Nanotechnologie už nejsou jen sen, ale řada z nich se v současnosti úspěšně testuje na zvířatech. Podle českého experta, profesora Martina Pumery, se doba, kdy je začne využívat medicína, rychle blíží.
Spolkněte svého doktora. Nanoroboti změní způsob, jak funguje medicína. A připraví anesteziology o práci
Myšlenka nanorobotů je velmi stará, poprvé se objevila už v polovině dvacátého století. V šedesátých letech ji proslavil film Fantastic Voyage o léčbě muže pomocí miniaturní ponorky, která se mu dostane do krve. Dnes jsme jejich vzniku blíž než kdy předtím.
Proč polykat doktora?
„Naši nanoroboti a mikroroboti jsou dynamické systémy, které se mění. Jsou to jakoby umělé organismy, které se dokážou pohybovat podobně jako živé mikroorganismy. Tedy tak, že berou chemickou energii z prostředí a přeměňují ji v pohyb. Stejně jako bakterie, které se pohybují bez nějakého vnějšího vstupu, magnetického nebo elektrického pole,“ popisuje nanoroboty Martin Pumera, který vystoupil s přednáškou o nich na akci Prague Port.
Přirovnává je s nadsázkou k maličkým doktorům, ke kterým už pacienti nebudou chodit na návštěvu, ale spolknou je. Léčící miniroboti pak do těla dopraví léky nebo tam vyřeší nějaký jiný problém. Oproti současné léčbě budou mít tři základní výhody:
- minimalizují intenzivní léčbu
- budou schopní cílené léčby na přesně zvoleném místě
- protože provedou zákrok uvnitř lidského těla, mnohdy zmizí operace – a zanikne tak nutnost anestezie
Jak vypadají nanostroje?
Nanostroje jsou malé, přibližně dvěstěkrát menší, než je šířka lidského vlasu. Tato technologie je zatím teprve v začátcích, ale posledních několik let ji dokázalo už téměř změnit v realitu. „Tato myšlenka je sice stará, ale její realizace není tak snadná. Nejde o technologii, která se tu objeví do pěti let,“ varuje ale před předčasným nadšením Pumera.
Proč? „Když se věci zmenšují, nefungují tak, jako když jsou velké. Můžete si sice postavit miniaturní ponorku, ale ta se nebude pohybovat. Proto musíme vymýšlet úplně nová řešení,“ vysvětlil vědec.
Přesto se už podařilo celou řadu nanostrojů vyrobit, jen se doposud nepoužívají na lidech, ale už se testují na zvířatech. Profesor Pumera popsal ty, které jsou podle něj v současnosti nejdál.
Příkladem už existující nanotechnologie jsou podle něj například speciální kapsule, které odebírají vzorky tkáně ze žaludku. Miniaturní stroječky v podobě nůžek se vpustí do lidského těla, pak materiál, z něhož jsou vyrobené, zareaguje na odlišnou chemickou strukturu, takže se do tkáně zakousne. Pak se pomocí magnetu odstraní z těla – včetně drobného vzorku tkáně, který zůstane v kleštičkách. Tato technologie se už testuje na prasatech.
Když je potřeba do oka vpravit nějaký lék, vyžaduje to, aby se do něj zabodla jehla. Pro pacienta je to mnohem méně komfortní, než když se dává injekce třeba do ruky – už čistě z psychických důvodů, o bolesti nemluvě.
Existuje ale už nanovrták poháněný magneticky, který vypadá jako vývrtka. Dostane se tak na místo a vydrží tam až tři týdny. Ani tohle není nějaké sci-fi, technologie se už testuje na králících. Podle Martina Pumery už se firma, která je vymyslela, velmi rychle blíží i k použití na lidech.
Asi nejbizarnějším příkladem fungující nanotechnologie jsou spermboti. Vypadají jako kovová spirálka, také oni se pohánějí magneticky. Mohou díky tomu obejmout spermii a pomoci jí, aby se dostala na místo určení – tedy k vajíčku. Tato technologie pomáhající hypoteticky s léčbou neplodnosti se už testuje na skotu.
Současnost a budoucnost
Všechny tyto systémy jsou zatím velice jednoduché, skládají se z jediného nástroje, který se pohybuje jen pomocí magnetů ovládaných z vnější strany lidského těla. Mnohem větší výzvou jsou ale stroječky, které by se tělem pohybovaly samy. Už i s tím se ale experimentuje, pohonem pro molekulárně malý motor je glukóza.
Povrch těla nanorobotů se dá také pokrýt funkčním povrchem. Látky na něm mohou pomocí reakce látka–protilátka rozpoznat druh tkáně, kde pak vyloží svůj náklad – například léky. Jde o velice úzkou spolupráci mezi techniky a biology, kdy se vědci snaží napodobovat chování miniaturních živých organismů, například bakterií.
Ty také nemají inteligenci, ale přesto se umí pohybovat, reagují na chemické podněty a umí navigovat, ať už podle chemických nebo magnetických signálů, případně pomocí reakcí na světlo.
A právě o to se snaží vědci, včetně profesora Pumery: aby se stroječky, které ponesou léky, samy dostaly k cíli – protože ho „poznají“ podle jeho vlastností. Poznají tak třeba nádor nebo jinak poškozenou tkáň.
Svatým grálem lékařské nanovědy jsou ale podle Pumery roje. Jeden nanorobot je sice hezký, ale moc toho sám nedokáže. Aby do těla dopravil dostatek účinných látek, musel by se vyskytovat ve velkém množství.
Do hry tak vstupuje kolektivní inteligence, která se snaží napodobovat chování rojů, ať už hmyzích nebo ptačích. Až se naučíme takové roje vytvářet a řídit, teprve potom začne hrát nanotechnologie v medicíně opravdu důležitou roli. Ze zmíněných technologií se jedná o tu nejpokročilejší, v jejíž realizaci jsme podle profesora Pumery nejdál.