Самые значимые открытия в медицине. Научное открытие: научились превращать карие глаза в голубые. Искусственное сердце AbioCor
В первые два десятилетия 21-го века наука обогатилась целым рядом открытий, которые в перспективе могут значительно повлиять на качество жизни каждого человека. Чего стоит только получение стволовых клеток из кожи взрослого человека, дающее возможность выращивать нужные органы без использования эмбриональных клеток!
Фундаментальное открытие гравитационных волн дает человечеству надежду на путешествия между звездами, а из нового материала графен совсем скоро будут производить сверхъемкие аккумуляторы. Впрочем, обо всем по порядку: в нижеприведенном рейтинге мы постарались систематизировать важнейшие научные открытия 21 века по степени их значимости для человечества.
ТОП-10 самых значительных научных открытий XXI века
10. БИОНИКА. Сконструированы биопротезы, управляемые силой мысли
Еще недавно утраченные конечности людям заменяли пластиковые муляжи или даже крюки. В последние два десятилетия наука сделала огромный шаг в создании биопротезов, управляемых силой мысли и даже передающих ощущения от искусственных пальцев в мозг. В 2010 г. английская фирма «RSLSteeper» представила биопротез руки, с помощью которого человек способен открывать двери ключом, разбивать яйца на сковородку, снимать деньги в банкомате и даже держать пластиковый стаканчик.
Одноразовый стакан легко раздавить при чрезмерном усилии, но ученые добились того, что силу сжатия пальцев можно варьировать. Управляющие сигналы для этого снимаются с грудных мышц тела.
Другая компания «Bebionic» в 2016 г. изготовила для инвалида Найджела Экленда бионический протез руки, которым не только можно управлять силой мысли. Вдобавок к этому изделие оснащено датчиками чувствительности, подключенными к нервным окончания культи. Таким образом, достигается обратная связь, чтобы пациент мог чувствовать прикосновения и тепло. Пока биопротезы являются достаточно дорогими, однако благодаря развитию 3D-печати уже в ближайшее время прогнозируется их более широкая доступность.
9. БИОТЕХНОЛОГИИ. Создана первая в мире синтетическая бактериальная клетка
В 2010 г. группа ученых под руководством Крейга Вентера добилась прорыва в амбициозном проекте по созданию ни много, ни мало – новой жизни. Биологи взяли геном бактерии Mycoplasma genitalium и систематически, один за другим, удаляли из него гены, чтобы определить минимальный набор, необходимый для жизни. Оказалось, что он должен включать 382 гена, составляющих, как бы основу жизни. После этого ученые уже «с нуля» составили искусственный геном, который пересадили в клетку бактерии Mycoplasma capricolum, из которой предварительно были удалены собственные комплексы ДНК.
Искусственная клетка, которая даже получила собственное имя – Синтия, оказалась жизнеспособной и начала активно делиться.
Данный успех открывает перед биотехнологами широчайшие возможности по созданию гораздо более сложных организмов с заданными параметрами. Уже сейчас конструируются искусственные клетки, которые смогут производить вакцины и даже топливо для автомобилей, а в перспективе биологи надеются создать бактерию, которая бы поглощала углекислый газ. Такой микроорганизм мог бы помочь в ликвидации парникового эффекта на Земле, а также в терраформировании Марса и Венеры.
Так выглядит первая в мире размножившаяся искусственная клетка Синтия под электронным микроскопом
8. АСТРОФИЗИКА. Обнаружены планета Эрида и вода на Марсе
К крупнейшим открытиям 21 века можно отнести сразу две «космические» находки. В 2005 г. группой американских астрономов из обсерватории «Джемини», Йельского и Калифорнийского университетов было открыто небесное тело, движущееся за орбитой Плутона. Дальнейшие исследования показали, что малая планета, получившая название Эрида, по размерам лишь немного уступает Плутону. В 2006 г. это небесное тело сфотографировал орбитальный телескоп «Хаббл», обнаружив вращающийся вокруг него довольно крупный спутник, получивший название Дисномия. Предполагается, что по физическим характеристикам Эрида похожа на Плутон, а ее поверхность, скорее всего, покрыта ярко-белым льдом, поскольку альбедо (отражающая способность) планетоида уступает только спутнику Сатурна Энцеладу.
Вторым крупнейшим открытием 21 века в исследовании Солнечной системы является обнаружение воды на Марсе. Еще в 2002 г. орбитальный аппарат «Одиссей» обнаружил признаки наличия под поверхностью планеты водяного льда. В 2005 г. европейский аппарат «Марс-Экспресс» заснял кратеры с явственными следами водяных потоков, а окончательно развеял сомнения американский зонд «Феникс». В 2008 г. он сел в окрестностях Северного полюса и в одном из экспериментов – успешно выделил воду из марсианского грунта. Гарантированное наличие влаги на Красной планете снимает главное ограничение для ее колонизации. Америка планирует запустить пилотируемую миссию на Марс уже в 2030-х годах, идет разработка ядерного двигателя для этой цели и в России.
7. НЕЙРОЛОГИЯ. Впервые записаны и перезаписаны воспоминания в мозг
В 2014 г. исследователям из Массачусетского университета удалось внедрить в память подопытных мышей ложные воспоминания. Им в голову были вживлены оптоволоконные провода, присоединенные к участкам мозга, ответственным за формирование памяти. По ним ученые подавали лазерные сигналы, которые воздействовали на определенные участки нейронов. В результате удалось добиться как стирания некоторых воспоминаний мышей, так и формирования ложных. Например, грызуны забывали, что в определенном участке клетки у них когда-то были приятные встречи с самками и больше не стремились туда. В то же время, ученым удалось создать новые воспоминания о том, что «опасный» отсек клетки, на самом деле привлекателен и мыши старались оказаться именно там.
На первый взгляд, эти результаты выглядят детской игрой, да еще и с сомнительным этическим подтекстом. Между тем, нейрофизиологам удалось главное – найти участки мозга, отвечающие за память (гиппокамп и префронтальная кора) и создать, пусть пока примитивные, методы воздействия на них. Это дает широкие перспективы для совершенствования путей воздействия на мозг, а в будущем позволит лечить фобии и душевные расстройства. Не исключено, что уже в обозримом будущем удастся создать приборы для пакетной закачки данных в человеческий мозг для быстрого обучения наукам, требующим запоминания большого количества данных, например, можно будет в кратчайшие сроки овладеть иностранным языком.
6. ФИЗИКА. Обнаружен бозон Хиггса или «частица Бога»
В июле 2012 г. произошло открытие, ради которого были потрачены 6 млрд. долларов, вложенные в постройку Большого адронного коллайдера (CERN) близ Женевы. Ученые обнаружили т.н. «частицу Бога», существование которой было предсказано еще в 60-х годах британским физиком Питером Хиггсом. В честь него она и была названа. Благодаря экспериментальному доказательству существования бозона Хиггса фундаментальная физика получила последнее недостающее звено для построения пренормируемой квантовой теории поля. Данная теория является продолжением классической квантовой механики, однако качественно меняет взгляд на картину микромира и Вселенной в целом.
Практическое значение открытия бозона Хиггса заключается в том, что ученым открываются перспективы разработки антигравитации и разработки двигателей, которым не требуется энергия для работы.
Для этого нужно «всего ничего» - научиться убирать т.н. хиггсовское поле, которое связывает элементарные частицы, не давая им разлетаться. В этом случае масса объекта с нейтрализованным полем будет равна нулю, а значит - он перестанет принимать участие в гравитационном взаимодействии. Разумеется, такие открытия – вопрос весьма отдаленного будущего.
5. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. Создан сверхпрочный материал графен
Графен – это уникальный по прочности и многим другим свойствам материал, который был впервые получен русскими физиками (работающими в Британии) Константином Новоселовым и Андреем Геймом в 2004 г. Через 6 лет ученых наградили за это Нобелевской премией, а в наши дни графен активно исследуется и уже применяется в некоторых изделиях . Необычность материала заключается сразу в нескольких его особенностях. Во-первых – это второй по прочности (после карбина) из известных ныне материалов. Во-вторых, графен – великолепный проводник, с помощью которого можно достигать уникальные электронные эффекты. В-третьих, материал обладает высочайшими показателями теплопроводности, что опять же – позволяет использовать его в полупроводниковой электронике без опасений ее перегрева.
Особые надежды на графен возлагаются в плане его применения в сверхъемких аккумуляторах, которых так не хватает электромобилям.
В 2017 г. компания «Samsung» представила один из первых АКБ на основе графена с емкостью на 45% выше, чем у его литий-ионного аналога сопоставимой величины. Но самое главное – новый аккумулятор заряжается и отдает заряд в 5 раз быстрее обычного. Примечательно, что речь идет не о полностью графеновом, а о гибридном АКБ, где инновационный материал используется как вспомогательный. Если же, точнее – когда разработчики создадут полностью графеновую батарею, это станет настоящей революцией в энергетике. Главной проблемой в широком использовании графена является дороговизна его получения и недостатки в технологиях, которые пока не позволяют получить абсолютно однородный материал. Однако уже сейчас число заявок на патенты с использованием графена зашкалило за 50 тыс., поэтому нет сомнения, что уже в обозримом будущем необычный материал заметно повлияет на качество жизни людей.
4. БИОЛОГИЯ. Получены стволовые клетки не из эмбрионов, а из зрелых тканей
В 2012 г. нобелевская премия по физиологии и медицине была вручена английскому биологу Джону Гердону и его японскому коллеге Сине Яманаке. Они произвели настоящий фурор в среде биотехнологов, создав из обычных клеток – стволовые, т.е. способные составлять любые органы. Для этого ученые ввели в клетки соединительной ткани мыши всего 4 гена и в результате фибропласты превратились в незрелые стволовые клетки, обладающие всеми свойствами эмбриональных. Из подобного материала можно вырастить любой орган – от печени до сердца.
Таким образом, исследователи не только теоретически, но и практически доказали обратимость специализации клеток, что невозможно переоценить.
До недавних пор считалось, что стволовые клетки можно получить только из эмбрионов или пуповинной крови. Первое – сомнительно с этической точки зрения, а второе – вынуждало людей (в основном богатых) делать банк стволовых клеток сразу после рождения ребенка, чтобы в будущем он мог использовать его для лечения. Открытие физиологов сняло данные ограничения и теперь каждому человеку (как минимум, теоретически) доступно лечение стволовыми клетками и клонирование органов, содержащих «родную» ДНК организма.
3. АСТРОФИЗИКА. Доказано существование гравитационных волн
Открытие гравитационных волн считается величайшим научным достижением 2016 года, а возможно и всего второго десятилетия XXI века. В 2017 году их первооткрывателям - Райнеру Вайссу, Бэрри Бэришу и Кипу Торну была присуждена нобелевская премия по физике. С помощью двух интероферометрических обсерваторий LIGO и VIRGO, расположенных в США и Италии, ученым удалось зафиксировать гравитационные волны, образовавшиеся в результате слияния двух черных дыр на расстоянии в 1,3 млрд. световых лет от Солнца.
Тем самым исследователи экспериментально подтвердили достоверность Общей теории относительности Эйнштейна, предсказавшей наличие гравитационных волн еще в начале ХХ века (на уровне теории).
Впоследствии LIGO и VIRGO зафиксировали еще два гравитационных всплеска от столкновения нейтронных звезд. Выдающаяся ценность открытия заключается в подтверждении искривления пространства-времени под воздействием массивных объектов. Это означает, что тысячи раз описанные фантастами путешествия звездолетов сквозь «нуль-пространство» и «гиперпереходы» вполне возможны, хоть и являются перспективой далекого будущего. Вероятно, неслучайно, один из первооткрывателей гравитационных волн – Кип Торн, по итогам своих исследований выпустил книгу, «Интерстеллар. Наука за кадром», название которой перекликается со знаменитым фильмом.
Примерно так по Эйнштейну выглядит пространство-время в окрестностях Солнца, искривляющееся под воздействием массивной звезды. Теперь данная картина доказана экспериментально
2. ФИЗИКА. Проведены успешные опыты по дальней квантовой телепортации
Под квантовой телепортацией понимается не перемещение физических объектов, а передача информации о состоянии элементарной частицы или атома. Важнейшим моментом здесь является расстояние – вплоть до начала XXI века подобную связь удавалось обеспечить только на уровне микромира. Прорывным стал 2009 г., когда ученым из Мерилендского университета удалось передать квантовое состояние иона иттербия на 1 метр. Затем инициативу в данном направлении исследований прочно перехватили китайские ученые.
Сначала им удалось обеспечить квантовую связь на дистанции 120 км, а в 2017 г. – осуществить первую космическую квантовую телепортацию со спутника «Мо-Цзы» на три наземных лаборатории до которых было 1203 км.
Такой научно-технологический скачок позволит уже в ближайшем будущем создавать абсолютно защищенные линии связи, которые даже теоретически не смогут взломать хакеры. В условиях, когда финансовая, деловая и частная жизнь все больше перемещается в Интернет, линии на основе квантовой телепортации обещают стать настоящей панацеей в сфере информационной безопасности. Кроме того, на основе данного способа связи разрабатываются сверхбыстрые компьютеры, которые в перспективе заменят существующие.
1. КИБЕРНЕТИКА. Создан робот с биологическим мозгом
В 2008 г. ученые из Англии создали, пожалуй, первого в мире киборга – полуживого робота с мозгом на основе 300 тыс. крысиных нейронов. Их выделили из эмбриона грызуна, разделили с помощью специального фермента и разместили в питательном растворе на пластине размером 8 см. К полученному квазимозгу ученые присоединили 60 электродов, которые считывают сигналы с нейронов и передают их к электронной схеме. Они же служат для доставки в мозг сигналов. Первый робот с биологическим мозгом получил собственное имя – Гордон, был оснащен платформой для передвижения и ультразвуковым сенсором, сканирующим местность при езде. Сигналы от него идут в мозг, а возникающие там импульсы и обратная связь управляют движением.
Исследователям удалось добиться обучаемости Гордона, поскольку нейроны обладают памятью. Упершись в препятствие всего один раз, робот в 80% случаев уже не ездит по неудачному маршруту. При этом, как заявляют ученые, Гордон не управляется извне, а контролируется исключительно серым веществом, доставшимся от крысы. Таким образом, британцы сделали первый шаг по созданию полноценных киборгов на основе уже не десятков тысяч, а миллиардов нейронов, что, скорее всего, произойдет еще до конца текущего столетия.
Смотрите видео о важнейших научных открытиях XXI века на
Прошедший год для науки был очень плодотворным. Особенного прогресса ученые достигли в сфере медицины. совершило удивительные открытия, научные прорывы и создало множество полезных медикаментов, которые непременно в скором времени окажутся в свободном доступе. Предлагаем ознакомиться с десяткой самых удивительных медицинских прорывов 2015 года, которые обязательно внесут серьезный вклад в развитие медицинских услуг в самое ближайшее время.
