Глава 462. Нанотаблетки •
Когда директор Цуй встретил человека из Саньцин у ворот больницы, уже близился вечер.
На его лице сияла радостная улыбка, он крепко пожал правую руку собеседника, выражая свое волнение.
"Здравствуйте, Сюэ Шэнь, рад встрече. Отлично, вы приехали так быстро, я думал, что вы приедете только завтра".
Сюэ Шэнь слегка улыбнулся. Он среднего роста, с квадратным лицом и короткой стрижкой, выглядит невзрачно, но его глаза ясные и сосредоточенные, выражение лица спокойное и невозмутимое. Одетый в белый лабораторный халат, он стоит в приемном зале больницы и на мгновение кажется ничем не отличающимся от окружающих медицинских работников.
Он невозмутимо вынул руку, похлопал по холодильнику, который держал в левой руке, и сказал: "Разве это не для спасения людей? Мы тоже очень торопимся. Кстати, это нано-таблетки с тейкопланином, которые были временно изготовлены в лаборатории в соответствии с вашим планом лечения антибиотиками".
"Тейкопланин обладает низкой токсичностью, побочные эффекты обычно легкие и кратковременные, и он очень подходит для пациентов со слабым здоровьем".
"Поскольку предыдущий план лечения антибиотиками был малоэффективным, мы возлагаем большие надежды на нано-таблетки, надеюсь, они сработают", - обеспокоенно сказал директор Цуй, ведя Сюэ Куня в ICU.
Однако он не вошел прямо в палату ICU, а остановил врача у двери и приказал: "Сначала попросите членов семьи пациента подписать согласие, сказав, что это совершенно новый план лечения антибиотиками от Саньцин, и нужно подписать форму согласия на клинические испытания. Как только все будет готово, мы пойдем и дадим лекарство пациенту".
Увидев, что врач кивнул и ушел, он привел Сюэ Куня в свой кабинет.
"Идите сюда, на улице холодно, выпейте чашку горячей воды, чтобы согреться". Директор Цуй протянул чашку горячей воды и улыбнулся: "Я занимаюсь медициной большую часть своей жизни, и это первый раз, когда я вижу нано-таблетки, мне действительно очень интересно, я не ожидал, что Саньцин проведет такие углубленные исследования в области нанотехнологий".
Сюэ Кунь поставил коробку на стол, открыл ее и улыбнулся: "На самом деле, в этом нет ничего особенного, это совсем не то, что в научно-фантастических фильмах, не воспринимайте это всерьез".
Директор Цуй с нетерпением посмотрел на него и увидел, что в коробке лежат два шприца, в прозрачных цилиндрах которых находится светло-зеленая жидкость.
Он не осмелился прикасаться к ним по своему желанию, осторожно смотрел на них снова и снова, и только потом с восхищением сказал: "Это и есть нано-таблетки, они выглядят довольно обычными, действительно не так, как я себе представлял".
"Можете ли вы немного рассказать о соответствующих технологиях, чтобы я мог понять?"
Выражение лица Сюэ Шэня было довольно самодовольным, и он медленно начал говорить.
"На самом деле, нанотехнологии - это не какой-то сложный термин, а технология, разработанная в наномасштабе. Это в основном потому, что основные молекулярные игроки в организме, а также цели основных лекарств и методов лечения в медицине, белки и ДНК, находятся в наномасштабе".
"Вы должны знать, что такие биомолекулы, как ДНК и белки, относятся к наномасштабу, такие живые организмы, как кишечная палочка и клетки животных, относятся к микрометровому масштабу, а такие ткани человеческого тела, как мышцы, сердце и кожа, относятся к макроскопическому масштабу, от миллиметров, сантиметров до метров, составляющих все человеческое тело".
"В настоящее время люди могут воспринимать только макромир и совершенно не видят наномир, в котором находятся отдельные биомолекулы. Это два совершенно разных мира, а нанотехнологии - это интерфейс, непосредственно соединяющий два мира".
