Что такое нанороботы?

Истоки нанотехнологий

Большинство историков считают создателем термина физика Ричарда Фейнмана и его речь 1959 года: «Там, внизу, полно места». В своей речи Фейнман представил день, когда машины можно будет настолько уменьшить, а в крошечных пространствах будет закодировано столько информации, что с этого дня начнутся совершенно невероятные технологические прорывы.

Но по-настоящему эту идею раскрыла книга Эрика Дрекслера «Двигатели создания: грядущая эра нанотехнологий». Дрекслер привел идею самовоспроизводящихся наномашин: машин, которые строят другие машины.

Поскольку эти машины программируемы, их можно направить на строительство не только большего числа таких машин, но и на что захотите. И поскольку это строительство происходит на атомном уровне, эти нанороботы могут растащить любой вид материала (почву, воду, воздух, что угодно) атом за атомом и собрать из него что угодно.

Дрекслер нарисовал картину мира, где вся библиотека Конгресса может поместиться на чипе размером с кубик сахара и где экологические скрубберы вычищают загрязняющие вещества прямо из воздуха.

Но прежде чем мы исследуем возможности нанотехнологий, давайте изучим основы.

Что такое «нанотехнологии»?

Нанотехнологии — это наука, инженерия и технологии, проводимые на наноуровне, что составляет от 1 до 100 нанометров. По сути, эти манипулирование и управление материалами на атомном и молекулярном уровне.

Чтобы вы понимали, давайте представим, что такое нанометр:

• Отношение Земли к детскому кубику — это примерно отношение метра к нанометру.
• Это в миллион раз меньше длины муравья.
• Толщина листа бумаги — примерно 100 000 нанометров.
• Диаметр красной кровяной клетки — 7000—8000 нанометров.
• Диаметр цепочки ДНК — 2,5 нанометра.

Наноробот — это машина, которая может строить и манипулировать вещами точно и на атомном уровне.

Представьте робота, который может манипулировать атомами, как ребенок — кубиками LEGO, выстраивая из базовых атомных строительных блоков что угодно (C, N, H, O, P, Fe, Ni и пр.). Хотя некоторые люди отрицают будущее нанороботов как научную фантастику, вы должны понимать, что каждый из нас жив сегодня благодаря бесчисленным операциям наноботов в триллионах наших клеток. Мы даем им биологические названия вроде «рибосом», но по своей сути они — запрограммированные машины с функцией.

Стоит также провести различие между «мокрыми» или «биологическими» нанотехнологиями, которые используют ДНК и машины жизни для создания уникальных структур из белков или ДНК (в качестве строительного материала) и больше дрекслеровских нанотехнологий, которые включают строительство «ассемблера», или машины, которая занимается 3D-печатью с атомами в наномасштабах для эффективного создания любой термодинамически стабильной структуры.

Давайте рассмотрим несколько типов нанотехнологий, над которыми бьются исследователи.

Различные типы нанороботов и их применений

Например, они могут взломать любой компьютер

Вообще, нанороботов очень много. Вот лишь некоторые из них.

