Temat: Nanomaszyny pod kontrolą

Nanomaszyny pod kontrolą

http://wyborcza.pl/1,75476,6389706,Nanomaszyny_pod_kon...

Łukasz Partyka, Los Angeles
2009-03-16, ostatnia aktualizacja 2009-03-17 09:45

Kalifornijscy naukowcy stworzyli maleńkie krzemowe płatki, które wstrzyknięte do organizmu znajdują komórki nowotworowe i dostarczają do nich leki. Przede wszystkim zaś - same są nieszkodliwe.
Nanomaszyny mają rozmiary tysiące razy mniejsze od średnicy ludzkiego włosa, dzięki czemu mogą penetrować tkanki żywych organizmów. Dlatego też są coraz śmielej stosowane w medycynie, a naukowcy dostają pieniądze na badania ze służby zdrowia. Szczególnie szczodre są instytucje walczące z nowotworami, bo w porównaniu z nanomaszynami tradycyjna chemioterapia i radioterapia dewastują organizm chorego. To trochę jak wybór między nalotem dywanowym a atakiem komandosów - bardziej się opłaca inwestować w jednostki specjalne. Ale co się dzieje po wykonaniu zadania? Nanomaszyny (jak komandosi) to nie anioły i potrafią nieźle narozrabiać.

Po pierwsze, nie szkodzić

Zespół badaczy pod kierunkiem prof. Michaela Sailora z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego opracował technologię produkcji nanocząstek porowatego krzemu, które wstrzyknięte do organizmu ulegają biodegradacji. Najpierw krążą we krwi, wyszukując komórki rakowe, a dzięki fotoluminescencji (pobudzone ultrafioletem świecą na czerwono) umożliwiają precyzyjne zlokalizowanie guza - nawet zbyt małego na wykrycie innymi metodami. Mogą także transportować leki prosto do komórek nowotworowych.

Klasyczna chemioterapia jest wyniszczająca dla organizmu. Ta aplikowana za pomocą nanotechnologii może być znacznie skuteczniejsza, bo specjalne białkowe receptory, które można przyczepić do nanocząstek, rozpoznają komórki guza. Toksycznego leku nie trzeba więc podawać w dużych dawkach.

Wyniki tych badań ukazały się w piśmie "Nature Materials".

Rozmiar ma znaczenie

Płatki prof. Sailora mają rozmiary około 100 nanometrów - są więc na tyle małe, by zmieścić się w żyłach, ale też na tyle duże, że organizm nie usuwa ich przedwcześnie z krwiobiegu. Taki rozmiar umożliwia też wydajny transport leków. Tak samo zachowują się "konkurencyjne" nanotransportery, nad którymi liczne zespoły naukowców pracowały dotychczas. Sukces Kalifornijczyków polega na tym, że krzemowe płatki rozpadają się po kilku godzinach na kryształki liczące sobie zaledwie kilka nanometrów. Takie pozostałości bez trudu zostaną odfiltrowane i wydalone. Jak podkreśla autor pracy, to pierwsza nanocząstka opracowana właśnie z myślą o wyeliminowaniu efektów ubocznych.

Trwałe nanocząstki mają natomiast tendencję do gromadzenia się w organizmie. W dodatku niektóre bardzo obiecujące projekty zawierają metale ciężkie - groźne nawet, jeśli organizm jakoś rozłoży maleńką maszynę.

Problem z nanotechnologią polega też na tym, że dobrze znane chemikom substancje, z których konstruuje się nanomaszyny, zyskują nagle gamę nowych, niejednokrotnie nieprzewidzianych właściwości. Otwiera to pole dla niezwykłych zastosowań, ale oznacza też nowe zagrożenia.

Węgiel - pierwiastek będący podstawowym budulcem żywych organizmów - może być uformowany w postaci maleńkich nanorurek. Wówczas zyskuje interesujące własności elektryczne i chemiczne. Niewykluczone, że niedługo krzemowe procesory w naszych komputerach zaczniemy wymieniać na węglowe właśnie.

Jednak nanorurki są również szkodliwe. Okazało się, że w "zatrutej" nimi glebie dżdżownice przestają się rozmnażać. A ssaki? Żeby to sprawdzić, laboratoryjne myszki podkarmiano nanorurkami o różnych rozmiarach. U gryzoni pojawiły się nowotwory, a nanorurki o długości porównywalnej z igiełkami azbestu wywoływały objawy azbestozy.

- Nanotechnologia już stworzyła materiały równie szkodliwe co azbest - komentuje dla "Gazety" prof. Sailor. Jednak pytany o te zagrożenia tryska optymizmem. - Ostrożnie stosowana pozwoli ratować ludzi, poprawiać jakość życia i je wydłużać - odpowiada bez wahania.

Nano z zasadami

Prof. Dietram Scheufele z Uniwersytetu Wisconsin w Madison (USA) od kilku lat nawołuje do debaty w sprawie toksycznych nanomateriałów. Z prowadzonych przez niego ankiet wynika, że naukowcy, owszem, zdają sobie sprawę z zagrożeń i ich nie bagatelizują, jednak społeczeństwo tak niewiele wie na temat nanotechnologii, że ewentualne problemy - na przykład nagłośnione przypadki skażenia lub zatruć - mogą wywołać protesty znacznie gorętsze niż te przeciwko energetyce jądrowej czy biotechnologii. I nie chodzi o eksperymenty prowadzone w zaciszu bezpiecznych laboratoriów.

- Nanomateriały są na rynku od dawna - przyznaje prof. Sailor. - Abraxane jest nanolekiem zatwierdzonym do leczenia ludzi. A goretex to nanomateriał stosowany w kurtkach, rękawicach i butach od 1985 roku.

Czy ta dziedzina nie wymaga jednak jakichś specjalnych środków ostrożności? Czy konstruowane dzisiaj nanomaszyny nie okażą się groźniejsze niż śmiercionośne wirusy?

- Obecnie to biotechnologia niesie z sobą więcej ryzyka niż nanotechnologia - twierdzi kalifornijski naukowiec. - Owszem, uważam, że wszystkie technologie powinniśmy tworzyć ostrożnie. Sam trzymam się zasad, które nazywam trzema prawami nanorobotyki [nawiązanie do słynnych praw Asimova], które można stosować w nanomedycynie, a także - w odniesieniu do ekologicznych obaw związanych z nanotechnologią:

1. Nanomaszyny nie mogą się samodzielnie powielać.

2. Muszą ulegać rozkładowi.

3. Produkty rozkładu muszą być nieszkodliwymi substancjami, które już są obecne w środowisku (lub w organizmie gospodarza) - wyjaśnia "Gazecie" naukowiec.

Cząstki opracowane w laboratorium prof. Sailora trzymają się tych zasad. Żeby to ustalić, badacze przeprowadzili drobiazgowe eksperymenty na myszach. Tym razem nanotechnologia gryzoniom nie zaszkodziła. Krzemowe płatki mogą wkrótce poważnie wzmocnić arsenał onkologów.

Wygląda więc na to, że gdy w elektronice węgiel zacznie wypierać krzem, ten drugi pierwiastek zostanie gwiazdą nanomedycyny. Porowate nanocząstki odkryte w Kalifornii produkuje się zresztą z tzw. wafli krzemowych - tych samych, z których w pobliskiej Dolinie Krzemowej powstają układy scalone.

Źródło: Gazeta Wyborcza

http://wyborcza.pl/1,75476,6389706,Nanomaszyny_pod_kon...