Meditsiinifüüsika arengulugu. Mõttelugemise seade. Siberi teadlased on välja töötanud klapiproteesi laste südame jaoks

Bioloogiateaduste doktor Y. PETRENKO.

Mõne aasta eest avati Moskva Riiklikus Ülikoolis fundamentaalmeditsiini teaduskond, mis koolitab laialdaste teadmistega arste loodusteadustes: matemaatikas, füüsikas, keemias ja molekulaarbioloogias. Kuid küsimus, kui põhjalikud teadmised on arstile vajalikud, tekitab jätkuvalt tuliseid vaidlusi.

Teadus ja elu // Illustratsioonid

Venemaa Riikliku Meditsiiniülikooli raamatukoguhoone frontoonidel kujutatud meditsiinisümbolite hulgas on lootus ja tervenemine.

Seinamaal Venemaa Riikliku Meditsiiniülikooli fuajees, mis kujutab mineviku suuri arste istumas mõtteis ühe pika laua taga.

W. Gilbert (1544-1603), Inglismaa kuninganna õukonnaarst, maapealse magnetismi avastanud loodusteadlane.

T. Jung (1773-1829), kuulus inglise arst ja füüsik, üks valguse laineteooria loojaid.

J.-B. L. Foucault (1819-1868), prantsuse arst, kellele meeldis füüsiline uurimistöö. 67-meetrise pendli abil tõestas ta Maa pöörlemist ümber oma telje ning tegi palju avastusi optika ja magnetismi vallas.

JR Mayer (1814-1878), saksa arst, kes kehtestas energia jäävuse seaduse aluspõhimõtted.

G. Helmholtz (1821-1894), saksa arst, õppis füsioloogilist optikat ja akustikat, sõnastas vaba energia teooria.

Kas tulevastele arstidele on vaja füüsikat õpetada? Viimasel ajal on see küsimus muret tekitanud paljudele ja mitte ainult neile, kes koolitavad meditsiinivaldkonna spetsialiste. Nagu tavaliselt, eksisteerivad kaks äärmuslikku arvamust, mis põrkuvad. Need, kes pooldavad, maalivad sünge pildi, mis oli hariduse põhidistsipliinide tähelepanuta jätmise tagajärg. Need, kes on "vastu", leiavad, et meditsiinis peaks domineerima humanitaarne lähenemine ja arst peaks olema eelkõige psühholoog.

Kaasaegne teoreetiline ja praktiline meditsiin on saavutanud suurt edu ning füüsilised teadmised on teda selles palju aidanud. Kuid teadusartiklites ja ajakirjanduses ei lakka kõlamast hääled meditsiini kriisist üldiselt ja eriti arstiharidusest. Kindlasti on kriisist tunnistust fakte – see on "jumalike" ravitsejate ilmumine ja eksootiliste ravimeetodite taaselustamine. Sellised loitsud nagu "abrakadabra" ja amuletid nagu konnajalg on taas kasutusel, nagu eelajaloolistel aegadel. Populaarsust kogub neovitalism, mille üks rajajaid Hans Driesch uskus, et elunähtuste olemus on entelehhia (omamoodi hing), väljaspool aega ja ruumi tegutsemine ning et elusolendeid ei saa taandada füüsiliste asjade kogumiks. ja keemilised nähtused. Entelehhia kui elutähtsa jõu tunnustamine eitab füüsikaliste ja keemiliste distsipliinide tähtsust meditsiinis.

Võib tuua palju näiteid selle kohta, kuidas pseudoteaduslikud ideed asendavad ja tõrjuvad välja tõelisi teaduslikke teadmisi. Miks see juhtub? Nobeli preemia laureaadi ja DNA struktuuri avastaja Francis Cricki sõnul näitavad noored, kui ühiskond muutub väga rikkaks, vastumeelsust tööle: nad eelistavad elada kerget elu ja tegelevad pisiasjadega nagu astroloogia. See kehtib mitte ainult rikaste riikide kohta.

Mis puudutab meditsiinikriisi, siis sellest saab üle vaid fundamentaalsuse taseme tõstmisega. Tavaliselt arvatakse, et fundamentaalsus on teaduslike ideede, antud juhul ideede, inimloomuse kohta kõrgem üldistusaste. Kuid ka sellel teel võib jõuda paradoksideni, näiteks pidada inimest kvantobjektiks, abstraheerides täielikult kehas toimuvatest füüsikalistest ja keemilistest protsessidest.

Keegi ei eita, et patsiendi usk paranemisse mängib olulist, mõnikord isegi otsustavat rolli (meenutagem platseeboefekti). Millist arsti siis patsient vajab? Enesekindlalt hääldades: "Sa jääd terveks" või pikalt mõtiskledes, millist ravimit valida, et saada maksimaalne efekt ja samas mitte kahju teha?

Kuulus inglise teadlane, mõtleja ja arst Thomas Jung (1773-1829) tardus oma kaasaegsete mälestuste järgi sageli patsiendi voodi kõrvale otsustamatusest, kõhkles diagnoosi panemisel, vaikis sageli pikaks ajaks, sukeldes ise. Ta otsis ausalt ja valusalt tõde kõige keerulisemas ja segasemas teemas, mille kohta kirjutas: "Ei ole teadust, mis ületaks keerukuse poolest meditsiini. See ületab inimmõistuse piire."

Arst-mõtleja ei vasta psühholoogia seisukohalt kuigivõrd ideaalse arsti kuvandile. Tal napib julgust, ülbust, järjekindlust, mis on sageli omane teadmatule. Tõenäoliselt on see inimese olemus: haigestudes toetuge arsti kiirele ja energilisele tegevusele, mitte järelemõtlemisele. Kuid nagu ütles Goethe, "pole midagi kohutavamat kui aktiivne teadmatus". Jung arstina ei saavutanud patsientide seas suurt populaarsust, kuid kolleegide seas oli tema autoriteet kõrge.

Tunne ennast ja tunned kogu maailma. Esimene on meditsiin, teine ​​füüsika. Algselt oli meditsiini ja füüsika suhe tihe, mitte ilmaasjata toimusid loodusteadlaste ja arstide ühiskongressid kuni 20. sajandi alguseni. Ja muide, füüsika lõid suures osas arstid ja sageli ajendasid neid uurima küsimused, mida meditsiin esitas.

Arstid-mõtlejad antiikajast olid esimesed, kes mõtlesid küsimusele, mis on soojus. Nad teadsid, et inimese tervis on seotud tema keha soojusega. Suur Galen (II sajand pKr) võttis kasutusele mõisted "temperatuur" ja "kraad", mis said füüsika ja teiste distsipliinide jaoks fundamentaalseks. Nii panid antiikaja arstid aluse soojusteadusele ja leiutasid esimesed termomeetrid.

William Gilbert (1544-1603), Inglismaa kuninganna arst, uuris magnetite omadusi. Ta nimetas Maad suureks magnetiks, tõestas seda eksperimentaalselt ja mõtles välja mudeli Maa magnetismi kirjeldamiseks.

Thomas Jung, keda juba mainitud, oli praktiseeriv arst, kuid ta tegi ka suuri avastusi paljudes füüsikavaldkondades. Teda peetakse õigustatult koos Fresneliga laineoptika loojaks. Muide, just Jung avastas ühe visuaalsetest defektidest – värvipimeduse (suutmatus eristada punast ja rohelist värvi). Irooniline, et see avastus ei jäädvustas meditsiinis mitte arst Jungi, vaid füüsik Daltoni nime, kes selle defekti esimesena avastas.

Julius Robert Mayer (1814-1878), kes andis tohutu panuse energia jäävuse seaduse avastamisse, töötas arstina Hollandi laeval Java. Ta ravis meremehi verelaskmisega, mida peeti tol ajal kõigi haiguste raviks. Sedapuhku visati isegi nalja, et arstid lasid välja rohkem inimverd, kui seda kogu inimkonna ajaloo jooksul lahinguväljadele voolas. Meyer märkis, et kui laev on troopikas, on veeniveri verevalamise ajal peaaegu sama hele kui arteriaalne veri (tavaliselt on venoosne veri tumedam). Ta pakkus välja, et inimkeha, nagu aurumasin, troopikas, kõrge õhutemperatuuri korral, tarbib vähem "kütust" ja seetõttu eraldab vähem "suitsu", mistõttu venoosne veri helendab. Lisaks, mõeldes ühe navigaatori sõnadele, et tormide ajal vesi meres soojeneb, jõudis Meyer järeldusele, et igal pool peab töö ja soojuse vahel olema teatud suhe. Ta väljendas sätteid, mis olid energia jäävuse seaduse aluseks.