• Самые малые из возможных двигатели. Группа физиков из Университета Майнца в Германии недавно построила самый маленький двигатель в истории из одного атома. Как и любой другой, этот двигатель преобразует тепловую энергию в движение — но делает это на самых малых масштабах. Атом находится в ловушке в конусе электромагнитной энергии, а с помощью лазеров его нагревают и охлаждают, что приводит к движению атома в конусе вперед и назад, будто поршня двигателя.
• 3D-движущиеся наномашины из ДНК. Инженеры-механики из Университета штата Огайо спроектировали и построили сложные наноразмерные механические части, используя «ДНК-оригами» — доказав, что одни и те же основные принципы проектирования, которые применяются к полноразмерным машинам, можно применить и к ДНК — и может производить сложные, управляемые компоненты для будущих нанороботов.
• Наноплавники. Ученые ETH Zurich и Technion разработали эластичный «наноплавник» в виде полипирроловой (Ppy) нанопроволоки длиной в 15 микрометров (миллионных метра) и толщиной в 200 нанометров, который может двигаться через биологическую жидкость на скорости 15 микрометров в секунду. Наноплавники можно приспособить для доставки лекарств и с помощью магнитов проводить их через кровоток к целевым раковым клеткам, например.
• Муравьиный нанодвигатель. Ученые Кембриджского университета разработали крошечный двигатель, способный оказывать силу, в 100 раз превышающую собственный вес, на любой мускул. Новые нанодвигатели могут привести к нанороботам, которые достаточно малы, чтобы проникать в живые клетки и бороться с заболеваниями, считают ученые. Профессор Джереми Баумберг из Лаборатории Кавендиш, руководящий исследованием, назвал это устройство «муравьем». Подобно настоящему муравью, оно может оказывать силу, во много раз превышающую собственный вес.
• Микророботы по типу сперматозоидов. Группа ученых из Университета Твенте (Нидерланды) и Немецкого университета в Каире (Египет) разработала микророботов по типу сперматозоидов, которыми можно было бы управлять за счет осциллирующих слабых магнитных полей. Их можно было бы использовать для сложных микроманипуляций и целевых терапевтических задач.
• Роботы на основе бактерий. Инженеры Университета Дрекселя разработали способ использования электрических полей, чтобы помогать микроскопическим роботам, работающим от бактерий, обнаруживать препятствия и перемещаться по ним. Область применения включает доставку лекарств, манипуляцию стволовыми клетками для направления их роста или строительство микроструктур.
• Наноракеты. Несколько групп исследователей недавно построили высокоскоростную версию наноразмерных ракет с дистанционным управлением, объединив наночастицы с биологическими молекулами. Ученые надеются разработать ракету, способную работать в любой среде; например, для доставки лекарства в целевую область тела.

Нанороботы рулят

1Еда из грязи

Да, именно так! Вот есть у тебя, к примеру, кучка личных нанороботов. Даешь им команду скрафтить тебе самый лучший бургер в мире — и пожалуйста! Они ведь могут просто взять грязь у тебя под ногами и переделать ее в любое другое вещество. В аппетитную булочку с вкуснейшим мясом. Или в борщ. Неважно — проблема еды на планете исчезнет моментально. Зачем нам тысячи полей и скотобоен, если каждый сможет получить «скатерть-самобранку»?

2Лечение болезней

Нанороботов достаточно запустить в наш организм, чтобы они смогли добраться до любого участка тела. До любого очага болезни. Например, до раковой опухоли, чтобы уничтожить ее. Разве не круто? Но давай взглянем чуть глубже — нанороботы могут изменить наше тело. Обновить его или вообще модифицировать. Хочешь больше мускулатуры? Пожалуйста! Идеальное зрение? Да хоть третий глаз! Новое сердце? Больше мозгов? Член в 49,5 см?

Каждый с рождения сможет обучаться чему угодно. Каждый сможет быть своеобразным Эйнштейном, гением. Мы станем богоподобными существами.

3VR и AR

Разработки Hive, Hololens и Okulus Rift, Neurolink и рядом не стоят с тем, что могут дать нам нанороботы. Подумай, ведь это идеальный, масштабируемый и бесконечно гибкий нейроинтерфейс. Виртуальная реальность может стать для нас вторым домом, ведь нанороботы смогут вводить информацию в мозг напрямую, минуя провода. Это, конечно, опасно, ведь мозги можно будет хакнуть или манипулировать людьми, но давай не будем о плохом. Весь интернет в твоей голове, доступ ко всем знаниям мира — разве это не круто? Или интерактивные фильмы, игры c твоим непосредственным участием. Целые миры, какие только можно представить. А про дополненную реальность можно и вообще не упоминать — это практически само собой разумеющаяся возможность.

4Творчество и наука

Заводы и производства будут не нужны. Зато будут нужны инженеры, ученые и светлые умы. Вообще, с наступлением эпохи нанороботов человечество лишится каких-либо ограничений и наука сделает просто невообразимый рывок вперед. Нанороботы — это катализатор, который выведет человечество на другой уровень эволюции. Мы сможем создавать любые мыслимые устройства, с любыми характеристиками и возможностями.

Если говорить о более приземленных вещах, то ничто тебе не помешает запилить за несколько минут новый iPhone (хотя кому он будет нужен, но для примера пойдет) или построить красивый дом, поменять планировку или дизайн квартиры. Хотя, скорее всего, понятие недвижимости в принципе исчезнет из нашего мира — твой дом будет там, где находишься ты.

