Созданы медицинские нанороботы, управляемые силой мысли
Созданы медицинские нанороботы, управляемые силой мысли. таракан

Команда ученых из Израиля разработала устройство, способное дистанционно управлять ДНК-нанороботами, используя волны человеческого мозга.

Правда, пока новая технология опробована только на тараканах. По приказу человека оболочка наноробота раскрывается внутри насекомого, высвобождая лекарственную молекулу, корректирующую физиологические процессы.

Повышение биодоступности

Сама идея использовать нанороботов для доставки в организм лекарств отнюдь не нова. Она возникла в связи с низкой биологической доступностью многих препаратов. Особенно это касается лечения депрессии, шизофрении и других психических расстройств. Пациентам обычно выписывают нейроактивные таблетки, но их активные ингредиенты не поступают непосредственно в мозг, а начинают беспорядочно циркулировать по организму. Одни препараты быстро разрушаются печенью, что существенно снижает их эффективность. Другие попадают в кровоток и вызывают массу побочных эффектов.

Сначала разработчики пытались решить проблему доставки лекарств путем создания инкапсулирующих оболочек или гелей, задерживающих высвобождение лекарственного средства. Однако эти способы не продемонстрировали высокой эффективности, так как не удавалось отключить распространение препарата по телу после снятия оболочки.

Несколько лет назад ученые из Гарварда во главе с Джорджем Черчем придумали производить нанороботов на основе оригами из ДНК. Наноботы (так их стали называть для краткости) состоят из цепочек синтетических молекул ДНК и представляют собой капсулы для лекарственных препаратов.

Лекарство может поступить в организм только после раскрытия оболочки нанобота. На нем стоит два "замка", каждый из которых представляет собой цепочку ДНК, называемую аптамер. Она способна связываться с целевой молекулой — скажем, рецептором на поверхности раковых клеток. После фиксации аптамера на цели оболочка раскрывается подобно моллюску и выпускает лекарство.

Но как сделать аптамеры управляемыми и организовать "впрыскивание" препаратов только тогда, когда это необходимо? При нервных и психических расстройствах, как правило, наблюдается аномальная активность головного мозга. Может быть, можно использовать мозговые волны для контроля над наноботами?

Тараканы в электромагнитных катушках

Для начала израильтяне разработали компьютерный алгоритм, способный отличать на электроэнцефалограммах головного мозга состояние покоя от умственной активности. После этого флуоресцентные молекулы, связанные с наноботами на основе ДНК, пометили наночастицами железа, выполняющими ту же функцию, что и аптамеры в обычных наноботах. И наконец, их ввели в тела живых тараканов, размещенных внутри электромагнитных катушек.

Оператор в ЭЭГ-шлеме садился рядом с катушкой, в которую был заключен таракан, и по команде другого оператора либо расслаблялся, либо приступал к решению математических задач. Волны его мозга расшифровывались в режиме реального времени, и когда мозг занимался вычислениями, это включало электромагнитную катушку, в которой находился таракан. Изменение электромагнитного поля нагревало наночастицы железа, оболочка нанобота раскрывалась и флуоресцентная молекула высвобождалась.

Спустя 18 секунд после активации электромагнитного поля в катушке тараканы начинали флуоресцировать, что подтверждало работоспособность технологии. Когда же оператор расслаблялся, флуоресценция прекращалась, что свидетельствовало о деактивации наноботов.

В перспективе можно создать и алгоритм, фиксирующий состояние мозга, например, при шизофренических расстройствах, или синдроме дефицита внимания и гиперактивности, считает один из авторов исследования Сачар Арнон. В таком случае наноботами станет управлять уже мозг самого пациента, а не находящегося извне оператора.

Как это будет происходить? При обнаружении признаков патологии (скажем, при первых симптомах клинической депрессии) робот активируется и выпустит антидепрессант, который сможет подавить симптомы до того, как процесс начнет усугубляться. В таком случае больному не придется постоянно принимать лекарства, и наличие побочных эффектов будет сведено к минимуму.

Нейромаркеры будущего

Хотя перспектива создания нейрокомпьютерных наноинтерфейсов нового поколения выглядит очень многообещающей, в ее внедрении есть свои сложности, признается коллега Арнона доктор Дорон Фридман. "Очень сложно измерить высококачественные сигналы ЭЭГ у людей в

повседневной жизни", — говорит он. Сейчас можно в лабораторных условиях найти с помощью ЭЭГ признаки патологической активности у людей с психическими отклонениями. Но все же этот нейромаркер не выглядит вполне надежным.

Сейчас ученые работают над созданием небольшого ЭЭГ-устройства, которое будет постоянно следить за активностью мозга. При отклонениях от нормы оно станет активировать носимый пациентом специальный аксессуар — умные часы, очки или украшение, благодаря чему будет создано электромагнитное поле, необходимое, в свою очередь, для активации лекарственных наноботов. Но понятно, что это вопрос времени…

Шлионская Ирина
комменты
Пять советов гинеколога Пять советов гинеколога Репродуктология
Эти советы помогут вам сохранить репродуктивное здоровье.
Что значат линии на ладони? Что значат линии на ладони? Психотерапия
Чтение по руке одно из самых увлекательных занятий и развлечений. Первое упоминание о хиромантии относится к 2000 году до н. э.