Silmapaistev saksa teadlane Hermann Helmholtz (1821-1894), samuti arst, sõnastas Mayerist sõltumatult energia jäävuse seaduse ja väljendas seda kaasaegses matemaatilises vormis, mida kasutavad siiani kõik füüsikat uurivad ja kasutavad. Lisaks tegi Helmholtz suuri avastusi elektromagnetiliste nähtuste, termodünaamika, optika, akustika, aga ka nägemise, kuulmise, närvi- ja lihassüsteemide füsioloogias, leiutas mitmeid olulisi seadmeid. Olles saanud meditsiinilise hariduse ja olles professionaalne arst, püüdis ta füüsikat ja matemaatikat rakendada füsioloogilistes uuringutes. 50-aastaselt sai professionaalsest arstist füüsikaprofessor ja 1888. aastal Berliini füüsika ja matemaatika instituudi direktor.

Prantsuse arst Jean-Louis Poiseuille (1799-1869) uuris eksperimentaalselt südame kui verd pumpava pumba jõudu ning uuris vere liikumise seaduspärasusi veenides ja kapillaarides. Saadud tulemusi kokku võttes tuletas ta valemi, mis osutus füüsika jaoks ülimalt oluliseks. Füüsika teenuste eest on tema järgi nimetatud dünaamilise viskoossuse ühik, poos.

Pilt, mis näitab meditsiini panust füüsika arengusse, tundub üsna veenev, kuid sellele võib lisada veel paar tõmmet. Iga autojuht on kuulnud kardaanist, mis edastab pöörlevat liikumist erinevate nurkade all, kuid vähesed teavad, et selle leiutas Itaalia arst Gerolamo Cardano (1501-1576). Kuulus Foucault pendel, mis säilitab võnketasandit, kannab prantsuse teadlase Jean-Bernard-Leon Foucault (1819-1868), hariduselt arsti nime. Kuulus vene arst Ivan Mihhailovitš Sechenov (1829-1905), kelle nime kannab Moskva Riiklik Meditsiiniakadeemia, õppis füüsikalist keemiat ja kehtestas olulise füüsikalise ja keemilise seaduse, mis kirjeldab gaaside lahustuvuse muutumist vesikeskkonnas sõltuvalt nende olemasolust. selles sisalduvatest elektrolüütidest. Seda seadust uurivad endiselt üliõpilased ja mitte ainult meditsiinikoolides.

Erinevalt mineviku arstidest ei saa paljud arstitudengid tänapäeval lihtsalt aru, miks neile teadusi õpetatakse. Mulle meenub üks lugu oma praktikast. Intensiivne vaikus, Moskva Riikliku Ülikooli fundamentaalmeditsiini teaduskonna teise kursuse õpilased kirjutavad testi. Teemaks on fotobioloogia ja selle rakendamine meditsiinis. Pange tähele, et fotobioloogilisi lähenemisviise, mis põhinevad valguse ainele mõjumise füüsikalistel ja keemilistel põhimõtetel, peetakse nüüd onkoloogiliste haiguste ravis kõige lootustandvamaks. Selle jaotise, selle põhitõdede mitteteadmine on meditsiinihariduses tõsine kahju. Küsimused ei ole liiga keerulised, kõik on loengute ja seminaride materjali raames. Tulemus valmistab aga pettumuse: ligi pooled õpilastest said kahekesi. Ja kõigile, kes ülesandega hakkama ei saanud, on üks iseloomulik - nad ei õpetanud koolis füüsikat või õpetasid seda läbi varruka. Mõne jaoks inspireerib see teema tõelist õudust. Testitööde virnas sattus mulle luuleleht. Üliõpilane, kes ei saanud küsimustele vastata, kurtis poeetilises vormis, et ei pea toppima mitte ladina keelt (arstitudengite igavene piin), vaid füüsikat ja hüüatas lõpuks: "Mis teha? Me oleme ju arstid. , me ei saa valemistest aru!" Noor poetess, kes oma luuletustes nimetas kontrolli "lõpupäevaks", ei pidanud füüsika proovile vastu ja siirdus lõpuks humanitaarteaduskonda.

Kui tudengid, tulevased arstid, rotti opereerivad, ei tule pähegi kellelgi küsida, miks see vajalik on, kuigi inimese ja roti organismid erinevad üsna palju. Miks tulevased arstid füüsikat vajavad, pole nii ilmne. Kuid kas arst, kes ei mõista füüsika põhiseadusi, saab asjatundlikult töötada kõige keerulisemate diagnostikaseadmetega, mida tänapäeva kliinikud on "täidis"? Muide, paljud õpilased, olles esimestest ebaõnnestumistest üle saanud, hakkavad entusiastlikult tegelema biofüüsikaga. õppeaasta lõpul, mil olid sellised teemad nagu "Molekulaarsüsteemid ja nende kaootilised olekud", "Ph-meetria uued analüütilised põhimõtted", "Ainete keemiliste muundumiste füüsikaline olemus", "Lipiidide peroksüdatsiooniprotsesside antioksüdantne reguleerimine". õppis, teise kursuse õpilased kirjutasid: "Me avastasime fundamentaalsed seadused, mis määravad elava ja võib-olla ka universumi aluse. Avastasime need mitte spekulatiivsete teoreetiliste konstruktsioonide põhjal, vaid reaalse objektiivse eksperimendi käigus. See oli meile raske, aga huvitav." Võib-olla on nende poiste seas tulevasi Fedorove, Ilizarove, Shumakove.

"Parim viis millegi uurimiseks on see ise avastada," ütles saksa füüsik ja kirjanik Georg Lichtenberg. "See, mida olite sunnitud ise avastama, jätab teie mõtetesse raja, mida saate vajaduse korral uuesti kasutada." See kõige tõhusam õpetamispõhimõte on sama vana kui maailm. See on "sokraatliku meetodi" aluseks ja seda nimetatakse aktiivõppe põhimõtteks. Sellel põhimõttel on üles ehitatud fundamentaalmeditsiini teaduskonna biofüüsika õpetamine.

Meditsiini põhialus on selle praeguse elujõulisuse ja edasise arengu võti. Eesmärki on võimalik tõeliselt saavutada, vaadeldes keha kui süsteemide süsteemi ja järgides selle füüsikalis-keemilise mõistmise põhjalikuma mõistmise teed. Aga arstiharidus? Vastus on selge: tõsta õpilaste teadmiste taset füüsika ja keemia valdkonnas. 1992. aastal asutati Moskva Riikliku Ülikooli juurde fundamentaalmeditsiini teaduskond. Eesmärgiks ei olnud mitte ainult meditsiini tagasiminek ülikooli, vaid ilma arstiõppe kvaliteeti langetamata tugevdada järsult tulevaste arstide loodusteaduslikku teadmistebaasi. Selline ülesanne nõuab intensiivset tööd nii õpetajatelt kui õpilastelt. Eeldatakse, et õpilased valivad teadlikult fundamentaalmeditsiini tavameditsiini asemel.

Veel varem oli tõsine katse selles suunas meditsiinilis-bioloogilise teaduskonna loomine Venemaa Riikliku Meditsiiniülikooli juurde. Teaduskonna 30 tööaasta jooksul on koolitatud suur hulk meditsiinispetsialiste: biofüüsikuid, biokeemikuid ja küberneetikuid. Kuid selle teaduskonna probleem seisneb selles, et seni said selle lõpetajad tegeleda ainult meditsiiniteadusliku uurimistööga, omamata õigust ravida patsiente. Nüüd on see probleem lahendatud - Venemaa Riiklikus Meditsiiniülikoolis on koos arstide täiendkoolituse instituudiga loodud haridus- ja teaduskompleks, mis võimaldab vanematel õpilastel läbida täiendavat meditsiinilist koolitust.

21. sajandi algust iseloomustasid paljud avastused meditsiini vallas, millest 10-20 aastat tagasi kirjutati ulmeromaanides ja millest patsiendid ise võisid vaid unistada. Ja kuigi paljud neist avastustest ootavad kliinilisse praktikasse pikka juurutamist, ei kuulu need enam kontseptuaalsete arenduste kategooriasse, vaid on tegelikult töötavad seadmed, kuigi meditsiinipraktikas veel laialdaselt kasutusel.

1. Kunstlik süda AbioCor

2001. aasta juulis õnnestus Kentucky osariigi Louisville'i kirurgide rühmal implanteerida patsiendile uue põlvkonna tehissüda. AbioCoriks nimetatud seade implanteeriti südamepuudulikkuse all kannatavale mehele. Kunstliku südame töötas välja Abiomed, Inc. Kuigi sarnaseid seadmeid on varemgi kasutatud, on AbioCor omataoliste seas kõige arenenum.

Varasemates versioonides tuli patsient kinnitada tohutu konsooli külge torude ja juhtmete kaudu, mis implanteeriti läbi naha. See tähendas, et inimene jäi voodi külge aheldatuks. AbioCor seevastu eksisteerib inimkeha sees täiesti autonoomselt ja see ei vaja täiendavaid torusid ega juhtmeid, mis väljapoole lähevad.

2. Biokunstlik maks

Biotehisliku maksa loomise idee tekkis dr Kenneth Matsumural, kes otsustas probleemile värske lähenemise. Teadlane on loonud seadme, mis kasutab loomadelt kogutud maksarakke. Seadet peetakse biokunstlikuks, kuna see koosneb bioloogilisest ja tehismaterjalist. 2001. aastal nimetati biotehismaks ajakirjas TIME aasta leiutiseks.

3. Kaameraga tahvelarvuti

Selliste pillide abil saate diagnoosida vähi kõige varasemates staadiumides. Seade loodi eesmärgiga saada piiratud ruumides kvaliteetseid värvipilte. Kaamerapill suudab tuvastada söögitoruvähi tunnuseid ja on ligikaudu täiskasvanu sõrmeküüne laiune ja kaks korda pikem.

4. Bioonilised kontaktläätsed

Bioonilised kontaktläätsed töötasid välja Washingtoni ülikooli teadlased. Neil õnnestus kombineerida elastsed kontaktläätsed trükitud elektroonikaskeemidega. See leiutis aitab kasutajal maailma näha, asetades oma nägemuse peale arvutipõhiseid pilte. Leiutajate sõnul võivad bioonilised kontaktläätsed olla kasulikud autojuhtidele ja pilootidele, näidates neile marsruute, ilmateavet või sõidukeid. Lisaks saavad need kontaktläätsed jälgida inimese füüsilisi näitajaid nagu kolesteroolitaset, bakterite ja viiruste esinemist. Kogutud andmeid saab juhtmevaba edastuse kaudu arvutisse saata.

5. Biooniline käsivars iLIMB

David Gow poolt 2007. aastal loodud iLIMB biooniline käsi oli maailma esimene tehisjäseme, millel oli viis individuaalselt mehhaniseeritud sõrme. Seadme kasutajad saavad korjata erineva kujuga esemeid – näiteks tasside käepidemeid. iLIMB koosneb 3 eraldi osast: 4 sõrmest, pöidlast ja peopesast. Igal osal on oma juhtimissüsteem.

6. Roboti assistendid operatsioonide ajal

Kirurgid on juba mõnda aega kasutanud robotkäsi, kuid nüüd on olemas robot, mis suudab operatsiooni iseseisvalt sooritada. Duke'i ülikooli teadlaste rühm on robotit juba katsetanud. Nad kasutasid seda surnud kalkuni peal (kuna kalkunilihal on inimese omaga sarnane tekstuur). Robotite edukust hinnatakse 93%-le. Muidugi on autonoomsetest kirurgilistest robotitest veel vara rääkida, kuid see leiutis on suur samm selles suunas.

7 Mõttelugeja

Mõttelugemine on termin, mida psühholoogid kasutavad mitteverbaalsete märkide, näiteks näoilmete või pealiigutuste alateadliku tuvastamise ja analüüsimise kohta. Sellised signaalid aitavad inimestel mõista üksteise emotsionaalset seisundit. See leiutis on MIT Media Labi kolme teadlase vaimusünnitus. Mõttelugemismasin skannib kasutaja ajusignaale ja teavitab neid, kellega ta suhtleb. Seadet saab kasutada autistidega töötamiseks.

8. Elekta Axesse

Elekta Axesse on nüüdisaegne vähivastane seade. See loodi kasvajate raviks kogu kehas - selgroos, kopsudes, eesnäärmes, maksas ja paljudes teistes. Elekta Axesse ühendab endas mitmeid funktsioone. Seade võib toota stereotaktilist radiokirurgia, stereotaktiline kiiritusravi, radiokirurgia. Ravi ajal on arstidel võimalus jälgida 3D-pilti ravitavast piirkonnast.

9. Eksoskeleti eLEGS

eLEGS-i eksoskelett on 21. sajandi üks muljetavaldavamaid leiutisi. Seda on lihtne kasutada ja patsiendid saavad seda kanda mitte ainult haiglas, vaid ka kodus. Seade võimaldab seista, kõndida ja isegi trepist üles ronida. Eksoskelett sobib inimestele pikkusega 157 cm kuni 193 cm ja kaaluga kuni 100 kg.

kümme . silmakirjutaja

See seade on loodud selleks, et aidata voodihaigetel suhelda. Eyepiece on Ebeling Groupi, Not Impossible Foundationi ja Graffiti Research Labi teadlaste ühine looming. Tehnoloogia põhineb odavatel silmade jälgimise prillidel, mis töötavad avatud lähtekoodiga tarkvaral. Need prillid võimaldavad neuromuskulaarse sündroomi all kannatavatel inimestel suhelda, joonistades või kirjutades ekraanile, jäädvustades silmade liikumist ja muutes selle ekraanil joonteks.

Jekaterina Martynenko

Üheksateistkümnenda sajandi keskel tehti palju hämmastavaid avastusi. Nii üllatavalt kui see ka ei kõla, tehti suur osa nendest avastustest unenäos. Seetõttu on isegi skeptikud siin hämmingus ja neil on raske midagi öelda, mis kummutaks nägemuslike või prohvetlike unenägude olemasolu. Paljud teadlased on seda nähtust uurinud. Saksa füüsik, arst, füsioloog ja psühholoog Hermann Helmolz jõudis oma uurimistöös järeldusele, et tõe otsimisel kogub inimene teadmisi, seejärel analüüsib ja mõistab saadud teavet ning pärast seda tuleb kõige olulisem etapp - arusaam, mis juhtub sageli unenäos. Just sel viisil said paljud teedrajavad teadlased aru. Nüüd anname teile võimaluse tutvuda mõne unenäos tehtud avastusega.

Prantsuse filosoof, matemaatik, mehaanik, füüsik ja füsioloog Rene Descartes Kogu oma elu väitis ta, et maailmas pole midagi salapärast, mida ei saaks mõista. Siiski oli tema elus veel üks seletamatu nähtus. See nähtus oli prohvetlikud unenäod, mida ta nägi kahekümne kolme aasta vanuselt ja mis aitasid tal teha mitmeid avastusi erinevates teadusvaldkondades. Ööl vastu 10.–11. novembrit 1619 nägi Descartes kolme prohvetlikku unenägu. Esimene unenägu oli sellest, kuidas tugev tuulekeeris rebib ta kiriku ja kolledži seinte vahelt välja, kandes ta minema pelgupaiga suunas, kus ta ei karda enam ei tuult ega muid loodusjõude. Teises unenäos vaatab ta võimsat tormi ja mõistab, et niipea, kui tal õnnestub selle orkaani tekkepõhjuseks mõelda, vaibub ta kohe ega saa talle halba teha. Ja kolmandas unenäos loeb Descartes ladinakeelset luuletust, mis algab sõnadega “Mis teed pidi ma eluteed järgima?”. Ärgates mõistis Descartes, et on avastanud kõigi teaduste tõelise aluse võtme.

Taani teoreetiline füüsik, üks kaasaegse füüsika rajajaid Niels Bohr alates kooliaastatest tundis ta huvi füüsika ja matemaatika vastu ning Kopenhaageni ülikoolis kaitses ta oma esimesed tööd. Kuid kõige olulisem avastus, mis tal õnnestus unes teha. Ta mõtles kaua, otsides teooriat aatomi ehituse kohta ja ühel päeval koitis talle unistus. Selles unenäos oli Bor tulise gaasi - Päikesel, mille ümber tiirlesid planeedid, mis olid temaga niitidega ühendatud, tulise gaasi trombil. Seejärel gaas tahkus ning "Päike" ja "planeedid" vähenesid järsult. Ärgates mõistis Bohr, et see oli aatomi mudel, mida ta oli nii kaua püüdnud avastada. Päike oli tuum, mille ümber elektronid (planeedid) tiirlesid! See avastus sai hiljem kogu Bohri teadusliku töö aluseks. Teooria pani aluse aatomifüüsikale, mis tõi Niels Bohrile ülemaailmse tunnustuse ja Nobeli preemia. Kuid peagi, Teise maailmasõja ajal, kahetses Bohr mõnevõrra oma avastust, mida võis kasutada inimkonnavastase relvana.

Kuni 1936. aastani uskusid arstid, et närviimpulsid kehas edastatakse elektrilaine abil. Avastus oli läbimurre meditsiinis Otto Loewy– Austria-Saksa ja Ameerika farmakoloog, kes pälvis 1936. aastal Nobeli füsioloogia- või meditsiiniauhinna. Noores eas pakkus Otto esimest korda välja, et närviimpulsse edastatakse keemiliste vahendajate kaudu. Aga kuna noort tudengit keegi ei kuulanud, jäi teooria kõrvale. Kuid aastal 1921, seitseteist aastat pärast esialgse teooria esitamist, ülestõusmispühade eelõhtul, ärkas Loewy öösel üles, tema enda sõnul "kritseldas õhukesele paberile paar sedelit. Hommikul ei saanud ma oma kritseldusi lahti mõtestada. Järgmisel ööl, täpselt kell kolm, tuli mulle jälle sama mõte pähe. See oli katse ülesehitus, mille eesmärk oli teha kindlaks, kas hüpotees keemilise impulsi ülekandmisest, mille ma 17 aastat tagasi esitasin, on õige. Tõusin kohe voodist välja, läksin laborisse ja tegin öösel tekkinud skeemi järgi lihtsa katse konnasüdame peal. Nii jätkas Otto Loewy tänu ööunenäole oma teooria uurimist ja tõestas kogu maailmale, et impulsse ei edastata mitte elektrilaine, vaid keemiliste vahendajate abil.

Saksa orgaaniline keemik Friedrich August Kekule teatas avalikult, et tegi oma avastuse keemias tänu prohvetlikule unenäole. Aastaid püüdis ta leida benseeni molekulaarstruktuuri, mis oli osa looduslikust õlist, kuid see avastus ei andnud talle järele. Ta mõtles probleemi lahendamisele päeval ja öösel. Mõnikord nägi ta isegi unes, et on juba avastanud benseeni struktuuri. Kuid need nägemused olid vaid tema ülekoormatud teadvuse töö tulemus. Kuid ühel ööl, 1865. aasta öösel, istus Kekule kodus kamina lähedal ja uinutas vaikselt. Hiljem rääkis ta ise oma unenäost: «Istusin ja kirjutasin õpikut, aga töö ei liikunud, mõtted hõljusid kuskil kaugel. Keerasin tooli tule poole ja jäin magama. Aatomid hüppasid taas silme ette. Väikesed rühmad hoidsid seekord tagasihoidlikult tagaplaanil. Minu vaimne silm suutis nüüd eristada pikki jooni, mis väänlesid nagu maod. Aga vaata! Üks madudest haaras endal sabast kinni ja sellisel kujul justkui kiusavalt mu silme ees keerles. Tundus, et välk äratas mind üles: ja seekord veetsin ülejäänud öö hüpoteesi tagajärgi välja töötades. Selle tulemusena sai ta teada, et benseen pole midagi muud kui kuuest süsinikuaatomist koosnev ring. Sel ajal oli see avastus revolutsioon keemias.

Tänapäeval on kõik ilmselt kuulnud kuulsast keemiliste elementide perioodilisest tabelist Dmitri Ivanovitš Mendelejev nägi ta unes. Kuid mitte kõik ei tea, kuidas see tegelikult juhtus. See unistus sai tuntuks suure teadlase A. A. Inostrantsevi sõbra sõnadest. Ta ütles, et Dmitri Ivanovitš töötas väga pikka aega kõigi sel ajal tuntud keemiliste elementide süstematiseerimisega ühte tabelisse. Ta nägi selgelt tabeli ülesehitust, kuid tal polnud aimugi, kuidas sinna nii palju elemente panna. Probleemile lahendust otsides ei saanud ta isegi magada. Kolmandal päeval jäi ta kurnatusest magama otse töökohal. Kohe nägi ta unes tabelit, milles kõik elemendid olid õigesti paigutatud. Ta ärkas üles ja kirjutas nähtu kiiresti käepärast olevale paberile. Nagu hiljem selgus, oli tabel tehtud peaaegu täiesti õigesti, võttes arvesse tol ajal eksisteerinud andmeid keemiliste elementide kohta. Dmitri Ivanovitš tegi vaid mõned kohandused.

Saksa anatoom ja füsioloog, Derpti (Tartu) (1811) ja Koenigsbergi (1814) ülikooli professor - Carl Friedrich Burdach pidas oma unistustele suurt tähtsust. Unenägude kaudu tegi ta avastuse vereringluse kohta. Ta kirjutas, et unenäos tekkisid talle sageli teaduslikud oletused, mis tundusid talle väga olulised, ja sellest ta ärkas. Sellised unenäod juhtusid enamasti suvekuudel. Põhimõtteliselt olid need unenäod seotud ainetega, mida ta sel ajal õppis. Kuid mõnikord unistas ta asjadest, millele ta tol ajal isegi ei mõelnud. Siin on Burdakhi enda lugu: “... aastal 1811, kui ma veel kindlalt kinni pidasin tavapärastest seisukohtadest vereringe kohta ja mind ei mõjutanud ühegi teise inimese seisukohad selles küsimuses, ja ma ise üldiselt olin hõivatud täiesti erinevate asjadega, unistasin, et veri voolab omal jõul ja paneb esimest korda südame liikuma, nii et viimast pidada vere liikumise põhjuseks on sama, mis seletada verevoolu. oja veski toimel, mille just tema käima paneb. Selle unistuse kaudu sündis vereringe idee. Hiljem, 1837. aastal avaldas Friedrich Burdach oma töö pealkirjaga "Antropoloogia ehk inimloomuse käsitlemine erinevatest külgedest", mis sisaldas teavet vere, selle koostise ja otstarbe, vereringe, transformatsiooni ja hingamise organite kohta.

Pärast lähedase sõbra surma, kes suri 1920. aastal diabeeti, Kanada teadlane Frederick Grant Banting otsustas pühendada oma elu selle kohutava haiguse ravi loomisele. Ta alustas selleteemalise kirjanduse uurimisega. Moses Barroni artikkel "Pankrease kanali blokeerimisest sapikivide poolt" jättis noorele teadlasele väga suure mulje, mille tulemusena nägi ta kuulsat unenägu. Selles unenäos mõistis ta, kuidas õigesti käituda. Keset ööd ärgates pani Banting üles koeraga katse läbiviimise korra: „Ligeerige koertel kõhunäärmejuhad. Oodake kuus kuni kaheksa nädalat. Kustuta ja ekstrakti." Üsna pea tõi ta katse ellu. Katse tulemused olid hämmastavad. Frederick Banting avastas hormooninsuliini, mida kasutatakse siiani põhiravimina diabeedi ravis. 1923. aastal pälvis 32-aastane Frederick Banting (koos John McLeodiga) Nobeli füsioloogia- või meditsiiniauhinna, saades noorimaks võitjaks. Ja Bantingu auks tähistatakse ülemaailmset diabeedipäeva tema sünnipäeval, 14. novembril.

MEDITSIINI AJALUGU:
VERSTATÄHTED JA SUURED AVAStused

Discovery Channeli andmetel
("Discovery Channel")

Meditsiinilised avastused on muutnud maailma. Nad muutsid ajaloo kulgu, päästes lugematuid elusid, nihutades meie teadmiste piire piiridele, millel seisame täna, olles valmis uuteks suurteks avastusteks.

inimese anatoomia

Vana-Kreekas põhines haiguste ravi rohkem filosoofial kui inimese anatoomia tõelisel mõistmisel. Kirurgiline sekkumine oli haruldane ja surnukehade lahkamist veel ei praktiseeritud. Selle tulemusena ei olnud arstidel praktiliselt mingit teavet inimese sisemise struktuuri kohta. Alles renessansiajal tekkis anatoomia teadusena.

Belgia arst Andreas Vesalius šokeeris paljusid, kui otsustas laipu lahkades anatoomiat õppida. Uurimismaterjali tuli öökatte all kaevandada. Teadlased nagu Vesalius pidid kasutama mitte täiesti seaduslikku meetodit meetodid. Kui Vesalius sai Padovas professoriks, sõlmis ta timukaga sõpruse. Vesalius otsustas aastatepikkuse oskusliku lahkamise käigus omandatud kogemusi edasi anda, kirjutades raamatu inimese anatoomiast. Nii ilmus raamat "Inimkeha ehitusest". 1538. aastal ilmunud raamatut peetakse üheks suurimaks teoseks meditsiini vallas, aga ka üheks suurimaks avastuseks, kuna see annab esimese õige kirjelduse inimkeha ehitusest. See oli esimene tõsine väljakutse Vana-Kreeka arstide autoriteedile. Raamat müüdi välja tohutul hulgal. Selle ostsid haritud inimesed, isegi meditsiinist kaugel. Kogu tekst on väga hoolikalt illustreeritud. Seega on teave inimese anatoomia kohta muutunud palju kättesaadavamaks. Tänu Vesaliusele sai inimese anatoomia uurimine lahkamise teel arstide koolituse lahutamatuks osaks. Ja see viib meid järgmise suure avastuseni.

Tiraaž

Inimese süda on rusika suurune lihas. See lööb rohkem kui sada tuhat korda päevas seitsmekümne aasta jooksul – see on rohkem kui kaks miljardit südamelööki. Süda pumpab 23 liitrit verd minutis. Veri voolab läbi keha, läbides keerulist arterite ja veenide süsteemi. Kui kõik inimkeha veresooned on venitatud ühte joont, saate 96 tuhat kilomeetrit, mis on rohkem kui kaks korda suurem kui Maa ümbermõõt. Kuni 17. sajandi alguseni oli vereringe protsess valesti kujutatud. Valdav teooria oli, et veri voolas südamesse keha pehmetes kudedes olevate pooride kaudu. Selle teooria pooldajate hulgas oli inglise arst William Harvey. Südametöö paelus teda, kuid mida rohkem ta loomadel südamelööke jälgis, seda enam mõistis ta, et üldtunnustatud vereringe teooria on lihtsalt vale. Ta kirjutab ühemõtteliselt: "... ma mõtlesin, kas veri ei saa liikuda, justkui ringiga?" Ja kõige esimene fraas järgmises lõigus: "Hiljem sain teada, et see on nii ...". Lahkamise abil avastas Harvey, et südamel on ühesuunalised klapid, mis võimaldavad verel voolata ainult ühes suunas. Mõned klapid lasevad verd sisse, teised lasevad välja. Ja see oli suurepärane avastus. Harvey mõistis, et süda pumpab verd arteritesse, seejärel läbib see veenid ja ringi sulgedes naaseb südamesse, et alustada tsüklit uuesti. Tänapäeval tundub see üldlevinud tõena, kuid 17. sajandi jaoks oli William Harvey avastus revolutsiooniline. See oli laastav löök väljakujunenud meditsiinilistele kontseptsioonidele. Oma traktaadi lõpus kirjutab Harvey: "Mõeldes sellele, milliseid mõõtmatuid tagajärgi see meditsiinile toob, näen ma peaaegu piiramatute võimaluste välja."
Harvey avastus arendas tõsiselt anatoomiat ja kirurgiat ning päästis lihtsalt palju elusid. Üle maailma kasutatakse operatsioonisaalides kirurgilisi klambreid, mis blokeerivad verevoolu ja hoiavad haige vereringesüsteemi tervena. Ja igaüks neist on meeldetuletus William Harvey suurest avastusest.

Veretüübid

Veel üks suur verega seotud avastus tehti Viinis 1900. aastal. Euroopat täitis entusiastlik vereülekanne. Kõigepealt väideti, et tervendav toime oli hämmastav, ja siis mõne kuu pärast teateid hukkunutest. Miks mõnikord vereülekanne õnnestub ja mõnikord mitte? Austria arst Karl Landsteiner oli otsustanud vastuse leida. Ta segas erinevate doonorite vereproove ja uuris tulemusi.
Mõnel juhul segunes veri edukalt, kuid mõnel juhul koaguleerus ja muutus viskoosseks. Lähemal uurimisel avastas Landsteiner, et veri hüübib, kui retsipiendi veres olevad spetsiifilised valgud, mida nimetatakse antikehadeks, reageerivad doonori punaste vereliblede teiste valkudega, mida nimetatakse antigeenideks. Landsteineri jaoks oli see pöördepunkt. Ta mõistis, et mitte kõik inimveri pole ühesugused. Selgus, et verd saab selgelt jagada 4 rühma, millele ta andis tähised: A, B, AB ja null. Selgus, et vereülekanne on edukas vaid siis, kui inimesele kantakse üle sama rühma verd. Landsteineri avastus kajastus kohe ka arstipraktikas. Mõni aasta hiljem hakati kogu maailmas juba vereülekannet tegema, mis päästis palju elusid. Tänu veregrupi täpsele määramisele sai 50ndateks elundite siirdamine võimalikuks. Tänapäeval tehakse ainuüksi USA-s vereülekannet iga 3 sekundi järel. Ilma selleta sureks igal aastal umbes 4,5 miljonit ameeriklast.

Anesteesia

Kuigi esimesed suured avastused anatoomia vallas võimaldasid arstidel päästa palju elusid, ei suutnud nad valu leevendada. Ilma tuimestuseta olid operatsioonid õudusunenägu. Patsiente hoiti kinni või seoti laua külge, kirurgid püüdsid võimalikult kiiresti tööd teha. Aastal 1811 kirjutas üks naine: „Kui kohutav teras minusse tungis, lõigates läbi veenid, arterid, liha, närvid, ei olnud mul enam vaja paluda, et ma ei sekkuks. Ma karjusin ja karjusin, kuni kõik oli läbi. Valu oli nii väljakannatamatu." Operatsioon oli viimane abinõu, paljud eelistasid surra kui kirurgi noa alla minna. Sajandeid on operatsioonide ajal valu leevendamiseks kasutatud improviseeritud vahendeid, mõned neist, näiteks oopiumi- või mandrakeekstrakt, olid uimastid. 19. sajandi 40. aastateks otsisid mitu inimest korraga tõhusamat anesteetikumi: kaks Bostoni hambaarsti, William Morton ja Horost Wells, tuttavad ja arst nimega Crawford Long Georgiast.
Nad katsetasid kahe ainega, mis arvati valu leevendavat – dilämmastikoksiidiga, mis on samuti naerugaas, ning ka alkoholi ja väävelhappe vedela seguga. Küsimus, kes täpselt anesteesia avastas, on endiselt vastuoluline, väitsid seda kõik kolm. Üks esimesi avalikke anesteesia demonstratsioone toimus 16. oktoobril 1846. aastal. W. Morton katsetas eetriga kuid, püüdes leida annust, mis võimaldaks patsiendil valutult operatsiooni teha. Laiemale avalikkusele, mis koosnes Bostoni kirurgidest ja arstitudengitest, tutvustas ta oma leiutise seadet.
Patsiendile, kelle kaelast pidi eemaldama kasvaja, anti eetrit. Morton ootas, kuni kirurg tegi esimese sisselõike. Hämmastaval kombel patsient ei nutnud. Pärast operatsiooni teatas patsient, et kogu selle aja ei tundnud ta midagi. Teade avastusest levis üle kogu maailma. Opereerida saab ilma valuta, nüüd on anesteesia. Kuid hoolimata avastusest keeldusid paljud anesteesia kasutamisest. Mõne usutunnistuse järgi tuleb valu taluda, mitte leevendada, eriti sünnitusvalusid. Kuid kuninganna Victoria ütles siin oma sõna. 1853. aastal sünnitas ta prints Leopoldi. Tema soovil anti talle kloroformi. Selgus, et see leevendas sünnitusvalu. Pärast seda hakkasid naised ütlema: "Ma võtan ka kloroformi, sest kui kuninganna neid ei põlga, siis ma ei häbene."

