Учеными калифорнийского университета создан наноробот

Наномедицина: роботы внутри нас

Валерий Спиридонов, для РИА Новости

Валерий Спиридонов, первый кандидат на пересадку головы, рассказывает о том, как наномашины помогут человеку стать сильнее, здоровее и приобрести новые способности.

— В середине 1990-х годов среди школьников был популярен фантастический мультфильм «Волшебный школьный автобус». Часть его серий была посвящена уменьшению автобуса с пассажирами до наноуровня и его проникновению в организм человека для борьбы с вирусами и бактериями «лицом к лицу».

Тогда это казалось мне всего лишь интересной выдумкой. Но спустя пару десятилетий мир настолько изменился, что лечение болезней на уровне молекул уже воспринимается как настоящая и завтрашняя реальность.

Открытие наномира

Фундаментом для формирования наномедицины послужили молекулярная химия и физика. Первые упоминания об исследованиях на уровне атомов встречаются в работах Исаака Ньютона. Еще в 1704 году Ньютон выражает надежду в своей книге Opticks, что микроскопы будущего помогут исследовать «тайны корпускул». Микроскопы же того времени еще не позволяли изучать образцы материи на наноуровне.

Пока наномедицина является лишь экспериментальной областью науки, но уже сегодня начинают появляться первые образцы лекарств и терапий, которые врачи применяют для лечения реальных болезней.

Врачи-нанороботы

Взамен традиционных таблеток и инъекций приходят крошечные роботы, сопоставимые по размерам с молекулами. Когда такие машины попадают в организм, они проводят диагностику, находят причину развития болезни и отправляются к тому органу, который нуждается в помощи и очередной порции лекарства.

Существует несколько разновидностей таких машин — часть из них убивает раковые клетки и бактерии, другие занимаются анализами и следят за состоянием организма, а третьи — проводят настоящие хирургические операции на молекулярном уровне.

Создание таких медицинских роботов оказалось крайне сложной задачей — ученым пришлось понять, как можно научить их ориентироваться в пространстве, как обеспечить энергией и как заставить двигаться по прямой линии.

К примеру, движением таких роботов сегодня ученые управляют при помощи ультразвука, магнитных и электрических полей, тепла и более экзотических форм электромагнитных и иных волн.

Такие роботы в будущем смогут решать самые разные задачи, начиная с удаления тромбов и холестериновых бляшек и заканчивая «сшиванием» сосудов и остановкой кровотечений.

Робот-хирург

Необходимость разработки роботов-хирургов продиктована прежде всего дефицитом квалифицированных специалистов. Мини-хирург Smart Tissue (STAR), созданный в 2016 году группой ученых из университета Джона Хопкинса (США), провел ряд успешных операций на живых свиньях по сшиванию участков тонкого кишечника.

STAR вводится пациенту через рот и проводит операции без единого разреза на коже. Он получает данные от системы флуоресценции, печати изображений в 3D и датчика давления. План же самой операции программируется через компьютер.

ДНК-нанороботы

Помимо починки отдельных клеток, сосудов и тканей, нанороботы смогут и устранять генетические нарушения, напрямую редактируя структуру нитей ДНК.

Пока такие машины только разрабатываются, и ученым из Калифорнийского технологического института недавно удалось создать наноробота, способного распознавать отдельные нити ДНК и использовать их в качестве ориентиров при сортировке микроскопических грузов. В будущем подобные машины смогут распознавать поврежденные участки генов и заменять их на «правильные» последовательности генетических букв-нуклеотидов.

Кроме того, химики из Манчестерского университета разработали первого в мире молекулярного робота, способного собирать другие молекулы. Он состоит из 150 атомов углерода, водорода, кислорода и азота, и его более продвинутые версии могут в будущем послужить основой для целых молекулярных фабрик и сборочных линий.

Регенерация тканей

В будущем такие роботы смогут не только «чинить» организм, но и защищать его от повреждений. Недавно ученым из Гарварда удалось создать наноткань, способную восстанавливать свою структуру после серьезных повреждений.

Кроме того, нанотехнологии могут дать человеку способность регенерировать свои собственные клетки и ткани.

