KTU mokslininkė: nanotechnologijos visiškai keičia mediciną

Nanotechnologijos – sparčiai besiplečianti technologijų sritis, turinti milžinišką potencialą daugelyje sektorių: pradedant statybomis ir šiuolaikinės elektronikos pramone, baigiant sveikatos priežiūra ir medicina. Prognozuojama, kad iki 2027 metų šio sektoriaus vertė Europoje pasieks 22,1 mlrd. JAV dolerių.

Nuo tada, kai 1980-aisiais amerikiečių inžinierius Erikas Dreksleris (Eric Drexler) pristatė terminą „nanotechnologijos“, šis sektorius šviesmečiais nukeliavo priekin, o pastarųjų atradimų šioje srityje, nanotechnologijų pirmtakas, turbūt, nė susapnuoti tuomet negalėjo.

Visgi, dar 1992-iaisiais JAV senate pareiškęs, kad „… šiuolaikinis mokslas gali sėkmingai išspręsti visas žmonijos problemas – badą, aplinkos užterštumą, mirtinas ligas ir skurdą, o tuo raktu į šviesų rytojų bus nanotechnologija“, – jis nesuklydo.

Pasak Kauno technologijos universiteto Matematikos ir gamtos mokslų fakulteto (KTU MGMF) mokslininkės Kristinos Bočkutės, šis sparčiai besikeičiantis sektorius daro didelę įtaką tvarumui, visuomenės gerovei ir sveikatai: pasitelkiant nanotechnologijas, mokslininkai keičia energetikos pramonę, kuria inovacijas gamybos sektoriuje, medicinoje ir daugelyje kitų sričių.

Pritaikomumas – labai platus

„Kaip jau suponuoja pavadinimas, nanomedžiagos yra labai mažos – nesiekia nė milijoninės metro dalies. Jos pasižymi unikaliomis fizinėmis ir cheminėmis savybėmis: didesnis aktyvumas, stiprumas, elektrinės savybės ir funkcionalumas. Dėl šių savybių nanomedžiagos buvo įtrauktos į platų vartotojų produktų asortimentą“, – sako K. Bočkutė.

Pasak mokslininkės, vis daugiau pramonės šakų įsisavina nanotechnologijas. Jau kurį laiką jos integruojamos į automobilių, kompiuterių, elektronikos, kosmetikos kūrimą ir gamybą. Naujos kartos nanotechnologijos skatina ir sveikatos priežiūros sektoriaus pažangą, atsiranda naujų sričių, tokių kaip, pavyzdžiui, nanomedicina, kurios tikslas – gerinti mūsų (žmonijos) gebėjimą gydyti ir diagnozuoti ligas.

Būtent ši sritis, kad ir kokia jautri bebūtų, dabar progresuoja itin sparčiai – jos jau yra naudojamos ligų diagnozavimui ir gydymui, o laboratoriniai prototipai teikia daug vilčių kuriant lustinius bioorganus ir nanorobotus.

Štai visai neseniai Jungtinės Karalystės (JK) mokslininkai pristatė nanotechnologiją, kurią pasitelkus galima gydyti įprastais metodais sunkiai paveikiamą ir gydomą vėžio formą, sukeltą asbesto – mezoteliomą.

Kaip rašoma tarptautiniame mokslo naujienų ir idėjų portale „New Atlas“, vėžinės ląstelės yra paveikiamos aukso nanodalelėmis ir lazerio šviesa – mokslininkų komanda aukso nanovamzdeliais paveikia laboratorijos sąlygomis užaugintas mezoteliomos ląsteles. Ląstelėms nanovamzdelius absorbavus pasiekiama jų DNR, galiausiai lazeriu (kaitinant) vėžinė ląstelė yra sunaikinama.

Žinoma, dar laukia daug bandymų ir tobulinimų, kol toks gydymas galės būti pritaikytas praktikoje, bet šią technologiją padarius kiek įmanoma tikslią (kad nebūtų pažeistos šalia esančios sveikos ląstelės ar audiniai), tikimasi, kad ateityje ji bus panaudota lokalizuotam vėžinių ląstelių gydymui.

Mikrono pločio adatos

Dar viena technologija, galinti pakeisti įprastą vėžio, taip pat ir diabeto, neuropatinio skausmo ar kitų ligų gydymą – mikroadatos. Šią technologiją Pasaulio ekonomikos forumas (PEF) šiais metais įtraukė į top 10 technologijų, turinčių didžiausią potencialą.

Įsivaizduokite vos įžiūrimas adatas, rašoma PEF ataskaitoje, kurios yra 50–2000 mikronų ilgio (maždaug popieriaus lapo storio) ir 1–100 mikronų pločio (maždaug žmogaus plauko storio) ir gali iš esmės pakeisti kraujo ar kitus tyrimus.

Nemažai mikroadatų, švirkštų ar pleistrų jau yra naudojama praktikoje, pavyzdžiui, vakcinuojant, o daugybė klinikinių tyrimų atliekama tam, kad ši technologija galėtų būti pasitelkiama gydyti: mikroadatomis vaistus galima suleisti tiesiai į epidermį, kad jie kur kas efektyviau pasiektų tikslą.

