Bagaimana Nanoteknologi Mengubah Masa Depan Kedokteran

Iklan

Kami sudah lama mendengar tentang nanoteknologi baik dalam fiksi ilmiah maupun di media, tetapi sejauh ini belum banyak yang berhasil. Namun, gelombang baru terapi berbasis nanotek ada di cakrawala, dan siap untuk mengubah dunia kedokteran.

Nanoteknologi, sebuah konsep teknologi yang pertama kali diusulkan oleh Richard Feynman dalam kuliahnya tahun 1959, "Ada Banyak Ruang di Bawah", dipopulerkan oleh Erik Drexler pada tahun 1986 melalui bukunya "Mesin Penciptaan. " Buku itu menguraikan kemungkinan replikasi diri, mesin skala molekuler yang mampu melakukan... hampir semua hal.

Premis telah menginspirasi banyak karya fiksi ilmiah, termasuk "Prey" Michael Crichton dan Neil Stephenson yang sangat baik "The Diamond Age." Potensi nanoteknologi butuh waktu lama waktu untuk menunjukkan wajahnya, tetapi akhirnya mulai tiba dalam bentuk intervensi medis canggih yang akan sangat mengubah sifat perawatan kesehatan dalam waktu dekat.

Nanoteknologi dan Kedokteran

Potensi nanoteknologi, dalam pengertian Drexlerian penuh, belum pernah terjadi sebelumnya. Perakit universal sejati, jika kita dapat menemukan cara membangunnya, akan mengantarkan perubahan besar pada kondisi manusia. Tentu saja, ada jalan panjang yang harus ditempuh. Dalam banyak hal, kami bahkan tidak dekat. Dengan cara lain, kemajuan terus berlangsung dalam beberapa cara yang mengejutkan - dan yang bermanfaat.

Hukum Moore Apa Hukum Moore, Dan Apa Hubungannya Dengan Anda? [MakeUseOf Menjelaskan]Nasib buruk tidak ada hubungannya dengan Hukum Moore. Jika itu adalah asosiasi yang Anda miliki, Anda bingung dengan Hukum Murphy. Namun, Anda tidak jauh karena Hukum Moore dan Hukum Murphy ... Baca lebih banyak terus mendorong kemajuan dalam nanoteknologi - kita sekarang dapat memproduksi transistor yang benar-benar ada pada skala nano, dengan diameter ratusan atom.

Demikian juga dalam bidang kedokteran, salah satu masalah terbesar adalah ketidakmampuan kita untuk menargetkan intervensi dengan benar. Dalam pengobatan psikoaktif dan klinik Psikologi 6 TED Talk-Blowing Talks Tentang Psikologi & Perilaku ManusiaOtak manusia itu kompleks dan membingungkan, yang menjelaskan mengapa perilaku manusia begitu rumit dan membingungkan. Orang-orang memiliki kecenderungan untuk bertindak satu arah ketika mereka merasakan sesuatu yang sama sekali berbeda. Berikut adalah beberapa ... Baca lebih banyak misalnya, apa yang benar-benar ingin dilakukan oleh dokter adalah merangsang beberapa daerah otak dan menekan yang lain untuk secara selektif menyelesaikan masalah apa pun yang dialami pasien. Itu hanya kebetulan sejarah bahwa cara terbaik untuk melakukannya sekarang adalah dengan memberikan obat itu kebetulan, dalam berbagai cara mereka mengubah otak dan tubuh, kebetulan ada yang diinginkan efek.

Jika ahli bedah dapat memasukkan kabel ke otak orang dan secara selektif merangsang daerah tertentu dengan cara yang aman, bidang kesehatan mental dapat menghindari efek samping dari obat psikoaktif tradisional. Teknik dasarnya sudah sudah ditunjukkan untuk bekerja dalam depresi, menurut sebuah artikel di Neuron merangkum sejumlah uji klinis yang berbeda.

Pikirkan tentang kanker juga - yang sebenarnya diinginkan dokter, dalam onkologi, adalah untuk membunuh sel-sel tumor. Sangat disayangkan bahwa salah satu alat terbaik untuk membunuh sel-sel tumor adalah kemoterapi, yang memiliki efek samping yang disayangkan yaitu juga membunuh sel-sel biasa. Ini juga membuat pasien sangat sakit.

Nanoteknologi menawarkan cara untuk mengarahkan intervensi dalam tubuh manusia, berpotensi pada tingkat individu sel, menggunakan elemen operasi pintar yang sangat kecil sehingga mereka tidak secara fisik mengganggu tubuh normal fungsi. Jari-jari halus mengurangi kerusakan, dan mesin yang lebih kecil dari kapiler terbaik di dalam tubuh dapat pergi ke mana pun darah mengalir.

Jika mereka dapat dibuat cukup pintar, perangkat nanomedis seperti itu dapat dengan bijaksana memilih di mana dan bagaimana cara mengintervensi. Jelas, akan lebih mungkin ketika para insinyur dapat membangun robot yang memiliki perilaku lebih canggih (seperti kemampuan untuk bergerak di bawah kekuatan mereka sendiri), tetapi bahkan nano nano yang relatif primitif saat ini memiliki banyak nilai.

