Miklós
-7 °C
4 °C

Sejtgyógyász nanorobotok

2004.06.22. 10:40
A nanotechnológia molekuláris szerkezetek háromdimenziós pozicionális kontrolljaként definiálható. Célja ugyanilyen méretű és pontosságú anyagok, eszközök készítése. Mivel az emberi test molekulák bonyolult rendszere, alkalmazásuk a medicina új távlatait nyithatja meg. Még távol vagyunk az apró sejtgyógyász robotoktól, viszont már sci-finek se tűnnek: egyre több rájuk vonatkozó terv, szimuláció lát napvilágot.
Nanomedicina

A nanomedicina nemcsak a biotechnológia-alapú molekuláris medicina egyfajta folytatása, továbbfejlesztett változata, hanem a pirinyó gépi rendszerek majdani alkalmazásával egészségünk molekuláris szintű karbantartását is célozza. A témakör egyik szaktekintélye, Robert A. Freitas Jr. szerint a gyógyító nanorobotok (nanobotok) - és az egész koncepció - az orvostudomány többezer éves történetének "természetes kulminációja." A betegségek könnyebb kezelését, az "emberi biológiai rendszerek" felerősítését szolgálják.

A kutató négykötetesre tervezett művében (Nanomedicine, 1999, 2003, illetve előreláthatólag 2005, 2007) először a nanoméretű gyógyászati eszközök tervezhetőségét, gyárthatóságukat bizonyítja - azt, hogy ezek a folyamatok egyáltalán nem állnak ellentmondásban a fizika törvényeivel. A mikrogépekben (MEMS), a telemikro-sebészetben és a szövettervezésben látja a közvetlen (?) technológiai előzményeket.

Molekulaazonosítás és szállítás

Az emberi test legalább százezer, szövetsejtenként nagyjából ötezer molekulafajtából áll. Kiválasztásuk és szállításuk a nanoszintű orvosi rendszerek legfőbb feladatainak egyike. A kivitelezés alapfeltétele, hogy a botok környezetükre vonatkozó információval rendelkezzenek, amit különböző típusú beépített szenzorokkal (onboard nanosensors) szereznek meg. Lehetővé teszik, hogy a biológiai molekuláris gépektől alapvetően (leginkább architektúrájukban) eltérő szerkezetek a környezetet, annak változásait három szinten monitorozzák: a belső nanorobot, továbbá lokális és globális (az emberi testen belüli) szomatikus és extra-szomatikus (testen kívüli) állapotokat. A legszerteágazóbb - kémiai, akusztikus, elektromágneses, stb. - stimulusokat kutatják, s derítik fel.

Nanobotok tervezése

De milyenek lesznek ezek a "csodatevő", és idővel sejteket gyógyító mobil nanobotok? Hogyan koordináljuk őket?

Komplexek, láthatatlanok, nem érzékelhetők. Mivel az emberi testbe kerülnek, gyártásuk során főként a biokompatibilitást kell szem előtt tartani. Legcélszerűbb, ha gyémántból készülnek. A vérkeringésben és a szövetekben ténykednek, így nemcsak mozgékonynak kell lenniük, hanem hatékony navigációs rendszerre lesz szükségük. A testen belüli navigációban, molekulák és sejtek gyors azonosításában, lokalizációjukban a legkülönbözőbb szenzorok segédkeznének. A tároló-rendszerből molekulákat és atomokat szállítanak a működésben lévő (számítógép által irányított) manipulátoroknak, azaz a tervezésnél a - felettébb hatékony - szállító alrendszerről se szabad megfeledkezni. A sejteket teleszkóppal ellátott hosszú manipulátorok fognák és tartanák meg.

Kommunikáció

Ugyancsak rendkívül fontos, hogy a nanobotok tudjanak kommunikálni egymással. A szenzorikus, illetve a vezérlésre vonatkozó információ belső alrendszerek közötti továbbítása garantálja a megbízható, hibamentes működést. Molekuláris szinten kell kommunikálniuk testünkkel, üzeneteket cserélniük a biológiai sejtekkel. Egymással pedig azért, hogy összetett, széles-skálájú kooperatív tevékenységüket koordinálják, továbbítsák az adatokat, valamint permanensen figyeljék az adott feladat kivitelezését. Üzeneteket vesznek, üzeneteket továbbítanak, azaz mindegyiküket a társakkal és a makro-computerekkel összekötő üzenetközvetítő rendszerrel kell felszerelni. De nemcsak a belső, hanem az emberi pácienssel, orvosi személyzettel, külső entitásokkal, például antennákkal, laboratóriumi és betegszobai számítógépekkel történő kommunikációhoz is fel kell vértezni őket.