Эрик Дрекслер - Безграничное будущее: нанотехнологическая революция

Совершенные инструменты могут обеспечить как лучшие знания, так и лучшие способы применения этих знаний для лечения. В настоящее время с помощью операции можно заменить кровеносные сосуды, но такой способ лечения слишком груб, чтобы заменить или восстановить клетки. Современная лекарственная терапия может применяться против некоторых специфических молекул, но только некоторых, и только определенных. Сегодня врачи не могут воздействовать на молекулы в одной клетке, оставляя одинаковые молекулы в соседней клетке нетронутыми, потому что современная медицина не может применить хирургический контроль на молекулярном уровне.

Развитие нанотехнологий приведет к улучшению медицинских датчиков. Как отмечает химик, занимающийся белками, Билл Деградо: «Вероятно, первое, что вы можете увидеть, — это диагностика: возможность взять у кого-то небольшое количество крови, всего лишь сделав укол, и диагностировать сотни различных болезней. Биологические системы уже способны сделайте это, и я думаю, что мы сможем создать молекулы или сборки молекул, которые имитируют биологическую систему».

Однако в более долгосрочной перспективе применение нанотехнологий в медицине станет историей распространения хирургического контроля на молекулярный уровень. Самым простым приложением будет помощь иммунной системе, которая избирательно атакует захватчиков вне тканей. Более сложные применения потребуют, чтобы медицинские наномашины имитировали лейкоциты, поступая в ткани для взаимодействия с их клетками. Дальнейшие применения будут включать в себя сложные операции на молекулярном уровне на отдельных клетках.

Когда мы рассмотрим, как решать различные проблемы, вы заметите, что некоторые из них, которые выглядят сегодня сложными, станут со временем простыми, а другие, представляющиеся легкими, окажутся вдруг трудными. Оценка сложности лечения заболеваний постоянно меняется: когда-то полиомиелит был частым и неизлечимым, сегодня его легко предотвратить. Сифилис в свое время приводил к физической деградации, ведущей к безумию и смерти; теперь он вылечивается уколом.

Травмы спортсмена никогда не рассматривались как большое бедствие, но их все еще трудно вылечить. Аналогично с простудой. Эта тенденция будет сохраняться: смертельные болезни можно будет легко вылечить, в то время как незначительные останутся неизлечимыми, или наоборот. Как мы увидим, развитая медицина, основанная на нанотехнологиях, способна справиться практически с любой физической проблемой, но представление о сложности лечения может меняться самым удивительным образом. Природа не заботится о нашем чувстве уместности. Ужасность и сложность — это не одно и то же.

Один из подходов к наномедицине заключается в использовании микроскопических мобильных устройств, созданных при помощи оборудования для молекулярного производства. Они будут напоминать защитные устройства для экосистем и мобильные очистительные машины, которые обсуждались в предыдущей главе. Как и те, они могут быть биоразлагаемыми, саморазборными или уничтожаться кем-то еще, как только закончат работать. Как и те, разрабатывать их будет сложнее, чем простые стационарные наномашины, но при этом они явно осуществимы и полезны. Разработка начнется с более простых приложений, поэтому давайте начнем с рассмотрения того, что можно сделать, не проникая в живые ткани.

Кожа — самый большой орган тела, и то, что она ничем не защищена, подвергает ее большому риску. Однако ее доступность облегчает лечение. Среди самых ранних применений молекулярного производства могут быть такие популярные, квазимедицинские продукты как косметика. Крем, наполненный наномашинами, может выполнять более качественную и более избирательную работу по очистке кожи, чем любой современный продукт. Он может удалить нужное количество омертвевшей кожи или излишний жир, добавить недостающие масла, нанести нужное количество природных увлажняющих составов и даже достичь неуловимой цели «глубокой очистки пор», фактически проникая в поры и вымывая все лишнее. Крем может быть отличным материалом с легким отшелушивающим эффектом.

Рот, зубы и десны поражают воображение. Сегодня ежедневная стоматологическая помощь — это бесконечный цикл чистки зубов с помощью щетки и зубной нити, с тем, чтобы максимально обезопасить зубы от кариеса и болезней десен. Жидкость для полоскания рта, наполненная умными наномашинами, могла бы выполнять все, что делают щетки и зубные нити, и при этом с гораздо меньшими усилиями, повышая пользу от их использования.

Эта жидкость для полоскания рта выявила бы и уничтожила болезнетворные бактерии, позволяя безвредной флоре рта развиваться в здоровой экосистеме. Кроме того, устройства могли бы распознавать частицы пищи, зубного налета или зубного камня и очищать от них зубы. Помещенные в жидкость и способные там свободно передвигаться устройства могли бы достигать поверхностей, недоступных для щетины зубной щетки или волокон нити. Срок действия подобных медицинских наноустройств должен быть коротким. Необходимо, чтобы уже через несколько минут они распадались на материалы, подобные тем, которые содержатся в продуктах питания (например, волокно). При таком ежедневном уходе за зубами с раннего возраста кариес и болезни десен, скорее всего, никогда не возникнут. А если все-таки появятся, то будут значительно ослаблены.

Переход от поверхностного лечения к более глубокому подразумевает перемещение между клетками и их модификацию. Давайте рассмотрим, как можно лечить внутренние болезни, но, не проникая в ткани организма. Кровеносная система переносит все, от питательных веществ до клеток иммунной системы с ее химическими сигналами и инфекционными организмами.

Рисунок 11. ИММУННЫЕ МАШИНЫ

Медицинские наноустройства могут усиливать действие иммунной системы, обнаруживая и уничтожая нежелательные бактерии и вирусы. Иммунное устройство на переднем плане обнаружило вирус; другой коснулся эритроцита. Адаптировано из Scientific American, январь 1988 г.

Здесь полезно подумать о медицинских наномашинах, которые похожи на маленькие подводные лодки, таких, как изображенные на рис. 11. Каждая из них достаточно велика, чтобы иметь мощный нанокомпьютер, сравнимый со средним компьютером середины 1980-х годов, вместе с огромной базой данных (миллиард байт), полный набора инструментов для идентификации биологических объектов и уничтожения вирусов, бактерий и других паразитов. Иммунные клетки, как мы уже видели, путешествуют по кровеносной системе, проверяя все на предмет инородности и — при правильной работе — атакуют и уничтожают все чужое. Иммунные машины сделают и то, и другое. Благодаря встроенным датчикам и компьютерам они смогут реагировать на те же молекулярные сигналы, что и иммунная система, но с большей разборчивостью. Перед тем, как они попадут в организм для поиска и уничтожения инородных тел, их действия можно запрограммировать, подбирая параметры, которые позволяют им четко отличать свои цели от всего остального. Иммунная система организма может реагировать только на вторгающиеся объекты, с которыми ранее сталкивался организм человека. А вот иммунные машины могут быть запрограммированы реагировать на все, что встречалось когда-либо в мировой медицине.