, jo, pēc viņa teiktā, nanočaulas ļauj agrāk atklāt un ātrāk iznīcināt vēža šūnas, un tas ir tieši tas, ko meklē visi vēža jomā. priekš.