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.
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.
Access every new PS commentary, our entire On Point suite of subscriber-exclusive content – including Longer Reads, Insider Interviews, Big Picture/Big Question, and Say More – and the full PS archive.
Subscribe Now
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.
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.
To have unlimited access to our content including in-depth commentaries, book reviews, exclusive interviews, PS OnPoint and PS The Big Picture, please subscribe
From a long list of criminal indictments to unfavorable voter demographics, there is plenty standing between presumptive GOP nominee Donald Trump and a second term in the White House. But a Trump victory in the November election remains a distinct possibility – and a cause for serious economic concern.
Contrary to what former US President Donald Trump would have the American public believe, no president enjoys absolute immunity from criminal prosecution. To suggest otherwise is to reject a bedrock principle of American democracy: the president is not a monarch.
explains why the US Supreme Court must reject the former president's claim to immunity from prosecution.
When comparing Ukraine’s situation in 2024 to Europe’s in 1941, Russia’s defeat seems entirely possible. But it will require the West, and the US in particular, to put aside domestic political squabbles and muster the political will to provide Ukraine with consistent and robust military and financial assistance.
compare Russia's full-scale invasion to World War II and see reason to hope – as long as aid keeps flowing.
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.
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.
Subscribe to PS Digital
Access every new PS commentary, our entire On Point suite of subscriber-exclusive content – including Longer Reads, Insider Interviews, Big Picture/Big Question, and Say More – and the full PS archive.
Subscribe Now
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.
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.