Недавно ученые из университета Огайо создали наномашину, способную доставлять в клетки специальный набор генов и белков, который «перепрограммирует» их и заставляет превратиться в стволовые клетки, способные делиться, залечивать раны и восстанавливать поврежденные органы и ткани.

Диагностика

Другое важное направление — использование наночипов в диагностике заболеваний. Наноимпланты, недавно созданные учеными, могут собирать сведения о состоянии здоровья пациента и отправлять данные на компьютер, находясь внутри его тела. К примеру, наночип, находящийся в мозге, может анализировать уровень его активности и предпринимать меры при наступлении эпилепсии.

Кроме того, подобные чипы смогут проникать внутрь плода в утробе матери и проводить сверхраннюю диагностику различных наследственных болезней, которая поможет родителям понять, как можно спасти жизнь ребенка или избавить его от проблем в тот момент времени, когда такое вмешательство еще возможно.

Управление через смартфон

Пока такими роботами можно управлять, находясь в специализированных лабораториях и клиниках. В будущем инженеры создадут более удобные системы контроля, которые позволят всем людям «дирижировать» работой таких наноботов, используя смартфон или другой гаджет. Пациент сможет получать отчеты о своем состоянии, вносить изменения в работу наномашин и отслеживать статистику по эффективности лечения.

Безграничный и удивительный наномир открывает свои тайны благодаря новейшим достижениям науки. Предвкушая грандиозные возможности для человечества, ученые приближают наступление новой эпохи наномедицины.

Наномедицина позволит добиться максимального качества медицинской помощи с моментальным реагированием на проблемы организма и их предупреждением. При этом не будут страдать другие органы и ткани и процедуры станут безболезненными. И таким образом, как мне кажется, удастся существенно повысить продолжительность и качество жизни людей. А возможно, даже приблизиться к самой невероятной цели — бессмертию человека.

Читать еще:  Как сделать пескоструй своими руками в домашних условиях: чертежи и этапы сборки

5 уже реально существующих невероятных технологий из медицины будущего

Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.

Ocumetics Bionic Lens – умная линза, которая навсегда вернет зрение

Контактные линзы, которые могут исправлять дефекты человеческого зрения, существуют уже много десятилетий. Более сотни миллионов человек в мире активно их используют вместо очков.

А компания Ocumetics Technology обещает, что уже через несколько лет она начнет массовое производство первых в мире «умных» контактных линз. Ocumetics Bionic Lens – это инновационный имплантат, который вживляется в глаз человека вместо хрусталика. Сама процедура занимает максимум десять минут и даже не требует наркоза.

Линза Ocumetics Bionic Lens навеки избавляет человека от проблем со зрением. Она исправляет близорукость и дальнозоркость, катаракту, астигматизм и даже потерю зрения с возрастом. Более того, как заявляют в Ocumetics Technology, даже здоровый человек с этой линзой начинает видеть в три раза лучше, чем без нее.

Работы над Ocumetics Bionic Lens ведутся уже более восьми лет. Сейчас компания Ocumetics Technology создала первые прототипы своих «умных» контактных линз, а массовое их применение ожидается к 2020 году.

Нейропротезы с управлением силой мысли

Ученые из Лаборатории прикладной физики Джонса Хопкинса в Нью-Йорке создали невероятный протез человеческой руки, управлять которым можно одной лишь силой мысли.

Такой протез на данный момент не имеет аналогов в мире. Он позволяет человеку, который потерял в силу тех или иных причин конечность, приобрести новую часть своего тела, действующую по тому же принципу, что и предыдущая.

Система управления этим нейропротезом полностью копирует нервную систему человека. Устройство считывает электронные импульсы из мозга владельца и поступает так, как он задумал. Команды распознаются моментально, человек в считанные минуты начинает на интуитивном уровне управлять своим протезом, как раньше управлял реальной рукой.

При этом система контроля позволяет управлять даже по-отдельности каждым искусственным пальцем на этом протезе.

Ведущие ортопеды мира уже расхваливают детище Лаборатории прикладной физики Джонса Хопкинса. Ожидается, что в массовое производство эти нейропротезы поступят в течение двух-трех лет.

