Medicína v rozměrech nanometru

Specifickou oblastí nanotechnologie je nanomedicína. Vychází z představy, že přesně kontrolované, řiditelné a programovatelné nanosystémy umožní lékařům vykonávat v lidském organismu léčebné postupy na molekulární úrovni. Teoretické základy nanomedicíny vypracoval americký fyzik Robert Freitas ve svém rozsáhlém, ambiciózním díle Nanomedicina.

Vizi nanomedicíny Robert A. Freitas podrobně rozpracoval v souborném díle Nanomedicína (Nanomedicine), jehož první svazek vyšel před čtyřmi lety. V polovině tohoto roku byl publikován doplňující druhý díl a nesoucí název Nanomedicína a biokompatibilita (Nanomedicine, Volume IIA: Biocompatibility, 2003). Jak z názvu vyplívá, Freitas si v této části klade především otázku, jak budou živé organismy reagovat na různé způsoby nanotechnologické léčby. K jakým interakcím, popř. problémům může ve vztahu organismus-umělý nanosystém dojít.

Jaké budou v první fázi metody nanomedicíny? V první řadě půjde o nanochirurgické nástroje, které by dokázaly provádět operace v lidském těle zevnitř, a o diagnostická zařízení, schopná bezpečně proplout organismem a podávat informace o jeho stavu. Mezi příklady aplikací těchto metod uvádí Freitas již v prvním svazku svého díla např. skalpel, jehož ostří nepřesahuje tloušťku několika atomů či nanosondy, které jsou schopné snímat 3-D obraz lidského těla zevnitř. K pokročilejší fázi vývoje nanolékařství patří nanoboty, jež mohou na molekulární úrovni upravovat imunitní systém, metabolické pochody anebo přímo strukturu nukleových kyselin.

Dalším příkladem využití nanotechnologie v lékařství jsou tzv. programovatelné tablety, které mohou díky vestavěnému čipu (např. na bázi DNA) vyhledat v organismu místo, kde má být aplikována léčebná látka. Po skončení léčebného procesu se jak želatinový nosič účinné látky, tak doprovodné zařízení rozpustí v těle, aniž by vyvolaly sebenepatrnější vedlejší účinky, jež by mohly poškodit jiné procesy či zatěžovat další orgány. Jde o správnou úvahu, anebo o pouhé přání? Právě to je jednou z otázek, kterou se Freitas zabývá ve výše zmíněné části díla Nanomedicína.

V tomto svazku totiž přináší definici „nanomedicínské biokompatibility“. A to nikoli v obecné rovině, ale ve vztahu k nejrůznějším aspektům mechanických, fyziologických, imunologických, buněčných a biochemických projevů lidského těla. Že nejde o jednoduchý problém, je nasnadě. Je třeba si uvědomit, že využití nanosystémů při léčbě může mít stovky podob: od individuálního nanobota přenášejícího léčebnou látku po makroskopický nanosystém složený z miliardy nezávislých, ale spolupracujících nanobotů, které se budou podílet na „opravě“ nejen několika buněk, nýbrž celých poškozených orgánů. Freitas v této souvislosti připomíná, že při konstrukci lékařských zařízení budou vědci samozřejmě využívat poznatků jak z nanotechnologie, tak i mikrobiologie a lékařství. Dnešní medicína pracuje s biokomatibilitou na úrovni makrosvěta, ať již jde o nejrůznější druhy implantátů, anebo složitějších zařízení, jako jsou např. kardiostimulátory. Nanotechnologie bude v tomto směru k lidskému organismu daleko šetrnější. Často totiž při těchto metodách nepůjde o náhražku, ale podpoření schopnosti samoopravitelnosti, vlastní živým organismům.

Nicméně navzdory tomu se autor zabývá možnými nebezpečími, které s sebou mohou nanotechnologické aplikace v medicíně přinést. Kapitola 15.1 je například věnována nejběžnějším obavám, a sice nebezpečí plynoucích z mechanického poškození nanozařízení (nebo jeho části) uvnitř lidského těla. Feitas podrobně rozebírá možnosti využití nejrůznějších materiálů při konstrukci lékařských nanosystémů, od uhlíkových nanotrubiček po samotné makromolekuly, jako je např. DNA, které se v poslední době ukazují jako velmi výhodným stavebním materiálem pro nanotechnologii, a to nejen z konstrukčních, ale funkčních hledisek.

V závěru své knihy Freitas vyjadřuje přesvědčení, že nanomedicína (a nanotechnologie vůbec) bude přes všechny fiktivní katastrofické scénáře znamenat pro lékařství obrovský přínos, který může nejen zkvalitnit metody léčby závažných nemocí, s nimiž si dosud nevíme rady, ale i přispět k výraznému zkvalitnění a prodloužení lidského života.

Více informací:

Nanomedicine
http://www.nanomedicine.com

Freitas Homepage
http://www.rfreitas.com



Robert Freitas


Obálka knihy