В 2014 году Всемирная организация здравоохранения предупредила всех о том, что человечество вступает в так называемую постантибиотическую эру. И ведь она оказалась правой. Наука и медицина аж с 1987 не производили действительно новых видов антибиотиков. Однако болезни не стоят на месте. Каждый год появляются новые заразы, более устойчивые к существующим медикаментам. Это стало настоящей мировой проблемой. Тем не менее в 2015 году ученые совершили открытие, которое, по их мнению, привнесет кардинальные перемены.
Ученые открыли новый класс антибиотиков из 25 противомикробных препаратов, включая очень важный, получивший название теиксобактин. Этот антибиотик уничтожает микробов, блокируя их способность производить новые клетки. Другими словами, микробы под воздействием этого лекарства не могут развиваться и вырабатывать со временем устойчивость к препарату. Теиксобактин к настоящему моменту доказал свою высокую эффективность в борьбе с резистентным золотистым стафилококком и несколькими бактериями, вызывающими туберкулез.
Лабораторные испытания теиксобактина проводились на мышах. Подавляющее большинство экспериментов показали эффективность препарата. Человеческие испытания должны начаться в 2017 году.
Медики вырастили новые голосовые связки
Одно из самых интересных и перспективных направлений в медицине является регенерация тканей. В 2015 году список воссозданных искусственным методом органов пополнился новым пунктом. Врачи из Висконсинского университета научились выращивать человеческие голосовые связки фактически из ничего.
Группа ученых под руководством доктора Натана Вельхэна биоинженерным способом создала ткань, способную имитировать работу слизистой оболочки голосовых связок, а именно ту ткань, которая представляется двумя лепестками связок, которые вибрируя позволяют создавать человеческую речь. Клетки-доноры, из которых впоследствии были выращены новые связки, были взяты у пяти пациентов-добровольцев. В лабораторных условиях за две недели ученые вырастили необходимую ткань, после чего добавили ее к искусственному макету гортани.
Создаваемый полученными голосовыми связками звук, ученые описывают как металлический и сравнивают его со звуком роботизированного казу (игрушечный духовой музыкальный инструмент). Однако ученые уверены в том, что созданные ими голосовые связки в реальных условиях (то есть при имплантации в живой организм) будут звучать почти как настоящие.
В рамках одного из последних экспериментов на лабораторных мышах с привитым человеческим иммунитетом исследователи решили проверить, будет ли организм грызунов отторгать новую ткань. К счастью, этого не случилось. Доктор Вельхэм уверен, что ткань не будет отторгаться и человеческим организмом.
Лекарство от рака может помочь и пациентам с болезнью Паркинсона
Тисинга (или нилотиниб) является проверенным и одобренным лекарством, которое обычно используют для лечения людей с признаками лейкемии. Однако новое исследование, проведенное медицинским центром Джорджтаунского университета, показывает, что лекарство Тасинга может являться очень сильным средством для контроля моторных симптомов у людей с болезнью Паркинсона, улучшая их моторные функции и контролируя немоторные симптомы этой болезни.
Фернандо Паган, один из докторов, проводивших данное исследование, считает, что нилотинибная терапия может являться первым в своем роде эффективным методом снижения деградации когнитивных и моторных функции у пациентов с нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Паркинсона.
Ученые в течение шести месяцев давали увеличенные дозы нилотиниба 12 пациентам-добровольцам. У всех 12 пациентов, прошедших данное испытание препарата до конца, наблюдалось улучшение моторных функций. У 10 из них отметили значительное улучшение.
Основной задачей данного исследования была проверка безопасности и безвредности нилотиниба на человеческий организм. Используемая доза препарата была гораздо меньше той дозы, которая обычно дается пациентам с лейкемией. Несмотря на то, что препарат показал свою эффективность, исследование все же проводилось на небольшой группе людей без привлечения контрольных групп. Поэтому перед тем, как Тасингу начнут использовать в качестве терапии болезни Паркинсона, придется провести еще несколько испытаний и научных исследований.
Первая в мире 3D-напечатанная грудная клетка
Последние несколько лет технология 3D-печати проникает во многие сферы, приводя к удивительным открытиям, разработкам и новым методам производства. В 2015 году доктора из университетского госпиталя Саламанка в Испании провели первую в мире операцию по замене поврежденной грудной клетки пациента на новый 3D-напечатанный протез.
Человек страдал редким видом саркомы, и у врачей не осталось другого выбора. Чтобы избежать распространение опухоли дальше по организму, специалисты удалили у человека почти всю грудину и заменили кости титановым имплантатом.
Как правило, имплантаты для крупных отделов скелета производят из самых разных материалов, которые со временем могут изнашиваться. Помимо этого, замена столь сложного сочленения костей, как кости грудины, которые, как правило, уникальны в каждом отдельном случае, потребовала от врачей провести тщательное сканирование грудины человека, чтобы разработать имплантат нужного размера.
В качестве материала для новой грудины было решено использовать . После проведения высокоточной трехмерной компьютерной томографии, ученые использовали принтер Arcam стоимостью 1,3 миллиона долларов и создали новую титановую грудную клетку. Операция по установке новой грудины пациенту прошла успешно, и человек уже прошел полный курс реабилитации.
Из клеток кожи в клетки мозга
Ученые из калифорнийского Института Солка в Ла-Холья посвятили ушедший год исследованиям человеческого мозга. Они разработали метод трансформирования клеток кожи в мозговые клетки и уже нашли несколько полезных сфер применения новой технологии.
Следует отметить, что ученые нашли способ превращения кожных клеток в старые мозговые клетки, что упрощает дальнейшее их использование, например, при исследованиях болезней Альцгеймера и Паркинсона и их взаимосвязи с эффектами, вызываемыми старением. Исторически сложилось, что для таких исследований применялись клетки мозга животных, однако ученые в этом случае были ограничены в своих возможностях.
Относительно недавно ученые смогли превратить стволовые клетки в клетки мозга, которые можно использовать для исследований. Однако это довольно трудоемкий процесс, и на выходе получаются клетки, не способные имитировать работу мозга пожилого человека.
Как только исследователи разработали способ искусственного создания клеток мозга, они направили свои усилия на создание нейронов, которые обладали бы возможностью производства серотонина. И хотя полученные клетки обладают лишь крошечной долей возможностей работы человеческого мозга, они активно помогают ученым в исследованиях и поиске лекарств от таких болезней и расстройств, как аутизм, шизофрения и депрессия.
Противозачаточные таблетки для мужчин
Японские ученые из Научно-исследовательского института исследований микробных заболеваний в Осаке опубликовали новую научную работу, согласно которой в недалеком будущем мы сможем производить реально действующие противозачаточные таблетки для мужчин. В своей работе ученые описывают исследования препаратов «Такролимус» и «Цикслоспорин А».
Обычно эти лекарства используются после проведения операций по трансплантации органов для подавления иммунной системы организма, чтобы та не отторгала новую ткань. Блокада происходит благодаря ингибированию производства энзима кальцинейрина, который содержит белки PPP3R2 и PPP3CC, обычно имеющиеся в мужском семени.
В своем исследовании на лабораторных мышах ученые обнаружили, что как только в организмах грызунов производится недостаточно белка PPP3CC, то их репродуктивные функции резко сокращаются. Это натолкнуло исследователей к выводу, что недостаточный объем этого белка может привести к стерильности. После более тщательного изучения специалисты заключили, что данный белок дает клеткам спермы гибкость и необходимые силу и энергию для проникновения через мембрану яйцеклетки.
