Горизонты медицинского «хайтека»
Высокие технологии для здравоохранения сегодня относятся к числу самых интенсивно развивающихся областей исследований и разработок. В подобные проекты вкладываются огромные средства, а цели и задачи исследований нередко поистине поражают воображение. Вот лишь некоторые из таких инициатив: микрочип для синтеза ДНК; автомобиль, предупреждающий пассажиров о присутствии аллергенов в воздухе; карманная диагностическая система и др.
Синтез ДНК: быстро и недорого
Биоинженеры Университета Дюка объявили о создании чипа размером 2,5х7,5 см, позволяющего всего за двое суток синтезировать произвольный сегмент ДНК. Раньше для решения подобной задачи требовалась двухнедельная работа множества специалистов на громоздком оборудовании. Возможность быстрого синтеза и репликации ДНК открывает широкие перспективы в области скрининга и производства новых лекарств, а также в сфере технологий клонирования генов.
«При использовании традиционных технологий создание каждой пары оснований ДНК обходится от 50 центов до доллара, - сообщает Цзиндун Тянь, профессор инженерной школы Университета Дюка. - Наша разработка позволяет снизить эти расходы меньше чем до 1 цента. К тому же нынешние методы чреваты ошибками, а созданный нами чип автоматически исправляет все ошибки, обнаруженные в процессе репликации».
Гипоаллергенный автомобиль
В мае 2011 года компания Ford объявила, что разрабатывает для своих автомобилей беспроводную систему на голосовом управлении, которая сможет следить за уровнем сахара в крови водителя, предупреждать о повышенной концентрации пыльцы и других аллергенов в воздухе в проезжаемой местности, а также предоставлять другие медицинские услуги с использованием облачных онлайн-сервисов. Эту систему Ford разрабатывает совместно с производителем медицинской техники компанией Medtronic, поставщиком услуг мобильной медицины WellDoc и компанией SDI Health, создателем онлайн-сервиса по мониторингу содержания аллергенов в воздухе.
«Умные» приложения для самолечения
Министерство здравоохранения и социальных служб США недавно сообщило о планах по финансированию разработки нового поколения «инновационных интеллектуальных приложений, помогающих людям принимать сложные медицинские решения». Это будут программы, действующие по принципу сопоставления данных из электронной медицинской карты человека со сведениями из общедоступных источников медицинской информации.
«Личная информация может извлекаться из персональной карты, которую ведет сам пациент, или из электронной истории болезни, хранимой поставщиком медицинских услуг, - говорится в описании проекта. - Программа после проведенного анализа сможет объяснить и обосновать для пациента сделанные ею выводы и указать ориентировочную степень достоверности и надежности своих рекомендаций».
Карманный прибор для мгновенного медосмотра
Фонд X PRIZE недавно назначил награду в 10 млн долл. за разработку мобильного приложения, способного диагностировать болезни «не хуже или даже лучше, чем консилиум сертифицированных медиков». Фактически, требуется создать устройство наподобие «трикордера» из сериала Star Trek - карманного прибора, который после сканирования человека сообщает, какие у него заболевания. В пресс-релизе, посвященном конкурсу, даже приведено высказывание Юджина Уэсли Родденберри, сына создателя Star Trek Джина Родденберри: «Прекрасно, что две замечательные организации, X PRIZE и компания Qualcomm, воплощают в жизнь фантастические технологии из Star Trek, благодаря чему трикордер сможет стать прибором повседневного применения для людей во всем мире».
Биолаборатория на кристалле
Исследователи из Стэнфордского университета разработали биосенсорный микрочип, призванный ускорить процесс разработки лекарств. Микрочипы из Стэнфорда, начиненные высокочувствительными нанодатчиками, анализируют процесс связывания белков друг с другом, что является одним из важнейших этапов оценки эффективности и возможных побочных эффектов будущего лекарства. Матрица нанодатчиков имеет размеры всего 1х1 см. Ее элементы способны непрерывно в параллельном режиме отслеживать в тысячи раз больше процессов связывания белков, чем любой из существующих датчиков такого рода. «На один такой чип можно поместить тысячи или даже десятки тысяч различных белков и затем одним махом провести всю серию экспериментов по их связыванию», - заявляет руководитель исследования Шен Ванг, профессор материаловедения и инженерных наук.
Колоноскопия-«лайт»
Облегчить малоприятную процедуру колоноскопии призвано изобретение исследователей из инженерной школы Университета им. Тафтса: они разработали волоконно-оптический эндоскоп нового типа, улучшающий обзор при колоноскопии, а главное, позволяющий провести эту процедуру менее болезненно.
Нанооружие против болезнетворных микробов
Специалисты корпорации IBM и Института биоинженерии и нанотехнологий совместно разработали полимеры нового типа, способные распознавать и уничтожать устойчивые к антибиотикам бактерии - возбудители инфекционных заболеваний, в частности резистентный к метициллину золотистый стафилококк. Эти наноструктурные полимеры были открыты с применением принципов, используемых в производстве микросхем. Наноструктуры притягиваются к зараженным клеткам подобно магнитам, что позволяет прицельно уничтожать болезнетворные бактерии без вреда для окружающих их здоровых клеток. Если удастся наладить коммерческое производство этих биоразлагаемых наноструктур, их можно будет вводить при помощи инъекций или использовать местно в составе дезодорантов, мыла, антибактериальных гелей для рук, влажных салфеток и пищевых консервантов, а также применять для ускорения заживления ран, лечения туберкулеза и легочных инфекций.
Телемедицина поможет спасать пострадавших при бедствиях
Можно ли использовать телемедицинские сети для содействия спасению жизней людей при катастрофах национального и международного масштаба? Исследователи из Корнеллского университета, Университета Калифорнии в Дэвисе и других учреждений уверены, что можно. Недавно они опубликовали доклад, в котором говорится: «Региональный центр телемедицины, обеспечивающий связь между командным центром и обширной сетью экспертов-медиков в условиях стихийного или искусственно вызванного бедствия, мог бы оказывать неоценимую помощь в спасении пострадавших и устранении последствий катастрофы». Создание подобной системы потребовало бы немало усилий, но сама по себе идея выглядит вполне логичной.
Глюкометр в виде светящейся татуировки
Специалисты Массачусетского технологического института и Северо-Западного университета разработали систему мониторинга биомедицинских показателей, основанную на необычных имплантируемых устройствах, которые имеют вид флуоресцентной подкожной «татуировки». По свечению такого имплантата диабетики смогли бы проверять уровень сахара в своей крови. Как объясняет Карен Глизон из МТИ, татуировка наносится путем подкожного введения микроскопических полых трубок, заполненных веществом, которое начинает светиться в присутствии определенного химического соединения. По силе свечения можно судить об уровне содержания этого соединения в крови. Свет, излучаемый флуоресцентным химикатом, хорошо виден невооруженным глазом.
Робот - помощник хирурга, управляемый жестами
Хирурги будущего смогут в процессе операции отдавать команды роботизированному ассистенту и компьютеру с помощью жестов. Система, реализующая такую возможность, разрабатывается в Университете Пердью. Компьютер по мановению руки хирурга сможет переключать на экране медицинские снимки пациента, а роботизированный ассистент - подавать инструменты и лекарства. Как объясняют создатели системы, ее назначение - сократить протяженность хирургических операций и уменьшить опасность инфекции. Прототип роботизированного ассистента разработан инженерами университета совместно с преподавателями факультета ветеринарной медицины.
Портативная медицинская лаборатория
Благодаря проекту, начатому учеными Агентства по перспективным оборонным разработкам (DARPA), американские солдаты прямо в полевых условиях смогут проходить диагностику, в частности сдавать кровь на анализ, и им больше не придется неделями ждать получения результатов из центральной лаборатории. «Несмотря на все преимущества централизации лабораторных исследований, в связи с отсутствием возможности анализа биомаркеров на месте ухудшается способность своевременного оказания медицинской помощи в условиях военных действий, - подчеркивается в заявлении DARPA. - Необходимы новые диагностические устройства, обеспечивающие получение клинически достоверных результатов, портативные, простые в применении для неопытных пользователей и способные работать в самых разных условиях окружающей среды».