"Это технология, преодолевающая пространство, от макроскопического масштаба врача до наномасштаба, в котором находятся биомолекулы, перемещающаяся по сверхсложному многомасштабному ландшафту, состоящему из органов, тканей и клеток".
"У ученых предыдущего поколения всегда был консервативный оптимизм, полагая, что жизнь можно свести к генам и молекулам".
"Они думали, что жизнь похожа на сборку конструктора, собирая бесчисленное количество химических молекул в биохимический компьютер в соответствии с алгоритмической программой генетического кодирования, чтобы создать настоящее сознание и жизнь на макроскопическом уровне".
"По мере изучения всех деталей жизни люди, чем больше узнают, тем больше осознают сложность биологии".
"Состав каждого организма является многомасштабным, и в каждом масштабе можно построить уникальную биомеханическую модель, такую как модель функции биомолекул, модель поведения клеток и модель ткани".
"Эти модели, объединенные вместе, могут дать количественное математическое описание биологических явлений".
"Другими словами, это на самом деле физика жизни".
"Физика пытается построить мост взаимопонимания между научными и когнитивными разногласиями между наномасштабом (молекулы), микрометровым масштабом (клетки), миллиметровым и сантиметровым масштабом тканей и органов, метровым масштабом крупных живых организмов и даже экосистемой размером с целую планету".
"Используя физические методы для изучения биологии, мы фактически извлечем рецепт Вселенной, начиная с наномасштаба, сплетем и соберем материю, и будем постоянно увеличивать масштаб, чтобы получить высшую силу, чтобы революционизировать человеческие технологии и медицину".
"Просто знать гены недостаточно, чтобы объяснить жизнь, и это не может решить медицинские проблемы".
"В 21 веке люди приняли сложность жизни. Помимо веры в то, что жизнь - это "симфония, сотканная из генов, клеток, тканей, тела и окружающей среды", у науки нет другого рационально приемлемого пути".
"А количественные научные технологии и математическое описание биологии - это инструменты для исполнения этой симфонии".
"Нанотехнологии - один из инструментов, потому что мы можем использовать их для восприятия химических и физических свойств микромира".
"На наноуровне взаимодействие структуры с температурой, водой, ионами и химическими реакциями может формировать точные движения. Овладение этими механическими свойствами биологии - это то, что называется нанотехнологиями".
"Клетки могут воспринимать немолекулярные сигналы, такие как механические сигналы, электрические сигналы и вибрации, или изменяться в зависимости от температуры или химических условий окружающей среды, а также использовать ДНК для реагирования на эти сигналы.
"Это может быть как генетический, так и негенетический ответ".
"Например, сильная сила натяжения на поверхности клетки может передаваться прямо в ядро клетки и деформировать его. Как правило, это вызывает механическую рекомбинацию ДНК внутри ядра клетки, и, возможно, конечным результатом является увеличение или подавление экспрессии определенных белков".
"Морфология ядра клетки, его механические свойства, его связь с другими компонентами клетки и рекомбинация ДНК внутри ядра клетки - все это часть активной вычислительной мощности клетки".
Он взял шприц и, указав на бледно-зеленый раствор в цилиндре, сказал: "Зеленый цвет здесь на самом деле является разновидностью зеленых водорослей, которые также являются одним из компонентов нанороботов".
"Ваши глаза могут видеть только эти растворы, но там, где ваши глаза не видят, есть тысячи крошечных зеленых водорослей, которые отчаянно гребут".
"Этот одноклеточный организм имеет два актиновых волокна, похожих на волосы, также известных как жгутики. Актин, похожий на волосяные нити, также присутствует в организме человека, на самом деле он вездесущ".
"В среде человеческого тела при температуре 37 градусов Цельсия молекулы воды могут двигаться очень быстро, примерно 600 метров в секунду, а актин постоянно подвергается ударам молекул воды в воде, что называется броуновским движением или тепловым движением, что приводит к постоянному колебанию, непрерывному движению вперед, как теплый поток в морской воде. Яйцеклетка может опускаться из фаллопиевой трубы именно из-за этого потока жидкости, создаваемого актином".