Проверка на здоровых мышах только подтвердила их открытие. Всего пять дней применения препаратов «Такролимус» и «Цикслоспорин А» привело к полной бесплодности мышей. Однако их репродуктивная функция полностью восстановилась всего через неделю после того, как им перестали давать эти препараты. Важно отметить, что кальцинейрин не является гормоном, поэтому применение препаратов никоим образом не снижает половое влечение и возбудимость организма.
Несмотря на многообещающие результаты, потребуется несколько лет для создания реальных мужских противозачаточных таблеток. Около 80 процентов исследований на мышах не применимы для человеческих случаев. Однако ученые по-прежнему надеются на успех, так как эффективность препаратов была доказана. Кроме того, аналогичные препараты уже прошли человеческие клинические испытания и широко используются.
Печать ДНК
Технологии 3D-печати привели к появлению уникальной новой индустрии — печати и продаже ДНК. Правда, термин «печать» здесь скорее используется именно для коммерческих целей, и необязательно описывает то, что же в этой сфере происходит на самом деле.
Исполнительный директор компании Cambrian Genomics объясняет, что данный процесс лучше всего описывает фраза «проверка на ошибки», нежели «печать». Миллионы частей ДНК помещаются на крошечные металлические подложки и сканируются компьютером, который отбирает те цепи, которые в конечном итоге должны будут составлять всю последовательность ДНК-цепочки. После этого лазером аккуратно вырезаются нужные связи и помещаются в новую цепочку, предварительно заказанную клиентом.
Такие компании, как Cambrian, считают, что в будущем люди смогут благодаря специальному компьютерному оборудованию и программному обеспечению создавать новые организмы просто для развлечения. Конечно же, такие предположения сразу же вызовут праведный гнев людей, сомневающихся в этической корректности и практической пользе данных исследований и возможностей, но рано или поздно, как бы мы этого хотели или не хотели, мы к этому придем.
Сейчас же ДНК-печать демонстрирует немногообещающий потенциал в медицинской сфере. Производители лекарств и исследовательские компании — вот список первых клиентов таких компаний, как Cambrian.
Исследователи из Каролинского института в Швеции пошли еще дальше и начали создавать из ДНК-цепочек различные фигурки. ДНК-оригами, как они это называют, может на первый взгляд показаться обычным баловством, однако практический потенциал использования у этой технологии тоже имеется. Например, его можно будет применять при доставке лекарственных средств в организм.
Наноботы в живом организме
В начале 2015 года сфера робототехники одержала большую победу, когда группа исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Диего объявила о том, что провела первые успешные тесты с применением наноботов, которые выполнили поставленную перед ними задачу, находясь внутри живого организма.
Живым организмом в данном случае выступали лабораторные мыши. После помещения наноботов внутрь животных микромашины направились к желудкам грызунов и доставили помещенный на них груз, в качестве которого выступали микроскопические частички золота. К концу процедуры ученые не отметили никаких повреждений внутренних органов мышей и тем самым подтвердили полезность, безопасность и эффективность наноботов.
Дальнейшие тесты показали, что доставленных наноботами частичек золота в желудках остается больше, чем тех, которые были просто введены туда с приемом пищи. Это натолкнуло ученых на мысль о том, что наноботы в будущем смогут гораздо эффективные доставлять нужные лекарства внутрь организма, чем при более традиционных методах их введения.
Моторная цепь крошечных роботов состоит из цинка. Когда она попадает в контакт с кислотно-щелочной средой организма, происходит химическая реакция, в результате которой производятся пузырьки водорода, которые и продвигают наноботов внутри. Спустя какое-то время наноботы просто растворяются в кислотной среде желудка.
Несмотря на то, что данная технология разрабатывается уже почти десятилетие, только в 2015 году ученые смогли провести ее фактические тесты в живой среде, а не обычных чашках Петри, как делалось много раз до этого. В будущем наноботов можно будет использовать для определения и даже лечения различных болезней внутренних органов, путем воздействия нужными лекарствами на отдельные клетки.
Инъекционный мозговой наноимплантат
Группа ученых из Гарварда разработала имплантат, обещающий возможность лечения ряда нейродегенеративных расстройств, которые приводят к параличу. Имплантат представляет собой электронное устройство, состоящее из универсального каркаса (сетки), к которому в дальнейшем можно будет подсоединять различные наноустройства уже после введения его в мозг пациента. Благодаря имплантату можно будет следить за нейронной активностью мозга, стимулировать работу определенных тканей, а также ускорять регенерацию нейронов.
Электронная сетка состоит из проводящих полимерных нитей, транзисторов или наноэлектродов, которые соединяют между собой пересечения. Почти вся площадь сетки состоит из отверстий, что позволяет живым клеткам образовывать новые соединения вокруг нее.
К началу 2016 года команда ученых из Гарварда по-прежнему проводит тесты безопасности использования подобного имплантата. Например, двум мышам имплантировали в мозг устройство, состоящее из 16 электрических компонентов. Устройства успешно используются для мониторинга и стимуляции определенных нейронов.
Искусственное производство тетрагидроканнабинола
Многие годы марихуана использовалась в медицине в качестве обезболивающего средства и в частности для улучшения состояний больных раком и СПИДом. В медицине также активно используется и синтетический заменитель марихуаны, а точнее ее основного психоактивного компонента тетрагидроканнабинола (или THC).
Однако биохимики из Технического университета Дортмунда объявили о создании нового вида дрожжевого грибка, производящего THC. Более того, по неопубликованным данным известно, что эти же ученые создали еще один вид дрожжевого грибка, который производит каннабидиол, другой психоактивный компонент марихуаны.
В марихуане содержится сразу несколько молекулярных соединений, которые интересуют исследователей. Поэтому открытие эффективного искусственного способа создания этих компонентов в больших количествах могло бы принести медицине огромную пользу. Однако метод обычного выращивания растений и последующая добыча необходимых молекулярных соединений является сейчас наиболее эффективным способом. Внутри 30 процентов сухой массы современных видов марихуаны может содержаться нужный компонент THC.
Несмотря на это, дортмундские ученые уверены, что смогут найти более эффективный и быстрый способ добычи THC в будущем. К настоящему моменту созданный дрожжевой грибок повторно выращивается на молекулах такого же грибка вместо предпочтительной альтернативы в виде простых сахаридов. Все это приводит к тому, что с каждой новой партией дрожжей уменьшается и количество свободного компонента THC.
В будущем ученые обещают оптимизировать процесс, максимизировать производство THC и увеличить масштабы до индустриальных нужд, что в конечном итоге удовлетворит нужды медицинских исследований и европейских регуляторов, которые ищут новый способы производства тетрагидроканнабинола без выращивания самой марихуаны.
В XXI веке трудно угнаться за научным прогрессом. В последние годы мы научились выращивать в лабораториях органы, искусственно управлять активностью нервов, изобрели хирургических роботов, которые могут делать сложные операции.
Как известно, для того, чтобы зреть в будущее, необходимо помнить прошлое. Представляем семь великих научных открытий в медицине, благодаря которым удалось спасти миллионы человеческих жизней.
Анатомия тела
В 1538 году итальянский естествоиспытатель, «отец» современной анатомии, Везалий представил миру научное описание строения тела и определения всех органов человека. Трупы для анатомических исследований ему приходилось выкапывать на кладбище, так как Церковь запрещала подобные медицинские опыты.Сейчас великий ученый считается основоположником научной анатомии, в честь него называют кратеры на луне, с его изображением печатают марки в Венгрии, Бельгии, а при жизни за результаты своего упорного труда он чудом избежал инквизиции.
