Kas ir nanobiomehānika?

Viens nanobiomehānikas pētnieks Subra Suresh, materiālu zinātnieks MIT, ir pionieris nanomēroga mērījumu pielietošanā dzīvām šūnām. Vienā eksperimentā viņš izmērīja fizisko īpašību atšķirību starp veselām sarkanajām asins šūnām un sarkanajām asins šūnām, kas inficētas ar malārijas parazītiem. Izmantojot sīkus sensorus, kas spēj izmērīt tik mazus spēkus kā pikoņūtons (viena triljonā daļa no ņūtona), Suresh noteica, ka ar malāriju inficētās sarkanās asins šūnas ir 10 reizes stingrākas nekā veselās sarkanās asins šūnas, kas ir trīs līdz četras reizes stingrākas nekā iepriekš novērtēts. Šo šūnu nanobiomehānika ir svarīga, jo cietās šūnas var aizsprostot kapilārus, izraisot smadzeņu asiņošanu.

Pētnieki cer, ka nanobiomehānika palīdzēs mums uzzināt vairāk par noteiktām slimībām un radīt jaunas ārstēšanas metodes vai zāles pret tām. Malārija ir viens no mērķiem, citi ir muskuļu distrofija, sirds un asinsvadu slimības, aknu un aizkuņģa dziedzera vēzis un sirpjveida šūnu anēmija. Katrā no šīm slimībām atsevišķām šūnām ir izmaiņas fizikālajās īpašībās, kuras teorētiski var izmērīt, lai efektīvāk izprastu slimību.

Nanobiomehānikai var būt arī nozīme jaunu nanomēroga materiālu vai ierīču izstrādē, ko paredzēts implantēt cilvēka ķermenī, piemēram, elektrokardiostimulatorus, ekstremitāšu protēzes vai futūristiskākus implantus, piemēram, hipokampu aizstājējus. Pašreizējie cilvēka implanti parasti nav strukturēti nano mērogā, jo mūsu zināšanas par izdevīgajiem modeļiem šajā mērogā ir ierobežotas nepietiekamas izmeklēšanas dēļ. Ilgtermiņā pētnieki cer, ka nanobiomehāniku varētu izmantot, lai radītu implantus, kas tik labi saplūst ar cilvēka ķermeni, ka atgrūšanas iespēja ir gandrīz nulle, un implanti ir tikpat efektīvi un dabiski kā paši orgāni.