Умная таблетка для ранней диагностики заболеваний

Технологии не позволяют и никогда не позволят создать единое лекарство абсолютно для всех болезней. Но в полусекретной лаборатории Google X идет разработка универсальной «умной» таблетки, которая даст возможность многократно повысить процент выздоровлений людей с тяжелыми заболеваниями.

«Умная» таблетка от Google X – это сложное миниатюрное устройство, которое должно находиться в организме человека постоянно в течение нескольких лет или даже десятилетий. Оно способно собирать информацию о физиологических процессах в теле, чтобы затем дать знать носителю даже о самых мельчайших изменениях.

Подобная информация позволит диагностировать тяжелые болезни типа рака, инфаркта или инсульта на ранних стадиях. Это позволит существенно повысить процент выживаемости людей с данными заболеваниями, ведь чем раньше они обнаружены, тем выше шанс человека на полное выздоровление.

Про эту «умную» таблетку от Google X известно не так много. В данной лаборатории пока не раскрывают подробности проекта, а также дату начала промышленного выпуска таких девайсов. Но специалисты из Google утверждают, что в технологическом плане это устройство может быть создано уже сейчас.

Нанороботы для доставки лекарств в организм человека

В научной среде уже несколько десятилетий мечтают о том, что однажды в медицинской практике появятся нанороботы. Запуская их в тело человека, медики смогут с невероятной точностью и высочайшей эффективностью совершать множество манипуляций, например, диагностировать болезни, уничтожать раковые клетки или доставлять лекарство в нужный орган, минуя остальные.

И сейчас эти смелые научные мечтания начали получать твердую технологическую и практическую основу. Например, несколько месяцев назад сотрудники Калифорнийского университета в Сан-Диего первыми в мире реально использовали нанороботов для доставки лекарственных средств в конкретный орган.

В качестве подопытного организма эти ученые взяли мышь. Они использовали миллионы нанороботов на основе молекул цинка. Эти 20-нанометровые малютки газа начали двигаться, выпуская микроскопические пузырики, по организму в сторону кишечника, неся туда определенное лекарство.

Как только нанороботы достигли нужной цели, они выпрыснули лекарственное средство в стенки кишечника. Скорость доставки при этом составила около 12 часов. Как показало затем вскрытие, цинковые молекулы не принесли никакого вреда организму мыши.

Этот опыт американских ученых показал, что нанороботы, действительно, могут существовать и эффективно функционировать. Однако до испытания их на людях и начала активного применения в медицине пройдет еще немало лет.

Множественная пересадка органов

Пересадка даже одного органа является серьезнейшим стрессом для организма больного человека, который он далеко не всегда может перенести. Однако с каждым городом процент удачных операций в этом направлении увеличивается. Более того, все чаще происходят случаи, когда хирурги пересаживают одновременно сразу несколько органов.

К примеру, в Бостоне недавно прошла невероятная операция, во время которой хирурги пересадили больной девочке с саркомой сразу 6 (шесть!) органов: желудок, печень, селезенку, кишечник, часть пищевода и поджелудочную железу. Иного выхода у врачей не было – болезнь сильно повредила каждую из этих частей тела, и по-отдельности их менять было бессмысленно.

Однако этот медицинский риск закончился успехом. Девочка хорошо перенесла операцию и быстро пошла по поправку. Теперь научный мир ждет появления подробного описания операции в медицинских журналах, чтобы перенимать опыт бостонских трансплантологов по всему миру.

Читать еще:  Htc desire 12 и htc desire 12 plus: обзор характеристик и возможностей смартфонов

Современная медицина быстро превращается в медицину будущего, какой мы себе ее представляли всего пару десятилетий назад. Технологии двигают ее вперед, и, возможно, уже через сто лет науке не будет известно ни одной неизлечимой болезни. Про другие успехи современной медицины можно прочитать в нашем предыдущем обзоре 5 необычных медицинских технологий.

Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:

Исследование ученых Калифорнийского университета

Органик-продукты полезнее для здоровья, утверждают ученые

Опубликовано исследование ученых Калифорнийского университета

В обществе давно уже идет дискуссия о том, насколько органические продукты (те, что выращены, сохранены и упакованы в естественных условиях: без применения искусственно внесенных химических веществ и не подверженные генетическим модификациям) полезнее для здоровья, чем обычные продукты, к которым мы привыкли. Сравнив плоды киви, выращенные «натуральным» и традиционным способом, ученые отдали предпочтение первому.

Американские исследователи обнаружили, что в органик-киви, выращенных на землях, которые не менее пяти лет не знали химикатов, уровень витамина С и полифенолов (веществ, способствующих снижению уровня холестерина, улучшению циркуляции крови и предотвращающих рак) оказался выше, чем у традиционно выращенных фруктов.

Хотя продажи органик-продуктов с каждым годом растут, некоторые эксперты утверждают, что особой пользы здоровью они не приносят. Однако директор Soil Association Питер Мелчетт сказал: «Это очень убедительное исследование. Оно доказывает, что органик-продукты содержат больше полезных для здоровья веществ и витаминов и меньше насыщенных жирных кислот и нитратов».

Новое исследование было проведено доктором Марией Амодио и доктором Аделью Кадер из Калифорнийского университета. Его результаты опубликованы в Journal of the Science of Food and Agriculture. Авторы пишут, что «все основные минеральные вещества в органик-киви находились в более высокой концентрации. Эти плоды также отличались более высоким содержанием аскорбиновой кислоты (витамина С) и полифенолов, что означает их более выраженные антиоксидантные качества».

«Вполне возможно, что традиционная практика выращивания сельскохозяйственных культур, в которой применяются пестициды, препятствует формированию фенольных метаболитов растения, а они играют защитную роль».

Ученые сравнивали органические и обычные киви, которые одновременно выращивались на соседних участках на ферме в Мэрисвилле, штат Калифорния. Оказалось, что уровень сахаров в них практически совпадал, так что вкусовые качества плодов были одинаковыми. Органик-киви были темнее и имели более толстую кожуру. Вероятно, она могла появиться вследствие ответной реакции растения на вредителей при отсутствии пестицидов. А вот полифенолов в таких фруктах было на 17% больше (значит, больше антиоксидантов, которые борются с вредными свободными радикалами в нашем организме). Витамина С в них было больше на 14%, а также больше минералов, особенно калия и кальция.

Однако доктор Карл Уинтер (тоже из Калифорнийского университета) не считает, что повышенные уровни полезных веществ могут иметь существенное значение для здоровья человека.

Не так давно выполненное исследование показало, что пол-литра органик-молока имело на 68% больше полиненасыщенных жирных кислот омега-3, важных для нормального функционирования мозга, чем молоко из-под простой буренки.

Ссылка на публикацию: «Газета»

Код вставки на сайт

Исследование ученых Калифорнийского университета

Органик-продукты полезнее для здоровья, утверждают ученые

Опубликовано исследование ученых Калифорнийского университета

В обществе давно уже идет дискуссия о том, насколько органические продукты (те, что выращены, сохранены и упакованы в естественных условиях: без применения искусственно внесенных химических веществ и не подверженные генетическим модификациям) полезнее для здоровья, чем обычные продукты, к которым мы привыкли. Сравнив плоды киви, выращенные «натуральным» и традиционным способом, ученые отдали предпочтение первому.

Американские исследователи обнаружили, что в органик-киви, выращенных на землях, которые не менее пяти лет не знали химикатов, уровень витамина С и полифенолов (веществ, способствующих снижению уровня холестерина, улучшению циркуляции крови и предотвращающих рак) оказался выше, чем у традиционно выращенных фруктов.

Хотя продажи органик-продуктов с каждым годом растут, некоторые эксперты утверждают, что особой пользы здоровью они не приносят. Однако директор Soil Association Питер Мелчетт сказал: «Это очень убедительное исследование. Оно доказывает, что органик-продукты содержат больше полезных для здоровья веществ и витаминов и меньше насыщенных жирных кислот и нитратов».

