Tri milijuna puta osjetljiviji

U modernoj medicini zlatno pravilo je poznato: treba što prije doznati o kojoj je bolesti riječ jer rano otkrivanje tumora, Alzheimera bolesti ili bilo koje druge može spasiti život pacijentima. Zbog toga su i razni laboratorijski testovi iako važni. Čini se da je i ovdje nanotehnologija umiješala svoje prste i dovela do prvih revolucionarnih poboljšanja. Laboratorijska ispitivanja i biološka istraživanja mogla bi se dramatično ubrzati, kao i stručnjaci. I to ne za jedan ili tri puta već – tri milijuna puta! Točno toliko su novi nanoalati brži odnosno osjetljiviji od današnjih načina koji se standardno koriste u medicini. I što je barem isto toliko važno, ekološki su čistiji. Povećana učinkovitost može utjecati na rano otkrivanje svih vrsta tumora i drugih poremećaja dopuštajući liječenje u ranom stadiju.

Provedeni zajednički biološki testovi pod nazivom ‘imuno’, koji oponašaju djelovanje i odgovor imunološkog sustava na prisutnost biomarkera, pokazali su sjajne rezultate. Biomarkeri kao kemikalije povezane s bolestima stavljeni su u tom ispitivanju pod fluorescentni sjaj (svjetlo) koji se može mjeriti u laboratoriju. No, ako je količina biomarkera premala to fluorescentno svjetlo prethodno je slabo da se otkrije bilo što, pa je upravo postavljanje granica otkrivanja detekcije bio i glavni cilj tih imunoistraživanja. Istraživači na Univerzitetu Princeton počeli su rješavati to ograničenje uz pomoć nanotehnologije, koja je pomaknula te granice za tri milijuna puta. – To otvara mnoge nove i uzbudljive mogućnosti za imunoanalizu i druge detektore bolesti u ranom otkrivanju i liječenju. I što je vrlo važno kod prijmove, postupak je potpuno isti kao kod standardnih ispitivanja tako da primjena može početi odmah – kaže Stephen Chou, voditelj istraživačkog tima stručnjaka. To istraživanje u najvećoj mjeri podržala kompanija Advanced Research Projekt i fondacija National Science. Ključ za probu u tu budućnost, kako to stručnjaci vole reći, krije se u novom umjetnom nanomaterijalu nazvanom D2PA, koji se već nekoliko godina ubrzano razvija na Princetonu. Riječ je o tankom sloju zlata na nanostrukturama okruženim staklenim stupovima od samo 60 nanometara u promjeru. Nanometar je milijardi dio metra, što znači da oko tisuću takvih stupova postavljeni jedan uz drugoga mogu biti široki kao ljudska vlas. Ti su stupovi raspoređeni na razdaljini od dvije stotine nanometara, a svake strane su razbacane zlatne točkice s promjerom od deset do petnaest nanometara. Pokazalo se da ta jedinstvena struktura potiče prikupljanje i prijenos svjetlosti i do milijardu puta više.

Osim u dijagnostičkoj svrhe te prednosti će se moći koristiti i u otkrivanju raznih lijekova jer će se rezultati dobivati neprocjenjivo puta brže. A profesor Chou je najavio i svoje daljnje korake u istraživanjima koja će biti usmjerena na što ranije otkrivanje tumora dojke i prostate.

I dok on sa svojim timom na Princetonu nastavlja radove na istraživanjima, europski istraživači također ne stoje po strani. Posebni tim stručnjaka na Sveučilištu u Kopenhagenu razvija potpuno novu metodu koja bi mogla omogućiti brži razvoj novih lijekova koji bi bili daleko jeftiniji, pristupačniji i bez nekih sastojaka koji su štetni. U tom timu stručnjaci takozvane Bionanogrupe tijekom posljednjih pet godina naporno rade kako bi opisali i testirali način prema kojem molekule reagiraju, kako surađuju i formiraju veće molekule koje se mogu koristiti u razvoju novih lijekova. Riječ je o mogućnosti da se kontrolišu reakcije s vrlo malim količinama i to čak milijardu puta manjim nego što je itko uspio raditi prije. Ultramali nanoreaktori imaju zidove izrađene od lipida, a tijekom njihove fuzije mjere se događaji koji su dosad bili nezamislivi. – Prvi smo u svijetu pokazali da je moguće raditi s tako malim količinama materijala. Kad smo došli do takve male količine, možemo testirati mnogo više reakcija istovremeno, a to je temelj za razvoj novih lijekova. Osim toga sveli smo korištenje materijala koji su štetni na vrlo malu mjeru – kaže profesor Dimitrios Stamou, voditelj Bionanogrupe, te predviđa da će metoda biti vrlo zanimljiva i za industriju jer se prema svemu čini da je moguće istraživati lijekove brže, jeftinije i na način koji je bez sumnje znatno zdraviji od dosadašnjeg.

Tim profesora Stamoua zahvaljuje sva svoja otkrića činjenici da postoje takozvani samoukupljujući sustavi poput molekula, koje se kao biološki sustavi organiziraju bez vanjske kontrole. To se događa zato što neke molekule jednostavno imaju tu sposobnost da se s nekim drugima okupljuju u zajedničku strukturu. Upravo je takvo samoukupljanje i temeljno načelo u prirodi i javlja se na svim skalama različitih veličina, od formiranja solarnih sustava do mozaika potrebnog za slaganje DNA. – Koristeći nanotehnologiju mogli smo promatrati kako specifični samoukupljujući sustavi kao što su biomolekule reagiraju na različite tvari i koriste to znanje da razviju taj način suradnje. U tom samoukupljanju sustava sastojci isključivo od biološkog materijala kao što su masti ne utječu na okoliš, za razliku od materijala koji se uobičajeno koriste u industriji danas poput plastike, silikona i metala. I to je posve nenadano i sjajno otkriće za ljudsku rassu, koja sve više traži takva ‘zeleena otkrića’ – objašnjava Stamou, koji je ujedno i direktor Centra za biomembrane u nanomedicini Fondacije Lundbeck.