Вакцинация
Сейчас многие специалисты здравоохранения полагают, что открытие вакцин – колоссальный прорыв в истории медицины. Они предотвратили тысячи болезней, остановили повальную смертность и по сей день предупреждают инвалидность. Некоторые даже полагают, что это открытие превосходит все другие по количеству спасенных жизней. 
Английский врач Эдвард Дженнер, с 1803 года руководитель ложи оспопрививания в городе на Темзе, разработал первую в мире вакцину против «страшного божьего наказания» - оспы. Прививая безвредный для человека вирус коровьей болезни, он обеспечил иммунитет своим пациентам.
Препараты анестезии
Только представьте себе операцию без анестезии, или проведение хирургического вмешательства без устранения боли. Правда, мороз по коже? 200 лет назад любое лечение сопровождалось мучениями и дикой болью. Например, в Древнем Египте перед операцией пациента лишали сознания, передавливая сонную артерию. В других странах – поили отваром конопли, мака или белены. 
Первые эксперименты с анестетиками – закисью азота и эфирного газа - пустили в ход только в XIX веке. Переворот сознания хирургов произошел 16 октября 1986 года, когда американский дантист, Томас Мортон, извлек у пациента зуб при помощи эфирной анестезии.
Рентгеновские лучи
8 ноября 1895 года на основании работы одного из самых старательных и талантливых физиков XIX века Вильгельма Рентгена, медицина обрела технологию, способную произвести процесс диагностики множества заболеваний безоперационным путем. 
Этот научный прорыв, без которого сейчас не представляется работа ни одного медицинского учреждения, помогает определять множество заболеваний – от переломов до злокачественных образований. Рентгеновские лучи применяют при лучевой терапии.
Группа крови и резус-фактор
На рубеже XIX и XX веков свершилось величайшее достижение биологии и медицины: экспериментальные исследования иммунолога Карла Ландштейнера, позволили выявить индивидуальные антигенные характеристики эритроцитов и избежать дальнейших смертельных обострений, связанных с переливанием взаимоисключающих групп крови. 
Будущий профессор и лауреат Нобелевской премии доказал, что группа крови передается по наследству и разнится по свойствам эритроцитов. Впоследствии появилась возможность с помощью донорской крови излечивать раненых и омолаживать нездоровых людей – что в настоящее время является обыденной медицинской практикой.
Пенициллин
Открытие пенициллина дало старт развитию эры антибиотиков. Сейчас они спасают бесчисленное количество жизней, справляются с большинством древнейших летальных заболеваний, таких, как сифилис, гангрена, малярия и туберкулез. 
Пальма первенства в открытии важного лечебного препарата принадлежит британскому бактериологу Александру Флемингу, который вполне случайно обнаружил, что плесневый грибок убил бактерии в чашке Петри, которая валялась в раковине в лаборатории. Его работу продолжили Говард Флори и Эрнст Борис, выделив пенициллин в очищенном виде и поставив его на массовый поток производства.
Инсулин
Человечеству сложно вернуться в события столетней давности и поверить, что больные сахарным диабетом были обречены на смерть. Только в 1920 году канадский ученый Фредерик Бантинг и его коллеги определили гормон поджелудочной железы инсулин, который стабилизирует уровень сахара в крови и оказывает многогранное воздействие на обмен веществ. До сих пор инсулин сокращает число смертности и инвалидности, снижает потребность в госпитализации и дорогостоящих препаратах. 
Вышеперечисленные открытия – отправная точка всех дальнейших достижений медицины. Однако стоит помнить, что все перспективные возможности открыты перед человечеством благодаря уже установленным фактам и трудам наших предшественников. Редакция сайт предлагает вам познакомиться с самыми известными учеными в мире .
Условные рефлексы
По утверждению Ивана Петровича Павлова, выработка условного рефлекса происходит в результате формирования временной нервной связи между группами клеток коры мозга. Если выработать прочный условный пищевой рефлекс, например, на свет, то такой рефлекс является условным рефлексом первого порядка. На его базе можно выработать условный рефлекс второго порядка, для этого дополнительно применяют новый, предшествующий сигнал, например звук, подкрепляя его условным раздражителем первого порядка (светом).Иван Петрович Павлов исследовал условные и безусловные рефлексы человека
Если условный рефлекс подкреплялся всего несколько раз, он угасает быстро. На его восстановление приходится затрачивать почти столько же усилий, как и при его первичной выработке.
Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен
Современная медицина еще не ответила на самые страшные вызовы XX века, вроде рака, ВИЧ, адаптивных бактерий и гибридных вирусов, но горизонты осуществляемых исследований вселяют надежду на то, что панацея достижима. Сегодня научные поиски пересекаются с мечтами психотерапии о препаратной корректировке человеческого поведения, доходят до устройств, замещающих фармацевтическую химию, и упираются в сокровищницу ген, где в молекулах ДНК закодированы рецепты неизлечимых недугов. В обозримом будущем можно будет делать уколы без иголок, пить таблетки от расизма, снимать головные боли одним нажатием на кнопку и лечить синдром Дауна на эмбриональном уровне. Далее список прорывов в современной медицине, которые обещают сделать нашу жизнь если не лучше, то определенно - совсем другой.
Противозачаточные препараты для мужчин
Ученым из Института рака Дана-Фабер в Бостоне (США) удалось разработать препарат, который способен совершить настоящую революцию в области негормональной контрацепции для мужчин. Его активным веществом является JQ1 - химическое соединение, которое выборочно замедляет семеннико-специфичный протеин бромодомен и блокирует спермогенез. При этом у препарата нет седативного и анксиолитического эффекта. JQ1 испытывали на мышах и он показал свою высокую эффективность. При этом репродуктивная способность животных быстро восстанавливалась после того, как действие препарата заканчивалось. Специалисты подсчитали, что порядка ⅓ пар в мире предпочитают пользоваться презервативами, избегая противозачаточных таблеток и других средств контрацепции для женщин. Считается, что большая часть случаев незапланированной беременности приходится именно на такие союзы.Лекарство от плохих воспоминаний
Ученым из Университета Монреаля (Канада) удалось найти препарат, который сокращает у человека потребность обращаться к тяжелым воспоминаниям. Это пока еще не «Вечное сияние чистого разума», но уже заметный шаг на пути к корректированию работы человеческой памяти. Лекарство под названием метирапон на самом деле существует довольно давно: раньше оно использовалось для лечения недостаточности коры надпочечников. Однако специалисты обнаружили, что влияние метирапона на уровень стресса может оказаться куда более полезным. Препарат сокращает выработку кортизола - гормона, который вырабатывается надпочечниками в стрессовых ситуациях. Исследования показали, что медикаментозное снижение уровня кортизола в таких ситуациях ослабляет болезненность воспоминаний и формирует позитивный взгляд на события. В ходе тестов участникам эксперимента рассказывали истории, в которых присутствовали нейтральные и негативные элементы сюжета. Люди, которые перед этим приняли метирапон, спустя четыре дня могли вспомнить первые значительно подробнее, чем вторые, в то время как участники исследования, получившие вместо лекарства плацебо, прекрасно запомнили как нейтральные, так и негативные детали.Нейростимулятор против мигреней и кластерных головных болей
Cпециалисты компании ATI представили публике нейростимулятор, который помогает облегчить кластерные головные боли и мигрени. Аппарат размером с миндальный орех через маленький надрез на десне помещают в область основно-небного ганглия - ограниченного скопления нейронов, расположенного по ходу одного из черепно-мозговых нервов в районе переносицы. Нейростимулятор активируется с помощью внешнего дистанционного пульта управления: при необходимости пациент просто подносит его к щеке. Аппарат включается, блокирует основно-небный ганглий, и боль утихает или ослабевает. Согласно исследованиям в Европе, 68% пациентов хорошо отреагировали на терапию: у них снижалась интенсивность, либо частота болей, а иногда и то, и другое. Применение нейростимулятора против кластерных головных болей в ЕС уже началось. В США государственное Управление по надзору за качеством продуктов питания и лекарственных средств пока разрешило использовать его лишь в исследовательских целях.Лекарство от гипертонии и расизма