Новое исследование было проведено доктором Марией Амодио и доктором Аделью Кадер из Калифорнийского университета. Его результаты опубликованы в Journal of the Science of Food and Agriculture. Авторы пишут, что «все основные минеральные вещества в органик-киви находились в более высокой концентрации. Эти плоды также отличались более высоким содержанием аскорбиновой кислоты (витамина С) и полифенолов, что означает их более выраженные антиоксидантные качества».

«Вполне возможно, что традиционная практика выращивания сельскохозяйственных культур, в которой применяются пестициды, препятствует формированию фенольных метаболитов растения, а они играют защитную роль».

Ученые сравнивали органические и обычные киви, которые одновременно выращивались на соседних участках на ферме в Мэрисвилле, штат Калифорния. Оказалось, что уровень сахаров в них практически совпадал, так что вкусовые качества плодов были одинаковыми. Органик-киви были темнее и имели более толстую кожуру. Вероятно, она могла появиться вследствие ответной реакции растения на вредителей при отсутствии пестицидов. А вот полифенолов в таких фруктах было на 17% больше (значит, больше антиоксидантов, которые борются с вредными свободными радикалами в нашем организме). Витамина С в них было больше на 14%, а также больше минералов, особенно калия и кальция.

Однако доктор Карл Уинтер (тоже из Калифорнийского университета) не считает, что повышенные уровни полезных веществ могут иметь существенное значение для здоровья человека.

Не так давно выполненное исследование показало, что пол-литра органик-молока имело на 68% больше полиненасыщенных жирных кислот омега-3, важных для нормального функционирования мозга, чем молоко из-под простой буренки.

Читать еще:  Можно ли хранить пылесос на балконе зимой?

California Наносистемы институт — California NanoSystems Institute

Наносистемы Институт California ( CNSI ) является комплексным научно — исследовательский центр работает совместно в Лос — Анджелесе и Калифорнийского университета в Санта — Барбаре . Его миссии являются содействие междисциплинарное сотрудничество для открытий в области наносистем и нанотехнологий ; подготовка нового поколения ученых, преподавателей и технологические лидеры; и содействовать развитию партнерских связей с промышленностью, стимулировании экономического развития и социального благополучия Калифорнии , Соединенных Штатов Америки и мира .

CNSI был создан губернатор Грей Дэвис в рамках инициативы науки и инноваций, она была создана в 2000 году с $ 100 млн из штата Калифорния и дополнительно $ 250 млн в федеральных грантов исследования и финансирование отрасли. В институте, ученые в области биологии, химии, биохимии, физики, математики, вычислительной науке и технике измерения, изменять и управлять строительными блоками нашего мира — атомов и молекул . Эти ученые извлечь выгоду из комплексной лабораторной культуры , позволяющей им проводить динамическое исследование на наноуровне , что приводит к значительным достижениям в области здравоохранения, энергетики, охраны окружающей среды и информационных технологий.

содержание

7 декабря 2000 года, губернатор Калифорнии Грей Дэвис объявил о местонахождении спонсируемый секции California наносистем Института Калифорния института по науке и инновациям (Cal ISI) инициатива. Законодатели Калифорнии выдвинули 100000000 $ для трех научно — исследовательских учреждений , чтобы продвинуть будущее экономики государства. Институт Калифорнии Наносистемы (CNSI) был выбран из предложений вместе с тремя другими Cal Isis: Калифорнийский институт количественных Biosciences (QB3), Калифорнийский институт телекоммуникаций и информационных технологий (кальцита (IT) 2), и Центр информационных технологий Исследования в интересах общества (CITRIS). В августе 2000 года CNSI была основана на обоих кампусах UCSB и Лос — Анджелесе. Марта Кребса, бывший директор Департамента энергетики США Управления «s науки, был назван основателем.

Активные лидеры

Люди, ответственные за UCLA CNSI делятся на две категории: руководители и ассоциированных директоров.

