0

Путь здравоохранения

Одной из самых важных задач в сфере медицинских исследований в течение следующего десятилетия должна быть интеграция достижений биологии, материаловедения, химии и биоинженерии для создания революционного нового поколения медицинских приборов и систем доставки лекарств. Действительно, главной проблемой, стоящей перед исследователями в этих различных областях является не отсутствие научного прогресса, а скорее недостаток адекватного междисциплинарного тренинга.

Инженерия тканей, обычно включающая совмещение клеток млекопитающих (в том числе стволовых клеток) с полимерными материалами для создания новых тканей или органов, будет одной из основных областей исследований. По сегодняшним оценкам, почти половина всех затрат на здравоохранение приходится на повреждения тканей или органов. Способность создавать новые органы, такие как печень, спинной мозг, сердце, почки, а также многие другие ткани или основанные на органах системы может радикально сократить время госпитализации, облегчить страдания и продлить жизнь.

Chicago Pollution

Climate Change in the Trumpocene Age

Bo Lidegaard argues that the US president-elect’s ability to derail global progress toward a green economy is more limited than many believe.

Конечно, здесь существует множество проблем. В частности, необходимо найти подходящий источник для быстрого производства достаточного количества разнообразных клеток. Стволовые клетки представляют собой потенциально важный источник, но для этого сначала необходимо решить проблему контроля над их видоизменениями и ростом, а также их отторжения иммунной системой человека.

Еще один потенциальный путь заключается в разработке микро-электрических механических систем (MEMS), которые можно использовать для доставки лекарств. Эти микроприборы, сделанные из кремния или других материалов с золотым (или каким-нибудь другим) покрытием, можно будет начинить лекарствами (или датчиками). Электрический сигнал такому микроприбору растворит золотое покрытие для того, чтобы выпустить лекарство.

Такие системы потенциально могут доставлять новые виды лекарств в сложные структуры, что может оказаться полезным, например, при химиотерапии раковых опухолей. Они также могут предоставить новые способы локализованной доставки лекарств, что может быть полезным в нескольких областях, включая доставку множества разных препаратов. И, наконец, такие системы могут создать новые возможности для биосенсорных аппаратов, которые можно поместить на компьютерном чипе.

Новые виды биоматериалов для медицинских приборов также на горизонте. Сегодня большинство биоматериалов являются готовыми материалами, которые раньше применялись в производстве потребительских товаров. Например, материал, использующийся в искусственном сердце, первоначально применялся для изготовления женских ремней. Некоторые материалы для грудных имплантов изначально использовались для набивки матрасов.

Потенциально важной областью здесь является разработка материалов, способных «запоминать форму». Например, хирург может поместить что-то вроде проволочки в маленькое эндоскопическое отверстие; в присутствии соответствующего стимула (например, температуры или света), она преобразится в медицинский прибор необходимой формы, как например эндопротез сосуда или пластину для предотвращения слипания. Еще одной потенциальной сферой использования таких материалов могут быть самосращивающиеся швы, которые можно будет применять при минимально инвазивной хирургии.

Новые материалы также будут необходимы для преодоления одного из главных препятствий для успешной генной терапии: отсутствия соответствующих систем доставки. В то время как вирусы являются высокоэффективным средством, их использование связанно с риском. Точно также, большой проблемой остается неинвазивная доставка сложных молекул, таких как пептиды и протеины. В настоящее время такие молекулы вводятся с помощью инъекции. Но если ученые смогут разработать лучшие системы доставки или синтетические средства, которые будут безопаснее, дешевле и проще в производстве, то появятся огромные возможности для сложных лекарственных препаратов, которые можно будет вводить без инъекций.

Новые достижения в инженерной медицине могут помочь в направлении лекарств на конкретные клетки, в частности раковые клетки, что очень сложно сделать по ряду причин. Одна из проблем заключается в разработке микро и нано частиц, которые могли бы переноситься кровью без поглощения их другими клетками в этом процессе. Если удастся достичь этого, то «волшебные пули» для борьбы с раком, сердечными заболеваниями и другими расстройствами могут когда-нибудь стать реальностью.

Fake news or real views Learn More

Все эти грядущие изменения могут иметь огромный эффект на разработку лекарств и диагностику.

Однако, для разработки и эксплуатации целого ряда потенциальных новых средств для борьбы с болезнями требуются выдающиеся ученые и инженеры, включая тех, кто имеет междисциплинарный тренинг.