Безопасныенанотехнологии

Автор: Юрий Свидиненко
Опубликовано в журнале "Компьютерра" №25

Страница 3 из 3. Вернуться на первую страницу.

Некоторым наномедицинским устройствам не требуются адгезивные покрытия (респироциты, например, находясь в крови человека, не будут присоединяться к клеточным поверхностям), однако другие устройства, требующие тесной интеграции в тканях тела, могут нуждаться в полной химико-биологической совместимости с ними. Добиться этого можно, используя биосовместимые поверхности со специально разработанной биоактивностью на клеточном уровне (микрофагоциты будут тесно контактировать с бактериями, вирусами, а также естественными фагоцитами человека).

Биосовместимость сравнительно грубой поверхности из алмаза была проверена экспериментально в связи с предложенным недавно алмазным покрытием ортопедических протезов (John Dearnaley, 1993).

Результаты исследований различных биоматериалов показали, что «объемные», цельные формации материала могут безболезненно восприниматься организмом, в то время как частицы того же материала порой вызывают образование раковых клеток. Различие в размерах частиц вызывает гистологическую реакцию (воспаление тканей).

Многие наномедицинские инструменты могут состоять из большого количества «алмазных частиц», то есть нанороботов микронного размера, поэтому изучение реакции на алмазные частицы со стороны различных клеток организма представляет особый интерес. Мы знаем, что измельченные углеродные частицы хорошо усваиваются телом — пассивное поведение углерода в тканях известно давно. Древесный уголь и копоть (сферические частицы диаметром 10–20 нм) использовались для татуировки с древнейших времен. Эксперименты по гистологической биосовместимости проводились на культурах клеток (Хиггсон и Джонс, 1982): нейтрофилов, моноцитов и макрофагов, фибробластов. Це (N. Tse) и Фелпс (Michael Phelps) в 1990-х провели исследования воспаления и гемолизиса от присутствия алмазных кристаллов с концентрацией 10 мг/куб. см. Все вышеуказанные исследования показали, что частицы алмаза совместимы с тканями и клетками.
Рассмотрим, что может «пойти не так» при лечении человека нанороботами.

Ошибка может произойти в неожиданных случаях. Биосовместимость человека с материалом, из которого изготовлены нанороботы, хорошо изучена Робертом Фрайтасом. Кроме того, Фрайтас изучал методы защиты нанороботов от воздействия иммунной системой человеческого организма.
Несколько взаимозаменяемых бортовых компьютеров робота разрешат проблему перепрограммирования, адаптации, сбоев даже после того, как он начнет работать внутри ткани. В заданиях с высокой степенью риска будут введены в действие усложненные протоколы работы, исключающие неправильное функционирование совокупности наномеханизмов.

Наиболее серьезные проблемы могут появляться при совместной работе триллиона механизмов в ограниченном пространстве в очень короткий промежуток времени. Одним из непредвиденных сбоев может быть взаимодействие между роботами при их столкновении. В настоящее время такие неисправности определить трудно, и, по всей видимости, они будут проверены при тестировании уже готовых роботов.

Простой пример подобной неисправности: взаимные действия двух типов нанороботов в одной ткани (для лечения нескольких разных заболеваний). Если наноробот типа А запрограммирован восстанавливать последствия работы наноробота В, то ткань, содержащая их обоих, подвергнется сначала воздействию наноробота В, а затем наноробот А удалит все результаты вмешательства наноробота В, что, в свою очередь, приведет к повторной работе наноробота В и так далее до бесконечности. То есть нанороботы будут «исправлять» работу друг друга.

Но даже в подобной ситуации контроль над роботами сохраняется. Лечащий врач, наблюдая процесс лечения, либо отключит один тип наноробота, либо перепрограммирует оба (пока они все еще внутри тела), чтобы их работа не вызывала деформацию тканей. Врач должен все время держать «руку на пульсе», дабы избежать подобных ситуаций. Вмешательство лечащего врача — основной регуляционный элемент в неожиданных неисправностях и проблемах, поэтому квалификация персонала играет первостепенную роль.

NanoNewsNet.Ru — первый русскоязычный портал, посвященный нанотехнологиям и нанобизнесу. Ежедневные мировые новости, популярные и аналитические статьи, интервью экспертов, базы данных, бесплатные консультации по вопросам обучения и трудоустройства. На форуме идет бурное обсуждение нанотехнологий и их влияния на нашу жизнь.