руководство

  • Джефф Ф. Миллер, доктор философии — директор

Ассоциированные директора

  • Хизер Maynard, Ph.D. — заместитель директора по технологии и развитию
  • Андре Nel, MB, CH.B., Ph.D. — заместитель директора по научным исследованиям
  • Aydogan Озкан, Ph.D. — заместитель директора предпринимательства, промышленности и академических обменов
  • Леонард Х. Рим, Ph.D. — заместитель директора управления объектами
  • Адам З. Стига, Ph.D. — заместитель директора технологических центров

Люди, ответственные за UCSB CNSI делятся на две категории: административный персонал и факультета.

Административный персонал

  • Craig Hawker — директор
  • Эндрю Клиланд — заместитель директора
  • H. Том Сох — заместитель директора
  • Холли Woo — заместитель директора, администрации
  • Eva Deloa — Финансовый менеджер
  • Боб Hanson — Строительный менеджер
    • Управдом отвечает за техническое обслуживание, ведет объект ресурсов и инфраструктуры CNSI. Управдом наблюдает за какие-либо изменения в инфраструктуре или техническом обслуживании в лаборатории или здания в целом.

Биологии и биомедицины

Научные направления нанобиологии ( нанобиотехнологии ) и биомедицины перспективны в связи наноразмерной науки биологической / небиологической материи. Новые методы диагностики, а также новые способы администрировать более эффективной болезнь конкретных методы лечения также исследованы и разработаны.

Энергоэффективность

Нанотехнология имеет обещание помочь в борьбе с глобальным потеплением . Наноразмерных исследование может обещать более эффективные, менее расточительной технологии. Кроме того , наноразмерных позволяет контролировать, преобразовывать и накапливать энергию более эффективно.

Информационные технологии

Оба UCLA и UCSB CNSI лаборатории показывают потенциал для развития модернизации в обработке, хранении и передаче информации, а также увеличение в скорости обработки информации.

Партнерские отношения

Институт Калифорнии наносистем зависит от партнерства с технологическими компаниями, чтобы помочь фонду и запустить его научно-исследовательские центры. Партнерства финансирование деятельности и расширения CNSI помимо исследовательских грантов $ 250 млн государственных, полученных в 2000 году Увеличение числа партнерств были созданы из-за сокращения бюджета со стороны государства.

партнеры-учредители

Партнеры, которые присоединились, когда институт был первоначально создан, включают:

Ассоциированные партнеры

Партнеры, которые присоединились после создания включают в себя:

  • Applied Materials
  • Hewlett-Packard Labs
  • Intel
  • Исследования Microsoft
  • Распыленные Фильмы / Tegal Corporation
  • Sun Microsystems
  • Veeco

Образовательные возможности

Оба кампуса предлагает несколько возможностей в области образования , включая практический опыт лабораторных исследований для младших высоких студентов и их преподавателей. Эти мероприятия проводятся в сотрудничестве с аспирантами , занимающихся исследованиями в смежных областях. UCSB ученые и исследователи бежать семейные науки ночи в местных младших максимумов , чтобы дать семьям возможность принять участие в научной деятельности с детьми. наряду с после школы инженерии и науки клуба для 3-8 классов , чтобы исследовать науку с UCSB лидерами старшекурсник клуба. CNSI также проводит научно — исследовательские возможности для высоких юниоров школы и местных учителей Санта — Барбары на кампусе UCSB. Кроме того, CNSI в UCSB проводит летнюю программу под названием SIMS (Летний институт математики и естественных наук) для входящих первокурсников.

И Лосо — Анджелес и UC способствуют различным стипендиям для входящих первокурсников. Они оба предлагают студенческие курсы , которые дают представление о всех областях и специальностям математики и науки. Магистранты имеют возможность выступать в качестве лидеров клуба и наставников младших возрастов в классах К-12. Магистранты имеют обширные возможности для проведения исследований в нескольких областях в течение года и в течение лета на любом университетском городке. Студенты в пределах UCSB принадлежности CNSI в, UCSB кафедры электротехники и вычислительной технике , могут выбрать для стажера или добровольца в институте опыта лаборатории.

  • Наставничество:
    • студенты местных колледжей
    • входящие первокурсников
    • средней школы юниоры
    • учителей средней школы
    • магистрантов
  • Оказание помощи исследователям в лаборатории
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector