– продолжает рассказ Сухоруков. – Однажды просто решили собрать их в шарики и обнаружили, что трехмерные поверхности дают возможность запускать что-нибудь внутрь, выпускать наружу, вновь сжиматься. Так впервые забрезжила идея управляемой таблетки»…
Претворить идею на практике удалость в 2005 году. Первые капсулы решено было вводить в раковые опухоли. Они очень быстро растут, и фактически все, что есть рядом с ними или на их поверхности, тут же оказывается внутри них. Так выяснилось, что капсулы способны попадать внутрь клетки.
Позднее исследователи использовали во благо такую же «прожорливость» иммунных клеток, макрофагов. Оказалось также, что многого можно добиться, помещая в капсулу наночастицы. Допустим, толщина оболочки капсулы 50 нанометров, так что магнитные наночастицы размером 10–20 нанометров прекрасно там помещаются. Если капсулу с большим количеством таких наночастиц поместить в магнитное поле, она начнет двигаться и ее движением можно управлять. Так можно выводить из тканей организма лекарства, которые уже не нужны.
Аналогичные исследования активно ведутся за рубежом. Так, сотрудники нидерландской компании Philips Research разработали методику прицельного введения лекарств под действием ультразвука. Она называется сонофорез. Для них разработано два вида «троянских пилюль». Первые представляют собой совсем крошечные, диаметром от 100 до 2000 нанометров, полые шарики, начиненные лекарством. Они такие маленькие, что свободно могут перемещаться по организму вместе с током крови. А как только капсулы попадут в нужный орган, скажем, в легкие или в печень, их можно вскрыть с помощью ультразвука.
Второй вид пилюль размером побольше – до 4 микрометров. В них помещается не только лекарство, но и нейтральный газ, например, азот или гелий. Когда капсула достигает нужного органа, под действием того же ультразвука она «взрывается» и давление газа «проталкивает» лекарство внутрь клеточных оболочек.
На очереди – нанолекари?
«Нано» в переводе с греческого – «карлик». Стало быть, «нанотехнология» – отрасль знания, имеющая дело с чем-то очень крошечным. Так с недавних пор стали называть ту отрасль микроэлектроники, которая занимается объектами, которые даже по ее меркам являются совсем уж небольшими.
А недавно Эрик Дрекслер – один из основателей нанотехнологии – ввел в обиход еще одно понятие – наномедицина. «Такой отрасли знания пока не существует, – честно признается он в недавно вышедшей книге «Расковывая будущее». – Но лет через 30 она станет привычным явлением».
Технической базой для наномедицины станут микромашины, похожие на часовые механизмы, скоро начнут изготовлять еще меньшие, еле видимые устройства. Ну, а те, в свою очередь, станут собирать наималейшие, различимые разве что в сильный микроскоп. Величина их будет не больше живой клетки, а возможно, и меньше – всего несколько десятков молекул.
О том, что сборка на молекулярном или даже атомном уровне вполне возможна, уже продемонстрировали коллеги Дрекслера. Так, Роберт Баррет – студент Станфордского университета, работая над дипломом по нанотехнологии, ухитрился записать аналогичным образом весь текст американской конституции на площади размером с поперечное сечение человеческого волоса.
Кроме того, можно ведь создавать наномашины, используя методы биотехнологии. То есть, говоря иначе, стоит микробиологам подменить какому-либо микробу генетический код, и он начнет воспроизводить нужные нам микромеханизмы, используя проверенные временем патенты природы. Да и сам готовый наноробот будет действовать теми же методами. Вот, скажем, ему нужно уничтожить ДНК какого-либо вируса. Что он – разрежет ее на куски? Да, но при этом скальпелем ему послужит один из ферментов, с помощью которых исследователи уже сегодня разрезают и сшивают фрагменты ДНК подобно тому, как это делает сама природа.
Нанороботы, по мнению Дрекслера, должны распознавать чужеродные гены и вирусы в организме точно так же, как это делают ныне антитела иммунной системы. И передвигаться в организме они будут подобно бактериям и микробам, которых природа снабдила кого подобием гусениц, кого – аналогом пропеллера.
Наноробот будет путешествовать по венам человека
Конечно, до этого исследователям предстоит немало потрудиться, разгадывая те или иные рецепты, процессы и технологии природы. Однако овчинка, ей-ей, стоит вычинки. Работы для нанороботов в медицине непочатый край, полагает ученый.
Лучше, как известно, не лечить болезнь, а предупреждать ее. В целях диагностики в организм может быть запущено множество микродатчиков, которые, перемещаясь вместе с кровотоком по организму, тщательно обследуют все его закоулки. И если где-то имеется хоть малейший сбой, датчик тотчас начинает бить тревогу, посылая наружу сигнал, скажем, в ультразвуковом диапазоне.