Предлагаются коллекционные CD по нанотехнологиям. Сайт поддерживается российской компанией Nanotechnology News Network, оказывающей информационно-аналитические и рекламные услуги в области нанотехнологий.

Как и в нашу эру, некомпетентность или халатность лечащего персонала — вот первостепенная опасность для пациента. Конечно, с быстродействием компьютеров нанороботов быстродействие мозга не сравнится. И при ошибке врача уже будет поздно что-либо предпринимать. Поэтому пациент будет подключен к системе диагностики, которая будет отслеживать состояние больного. Как только оно начнет ухудшаться, система диагностики даст машинам сигнал отключения. Врач сможет проанализировать причину ухудшения состояния пациента и найти ошибку в своих действиях.

Вообще, конструкторы уже пытаются обезопасить человека от будущих наномедицинских роботов. Так, спроектированный Робертом Фрайтасом респироцит конструктивно не сможет нанести вреда. Для забора кислорода от альвеолярных сосудов в легких используется взаимодействие молекулярного рецептора кислорода и нагнетающих роторов. То есть, находясь в альвеолярных сосудах, респироцит будет нагнетать во внутренние резервуары молекулы кислорода, а молекулы углекислоты — выпускать наружу. Как респироцит узнает, что он находится в легких? Очень просто — специальный сенсор окружения проанализирует парциальное давление газовой среды. Этими «встроенными функциями» наноробота врачебный персонал не управляет, ему доступны лишь простейшие функции — мониторинг газового транспорта внутри кровеносной системы, управление количеством отданного кислорода в кровь от легких, температурное картографирование и т. д.

При этом надо заметить, что медицинские нанороботы не будут нуждаться в репликации. По словам Роберт Фрайтаса, «ВОЗ или ее будущий эквивалент, никогда не разрешит использовать наноустройства, способные к репликации in vivo (то есть в живом организме). Даже вообразив себе самые неожиданные обстоятельства, никто не хотел бы иметь внутри собственного тела что-либо, способное к репликации. Репликация бактерий уже доставляет нам много проблем». Регулирующих актов пока нет, так как создание хотя бы простейшего нанорепликатора — дело будущего.

Для защиты от возможных нанокатастроф, а также для разработки безопасных сценариев развития нанотехнологий в США в 2002 году был создан Центр надежных нанотехнологий (www.crnano.org). Он тесно связан со всемирной организацией World Care (www.worldcare.org), которая занимается безопасным внедрением продуктов высоких технологий в жизнь. В прошлом месяце ЦНН объявил о начале новой междисциплинарной программы под названием «30 важнейших вопросов нанотехнологий». Все вопросы разделены на пять разделов:

- Фундаментальные и технические.
- Возможности технологий молекулярного производства.
- Развитие технологий молекулярного производства.
- Производство продукции (количество, скорость производства, качество).
- Выработка политики контроля развитых нанотехнологий.

В этой программе ЦНН определит основные риски, связанные с развитием нанотехнологий и их использованием во вред человечеству. Также исследователи попытаются выработать меры защиты от потенциальных техногенных катастроф и сценарии безопасного развития нанотехнологий. Сейчас ЦНН лоббирует вопрос о создании всемирной организации по надзору за исследованиями в области нанотехнологий, это будет первым шагом к обеспечению стабильности в наноэру. Вопросы еженедельно обрабатываются персоналом ЦНН и публикуются на сайте.

Вопреки прогнозам Дрекслера, сделанным в середине 90-х, нанотехнологии развиваются гораздо стремительнее. Вполне возможно, что первые ассемблеры появятся уже через десять лет. ЦНН назвал 2020 год переломным годом в истории человечества и началом наноэры.

Единственным действительно эффективным оружием против наноопаностей может быть всеобщая осведомленность. Если все население Земли будет понимать, что может произойти при неправильном обращении с нанотехнологиями (как это было с ядерным оружием в 50-х годах), то общество будет знать, против чего ему протестовать.

Некоторые из описанных выше опасностей потребуют простых решений, некоторые — сложных. Открытой остается проблема о разрушительном использовании нанотехнологий террористическими организациями и даже отдельными людьми. Конечно, для обеспечения стабильного развития нанотехнологий потребуется создание ряда мировых организаций и принятие специальных законов. Предпосылки к этому закладываются уже сегодня.

<< стр. 2


<<Редкая птица
Все материалы номера
Страшно, аж жуть… >>