Nanoteknologi dan Kanker

Untaian khusus DNA dibangun sedemikian rupa sehingga mereka akan melipat menjadi bentuk yang sewenang-wenang dan dapat memiliki protein dan Enzim terikat pada mereka, memungkinkan mereka untuk berperilaku dengan cara yang cerdas dan menanggapi perubahan situasi pada manusia tubuh. Daniel Levner, seorang bioengineer di Harvard, percaya bahwa perilaku ini sangat kuat.

Nanorobot DNA berpotensi menjalankan program kompleks yang suatu hari dapat digunakan untuk mendiagnosis atau mengobati penyakit dengan kecanggihan yang belum pernah terjadi sebelumnya.

Mesin-mesin ini dapat digunakan untuk membangun kandang yang dapat membuka atau menutup sebagai respons terhadap isyarat kimia - untuk Misalnya, melepaskan kemoterapi hanya ketika mereka bertemu dengan penanda protein yang secara spesifik terkait dengan tumor tisu.

Ini akan memungkinkan penerapan kemoterapi terarah, sambil meminimalkan atau menghilangkan efek samping. Ini juga akan memungkinkan penyebaran kemoterapi yang lebih efektif daripada terapi yang ada, tetapi saat ini tidak dapat digunakan karena keseriusan efek samping.

Pendekatan serupa tetapi berbeda adalah untuk gunakan partikel nano kecil yang terbuat dari silika dan emas yang mengikat jaringan tumor, dan menjenuhkan tumor. Kemudian, laser inframerah-dekat dapat diterapkan, yang tidak banyak berinteraksi dengan jaringan manusia, tetapi menyebabkan partikel nano emas memanas.

Proses ini memungkinkan area jaringan tertentu (yang diisi dengan nanopartikel dan di jalur laser) untuk dibakar. Dengan menyetel laser dan distribusi partikel, dokter dapat menghancurkan jaringan kanker dengan sangat selektif. Jaringan yang mati dapat diangkat dengan operasi atau dibersihkan oleh sistem kekebalan itu sendiri, tergantung pada skala penyakit. Variasi dari prosedur ini adalah dengan menggunakan kerang emas berongga yang melepaskan muatan kemoterapi ketika dipanaskan, memungkinkan penggunaan laser untuk lebih menyempurnakan di mana obat dikerahkan (jika protein penanda tumor tidak cukup spesifik).

Nanoteknologi dan Diagnostik

Bidang lain di mana nanoteknologi memiliki potensi untuk merevolusi bidang medis adalah dalam pengumpulan data medis. Dengan nanoteknologi, dimungkinkan untuk mendistribusikan perangkat diagnostik skala nano ke seluruh tubuh itu mendeteksi perubahan kimia seperti yang terjadi. Ini memungkinkan pelacakan waktu dekat dari kesehatan dan status pasien dengan cara yang tidak memungkinkan.

Di luar tubuh, nanoteknologi juga dapat digunakan untuk mempercepat sekuensing gen dan analisis kimia dengan menggunakan titik kuantum melekat pada sekuens DNA parsial, atau protein yang berikatan dengan bahan lain yang diminati dokter. Kemudian, Anda bisa melihat distribusi elemen yang bersinar untuk melihat apa yang ada dalam sampel.

Ini berpotensi membuatnya lebih cepat, lebih murah, dan lebih andal untuk melakukan pengujian jenis tertentu di luar tubuh - Anda bisa membuat tes yang mengambil sampel jaringan kecil dan mengurutkannya untuk potongan-potongan genom HIV, mendeteksi infeksi sebelumnya dan banyak lagi andal. Para peneliti di Stanford telah menggunakan teknik ini untuk mencari gen yang rusak yang umum pada kanker tertentu, sebagai cara untuk menyaring jaringan tumor lebih cepat:

Karena qdots dapat melacak keberadaan beberapa molekul selama periode waktu yang panjang, para peneliti bertujuan untuk menggunakannya untuk menghasilkan semacam barcode optik yang mencerminkan berbagai tingkat penanda tumor. Barcode dapat menunjukkan jenis dan stadium tumor.

Dalam jangka panjang, jika pengembang nanoteknologi dapat terus miniatur bagian (atau meminjam teknik dari microchip fabrikasi), mereka dapat membangun kamera mikroskopis sederhana, lebih kecil dari diameter kapiler (10 mikron, atau sekitar 100.000 atom di seluruh). Kamera-kamera ini dapat memetakan seluruh tubuh, menelepon hasilnya.