röntgenikiirgus

On võimatu ette kujutada elu ilma järgmise suure avastuseta. Kujutage ette, et me ei tea, kus patsienti opereerida või milline luu on katki, kus kuul on löödud ja milline võib olla patoloogia. Oskus vaadata inimese sisse ilma teda lahti lõikamata oli pöördepunkt meditsiini ajaloos. 19. sajandi lõpus kasutasid inimesed elektrit, mõistmata tegelikult, mis see on. 1895. aastal katsetas saksa füüsik Wilhelm Roentgen katoodkiiretoruga, klaassilindriga, mille sees oli väga haruldane õhk. Roentgenit huvitas torust väljuvate kiirte tekitatud kuma. Ühe katse jaoks ümbritses Roentgen toru musta papiga ja muutis ruumi pimedaks. Seejärel lülitas ta telefoni sisse. Ja siis tabas teda üks asi – tema laboris asuv fotoplaat säras. Roentgen mõistis, et juhtumas on midagi väga ebatavalist. Ja et torust väljuv kiir pole üldsegi katoodkiir; ta leidis ka, et see ei reageerinud magnetile. Ja seda ei saanud magnet kõrvale pöörata nagu katoodkiired. See oli täiesti tundmatu nähtus ja Röntgen nimetas seda "röntgenikiirguseks". Täiesti juhuslikult avastas Roentgen teadusele tundmatu kiirguse, mida me nimetame röntgenikiirguseks. Mitu nädalat käitus ta väga salapäraselt ja kutsus siis oma naise kontorisse ja ütles: "Berta, las ma näitan sulle, mida ma siin teen, sest keegi ei usu seda." Ta pani naise käe tala alla ja tegi pilti.
Naine olevat öelnud: "Ma nägin oma surma." Tõepoolest, neil päevil oli võimatu näha inimese luustikku, kui ta poleks surnud. Idee elusa inimese sisemise struktuuri tabamisest lihtsalt ei mahtunud mulle pähe. Tundus, nagu oleks avanenud salauks ja selle taga avanes kogu universum. Röntgenikiirgus avastas uue võimsa tehnoloogia, mis muutis diagnostika valdkonnas revolutsiooni. Röntgenikiirguse avastus on ainus avastus teaduse ajaloos, mis tehti tahtmatult, täiesti juhuslikult. Niipea kui see tehti, võttis maailm selle kohe ilma igasuguse aruteluta omaks. Nädala või paariga on meie maailm muutunud. Paljud kõige arenenumad ja võimsamad tehnoloogiad tuginevad röntgenikiirte avastamisele, alates kompuutertomograafiast kuni röntgenteleskoobini, mis jäädvustab röntgenikiirgust kosmosesügavustest. Ja kõik see on tingitud juhuslikult tehtud avastusest.

Haiguste iduteooria

Mõned avastused, näiteks röntgenikiirgus, tehakse juhuslikult, teistega tegelevad erinevad teadlased pikka aega ja kõvasti. Nii oli ka 1846. aastal. Veen. Ilu ja kultuuri kehastus, kuid Viini linnahaiglas hõljub surmakummitus. Paljud siin olnud emad olid suremas. Põhjuseks on sünnitusjärgne palavik ehk emakapõletik. Kui doktor Ignaz Semmelweis selles haiglas tööle asus, oli ta katastroofi ulatuse pärast ärevil ja kummaline ebaühtlus: osakondi oli kaks.
Ühes käisid sünnitusel arstid ja teises emade sünnitusel ämmaemandad. Semmelweis leidis, et osakonnas, kus arstid sünnitasid, suri nn sünnituspalavikku 7% sünnitusel olnud naistest. Ja osakonnas, kus töötasid ämmaemandad, suri sünnitusjärgsesse palavikku vaid 2%. See üllatas teda, sest arstidel on palju parem ettevalmistus. Semmelweis otsustas uurida, mis oli põhjus. Ta märkas, et üks peamisi erinevusi arstide ja ämmaemandate töös seisnes selles, et arstid tegid sünnitusel surnud naistele lahkamisi. Siis läksid nad lapsi ilmale tooma või emasid vaatama, isegi käsi pesemata. Semmelweis tundis huvi, kas arstid kannavad kätel mingeid nähtamatuid osakesi, mis seejärel patsientidele üle kandsid ja surma põhjustasid. Selle väljaselgitamiseks viis ta läbi eksperimendi. Ta otsustas tagada, et kõik arstitudengid peavad pesema käsi valgendilahuses. Ja surmade arv langes kohe 1%ni, mis on väiksem kui ämmaemandatel. Selle katsega sai Semmelweis aru, et nakkushaigustel, antud juhul sünnituspalavikul, on ainult üks põhjus ja kui see välistada, siis haigust ei tekigi. Kuid 1846. aastal ei näinud keegi bakterite ja infektsiooni vahel seost. Semmelweisi ideid ei võetud tõsiselt.

Möödus veel 10 aastat, enne kui teine ​​teadlane mikroorganismidele tähelepanu pööras. Tema nimi oli Louis Pasteur.Pasteuri viiest lapsest kolm suri kõhutüüfuse tõttu, mis osaliselt seletab, miks ta nii palju nakkushaiguste põhjuseid otsis. Pasteur oli oma tööga veini- ja õlletööstuse heaks õigel teel. Pasteur püüdis välja selgitada, miks ainult väike osa tema riigis toodetud veinist riknes. Ta avastas, et hapus veinis on erilised mikroorganismid, mikroobid ja just nemad teevad veini hapuks. Kuid lihtsalt kuumutades, nagu Pasteur näitas, saab mikroobid tappa ja veini päästa. Nii sündis pastöriseerimine. Seega teadis Pasteur, kust otsida nakkushaiguste põhjust. Tema sõnul põhjustavad teatud haigusi just mikroobid ja ta tõestas seda, viies läbi rea katseid, millest sündis suur avastus – organismide mikroobide arengu teooria. Selle olemus seisneb selles, et teatud mikroorganismid põhjustavad igaühes teatud haiguse.

Vaktsineerimine

Järgmine suur avastus tehti 18. sajandil, kui maailmas suri rõugetesse umbes 40 miljonit inimest. Arstid ei suutnud leida ei haiguse põhjust ega ravimit. Kuid ühes Inglismaa külas pälvisid kuulujutud, et mõned kohalikud ei olnud rõugetele vastuvõtlikud, kohaliku arsti nimega Edward Jenner tähelepanu.

Piimatöölistel räägiti, et nad ei haigestu rõugetesse, sest nad olid juba põdenud lehmarõuge, mis on seotud, kuid kergem haigus, mis mõjutas kariloomi. Lehmarõugetel tõusis temperatuur ja kätele tekkisid haavandid. Jenner uuris seda nähtust ja mõtles, kas nende haavandite mäda kaitseb kuidagi keha rõugete eest? 14. mail 1796 otsustas ta rõugete puhangu ajal oma teooriat testida. Jenner võttis lehmarõugetega lüpsja käest haavast vedelikku. Siis külastas ta teist perekonda; seal süstis ta tervele kaheksa-aastasele poisile vaktsiiniaviirust. Järgnevatel päevadel oli poisil kerge palavik ja tekkis mitu rõugevilli. Siis läks tal paremaks. Jenner naasis kuus nädalat hiljem. Seekord nakatas ta poisile rõuged ja hakkas ootama, millal katse välja kukub – võit või ebaõnnestumine. Mõni päev hiljem sai Jenner vastuse – poiss oli täiesti terve ja rõugete suhtes immuunne.
Rõugete vaktsineerimise leiutamine muutis meditsiinis revolutsiooni. See oli esimene katse sekkuda haiguse kulgu, ennetades seda eelnevalt. Esmakordselt kasutati ennetamiseks aktiivselt kunstlikke tooteid haigus enne selle algust.
Viiskümmend aastat pärast Jenneri avastust töötas Louis Pasteur välja vaktsineerimise idee, töötades välja marutaudi vaktsiini inimestel ja siberi katku vastu lammastel. Ja 20. sajandil töötasid Jonas Salk ja Albert Sabin iseseisvalt välja poliomüeliidi vaktsiini.

vitamiinid

Järgmine avastus oli teadlaste töö, kes võitlesid aastaid iseseisvalt sama probleemiga.
Läbi ajaloo on skorbuut olnud raske haigus, mis on meremeestel põhjustanud nahakahjustusi ja verejooksu. Lõpuks, 1747. aastal, leidis Šoti laevakirurg James Lind selle vastu ravi. Ta avastas, et skorbuuti saab ära hoida, kui lisada meremeeste toidulauale tsitrusvilju.

Teine meremeeste seas levinud haigus oli beriberi – haigus, mis mõjutas närve, südant ja seedetrakti. 19. sajandi lõpus tegi Hollandi arst Christian Eijkman kindlaks, et haiguse põhjustas valge poleeritud riisi söömine pruuni lihvimata riisi asemel.