По данным ученых из Оксфордского университета (Великобритания), препарат под названием пропанолол, который врачи прописывают при ишемической болезни сердца, гипертонии и других заболеваниях, способен также снижать уровень расизма. В исследовании, которое провели специалисты, участвовало 36 человек. Половина из них приняла пропанолол, а другая половина - таблетки плацебо. По итогам психологического теста, который затем провели ученые, выяснилось, что первая группа демонстрировала значительно меньший уровень подсознательной агрессии по отношению к представителям других народов и рас. Причина - в том, что активные вещества пропанолола снижает активность нейронов и, в качестве побочного эффекта, влияют на интенсивность подсознательных страхов, в том числе связанных с иностранцами. Один из соавторов исследования, профессор факультета философии Оксфордского университета Джулиан Савулеску заявил: «Такие исследования подтверждают, что наше бессознательное отношение к чему-либо можно моделировать с помощью таблеток. Подобные возможности требуют тщательного этического анализа. У биологических исследований, которые ставили своей целью сделать людей лучше, темная история. И пропанолол - это не таблетка от расизма. Но с учетом того, что огромное количество больных уже принимает препараты, у которых есть «моральные» побочные эффекты, нам хотя бы нужно понимать, в чем они заключаются».Хромосомная терапия
Ученым из Университета Массачусетса (США) удалось «отключить» лишнюю копию 21-й хромосомы, которая отвечает за развитие у человека синдрома Дауна. Несмотря на то, что опыты проводились in vitro, это исследование имеет огромное прикладное значение. В будущем оно поможет разработать хромосомную терапию для еще не рожденных детей с трисомией (синдромом Дауна, синдромом Патау, синдромом Эдвардса) или даже симптоматическое лечение для тех, кто уже появился на свет. В рамках исследования специалисты использовали стволовые клетки, полученные из тканей кожи пациента с синдромом Дауна. Они ввели в добавочную копию 21-й хромосомы генетический «выключатель» - ген XIST. Этот ген есть у всех млекопитающих существ женского пола и отвечает за инактивацию одной из двух Х-хромосом. При экспрессии XIST синтезируется молекула РНК, которая укрывает поверхность хромосомы, словно одеяло, и блокирует экспрессию всех ее генов. Отрегулировать работу XIST ученым удалось при помощи антибиотика доксициклина. В результате, проблемная копия 21-й хромосомы перестала работать, и больная стволовая клетка превратилась в здоровую.Новое средство от похмелья и алкоголизма
Исследователям из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США) удалось выделить вещество, которое способно сокращать негативные последствия опьянения, предотвращать похмелье и снижать тягу к выпивке. Им оказался дигидромирицетин или DHM, который получают из плодов китайского подвида конфетного дерева (Hovenia dulcis). В китайской медицине вытяжки из них используют против похмелья уже порядка пяти веков. В ходе исследования ученые ввели подопытным крысам дозу алкоголя, эквивалентную 20 банкам пива, выпитым взрослым мужчиной. Затем «опьяневших» грызунов перевернули на спину, чтобы они потеряли ориентацию в пространстве. Крысы, которые не получили дигидромирицетин, не могли восстановить координацию движений порядка 70 минут, в то время как зверьки, которым вместе с алкоголем ввели «антидот», смогли прийти в себя уже через пять минут. Также ученые отметили, что DHM заметно снизил у животных тягу к алкоголю: крысы, которые получали его, даже спустя три месяца регулярного приема «спиртного» выбирали вместо алкоголя подслащенную воду. Скептики, тем не менее, сомневаются, что дигидромирицетин действительно поможет людям, страдащим алкоголизмом. Ведь если лекарство спасает от похмелья, головокружения и тошноты, велик соблазн выпить больше, а не меньше.Определение уровня сахара в крови, анализы и уколы без иголок
Недавно разработанные американской компанией Echo Therapeutics устройства Prelude SkinPrep System и Symphony CGM System позволяют делать инъекции, брать анализы, а также контролировать уровень сахара в крови больных диабетом без уколов. Аппараты безболезненно снимают ороговевший слой кожи (его толщина - около 0,01 мм) и увеличивают ее проницаемость для жидкостей и электрическую проводимость. В результате можно получить доступ к тканевым жидкостям, не нарушая целостности кожного покрова. Устройство для определения уровня сахара в крови оснащено беспроводным передатчиком и крепится на кожу пациента, как пластырь. Каждую минуту аппарат отправляет данные на монитор, который фиксирует изменения уровня сахара в крови больного и посылает визуальный и звуковой сигнал тревоги, если показатели становятся слишком низкими или слишком высокими. Устройство разработано, в первую очередь, для больниц.«Прицельное» лекарство от рассеянного склероза
Ученые из Северо-Западного университета (США) смогли найти способ лечения рассеянного склероза без препаратов, угнетающих иммунную систему в целом. Этому открытию предшествовало около 30 лет работы. Специалистам удалось «научить» организм больных атеросклерозом прицельно подавлять аутореактивные Т-лимфоциты, которые атакуют миелин - вещество, формирующее электроизолирующую оболочку нейронов в зрительном нерве, спинном и головном мозге. Для этого врачи ввели пациентам их собственные лейкоциты, в которые методом генной инженерии были добавлены биллионы антигенов миелина. В результате уровень активности иммунной системы в отношении оболочки нейронов снизился на 50-75%, что при этом никак не сказалось на ее работе в целом. Ученые признаются, что их первая экспериментальная группа была слишком мала, чтобы можно было делать окончательные выводы. Но они надеются, что вскоре получат средства на новые, более масштабные исследования.3D-маммография для ранней диагностики рака
В Больнице Джона Хопкинса в Балтиморе (США) начали использовать устройство Hologic, которое, наряду с привычными 2D-снимками, позволяет делать 3D-маммографию молочных желез. За один сеанс аппарат создает 15 снимков под углом 15 градусов, а затем выводит изображения срезов толщиной 1 мм. Это дает врачам возможность видеть искажения в ткани молочной железы гораздо подробнее, чем при обычной 2D-маммографии, и диагностировать рак груди значительно раньше. «Если это заболевание удается быстро обнаружить и начать лечение раньше, чем появятся метастазы, коэффициент выживаемости в последующие пять лет составляет больше 98%, - заявила директор отдела радиологии груди Больницы Джона Хопкинса Сьюзан К. Харви. - Кроме того, на ранней стадии требуется меньшее хирургическое вмешательство и зачастую не нужна химиотерапия». Тем не менее, исследователи отмечают, что при 3D-маммографии существует риск пропустить очаг кальцификации. Преинвазивные раковые опухоли (так называемый «рак на месте», когда опухоль не прорастает в подлежащую ткань, а клетки ее гибнут с той же скоростью, с какой делятся), представленные калицификатами, лучше поддаются диагностике с помощью 2D-исследований.Революционный препарат для лечения рака простаты
В Великобритании в 2011 году появилось лекарственное средство, разработку которого специалисты назвали настоящей революцией в онкологии. Препарат под названием абиратерон в 80% случаев сокращает размеры опухоли или стабилизирует ее даже на заключительной стадии рака, когда возникают метастазы, а также существенно облегчает болевой синдром. Абиратерон блокирует синтез андрогенов, ингибируя фермент CYP17. Это приводит к значительному снижению уровня тестостерона, который и является основным «топливом» для развития рака простаты. Лекарство, к сожалению, не универсально: пациентам с агрессивной формой рака он помочь не в силах. Однако он способен увеличить продолжительность жизни таких больных, как минимум, в два раза, и улучшить ее качество.Прошедший год для науки был очень плодотворным. Особенного прогресса ученые достигли в сфере медицины. Человечество совершило удивительные открытия, научные прорывы и создало множество полезных медикаментов, которые непременно в скором времени окажутся в свободном доступе. Предлагаем ознакомиться с десяткой самых удивительных медицинских прорывов 2015 года, которые обязательно внесут серьезный вклад в развитие медицинских услуг в самое ближайшее время.
