Научные открытия, меняющие мир

Первый микроскопический робот был разработан в Университете Джона Хопкинса, и называется он «ГеЛа». Это шарик, способный выпускать три пары клешней-конечностей и с их помощью манипулировать клетками человеческого тела и их органеллами. Заряжается робот от тепла тела носителя и химических реакций, проходящих в нем. Пока что он может выполнять только простые программы по поиску, захвату и переносу определенных клеток и частиц вещества, но в перспективе ученые научат его выполнять гораздо более сложные задачи.

Один наноробот не может сделать много работы – он же все-таки очень маленький. Поэтому речь идет о создании управляемых колоний таких роботов. Большая группа механизмов, действуя слаженно и распределяя труд, в будущем будет добиваться очень серьезных результатов.

Вернемся к медицине. Первейшая область, где существует потребность в наноразработках, – лечение раковых опухолей. В этой сфере, как вы, наверное, знаете, в последние годы сделано много серьезных успехов, но не решен главный вопрос – о точечности воздействия. Фармакологическая и химическая терапия, облучение – это, безусловно, действенные методы, но «атакуют» они весь организм, не разбирая здоровых и больных клеток, так что при неудачном применении способны нанести организму даже больше повреждений, чем сама опухоль.

Чтобы минимизировать вред, и нужны наниты. «Бомбардируемая» микророботами опухоль будет ими «оцеплена», изучена и в конечном счете подвержена лечению. При этом программа колонии роботов позволит им отличать больные клетки от здоровых и изолировать их, чтобы не подвергать остальной организм опасности.

На текущий момент работающих медицинских нанороботов еще не существует, но есть примеры технологий, которые находятся в шаге от этого достижения.

Так, в Берлинском университете проводились опыты с наночастицами оксида железа. Эти частицы могут проникать в раковые клетки, не затрагивая здоровые. При этом под воздействием магнитного поля они меняют температуру и активизируют защитные системы организма, помогая ему бороться с болезнью. Такое «намагничивание» в перспективе будет эффективно само по себе, а на сегодняшний момент оно помогает «прицелить» лучевую терапию и увеличить ее эффективность.

Проект компании Triton BioSystems, разрабатываемый по заказу Министерства обороны США, предлагает следующую схему лечения раковых опухолей. Представьте: вам поставлен страшный диагноз и вы идете к специальному врачу. В операционной вас встречают шприц и странный прибор, похожий на лампу стоматолога, – с его помощью будет генерироваться управляющее нанороботами магнитное поле; человек же воздействия этого прибора вообще не заметит. С помощью инъекции в ваше тело вводятся нанодатчики – по сути, очень маленькие магниты. В кровотоке наниты соединяются с лейкоцитами.

Лейкоциты – это клетки нашей крови, предназначенные для борьбы с инфекциями и вредными воздействиями.

Когда лейкоциты «идут на войну», их белковая структура меняется. Нанодатчики, фиксируя эти перемены, начинают «светиться». Когда лейкоциты атакуют раковую клетку – правда, сделать с ней сами они ничего не могут, – наниты под воздействием магнитного поля, управляемого врачом, начинают разогреваться и «выжигают» клетки опухоли, не задевая их здоровых соседок. Теоретически с такой терапией опухоль покинет ваше тело буквально за один-два сеанса.

«Роботизированная кровь»

Исследования в области нанотехнологий идут семимильными шагами; на них тратятся огромные деньги, к ним во всем мире привлечены лучшие кадры. Подвижек в этой сфере можно ожидать если не со дня на день, то в ближайшие годы точно. Какими же должны быть и что должны уметь нанороботы завтра, чтобы переменить нашу с вами жизнь? Ученые рисуют следующие картины.

Наиболее перспективной представляется концепция «роботизированной крови»: в нашем организме, в кровотоке, свободно и постоянно живет колония нанитов; она дрейфует до тех пор, пока в маленьких помощниках нет необходимости. Наниты введены в тело с помощью примитивной инъекции и при необходимости могут быть выведены другим таким же уколом – с ним в кровь попадет вещество, растворяющее роботов.

Колония микророботов самовоспроизводится, используя в качестве строительного материала вещества, поступающие с пищей. Если же такой прогресс окажется невозможным (в конце концов, все попытки построить автомобиль, работающий на биотопливе и не уступающий более традиционным аналогам, пока безуспешны), носителю колонии роботов придется время от времени принимать особые витамины – этакие «посылки из дома» для скрытых в теле тружеников. Без самовоспроизводства колония роботов гораздо менее эффективна – изношенные экземпляры нужно будет выводить из организма, а на их место все время вводить новые.