Наномедицина и наноэтика

Понятие нанотехнологий и наномедицины

Под нанотехнологиями понимают техники работы в диапазоне панометрических масштабов (1 — 100 нм). Нанотехнологии считаются одним из ведущих, стратегически важных направлений XXI в. Сегодня эта отрасль бурно развивается. В ее развитие индустриальные страны вкладывают гигантские средства. Как ожидается, будущие нанотехнологии дадут возможность создавать молекулярные структуры с принципиально новой организацией (в том числе с особыми, наперед заданными свойствами — химическими, физическими, биологическими), например сверхпрочные, сверхчистые, теплоустойчивые, гибкие, биосовместимые и т. п. Ведутся также разработки по созданию наномеханизмов, способных действовать на атомном уровне.

Это будет иметь огромные приложения в различных отраслях (промышленности, связи, информатике, продовольственной сфере, военном деле, экологии, энергетике и других отраслях).

К примеру, проблема очистки окружающей среды могла бы быть решена на молекулярном уровне путем массового производства специальных уборочных наномашин и наномолекул, систематически связывающих и перерабатывающих отходы и вредные вещества.

Сам термин «нанотехнология» ввел в 1986 г. американский исследователь Э. Дрекслер. В своих работах он выдвинул проект молекулярной сборки необходимых микроструктур и микрообъектов как технологическую задачу для будущего. На самом деле разработки в сфере нанотехнологий представляют собой семейство довольно разнородных исследований — это химический катализ, эксперименты по созданию наномашин, микроэлектроника на молекулярном уровне, нанотехнологическое производство материалов и др. Нанотехнологическая сфера как одна из конвергентных технологий ярко демонстрирует интеграцию самых различных направлений науки и техники.

Рождение наноинженерии было связано с рядом технических достижений, в том числе с изобретением туннельного сканирующего микроскопа, который поддерживает прямое манипулирование на атомном уровне.

Серьезные исследования в области нанотехнологии (а также солидные инвестиции в нее) начинаются в конце XX в. В 1999 г. в США был опубликован официальный отчет Совета по национальной науке и технологии с выразительным названием «Нанотехнология: создавая мир атом за атомом»^[1]. В 2001 г. правительством США была учреждена так называемая Национальная нанотехнологическая инициатива, имеющая межведомственный характер и призванная координировать и финансировать проводимые исследования в сфере нанотехнологии. Вслед за США многие страны начинают собственные исследования: Япония, Великобритания, Россия и др. Сегодня нанотехнологические разработки проводятся и в таких развивающихся странах, как Китай, Индия, Бразилия и Иран. Нанотехнологическая наука приобрела международный, глобальный характер.

Разумеется, нанотехнология имеет и огромное военное значение. Так, в США был создан специальный Институт нанотехнологий для военнослужащих (Institute for Soldier Nanotechnologies), который занимается проблемами обеспечения армии различными новейшими нанотехнологическими разработками (например, в области обмундирования, средств защиты, нейроэлектронных чипов для солдат и др.).

Приложения нанотехнологии к медицине тоже имеют фундаментальное значение. В настоящее время уже сформировался масштабный проект наномедицины. Американский исследователь Роберт Фрейтас сделал это название популярным благодаря своей одноименной работе (1999−2003), которая была первым крупным обсуждением потенциала приложений нанотехнологической науки в области медицины^[2].

Наномедицина — это систематическое использование достижений нанотехнологической науки для решения таких важнейших задач медицины, как диагностика, мониторинг, лечение, реабилитация, профилактика заболеваний, укрепление и улучшение здоровья и др., на основе специальных средств, взаимодействующих с организмом на молекулярном уровне.

Сфера применения нанотехнологии к медицине чрезвычайно широка. Среди таких приложений следует назвать:

• • биологически высокосовместимые материалы (используемые для самых разных нужд);
• • высокоснецифичные лекарства, разработанные на молекулярном уровне;
• • специальные системы доставки лекарств в организм (например, микроконтейнеры, высвобождающие лекарства в точных дозах и в точное время);
• • сверхчувствительные датчики состояния организма;
• • введение наночастиц для клеточной диагностики;
• • использование нанороботов для выполнения медицинских микроманипуляций внутри тела;
• • прямые взаимодействия мозга и компьютера (brain-computer interfaces) за счет синтеза микросхем и нейронов на молекулярном уровне (уже имеются первые успешные попытки такого синтеза);
• • тканевую инженерию на основе молекулярных нанокаркасов и многое другое.

Ряд разработок, которые можно отнести к наномедицинским, уже сейчас используются в медицинской практике, другие находятся в состоянии интенсивной разработки.

Потенциальный эффект наномедицинских разработок внушителен. В частности, ожидается, что наномедицина сможет глобально изменить возможности ранней и высокочувствительной диагностики заболеваний, способствовать значительному продлению жизни, создавать высокоспецифичные, индивидуализированные лекарства, повысить качество жизни пациентов, существенно снизить побочные эффекты лечения и возможности медицинских ошибок.

Наномедицина как масштабный научно-технический проект должна революционно изменить медицинскую науку и практику, создать новую эпоху медицины вообще.

Из книги Роберта Фрейтаса «Будущее наномедицины»^[3]:

" Предельный инструмент наномедицины — это медицинский наноробот, т. е. робот размером примерно с бактерию, состоящий из множества механических частей молекулярного размера, своего рода аналогов макроскопических приводов, передаточных механизмов, зубьев и т. п., возможно, сделанных из алмазоподобных материалов. Нанороботу будут нужны двигатели, чтобы передвигать что-либо, а также «руки» для манипуляций и «ноги» для подвижности. Ему понадобится постоянный источник энергии, а также сенсоры и микрокомпьютер, чтобы руководить действиями. Но, в отличие от обычного робота, наноробот будет очень маленьким. Наноробот, который сможет путешествовать по кровотоку, должен быть меньше, чем эритроциты человеческой крови — он должен быть достаточно крошечным, чтобы проникать через самые мелкие капилляры человеческого тела. Медицинские нанороботы — это величайшая надежда на излечение заболеваний и увеличение продолжительности жизни.

При условии прилежных разработок, первых плодов такой продвинутой наномедицины в клиническом использовании можно было бы ожидать где-то в 2020;е годы" .

• [1] Nanotechnology: Shaping the World Atom by Atom. Washington: National Science and Technology Council, 1999.
• [2] Cm.: Freitas R. A. Jr. Nanomedicine. Vol. I: Basic Capabilities, Landes Bioscience. Georgetown, 1999; Freitas R. A.Jr. Nanomedicine. Vol. IIA: Biocompactibility, Landes Bioscience. Georgetown, 2003.
• [3] URL: wfs.org/Dec09-Janl0/freitas.htm (дата обращения: 15.09.2015).