Открытие теиксобактина
В 2014 году Всемирная организация здравоохранения предупредила всех о том, что человечество вступает в так называемую постантибиотическую эру. И ведь, она оказалась правой. Наука и медицина аж с 1987 не производили, действительно, новых видов антибиотиков. Однако, болезни не стоят на месте. Каждый год появляются новые заразы, более устойчивые к существующим медикаментам. Это стало настоящей мировой проблемой. Тем не менее, в 2015 году ученые совершили открытие, которое, по их мнению, привнесет кардинальные перемены.
Ученые открыли новый класс антибиотиков из 25 противомикробных препаратов, включая очень важный, получивший название теиксобактин. Этот антибиотик уничтожает микробов, блокируя их способность производить новые клетки. Другими словами, микробы, под воздействием этого лекарства, не могут развиваться и вырабатывать со временем устойчивость к препарату. Теиксобактин, к настоящему моменту, доказал свою высокую эффективность в борьбе с резистентным золотистым стафилококком и несколькими бактериями, вызывающими туберкулез.
Лабораторные испытания теиксобактина проводились на мышах. Подавляющее большинство экспериментов показали эффективность препарата. Человеческие испытания должны начаться в 2017 году.
Медики вырастили новые голосовые связки
Одно из самых интересных и перспективных направлений в медицине является регенерация тканей. В 2015 году список воссозданных искусственным методом органов пополнился новым пунктом. Врачи из Висконсинского университета научились выращивать человеческие голосовые связки, фактически, из ничего.
Группа ученых под руководством доктора Натана Вельхэна биоинженерным способом создала ткань, способную имитировать работу слизистой оболочки голосовых связок, а именно, ту ткань, которая представляется двумя лепестками связок, которые вибрируя позволяют создавать человеческую речь. Клетки-доноры, из которых впоследствии были выращены новые связки, были взяты у пяти пациентов-добровольцев. В лабораторных условиях за две недели ученые вырастили необходимую ткань, после чего добавили ее к искусственному макету гортани.
Создаваемый полученными голосовыми связками звук, ученые описывают как металлический и сравнивают его со звуком роботизированного казу (игрушечный духовой музыкальный инструмент). Однако ученые уверены в том, что созданные ими голосовые связки в реальных условиях (то есть при имплантации в живой организм) будут звучать, почти, как настоящие.
В рамках одного из последних экспериментов на лабораторных мышах с привитым человеческим иммунитетом исследователи решили проверить, будет ли организм грызунов отторгать новую ткань. К счастью, этого не случилось. Доктор Вельхэм уверен, что ткань не будет отторгаться и человеческим организмом.
Лекарство от рака может помочь и пациентам с болезнью Паркинсона
Тисинга (или нилотиниб) является проверенным и одобренным лекарством, которое обычно используют для лечения людей с признаками лейкемии. Однако, новое исследование, проведенное медицинским центром Джорджтаунского университета, показывает, что лекарство Тасинга может являться очень сильным средством для контроля моторных симптомов у людей с болезнью Паркинсона, улучшая их моторные функции и контролируя немоторные симптомы этой болезни.
Фернандо Паган, один из докторов, проводивших данное исследование, считает, что нилотинибная терапия может являться первым в своем роде эффективным методом снижения деградации когнитивных и моторных функции у пациентов с нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Паркинсона.
Ученые в течение шести месяцев давали увеличенные дозы нилотиниба 12 пациентам-добровольцам. У всех 12 пациентов, прошедших данное испытание препарата до конца, наблюдалось улучшение моторных функций. У 10 из них отметили значительное улучшение.
Основной задачей данного исследования была проверка безопасности и безвредности нилотиниба на человеческий организм. Используемая доза препарата была гораздо меньше той дозы, которая обычно дается пациентам с лейкемией. Несмотря на то, что препарат показал свою эффективность, исследование все же проводилось на небольшой группе людей без привлечения контрольных групп. Поэтому перед тем, как Тасингу начнут использовать в качестве терапии болезни Паркинсона, придется провести еще несколько испытаний и научных исследований.
Первая в мире 3D-напечатанная грудная клетка
Последние несколько лет технология 3D-печати проникает во многие сферы, приводя к удивительным открытиям, разработкам и новым методам производства. В 2015 году доктора из университетского госпиталя Саламанка в Испании провели первую в мире операцию по замене поврежденной грудной клетки пациента на новый 3D-напечатанный протез.
Человек страдал редким видом саркомы, и у врачей не осталось другого выбора. Чтобы избежать распространение опухоли дальше по организму, специалисты удалили у человека почти всю грудину и заменили кости титановым имплантатом.
Как правило, имплантаты для крупных отделов скелета производят из самых разных материалов, которые со временем могут изнашиваться. Помимо этого, замена столь сложного сочленения костей, как кости грудины, которые, как правило, уникальны в каждом отдельном случае, потребовала от врачей провести тщательное сканирование грудины человека, чтобы разработать имплантат нужного размера.
В качестве материала для новой грудины было решено использовать титановый сплав. После проведения высокоточной трехмерной компьютерной томографии, ученые использовали принтер Arcam стоимостью 1,3 миллиона долларов и создали новую титановую грудную клетку. Операция по установке новой грудины пациенту прошла успешно, и человек уже прошел полный курс реабилитации.
Из клеток кожи в клетки мозга
Ученые из калифорнийского Института Солка в Ла-Холья посвятили ушедший год исследованиям человеческого мозга. Они разработали метод трансформирования клеток кожи в мозговые клетки и уже нашли несколько полезных сфер применения новой технологии.
Следует отметить, что ученые нашли способ превращения кожных клеток в старые мозговые клетки, что упрощает дальнейшее их использование, например, при исследованиях болезней Альцгеймера и Паркинсона и их взаимосвязи с эффектами, вызываемыми старением. Исторически сложилось, что для таких исследований применялись клетки мозга животных, однако, ученые, в этом случае, были ограничены в своих возможностях.
Относительно недавно, ученые смогли превратить стволовые клетки в клетки мозга, которые можно использовать для исследований. Однако, это довольно трудоемкий процесс, и на выходе получаются клетки, не способные имитировать работу мозга пожилого человека.
Как только, исследователи разработали способ искусственного создания клеток мозга, они направили свои усилия на создание нейронов, которые обладали бы возможностью производства серотонина. И хотя, полученные клетки обладают лишь крошечной долей возможностей работы человеческого мозга, они активно помогают ученым в исследованиях и поиске лекарств от таких болезней и расстройств, как аутизм, шизофрения и депрессия.
Противозачаточные таблетки для мужчин
Японские ученые из Научно-исследовательского института исследований микробных заболеваний в Осаке опубликовали новую научную работу, согласно которой в недалеком будущем мы сможем производить реально действующие противозачаточные таблетки для мужчин. В своей работе ученые описывают исследования препаратов «Такролимус» и «Цикслоспорин А».