Šiemet mokslininkai debiutavo su mikroadatų technologija gydant įvairius odos susirgimus, pavyzdžiui, žvynelinę, karpas ar tam tikras vėžio formas. Mikroadatos šiuo atveju įmaišomos į gydomąjį tepalą ar gelį.

Žinoma, ataskaitoje minima, kad tokios mikroadatos nėra sprendimas visais atvejais – ne visi vaistai per jas gali patekti, taip pat jos netinka, kuomet gydymui reikalingos didelės dozės vaistų ir pan., tačiau jau ne viena mikroadatų technologija yra bandoma ar komercializuojama.

Dar reikia atlikti daug išsamių tyrimų, kad suprastume, kokie veiksniai daro įtaką mikroadatomis grįstų technologijų efektyvumui. Visgi, remiantis PEF informacija, galima tikėtis, kad ši technologija atvers naujų kelių diagnostikai ir vaistų pramonei, o tyrėjai pritaikys ją ne tik odos, bet ir kitų organų gydymui.

Kovai su COVID-19

Didžiausio šių dienų iššūkio – COVID-19 kontekste – nanotechnologijos vaidina taip pat neantraeilį vaidmenį. SARS-CoV-2 virusas, už kurio slepiasi COVID-19, yra vos 60–120 nanometrų dydžio.

Nenuostabu, kad kovai su tokiu mažu priešu ir ginklai pasitelkiami atitinkami – siekiant stabdyti viruso plitimą pasitelkiamos nanotechnologijos – pradedant diagnostika, baigiant gydymu ar vakcinomis.

Visų pirma, nanotechnologijos pasitelkiamos nustatant, ar žmogus serga COVID-19. Įprasta, kad įtarus, jog asmuo gali būti užsikrėtęs, daromas tyrimas imant tepinėlį iš nosiaryklės, kuris tiriamas atvirkštinės transkripcijos polimerazės grandininės reakcijos (RT-PCR) būdu. Šiuo metodu patikrinama, ar mėginyje yra genetinės medžiagos iš koronaviruso.

Nepaisant to, kad šis tyrimas yra labai tikslus, atsakymo gali tekti laukti net kelias dienas, o jam atlikti yra reikalinga įmantri laboratorinė įranga.

Kaip rašoma PEF publikuotame straipsnyje, antikūnų tyrimai, kuriais tikrinama, ar jūsų kraujyje nėra koronaviruso antikūnų, gali nedelsiant pateikti rezultatus, kad ir kur bebūtumėte. Antikūnų tyrimas gali ne tik atskleisti, ar turite koronavirusą, bet ir ar anksčiau juo persirgote.

Atliekant serologinį greitųjų antikūnų testą, kraujo lašas, užlašintas ant tyrimo plokštelės ir praskiestas fiziologiniu tirpalu, veikiant kapiliarinėms jėgoms, keliauja plokštelės viduje esančiu strypeliu, kuriame yra 20–60 nm aukso nanodalelių su prie jų paviršiuje prijungtu SARS-CoV-2 antigenu.

„Šiame etape visi kraujyje esantys antikūnai, turintys specifiškumą SARS-CoV-2, prisijungs prie antigeno ir jo konjuguotos aukso nanodalelės. Mėginyje esant specifiniams antikūnams, antikūnų/SARS-CoV-2 antigeno/aukso nanodalelių kompleksai sukurs matomą spalvotą (rausvai raudoną) liniją. Paskutinės kontrolinės linijos, kurioje yra įmobilizuotas antikūnas, atpažįstantis kontrolinį antikūną, išryškėjimas rodo, kad buvo įdėtas tinkamas mėginio tūris ir testas galioja. Toks tyrimas yra greitas ir gali parodyti užsikrėtimą virusu net ir žmonėms, sergantiems besimptome forma“, – apie nanotechnologiją viruso testui paaiškina KTU mokslų daktarė.

Kaukės su titano oksidu

Apie būtinybę dėvėti apsaugines veido kaukes norint suvaldyti viruso plitimą tikriausiai jau kalbėti nereikia. Visgi, įprastinės veido kaukės nesulaiko skvarbiausių dalelių, o ir naudojamos, dažniausiai, gali būti tik vieną kartą.

„Ir čia, ieškant pažangesnių sprendimų, taip pat pasitelkiamos nanotechnologijos. PEF informacijoje minima, kad naujos kartos medžiaga, pagaminta iš 100 nm storio nanopluošto ir padengta titano oksidu, gali sulaikyti lašelius, mažesnius nei 1000 nm, kurie vėliau gali būti sunaikinti UV spinduliais “, – pasakoja K. Bočkutė.

Pasirodo, iš tokios medžiagos pagamintos kaukės, pirštinės ar kitos apsauginės priemonės gali būti skalbiamos ir naudojamos ne vieną kartą, ir jos yra kur kas pralaidesnės orui.

Šios technologijos – tai tik keletas nanomedicinos pavyzdžių, kaip nanomokslas gali mediciną perkelti į kitą lygmenį, o pasaulinės pandemijos atveju prisidėti prie kovos su COVID-19.