Есть, правда, небольшая дилемма. Если нанороботы будут настолько круты, то люди смогут крафтить людей. То есть ты сможешь создать свою копию или запилить себе персональную Krystal Boyd. Или вырастить вагину на своей ладони. Тут, скорее, вопрос в том, будут ли нанороботы иметь ограничения на программном уровне, ведь может найтись сумасшедший хакер или просто псих, который уничтожит человечество. Безопасность — одна из самых больших проблем.5Работа, деньги, войны

А вот работы и денег мы можем лишиться. И это еще одна из проблем. Тебе и вообще никому не нужно будет работать, чтобы обеспечить свое выживание. Деньги, как класс, тоже не будут нужны — всё, что можно купить, можно создать здесь и сейчас бесплатно. Вопрос: что будут делать люди, если у них будет всё? Наслаждаться жизнью? Творить? Заниматься наукой? Сложный вопрос, на который пока что ни у кого нет ответа. Остается лишь верить в разумность наших собратьев и просто в человечество. Ведь мы умеем находить выход из самых неприятных ситуаций.

Войны. Будут ли вестись войны? Если ресурсы станут безграничны и вседоступны, то нужно ли будет за них бороться? Про идеологические причины войн можно не рассуждать — наше сознание претерпит непрогнозируемые изменения вместе с изменением мира. Но предложить свое видение можешь в комментариях под статьей.

Нанороботы для всех

А теперь немного математики. В Brodude с ней неважно, ведь мы гуманитарии, но немного поднапрячь извилины было приятно. Да и для осознания масштабов достаточно школьной математики. Надеемся, что не ошиблись. Поехали.

Предположим, что один наноробот занимает 1000 кубических нанометров (10*10*10 нанометров). Учтем, что им нужно пространство для перемещения. Для этого можно просто увеличить «размер» наноробота в два раза. Тогда занимать он будет примерно 8*10^3 или, для простоты, 10 000 куб. нанометров.

Следовательно в одном кубометре может уместиться

(10^5)^3 = 10^15
или
1 000 000 000 000 000 штук.

Далее предположим, что процесс создания копии одним нанороботом занимает у него 1 час.

За 1 час — один робот.
За второй — 4 (ведь их уже двое).
За третий час — 8 нанороботов.

Обычная геометрическая прогрессия. Можем вывести формулу зависимости количества (count) от времени (t):

count(t) = 2^t.

После 10 часов у нас уже будет 1024 наноробота.
После 24 часов -> 16 777 216.

Найдем время, нужное для создания 10^15 штук.
log(2)10^15 = 40 часов

Всего лишь 40 часов, КАРЛ, чтобы заполнить 1 кубометр пространства нанороботами!!!

Но нам нужно больше. Поэтому интереса ради посчитаем, сколько времени нужно, чтобы превратить Землю в шар из нанороботов.

пусть 40 часов — это «X», виртуальная единица времени:
за Х — 1 м³,
за 2Х — 2 м³,
за 3Х — 4 м³.

Зависимость такая:

T(X)= 2^(X-1), почти идентичная предыдущей. Объем Земли — 1.08 * 10^21. Упростим и посчитаем итоговое время:

log(2) 10^21 — 1 = 70X
70 * 40 = 2800 часов или 116 дней.

116 дней, чтобы превратить Землю в огромный шар из нанороботов (при заданных параметрах). А теперь представь, что наноробот будет тратить минуту, а не час, на создание своей копии. Тогда апокалипсис настанет через 46 часов.

Но так много нам их, конечно, не нужно. Если на человека нужен лишь кубометр, чтобы обеспечить 6 млрд людей, нужно 6 млрд м³ вещества. Это, по сути, куб со стороной 2000 метров. То есть очень мало. Сторона куба уместится в центре Краснодара. Так что каждого жителя Земли можно обеспечить личными нанороботами — это вообще не проблема.

Колонизация космоса

Идея в том, что человечеству достаточно одного наноробота. Всего лишь одного, чтобы изменить целый мир. Вопрос лишь в наличии вещества, из которого будут создаваться новые экземпляры. Родную планету пускать под это дело не очень хочется, но ведь у нас над головой бесконечное количество материи.

Мы сможем отправиться куда угодно как минимум в нашей галактике. Банально уйти в гибернацию и исследовать другие миры. Или отправить с этой целью самих нанороботов во все интересные уголки космоса. Хотя бы на Марс — чтобы терраформировать его и обустроить к нашему прибытию. Да и энергия нам будет нужна, если мы хотим продвинуться по шкале Кардашева (метод измерения технологического развития цивилизации). Нанороботы сделают нас цивилизацией I типа, дав все ресурсы планеты, а затем и II типа — построим сферу Дайсона и получим энергию Солнца.

Но в космосе так много миров. Теоретически каждый сможет получить планету в подарок. Ты прикинь, своя планета. С которой можно делать всё, что угодно. Звучит нереально, но не забывай о прогрессе и возможностях нанороботов. Можешь назвать нас сумасшедшими, но многие ученые мужи уже сейчас заявляют, что колонизация ближайшей планеты, а затем и галактики — вопрос выживания человечества. А нанороботы — самый простой способ осуществить это.

Вот два бота, принимать на ночь вместе с едой

При должном исполнении нанороботы смогут лечить множество заболеваний и состояний человека. В то время как их размер означает, что они могут перенести лишь самую малую порцию медикаментов или оборудования, многие доктора и инженеры полагают, что точное применение этих инструментов будет более эффективным, нежели традиционных. К примеру, вводят мощный антибиотик пациенту через шприц, чтобы помочь его иммунной системе: антибиотик разбавляется кровотоком пациента, и в итоге только часть его достигает пункта назначения. Тем не менее наноботы или целая команда наноботов может добраться прямо до очага инфекции и доставить небольшую дозу лекарств. Пациент будет меньше страдать от побочных эффектов лекарств.

Несколько инженеров, ученых и врачей полагают, что возможные применения нанороботов практически не ограничены. Среди наиболее вероятных применений:

Лечение артериосклероза. Артериосклероз относится к состоянию, когда вдоль стенок артерий выстраиваются бляшки. Нанороботы могут помочь, срезая бляшки, которые затем будут увлекаться кровотоком.

Разрушение тромбов. Тромбы могут вызывать различные осложнения, от смерти мышцы до инсульта. Нанороботы могут отправиться к тромбу и разбить его. Это применение является наиболее рискованным для нанороботов — робот должен иметь возможность снять блокаду, не уронив ни малейшего кусочка в кровоток, который затем мог бы направить его в другую часть тела и причинить еще больше вреда. Робот должен быть при этом достаточно мал, чтобы не заблокировать сам кровоток.

Борьба с раком. Врачи надеются использовать нанороботов для лечения онкологических больных. Роботы могут либо атаковать непосредственно опухоли с помощью лазеров, микроволн или ультразвука, либо стать частью химиотерапии, обеспечив доставку лекарств непосредственно к месту рака. Врачи считают, что поставка небольших, но точных доз медикаментов пациенту сведет к минимуму побочные эффекты и потери лекарственной эффективности.

Помощь тромбоцитам. Один из конкретных видов нанороботов — это клоттоцит, или искусственный тромбоцит. Клоттоцит несет небольшую сетку, которая превращается в липкую мембрану при контакте с плазмой крови. По словам Роберта Фрейтаса, автора идеи клоттоцитов, искусственное свертывание может проходить до 1000 раз быстрее, чем работает природный механизм свертывания организма. Врачи могут использовать клоттоциты для лечения больных гемофилией или пациентов с серьезными открытыми ранами.

Удаление паразитов. Нанороботы могут вести микровойну с бактериями и мелкими паразитирующими организмами в теле пациента. Чтобы уничтожить всех паразитов, может понадобиться несколько нанороботов, работающих вместе.

Подагра. Подагра — это состояние, при котором почки теряют способность удалять отходы расщепления жиров в кровотоке. Эти отходы иногда кристаллизуются в точках вблизи суставов вроде коленей и лодыжек. Люди, страдающие от подагры, испытывают интенсивную боль в этих суставах. Нанороботы могут разбить кристаллические структуры в суставах, обеспечивая облегчение от симптомов, хотя и не смогут полностью остановить процесс их формирования.

Разрушение камней в почках. Камни в почках могут быть очень болезненными — чем больше камень, тем сложнее ему выйти. Врачи разбивают большие камни в почках с помощью ультразвуковых частот, но не всегда эффективно. Нанороботы могут разбить камни в почках, используя небольшой лазер.

Очистка ран. Нанороботы могут помочь очистить рану от грязи, снизив вероятность заражения. Они будут особенно полезны в случае колотых ран, которые с трудом поддаются лечению с использованием более традиционных методов.