Kuigi mõlemad avastused osutasid haiguste seosele toitumise ja selle puudujääkidega, suutis see seos välja mõelda vaid inglise biokeemik Frederick Hopkins. Ta pakkus välja, et keha vajab aineid, mis on ainult teatud toiduainetes. Oma hüpoteesi tõestamiseks viis Hopkins läbi rea katseid. Ta andis hiirtele kunstlikku toitu, mis koosnes eranditult puhastest valkudest, rasvadest, süsivesikud ja soolad. Hiired muutusid nõrgaks ja lakkasid kasvamast. Kuid peale väikest piimakogust läks hiirtel jälle paremaks. Hopkins avastas selle, mida ta nimetas "oluliseks toitumisteguriks", mida hiljem hakati nimetama vitamiinideks.
Selgus, et beriberit seostatakse tiamiini, B1-vitamiini puudusega, mida poleeritud riisis ei leidu, kuid looduslikku leidub ohtralt. Ja tsitrusviljad hoiavad ära skorbuudi, sest sisaldavad askorbiinhapet, C-vitamiini.
Hopkinsi avastus oli määrav samm õige toitumise tähtsuse mõistmisel. Paljud keha funktsioonid sõltuvad vitamiinidest, alates võitlusest infektsioonidega kuni ainevahetuse reguleerimiseni. Ilma nendeta on elu raske ette kujutada, nagu ka ilma järgmise suure avastuseta.

Penitsilliin

Pärast Esimest maailmasõda, mis nõudis üle 10 miljoni inimelu, intensiivistusid ohutute meetodite otsimine bakteriaalse agressiooni tõrjumiseks. Paljud surid ju mitte lahinguväljal, vaid nakatunud haavadesse. Uuringus osales ka šoti arst Alexander Fleming. Stafülokokibaktereid uurides märkas Fleming, et laborikausi keskel vohab midagi ebatavalist – hallitust. Ta nägi, et bakterid olid hallituse ümber surnud. See pani ta oletama, et naine eritab bakteritele kahjulikku ainet. Ta nimetas selle aine penitsilliiniks. Järgmise paari aasta jooksul püüdis Fleming penitsilliini eraldada ja kasutada seda infektsioonide ravis, kuid see ebaõnnestus ja lõpuks loobus. Tema töö tulemused olid aga hindamatud.

1935. aastal sattusid Oxfordi ülikooli töötajad Howard Florey ja Ernst Chain teatele Flemingi uudishimulike, kuid lõpetamata katsete kohta ning otsustasid õnne proovida. Nendel teadlastel õnnestus penitsilliini puhtal kujul eraldada. Ja 1940. aastal katsetasid nad seda. Kaheksale hiirele süstiti surmav annus streptokokkbakterit. Seejärel süstiti neljale neist penitsilliini. Mõne tunni pärast olid tulemused käes. Kõik neli hiirt, kes penitsilliini ei saanud, surid, kuid kolm hiirt neljast, kes seda said, jäid ellu.

Nii sai maailm tänu Flemingile, Floryle ja Chainile esimese antibiootikumi. See ravim on olnud tõeline ime. See paranes nii paljudest vaevustest, mis põhjustasid palju valu ja kannatusi: äge farüngiit, reuma, sarlakid, süüfilis ja gonorröa... Tänaseks oleme täiesti unustanud, et nendesse haigustesse võib surra.

Sulfiidpreparaadid

Järgmine suur avastus saabus õigel ajal Teise maailmasõja ajal. See ravis Vaiksel ookeanil sõdinud Ameerika sõdurid düsenteeriast terveks. Ja siis viis revolutsioonini bakteriaalsete infektsioonide kemoterapeutiline ravi.
See kõik juhtus tänu patoloogile nimega Gerhard Domagk. 1932. aastal uuris ta mõningate uute keemiliste värvainete kasutamise võimalusi meditsiinis. Töötades äsja sünteesitud värvainega, mida nimetatakse prontosiliks, süstis Domagk seda mitmele streptokokibakteriga nakatunud laborihiirele. Nagu Domagk eeldas, kattis värv bakterid, kuid bakterid jäid ellu. Värvaine ei tundunud piisavalt mürgine. Siis juhtus midagi hämmastavat: kuigi värvaine ei tapnud baktereid, peatas see nende kasvu, nakkus peatus ja hiired paranesid. Millal Domagk esimest korda inimestel prontosiili testis, pole teada. Uus ravim kogus aga kuulsust pärast seda, kui päästis kuldse stafülokoki raskesti haigestunud poisi elu. Patsient oli Ameerika Ühendriikide presidendi poeg Franklin Roosevelt Jr. Domagki avastus sai hetkeks sensatsiooniks. Kuna Prontosil sisaldas sulfamiidi molekulaarstruktuuri, nimetati seda sulfamiidravimiks. Sellest sai esimene selles sünteetiliste kemikaalide rühmas, mis suudab ravida ja ennetada bakteriaalseid infektsioone. Domagk avas uue revolutsioonilise suuna haiguste ravis, keemiaravi ravimite kasutamises. See päästab kümneid tuhandeid inimelusid.

Insuliin

Järgmine suur avastus aitas päästa miljonite diabeedihaigete elusid üle maailma. Diabeet on haigus, mis häirib organismi võimet omastada suhkrut, mis võib põhjustada pimedaksjäämist, neerupuudulikkust, südamehaigusi ja isegi surma. Arstid on sajandeid uurinud diabeeti, otsides sellele edutult ravi. Lõpuks, 19. sajandi lõpus, toimus läbimurre. On leitud, et diabeedihaigetel on ühine tunnusjoon – pankrease rakkude rühm on alati mõjutatud – need rakud eritavad hormooni, mis kontrollib veresuhkru taset. Seda hormooni nimetati insuliiniks. Ja aastal 1920 - uus läbimurre. Kanada kirurg Frederick Banting ja üliõpilane Charles Best uurisid pankrease insuliini sekretsiooni koertel. Eelkõige süstis Banting terve koera insuliini tootvate rakkude ekstrakti diabeetilisele koerale. Tulemused olid vapustavad. Mõne tunni pärast langes haige looma veresuhkru tase oluliselt. Nüüd pöördus Bantingi ja tema abiliste tähelepanu looma otsimisele, kelle insuliin oleks inimese omaga sarnane. Nad leidsid lehmalootelt võetud insuliinis lähedase vaste, puhastasid selle katse ohutuse huvides ja viisid 1922. aasta jaanuaris läbi esimese kliinilise uuringu. Banting andis insuliini 14-aastasele poisile, kes oli diabeeti suremas. Ja ta paranes kiiresti. Kui oluline on Bantingi avastus? Küsige 15 miljonilt ameeriklaselt, kes võtavad iga päev insuliini, millest sõltub nende elu.

Vähi geneetiline olemus

Vähk on surmavatest haigustest Ameerikas teine. Selle päritolu ja arengu intensiivne uurimine tõi kaasa märkimisväärseid teadussaavutusi, kuid võib-olla kõige olulisem neist oli järgmine avastus. Nobeli preemia laureaadid vähiuurijad Michael Bishop ja Harold Varmus ühendasid jõud vähiuuringutes 1970. aastatel. Sel ajal domineerisid selle haiguse põhjuste kohta mitmed teooriad. Pahaloomuline rakk on väga keeruline. Ta suudab mitte ainult jagada, vaid ka tungida. See on kõrgelt arenenud võimetega rakk. Üks teooria oli Rousi sarkoomiviirus, mis põhjustab kanadel vähki. Kui viirus ründab kanarakku, süstib see oma geneetilise materjali peremeesorganismi DNA-sse. Hüpoteesi kohaselt muutub viiruse DNA seejärel haiguse põhjustajaks. Teise teooria kohaselt, kui viirus viib oma geneetilise materjali peremeesrakku, siis vähki tekitavad geenid ei aktiveeru, vaid oodatakse, kuni need käivitavad välismõjud, näiteks kahjulikud kemikaalid, kiirgus või tavaline viirusnakkus. Need vähki tekitavad geenid, nn onkogeenid, said Varmuse ja Bishopi uurimisobjektiks. Põhiküsimus on järgmine: kas inimese genoom sisaldab geene, mis on või võivad muutuda onkogeenideks, nagu need, mis sisalduvad kasvajaid põhjustavas viiruses? Kas kanadel, teistel lindudel, imetajatel, inimestel on selline geen? Bishop ja Varmus võtsid märgistatud radioaktiivse molekuli ja kasutasid seda sondina, et näha, kas Rousi sarkoomiviiruse onkogeen meenutab mõnda tavalist geeni kana kromosoomides. Vastus on jah. See oli tõeline ilmutus. Varmus ja Bishop leidsid, et vähki põhjustav geen on juba tervete kanarakkude DNA-s ja mis veelgi olulisem, nad leidsid selle ka inimese DNA-st, tõestades, et vähipisiku võib rakutasandil meist igaühesse tekkida ja oodata. aktiveerimiseks.