"Мы используем эту характеристику для создания нанороботов, которые могут плавать в крови и жидкостях организма".
"Сначала мы модифицируем поверхность водорослей с помощью N-гидроксисукцинимидного (NHS) эфира азида, а затем связываем полимерные наночастицы, покрытые мембраной нейтрофилов, модифицированные дибензоциклооктином (DBCO), с помощью клик-химии, чтобы сформировать нанороботов, обладающих способностью двигаться и доставлять лекарства". "Наконец, мы загружаем молекулы антибиотиков на наночастицы. Когда нанороботы доплывают до места инфекции, они высвобождают молекулы антибиотиков, чтобы убить бактерии, тем самым достигая эффективного терапевтического эффекта".
"Как врач, вы должны знать, что в клинике есть много эффективных лекарств, которые не могут хорошо лечить болезни. Одной из важных причин является то, что лекарства не могут точно достичь очага поражения и целенаправленно высвобождать лекарства".
"Лекарства попадают в организм перорально или внутривенно, и в процессе достижения очага поражения они проходят через множество барьеров и большая часть их метаболизируется. Это эквивалентно системному применению лекарств, что приводит к большим токсическим побочным эффектам и плохим терапевтическим эффектам".
"А наши нано-таблетки могут автономно перемещаться в организме человека, находить пораженные участки и высвобождать лекарства, достигая эффекта точной медицины. Таким образом, не только время начала действия лекарства может быть увеличено очень быстро, но и доза необходимого лекарства может быть уменьшена в тысячи раз".
Эти слова потрясли директора Цуя, он уставился на светло-зеленую трубку в руке Сюэ Куня, и в его глазах мелькнула надежда.
"Если это действительно может достичь эффекта, о котором вы говорите, то для достижения терапевтического эффекта потребуется лишь небольшая часть антибиотиков, и злоупотребление антибиотиками больше не будет проблемой", - невольно пробормотал директор Цуй.
Сюэ Кунь положил шприц обратно в коробку и добавил: "Этот инъекционный препарат необходимо использовать в охлажденном виде, потому что при комнатной температуре водоросли будут непрерывно двигаться под воздействием молекул воды, и только при низкой температуре 0-4 градусов Цельсия они будут поддерживать низкую активность".
"В то же время его необходимо использовать для инъекций в грудную клетку. Просто введите антибиотик непосредственно в жидкость легких, чтобы быстро добиться эффекта".
"В 14-дневных экспериментах на животных мы использовали эти нано-таблетки для лечения острой легочной инфекции".
"Эксперименты показали, что нанороботы демонстрируют чрезвычайно сильную двигательную и лекарственную способность в жидкости легких мышей. После 1 часа движения 95% водорослей все еще живы и равномерно распределены, и не были поглощены иммунными клетками, что отражает довольно хорошую адаптивность и способность непрерывно высвобождать лекарства для лечения".
"Мы также сравнили эффект нанороботов с эффектом обычной внутривенной терапии. При той же дозе лекарства он значительно превосходит внутривенную инъекцию. Фактически, доза внутривенной инъекции должна быть в 3000 раз выше, чем доза, загруженная в нано-таблетки, чтобы достичь того же эффекта у мышей".
"Кроме того, токсичность нано-таблеток незначительна, потому что наночастицы и водоросли будут естественным образом разлагаться в организме и выводиться из организма через один-два дня".
Директор Цуй непрерывно кивал, не удержался и взял другой шприц, его глаза сияли, и он не мог оторваться от него.
Однако он не осмелился смотреть слишком долго, опасаясь, что со временем температура повысится и повлияет на активность нановодорослей.
Посмотрев всего десять секунд, он снова положил его обратно и осторожно закрыл коробку.
"Кстати, послушав все, что вы говорили раньше, какая у вас специальность? Наверное, не химия и биология?" - спросил он небрежно.
Сюэ Кунь кивнул: "На самом деле, я доктор физических наук, и основные исследователи в области нанотехнологий - физики. Что касается медицины и химии, то, конечно, нужно иметь достаточное понимание, но в этой области я в основном занимаюсь самообразованием".