Типы устройств нанороботов

По типу нанороботы различаются способностью и неспособностью репликации. Даже некоторые учёные бьют тревогу, рассматривая способность машин к саморазмножению. Они считают, что этот тип может представить серьёзную опасность всему человечеству. Но это скорее зависит от интенсивности размножения. Да и сторонники саморазмножающихся машин гарантируют, что определённый момент размножения будет запрограммирован согласно среде производства. Поэтому делать выводы пока рано, тем более можно нарваться на двоякое спорное мнение по этому поводу.

Нанороботы в медицине

Большие надежды возлагают на машины, учёные – медики. Но и они отрицают производство нанороботов способных к репликации, так как это может привести к возможным ошибкам и недостоверной информации о состоянии здоровья больных. Выход – создание отдельных фабрик для производства нанороботов используемых в медицинской сфере.

Производство и разработка конструкций

Вместе с задумками и детальной разработкой машин учёными, само собой появляется вопрос о реализации устройств. Это направление не оставили без внимания компании, которые создали «сотрудничество по разработке нанофабрик» где изучается возможность создание машин из различных материалов. И именно они нашли способ в использовании алмазов для создания конструкции нонороботов. На нанофабрики направлены основные усилия, ведь там разрабатывают не только основные компоненты машин, но и учитывается функциональное предназначение каждого вида и их количество.
К созданию основных компонентов машин относится разработка молекулярных моторов, которые имеют способность перерабатывать в кинетическую энергию различные типы существующих энергий. За счёт этого, они смогут вращаться в одном направлении.
Способов производства нанороботов два. К ним можно отнести:
• 3D печать;
• двухфотонную литографию.

3D печать используется для создания физических предметов, используя чертежи, или лазерную гравировку. Выглядит 3D печать, созданная с помощью чертежей, как полноценная трёхмерная модель. Но производить наноустройства таким способом можно при условии высокой точности современных принтеров, дабы не упустить, ни одну деталь. Поэтому гравировка с использованием лазера позволяет добиться более высокоточных результатов. А принтер, использующий этот способ, может даже создавать составляющие части машин.
Если говорить о двухфотонной литографии, то следует отметить, что тут не отвергается использование 3D принтеров. Просто печать производится путём лазерного луча, отправляющего на точку фотоны. Этот способ тоже хорош тем, что создаёт высокоточную конструкцию или часть конструкции. Какой использовать способ пока не определились, но все они изучаются очень тщательно.

Сферы применения наномашин

Если производители добьются своей цели и создадут нанороботы, то сфер применения их будет множество. Во-первых, как мы уже и говорили выше, медицина возлагает большие надежды на наномашины. Помимо контроля за состоянием здоровья больных, особенно в послеоперабельный период и страдающих сахарным диабетом, их планируют использовать для выявления и уничтожения раковых клеток, которые находятся в различных стадиях.
В военной отрасли, нанороботы могут быть инструментом для разведывательных операций и даже для устранения противников.

Инженерная сторона вопроса

Нанороботы могут применяться в производстве. Интересно то, что их можно изготовить практически из любого материала. Поэтому и их производство довольно разнообразно.

Первый способ изготовления нанороботов – миниатюризация существующих роботизированных устройств.

Однако, для создания более сложных устройств понадобятся специализированные нанороботы, более известные как ассемблерные нанороботы. Теоретически ассемблеры могут использовать подход снизу вверх и складывать атомы друг на друга слоями с целью формирования желаемого устройства. Но эти устройства всё ещё предстоит разработать. Для упорядочивания атомов используются атомно-силовые микроскопы. Такие микроскопы могут использоваться для перемещения атомов и молекул.

Изначально микроскоп применяется для точного определения частицы, которая будут перемещена. Далее, на частицу направляют более высокую электронную силу, которая сильнее чем та, что используется для визуализации. Это нужно делать в вакууме и при очень низких температурах, почти равных четырём градусам Кельвина, чтобы ингибировать электронное возбуждение и пространственную неопределённость, вызванную температурным дрейфом в пространстве между образцом и зондом.

Например, учёные из IBM использовали сканирующий туннельный микроскоп для того, чтобы перестроить 35 атомов ксенона и создать логотип компании.

Исследователями был создан рудиментарный предшественник функционального наноробота из синтетической ДНК. Следуя по этому направлению, учёные пытаются сконструировать нити ДНК, чтобы объединить их и создать наноробота. Рудиментарный наноробот имел две руки и совершал вращательные движения в ответ на химические реакции.