Обычно, эти лекарства используются после проведения операций по трансплантации органов для подавления иммунной системы организма, чтобы та не отторгала новую ткань. Блокада происходит благодаря ингибированию производства энзима кальцинейрина, который содержит белки PPP3R2 и PPP3CC, обычно имеющиеся в мужском семени.
В своем исследовании на лабораторных мышах ученые обнаружили, что как только в организмах грызунов производится недостаточно белка PPP3CC, то их репродуктивные функции резко сокращаются. Это натолкнуло исследователей к выводу, что недостаточный объем этого белка может привести к стерильности. После более тщательного изучения специалисты заключили, что данный белок дает клеткам спермы гибкость и необходимые силу и энергию для проникновения через мембрану яйцеклетки.
Проверка на здоровых мышах только подтвердила их открытие. Всего пять дней применения препаратов «Такролимус» и «Цикслоспорин А» привело к полной бесплодности мышей. Однако, их репродуктивная функция полностью восстановилась всего через неделю после того, как им перестали давать эти препараты. Важно отметить, что кальцинейрин не является гормоном, поэтому применение препаратов никоим образом не снижает половое влечение и возбудимость организма.
Несмотря на многообещающие результаты, потребуется несколько лет для создания реальных мужских противозачаточных таблеток. Около 80 процентов исследований на мышах не применимы для человеческих случаев. Однако, ученые по-прежнему надеются на успех, так как эффективность препаратов была доказана. Кроме того, аналогичные препараты уже прошли человеческие клинические испытания и широко используются.
Печать ДНК
Технологии 3D-печати привели к появлению уникальной новой индустрии - печати и продаже ДНК. Правда, термин «печать» здесь скорее используется именно для коммерческих целей, и необязательно описывает то, что же в этой сфере происходит на самом деле.
Исполнительный директор компании Cambrian Genomics объясняет, что данный процесс лучше всего описывает фраза «проверка на ошибки», нежели «печать». Миллионы частей ДНК помещаются на крошечные металлические подложки и сканируются компьютером, который отбирает те цепи, которые в конечном итоге должны будут составлять всю последовательность ДНК-цепочки. После этого, лазером аккуратно вырезаются нужные связи и помещаются в новую цепочку, предварительно заказанную клиентом.
Такие компании, как Cambrian, считают, что в будущем люди смогут благодаря специальному компьютерному оборудованию и программному обеспечению создавать новые организмы просто для развлечения. Конечно же, такие предположения сразу же вызовут праведный гнев людей, сомневающихся в этической корректности и практической пользе данных исследований и возможностей, но рано или поздно, как бы мы этого хотели или не хотели, мы к этому придем.
Сейчас же ДНК-печать демонстрирует немногообещающий потенциал в медицинской сфере. Производители лекарств и исследовательские компании - вот, список первых клиентов таких компаний, как Cambrian.
Исследователи из Каролинского института в Швеции пошли еще дальше и начали создавать из ДНК-цепочек различные фигурки. ДНК-оригами, как они это называют, может на первый взгляд показаться обычным баловством, однако, практический потенциал использования у этой технологии тоже имеется. Например, его можно будет применять при доставке лекарственных средств в организм.
Наноботы в живом организме
В начале 2015 года сфера робототехники одержала большую победу, когда группа исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Диего объявила о том, что провела первые успешные тесты с применением наноботов, которые выполнили поставленную перед ними задачу, находясь внутри живого организма.
Живым организмом в данном случае выступали лабораторные мыши. После помещения наноботов внутрь животных микромашины направились к желудкам грызунов и доставили помещенный на них груз, в качестве которого выступали микроскопические частички золота. К концу процедуры ученые не отметили никаких повреждений внутренних органов мышей и, тем самым, подтвердили полезность, безопасность и эффективность наноботов.
Дальнейшие тесты показали, что доставленных наноботами частичек золота в желудках остается больше, чем тех, которые были просто введены туда с приемом пищи. Это натолкнуло ученых на мысль о том, что наноботы в будущем смогут гораздо эффективные доставлять нужные лекарства внутрь организма, чем при более традиционных методах их введения.
Моторная цепь крошечных роботов состоит из цинка. Когда она попадает в контакт с кислотно-щелочной средой организма, происходит химическая реакция, в результате которой производятся пузырьки водорода, которые и продвигают наноботов внутри. Спустя какое-то время, наноботы просто растворяются в кислотной среде желудка.
Несмотря на то, что данная технология разрабатывается уже почти десятилетие, только в 2015 году ученые смогли провести ее фактические тесты в живой среде, а не обычных чашках Петри, как делалось много раз до этого. В будущем наноботов можно будет использовать для определения и даже лечения различных болезней внутренних органов, путем воздействия нужными лекарствами на отдельные клетки.
Инъекционный мозговой наноимплантат
Группа ученых из Гарварда разработала имплантат, обещающий возможность лечения ряда нейродегенеративных расстройств, которые приводят к параличу. Имплантат представляет собой электронное устройство, состоящее из универсального каркаса (сетки), к которому в дальнейшем можно будет подсоединять различные наноустройства уже после введения его в мозг пациента. Благодаря имплантату, можно будет следить за нейронной активностью мозга, стимулировать работу определенных тканей, а также ускорять регенерацию нейронов.
Электронная сетка состоит из проводящих полимерных нитей, транзисторов или наноэлектродов, которые соединяют между собой пересечения. Почти вся площадь сетки состоит из отверстий, что позволяет живым клеткам образовывать новые соединения вокруг нее.
К началу 2016 года команда ученых из Гарварда, по-прежнему, проводит тесты безопасности использования подобного имплантата. Например, двум мышам имплантировали в мозг устройство, состоящее из 16 электрических компонентов. Устройства успешно используются для мониторинга и стимуляции определенных нейронов.
Искусственное производство тетрагидроканнабинола
Многие годы марихуана использовалась в медицине в качестве обезболивающего средства и в частности, для улучшения состояний больных раком и СПИДом. В медицине также активно используется и синтетический заменитель марихуаны, а точнее ее основного психоактивного компонента тетрагидроканнабинола (или THC).
Однако, биохимики из Технического университета Дортмунда объявили о создании нового вида дрожжевого грибка, производящего THC. Более того, по неопубликованным данным известно, что эти же ученые создали еще один вид дрожжевого грибка, который производит каннабидиол, другой психоактивный компонент марихуаны.
В марихуане содержится сразу несколько молекулярных соединений, которые интересуют исследователей. Поэтому, открытие эффективного искусственного способа создания этих компонентов в больших количествах могло бы принести медицине огромную пользу. Однако, метод обычного выращивания растений и последующая добыча необходимых молекулярных соединений является сейчас наиболее эффективным способом. Внутри 30 процентов сухой массы современных видов марихуаны может содержаться нужный компонент THC.
Несмотря на это, дортмундские ученые уверены, что смогут найти более эффективный и быстрый способ добычи THC в будущем. К настоящему моменту, созданный дрожжевой грибок повторно выращивается на молекулах такого же грибка, вместо предпочтительной альтернативы в виде простых сахаридов. Все это приводит к тому, что с каждой новой партией дрожжей уменьшается и количество свободного компонента THC.
В будущем, ученые обещают оптимизировать процесс, максимизировать производство THC и увеличить масштабы до индустриальных нужд, что, в конечном итоге, удовлетворит нужды медицинских исследований и европейских регуляторов, которые ищут новый способы производства тетрагидроканнабинола без выращивания самой марихуаны.
Загрузка...