"Вау!" Директор Цуй снова был потрясен: "Вы так сильны, полагаясь только на самообразование".
Сюэ Кунь усмехнулся и скромно сказал: "В основном потому, что Саньцин имеет достаточную экспериментальную и академическую среду, которая позволяет нам самообразовываться".
Как только речь зашла о профессиональных знаниях, Сюэ Кунь, казалось, не мог остановиться и продолжал говорить о соответствующих аспектах нанотехнологий.
"Не знаю, смотрели ли вы какие-нибудь научно-фантастические фильмы. В этих научно-фантастических фильмах нанороботы - это группа микророботов с батареями, чипами и другими электронными устройствами, а также с металлическим корпусом. На самом деле, нанороботы в реальности совсем не такие".
Директор Цуй поспешно кивнул, и на его лице появилась улыбка: "Верно, я смотрел научно-фантастический фильм, не помню, фильм это был или мультфильм, в любом случае, там была команда уменьшенных врачей, которые поднялись на подводную лодку микрометрового масштаба и вошли в кровь раненого дипломата".
"Хотя каждое сердцебиение дипломата вызывало колебания крови, которые постоянно ставили подводную лодку на грань опрокидывания, а иммунные клетки человеческого тела безумно атаковали подводную лодку как врага, героические главные герои все же смогли управлять подводной лодкой, чтобы избежать опасности в крови, и, наконец, уничтожить тромб".
"Этот фильм был довольно интересным, когда я смотрел его в то время. Я действительно представлял себе нанороботов похожими на терминаторов, но теперь, увидев нано-таблетки Саньцин, я понял, что слишком много думаю".
Директор Цуй почесал щетину на подбородке и немного смущенно сказал.
Сюэ Кунь рассмеялся и сказал: "На самом деле, с помощью самых точных технологий механической обработки, доступных в настоящее время человечеству, невозможно создать традиционного робота, который плавал бы в человеческом теле".
"Поэтому материалы, используемые для нанороботов, - это различные полимерные полимеры, белки и молекулы ДНК, просто физическими и химическими методами они приобретают особую структуру и функции".
"В медицинской области, помимо функций доставки лекарств, таких как нано-таблетки, нанороботы также можно использовать для мониторинга заболеваний, визуализации сосудистых тканей, и они имеют очень широкий спектр применения. Теоретически, нанороботы могут лечить все болезни в будущем".
"Просто сейчас нанороботы находятся в первом поколении, у них есть только двигатель и топливо, нет мозга, и их нельзя сделать интеллектуальными с помощью чипов и программирования, поэтому они все еще находятся на очень примитивной стадии, и, возможно, их более уместно называть наномоторами".
"Ко второму поколению нанороботов, которые будут собраны непосредственно из атомов или молекул, они смогут выполнять сложные задачи в наномасштабе".
"Нанороботы третьего поколения будут еще более мощными и будут содержать искусственный интеллект и нанокомпьютеры, и будут относиться к интеллектуальным устройствам".
Директор Цуй не мог не расширить глаза снова, его лицо было полно недоверия, смешанного с намеком на безмятежное стремление.
"Интересно, до какой степени разовьется технология, прежде чем появятся такие нанороботы".
В конце концов, он хлопнул себя по бедру и сказал: "Если бы действительно существовали такие нанороботы, то, вероятно, мы, врачи, остались бы без работы. Ха-ха-ха".
Вдруг тихо постучали в дверь.
"Директор, члены семьи пациента подписали документы, все готово", - медсестра стучала в дверь и кричала.
"Иду, мы с доктором Сюэ сейчас подойдем", - директор Цуй поспешно встал и направился к двери.
"Действительно, после стольких разговоров пора идти лечить людей, нужно показать, чего мы стоим".
Последняя капля нервозности в сердце Сюэ Куня исчезла вместе с водой, выпитой из стакана.
Он поднял коробку и по пятам последовал за ним.