После того как поставлен диагноз, можно приступать к лечению. Каким именно оно будет – радикальным или консервативным – это решит врач. Он же подберет и необходимый вид наноробота для последующих действий. То есть, как видите, функции медика существенно не меняются. Становятся иными лишь средства, которые окажутся в его распоряжении для лечения недуга.
Допустим, к примеру, диагностика показала: у вас тривиальный грипп. Что делает врач сегодня? Выписывает бюллетень и какие-либо таблетки – антибиотики, жаропонижающее и т. д. Попытки предупредить эпидемию, например, методом вакцинирования, чаще всего оказываются неэффективными по одной простой причине – штаммы вирусов гриппа модифицируются столь быстро, что ни одно производство сывороток за ними не поспевает.
Иное дело, когда за лечение примется армия нанороботов. Каждый из них получит точные указания, против какого именно штамма действовать – об этом уже донес робот-разведчик. Лечить они будут избирательно – не глушить лекарствами подряд все клетки, а прицельно расправляться с вирусами лишь в пораженных. Причем достаточно хитро: например, воздействовать на ДНК вируса таким образом, что он затем может пойти войной на своих собственных собратьев. Такой метод, по мнению Дрекслера, приведет к тому, что уже через час-другой пациент будет полностью здоров, от насморка и прочих проявлений болезни не останется и следа.
Так все выглядит в идеале. Ну а что может получиться на практике? Где гарантия, что, приняв содержимое пузырька с нанолекарями, вы тотчас получите избавление от недуга? Ведь всем на свете свойственно ошибаться… Так не может ли наномашина ошибиться и атаковать здоровые клетки?
«Все возможно, – философски замечает Дрекслер. – От ошибок никуда не денешься. Но риск от применения нанороботов будет все же намного меньше, чем, скажем, от применения химеотерапии или радиооблучения при лечении рака. Нынешние методы намного грубее, но ими все пользуются, поскольку ничего другого пока не придумали…»
Наноробот надежнее хотя бы уже потому, что подобно обычному киберу будет работать по программе. А в нее всегда можно ввести какие-то ограничения, подобные хотя бы законам робототехники, которые некогда придумал Айзек Азимов. Кстати, сам американский фантаст еще четверть века назад в одном из своих рассказов описал ситуацию, когда операцию самому изобретателю делает им же сконструированный микроробот. И все в конце концов кончается благополучно.
Кроме того, внедрять наномедицину Дрекслер предполагает поэтапно. Сначала микророботы освоят простейшие операции, а уж затем, по мере накопления опыта, будут переходить ко все более сложным.
Начать можно хотя бы с косметических процедру на поверхности кожи. Такие операции Дрекслер рассматривает как первоначальный этап обучения роботов починке других, более жизненно важных структур – например, клеток печени, костного мозга, различных желез…
Далее один раз в 3–5 лет в организм пациента будет запускаться бригада высококвалифицированных нанороботов-ремонтников, которая методично проведет ревизию всех органов, тканей и сочленений, исправляя замеченные недочеты, поломки и т. д. «При этом возможна парадоксальная ситуация, – полагает Дрекслер, – человек будет жить на свете все большее количество лет, а его постоянно регенерируемые органы будут все молодеть. И тогда мы будем жить до 125, а то может и до 250 лет…»
Органы в печати
Несколько лет тому назад руководитель НИИ уронефрологии и репродуктивного здоровья человека Первого МГМУ им. И.М. Сеченова, член-корреспондент РАМН Юрий Аляев обратился к одному из пациентов с просьбой. Он знал, что его пациент, которому предстояла сложная операция, по профессии скульптор. И попросил его внимательно рассмотреть томографические изображения срезов собственной почки, в которой обнаружили опухоль, вылепить из пластилина ее точную копию.
Увидев пластилиновую вещицу, хирург подумал: вот бы каждый раз иметь такую под рукой! Ведь обычно результаты томографии рентгенологи выдают в виде ряда рентгенограмм, дополненных описанием. И нужно обладать недюжинным пространственным воображением, подобно тому скульптору, чтобы наглядно представить себе объемную модель органа, понять, насколько глубоко располагается опухоль внутри почки.
Делу не всегда помогает даже ультразвуковое сканирование, применяемое прямо на операционном столе. Любая процедура увеличивает время операции, а почка может оставаться без притока крови не более 20 минут. Вот если бы заранее распланировать операцию на модели, наметить ориентиры для разрезов…
Кто знает, как бы развивались события дальше, если бы на глаза Аляеву не попалась статья о применении лазерной стереолитографии. В начале 90-х годов прошлого века ученые из Института проблем лазерных и информационных технологий РАН вместе с медиками стали использовать ее в стоматологии и нейрохирургии. Суть технологии тут такова. С помощью томографии создается трехмерное компьютерное изображение какого-нибудь органа, затем лазерный луч послойно копирует эту форму в жидком мономере. Под воздействием лазера происходила полимеризация, и материал затвердевал. Получалась идеальная копия.