Проблемы производства нанороботов

Несколько препятствий стоят на пути производства полезных нанороботов. Изначально самым сложным препятствием является поиск источника питания. Батарейки и солнечные элементы не являются жизнеспособными решениями этой задачи. Одно из решений проблемы – ядерная энергетика, при которой на поверхность наноробота наносят тонкий слой радиоактивного материала. Нанороботы могут поглощать энергию из распадающихся атомных частиц. А биологические нанороботы могут быть сконструированы так, чтобы поглощать незначительное количество ткани тела для извлечения энергии.

Вне зависимости от метода проектирования наноробот должен идеально выполнить свою задачу, а затем раствориться, чтобы тело могло поглотить его и выделить.

Кремний – это идеальный материал для создания наноботов. Он прочен, гибок и проводит электричество. Однако, его невозможно растворить в жидкостях тела.

Нанороботы – это мельчайшие устройства, чьи рои могут использоваться для выполнения большинства задач.

Для того чтобы применять нанороботов в медицине нужна биоразлагаемость. Именно она станет проблемой. Кремний не растворяется, а значит, что инородных частиц в теле будет много.

Нанороботы могут использоваться для удаления зубного налёта и лечения сердца. Для этого они должны мигрировать на заданную точку и оставаться в ней для выполнения задачи.

Также наноробот должен работать автономно, вне зависимости от наличия внешнего управления. Физические, электрические и химические реакции могут использоваться в управлении, но введение этих триггеров может лишить нанороботов возможности для автономной работы.

Главный недостаток этих устройств в производстве – размер.

Построение атома за атомом, молекулы за молекулой – слишком сложное занятие, которое не поддается упрощению. Также потребуются достижения в сфере металлургии, так как строительные материалы должны быть серьёзно уменьшены.

«За этим будущее»: Онколог объяснил, когда смогут применять наноробота для убийства раковых клеток

Пластический хирург, онколог Дмитрий Петровский прокомментировал новость о последней разработке ученых из Санкт-Петербурга, которые создали наноробота для поиска и убийства раковых клеток. Врач объяснил, что подобные разработки ведут и зарубежные ученые. Российские исследователи открыли один из «механизмов прикрепления этого ДНК робота к опухолевой клетке». Медик убеждён, что «за этим будущее».

Онколог, маммолог и пластический хирург Дмитрий Петровский прокомментировал разработку российских ученых, которые создали наноробота для борьбы с онкологическими заболеваниями. Как объясняют создатели концепции, онкологические заболевания провоцирует сбой в геноме клетки, когда она начинает кодировать «плохие» белки. В конце концов клетки начинают бесконтрольно размножаться, опухоль всё разрастается. Чтобы победить болезнь, можно попытаться остановить процесс «выработки белков». В результате раковые клетки больше не смогут размножаться и будут отмирать. Российские учёные выработали ферменты ДНК, которые могут расщеплять клеточные связи при определённых условиях.

«Эти работы ведутся во всём мире и достаточно успешно, достаточно давно. Прорывные технологии были предложены китайскими учёными, американскими учёными. Достаточно много разработок на эту тему в Европе. Потому ребята из Питера, насколько я понимаю, не стали первыми, не что-то открыли такое сверхнеординарное. Это давно длящаяся история. Их разработка, в принципе, нова в том, что они начали исследовать один их механизмов прикрепления этого ДНК робота к опухолевой клетке, который раньше не исследовали, и собственно, они в этом молодцы, и это хорошо. Но этих механизмов прикрепления достаточно много. Ещё новое в их исследовании — то, что они предложили не только механизм воздействия на опухолевую клетку, но заодно эту опухолевую клетку они помечают. Соответственно, две сразу ипостаси этого наноробота. В том, чтобы эту опухолевую клетку повредить, соответственно, из-за этого умрёт опухолевая, и заодно её пометить, и это упростит диагностику метастазов и первичной опухоли», — рассказал Петровский.

При этом он подчеркнул, что впереди еще долгие тесты и исследования. До исследований в лабораторных условиях пройдет еще не меньше 10-12 лет. Пока же еще не проходило даже тестов на животных.

«Именно за этим, собственно говоря, будущее. Именно это принесёт действительно возможность излечения человеческого организма от злокачественной опухоли. Это один из перспективных методов излечения. Поэтому работа идёт. Насколько она будет дёшева именно в производстве уже, насколько будет она эффективна, могут показать только клинические испытания, которые будут проведены, по самым оптимистичным прогнозам, через 10-12 лет», — подчеркнул онколог.