Semua data itu, disintesis bersama, dapat memberikan peta lengkap sebagian besar jaringan dalam tubuh manusia, dari perspektif kapilernya, menunjukkan seluruh tubuh manusia pada tingkat detail yang tidak mungkin dilakukan dengan X-ray atau MRI. Satu proposal untuk membangun sesuatu seperti ini adalah apa yang disebut "Nanodevice Pemindaian Kartrid Vaskular", yang dikembangkan oleh Frank Boehm, penulis ‘Perangkat Nanomedis dan Desain Sistem. 'Boehm percaya:

Diagnosis dan terapi nano-medis beroperasi pada tingkat seluler dan molekuler, tepatnya di mana banyak proses penyakit menemukan asal-usulnya [...] [N] anomedis memiliki potensi untuk mendiagnosis dan mengobati banyak kondisi secara preemptive, sebelum mereka memiliki kesempatan untuk berkembang biak. [...] [Saya] t mungkin bahwa mereka akan dijiwai dengan kapasitas untuk diagnosis yang sangat akurat dan pemberantasan yang cermat dan menyeluruh dari hampir semua keadaan penyakit, patogen atau beracun ancaman.

Nanoteknologi dan Ilmu Saraf

Nanoteknologi juga berpotensi mengubah cara dokter menangani gangguan otak. Di sisi pengumpulan data, dimungkinkan untuk digunakan partikel berlian berskala nano, yang menyala sebagai respons terhadap aktivitas listrik otak, untuk mengubah aktivitas otak menjadi frekuensi cahaya yang dapat lolos dari tengkorak dan didaftarkan oleh sensor eksternal.

Ini akan memungkinkan para peneliti untuk mempelajari otak secara lebih rinci. Mampu melihat pola aktivitas otak yang tepat akan sangat membantu untuk menemukan dinamika kejang dan penyakit mental pada otak individu, memungkinkan untuk intervensi yang ditargetkan untuk memecahkan masalah.

Di sisi lain, dimungkinkan untuk menggunakan nanotube karbon untuk membawa sinyal ke dan dari neuron individu. Saat ini, teknologinya sedang diterapkan oleh para peneliti Italia untuk membawa aktivitas listrik di jaringan otak yang mati ditinggalkan oleh stroke atau infeksi, tetapi juga dapat digunakan untuk membuat kisi-kisi elektroda yang jauh lebih halus dan lebih cocok dengan bio dibandingkan teknologi yang ada, memungkinkan untuk implan yang lebih canggih sambil melakukan lebih sedikit kerusakan pada jaringan asli.

Ini pada prinsipnya dapat beroperasi pada resolusi yang jauh lebih tinggi dan melintasi ruang lingkup yang lebih luas daripada elektroda implan tradisional, memungkinkan jenis baru implan otak Memasukkan Dalam Otak dan Tubuh Anda - Masa Depan Komputer Yang DiimplanDengan tren inovasi dan kemajuan teknis saat ini, sekarang adalah saat yang tepat untuk menjelajahi keadaan terkini dalam teknologi komputer-manusia. Baca lebih banyak dan perangkat perangsang otak. Bahkan dengan implantasi elektroda yang relatif kasar tersedia saat ini, efek stimulasi otak sangat signifikan:

Sebagai alternatif, dimungkinkan untuk menggunakan teknik yang sama digunakan untuk kemoterapi yang menghasilkan nano untuk mengantarkan bahan kimia lain, seperti neurotransmiter dan psikiatrik obat-obatan ke daerah otak tertentu dengan jauh lebih presisi (termasuk memberikan obat di dalam individu sel). Seiring dengan alat pacu jantung saraf yang lebih baik, ini juga dapat meluas ke berbagai terapi yang lebih luas, termasuk pengobatan untuk depresi, kecemasan, dan bahkan gangguan kepribadian.

Terapi semacam ini juga dapat digunakan untuk membuat antarmuka yang lebih ketat dengan perangkat palsu dan memberikan lebih banyak pilihan komunikasi untuk pasien yang 'terkunci'.

Teknologi tepat sasaran seperti ini mungkin secara radikal mengubah cara kedokteran neurologis dipraktikkan. Ini dapat mengarah pada pengobatan kejiwaan yang didorong oleh data dan bergantung pada intervensi langsung yang jauh lebih banyak efektif, dan jauh lebih eksistensial menjengkelkan (bayangkan virus komputer pertama yang dapat menginfeksi pengaturan suasana hati otak implan).

Nanoteknologi, seiring kemajuannya, akan memiliki dampak mendalam pada kondisi manusia, memungkinkan kita untuk memperbaiki kerusakan sel dan mengobati berbagai macam penderitaan manusia pada manusia baru dan baru. cara yang lebih baik, tetapi juga disertai dengan kebutuhan untuk pemahaman yang lebih besar tentang sistem tubuh yang kita ubah, serta penghargaan terhadap etika yang sejalan dengan bahwa.

Apa pendapat Anda tentang nanoteknologi dalam kedokteran? Apakah Anda merasa itu perbatasan baru untuk ilmu kedokteran, atau apakah itu akan gagal sejak awal? Sampaikan pendapatmu pada bagian komentar di bawah ini.

Kredit gambar: Nanobots Melalui Shutterstock, “DNA dapat bertindak sebagai velcro untuk partikel nano, ", Oleh Argonne National Labs,"B0006421 Sel Kanker Payudara“, Oleh Amy Dame,“Titik kuantum", Oleh Argonne National Labs,"studi pencitraan saraf autisme", Oleh Ian Ruotsala,"tangan 2“, Oleh Università Kampus Bio-Medico di Roma