Кроме того, Петровский рассказал, что проходит много исследований по лечению злокачественных опухолей. Но пока прорывов нет.

«Есть достаточно много исследований в иммунотерапии различных форм рака. Это стимулирование защитных свойств, защитных механизмов человеческого организма. То есть вводятся катализаторы, которые побуждают клетки человеческого организма атаковать опухолевые клетки и разрушать их. У каждого человека ежедневно образуется примерно около 10 тысяч опухолевых клеток. И соответственно, специфические противораковый имунитет, который есть у каждого человека, с ними борется и эти клетки уничтожает. В силу каких-то причин противораковый иммунитет может страдать. То есть он не сможет уже справиться с этими 10 тысячами. Или наоборот, в силу каких-то причин этих опухолевых клеток стало не 10 тысяч, а, например, 150 тысяч. Его просто не хватает. Соответственно, из-за этого возникает опухоль», — объяснил врач.

Онколог сообщил, что разработки ведутся во всех странах мира. Обычно в это вкладываются корпорации, так называемая Биг Фарма. Однако в России пока основная часть финансирования идёт от государства.

«Биомикроботы»: российские учёные создали наночастицы с антителами к белкам раковых опухолей

Коллектив молодых российских исследователей синтезировал «биомикроботов» — наночастицы с антителами к белкам раковых опухолей, предназначенные для онкодиагностики и терапии. При попадании в кровь они способны точечно находить и помечать особыми маркерами больные клетки. Наночастицы могут «работать в живом организме за счёт органических оболочек, которые защищают их от окисления и деградации в агрессивных средах. Исследования продолжаются, научный коллектив готовится к выходу на доклинический этап разработки.

• Российские учёные соединили наночастицы с антителами человека для борьбы с раком
• © НИТУ «МИСиС»

Молодые учёные НИТУ «МИСиС» и РНИМУ им. Пирогова создали «биомикроботов». Это гибрид магнитных наночастиц и антител к белкам раковых клеток, который поможет в диагностике и терапии онкологических заболеваний. Об этом сообщается в журнале Journal of Magnetism and Magnetic Materials.

Такие гибридные частицы выполняют роль маркеров: при попадании в кровь они способны обнаруживать раковые клетки, находить и помечать различные макромолекулы в живых тканях организма для дальнейшей визуализации, сообщают учёные.

Для этого наночастицы были особым образом соединены с антителами специфических белков раковых опухолей. Учёные сначала синтезировали с помощью термического разложения наночастицы оксида железа однородной формы размером 40—50 нм. Затем их модифицировали молекулами, производными от нейромедиатора дофамина, который может вырабатывать организм.

• Разработка предназначена для точного диагностирования и дальнейшей визуализации патологических клеток, а также для множества других медицинских задач
• © НИТУ «МИСиС»

На следующем этапе поверхность частиц покрыли вязким органическим полимером полиэтиленгликолем для создания защитной оболочки и присоединили к ним антитела с люминесцентным красителем. В результате удалось получить «биомикроботов» с органическими оболочками, выполняющими защитные функции.

«Магнитные наночастицы могут «работать» в живом организме не сами по себе, а за счёт органических оболочек, которые защищают их от окисления и деградации в агрессивных средах, а также повышают гидрофильность поверхности и снижают цитотоксичность», — рассказала автор работы, аспирант лаборатории биомедицинских наноматериалов НИТУ «МИСиС» Анна Иванова.

Учёные отмечают, что их разработка в первую очередь предназначена для точного диагностирования и дальнейшей визуализации патологических клеток, которые способны значительное время себя не обнаруживать, затягивать развитие заболевания и приводить к его переходу в поздние стадии.

«Если к стабилизированному покрытию наночастиц прикрепить определённые маркеры, такие как белки, ферменты и антитела, они будут нацеливать наночастицы в кровяном русле на специфические мишени. Например, будут прикрепляться к рецепторам на поверхности раковых клеток», — пояснила Анна Иванова.

По мнению Ивановой и её коллег, помимо диагностики, «биомикроботы» могут использоваться для адресной доставки лекарств, лечения с помощью гипертермии, в качестве контрастных агентов при магнитно-резонансной томографии (МРТ) и для механического воздействия на организм с помощью магнитного поля.

Как сообщает научный коллектив, работа над «биомикроботами» продолжается. В настоящее время учёные готовятся к проведению первых доклинических исследований.