Kuidas võib meie enda geen, millega oleme kogu oma elu elanud, põhjustada vähki? Rakkude jagunemisel tekivad vead ja need on tavalisemad, kui rakku rõhub kosmiline kiirgus, tubakasuits. Samuti on oluline meeles pidada, et kui rakk jaguneb, peab ta kopeerima 3 miljardit komplementaarset DNA paari. Igaüks, kes on kunagi proovinud printida, teab, kui raske see on. Meil on mehhanismid vigade märkamiseks ja parandamiseks, kuid suurte mahtude puhul jäävad sõrmed vahele.
Mis on avastamise tähtsus? Varem mõtlesid inimesed vähist viiruse genoomi ja rakugenoomi erinevuste kaudu, kuid nüüd teame, et väga väike muutus meie rakkude teatud geenides võib muuta terve raku, mis tavaliselt kasvab, jaguneb jne. pahaloomuline. Ja see oli esimene selge näide asjade tegelikust olukorrast.

Selle geeni otsimine on määrav hetk kaasaegses diagnostikas ja vähkkasvaja edasise käitumise ennustamises. Avastus andis kindlatele teraapialiikidele selged eesmärgid, mida varem lihtsalt polnud.
Chicago elanikkond on umbes 3 miljonit inimest.

HIV

Igal aastal sureb sama palju inimesi AIDS-i, mis on tänapäeva ajaloo üks hullemaid epideemiaid. Selle haiguse esimesed nähud ilmnesid eelmise sajandi 80ndate alguses. Ameerikas hakkas haruldastesse infektsioonidesse ja vähki surevate patsientide arv kasvama. Ohvrite vereanalüüs näitas inimese immuunsüsteemi jaoks elutähtsate valgete vereliblede ülimadalat taset. 1982. aastal andsid haiguste tõrje ja ennetamise keskused haigusele nimetuse AIDS – omandatud immuunpuudulikkuse sündroom. Kaks teadlast, Luc Montagnier Pariisi Pasteuri instituudist ja Robert Gallo Washingtoni riiklikust onkoloogiainstituudist, võtsid asja käsile. Mõlemal õnnestus teha kõige olulisem avastus, mis paljastas AIDSi tekitaja - HIV, inimese immuunpuudulikkuse viiruse. Mille poolest erineb inimese immuunpuudulikkuse viirus teistest viirustest, näiteks gripist? Esiteks ei anna see viirus haiguse esinemist aastaid, keskmiselt 7 aastat. Teine probleem on väga ainulaadne: näiteks AIDS avaldus lõpuks, inimesed saavad aru, et nad on haiged ja lähevad kliinikusse ning neil on lugematu hulk muid nakkusi, mis haiguse täpselt põhjustas. Kuidas seda defineerida? Enamikul juhtudel eksisteerib viirus ainult aktseptorrakku sisenemiseks ja paljunemiseks. Tavaliselt kinnitub see raku külge ja vabastab sellesse oma geneetilise teabe. See võimaldab viirusel allutada raku funktsioonid, suunates need ümber uute viirusliikide tootmisele. Seejärel ründavad need isikud teisi rakke. Kuid HIV ei ole tavaline viirus. See kuulub viiruste kategooriasse, mida teadlased nimetavad retroviirusteks. Mis on neis ebatavalist? Nagu need viiruste klassid, mis hõlmavad lastehalvatust või grippi, on retroviirused erikategooriad. Nad on ainulaadsed selle poolest, et nende geneetiline informatsioon ribonukleiinhappe kujul muundatakse desoksüribonukleiinhappeks (DNA) ja meie probleem on just see, mis juhtub DNA-ga: DNA integreerub meie geenidesse, viiruse DNA saab osaks meist ja siis hakkavad meid kaitsma loodud rakud reprodutseerima viiruse DNA-d. On rakke, mis sisaldavad viirust, mõnikord paljunevad, mõnikord mitte. Nad on vait. Peidavad end... Aga ainult selleks, et hiljem viirust uuesti paljundada. Need. kui nakkus ilmneb, juurdub see tõenäoliselt kogu eluks. See on põhiprobleem. AIDS-i ravi pole veel leitud. Aga avamine et HIV on retroviirus ja see on AIDSi põhjustaja, on selle haiguse vastu võitlemisel saavutanud olulisi edusamme. Mis on pärast retroviiruste, eriti HIV avastamist meditsiinis muutunud? Näiteks AIDSi puhul oleme näinud, et medikamentoosne ravi on võimalik. Varem arvati, et kuna viirus anastab meie rakud paljunemiseks, on peaaegu võimatu sellele reageerida ilma patsiendi enda raske mürgituseta. Viirusetõrjeprogrammidesse pole keegi investeerinud. AIDS on avanud ukse viirusevastastele uuringutele farmaatsiaettevõtetes ja ülikoolides üle maailma. Lisaks on AIDS avaldanud positiivset sotsiaalset mõju. Irooniline, et see kohutav haigus toob inimesi kokku.

Ja nii tehti päevast päeva, sajandist sajandisse, väikeste sammude või suurejooneliste läbimurretega suuri ja väikeseid avastusi meditsiinis. Need annavad lootust, et inimkond saab jagu vähist ja AIDS-ist, autoimmuun- ja geneetilistest haigustest, saavutab tipptaseme ennetamises, diagnoosimises ja ravis, leevendab haigete inimeste kannatusi ja hoiab ära haiguste progresseerumise.

Teaduslikud läbimurded on loonud palju kasulikke ravimeid, mis on peagi kindlasti tasuta kättesaadavad. Kutsume teid tutvuma 2015. aasta kümne kõige hämmastavama meditsiinilise läbimurdega, mis annavad lähitulevikus kindlasti tõsise panuse meditsiiniteenuste arengusse.

Teiksobaktiini avastamine

2014. aastal hoiatas Maailma Terviseorganisatsioon kõiki, et inimkond on jõudmas niinimetatud antibiootikumijärgsesse ajastusse. Ja tal osutus õigus. Alates 1987. aastast pole teadus ja meditsiin tootnud tõeliselt uut tüüpi antibiootikume. Kuid haigused ei seisa paigal. Igal aastal ilmnevad uued infektsioonid, mis on olemasolevate ravimite suhtes vastupidavamad. Sellest on saanud tõeline maailmaprobleem. 2015. aastal tegid teadlased aga avastuse, mis nende arvates toob kaasa dramaatilisi muutusi.

Teadlased on avastanud uue antibiootikumide klassi 25 antimikroobikumi hulgast, sealhulgas väga olulisest teiksobaktiinist. See antibiootikum hävitab mikroobid, blokeerides nende võime toota uusi rakke. Teisisõnu, selle ravimi mõju all olevad mikroobid ei saa aja jooksul areneda ega arendada resistentsust ravimi suhtes. Teiksobaktiin on nüüdseks osutunud väga tõhusaks resistentse Staphylococcus aureuse ja mitmete tuberkuloosi põhjustavate bakterite vastu.

Teiksobaktiini laboratoorsed testid viidi läbi hiirtel. Valdav enamus katseid on näidanud ravimi efektiivsust. Inimkatsed peaksid algama 2017. aastal.

Üks huvitavamaid ja paljutõotavamaid valdkondi meditsiinis on kudede regenereerimine. 2015. aastal lisandus kunstlikult taasloodud organite nimekirja uus punkt. Wisconsini ülikooli arstid on õppinud kasvatama inimese häälepaelu praktiliselt mitte millestki.

Rühm teadlasi eesotsas dr Nathan Welhaniga koostas koe, mis suudab jäljendada häälepaelte limaskesta tööd, nimelt koe, mida esindavad kaks nöörisagarat, mis vibreerivad tekitades inimkõne. Doonorrakud, millest hiljem kasvatati uusi sidemeid, võeti viielt vabatahtlikult patsiendilt. Teadlased kasvatasid laboris kahe nädala jooksul vajaliku koe, misjärel lisasid nad selle kõri tehismudelisse.

Tekkinud häälepaelte tekitatud heli kirjeldavad teadlased metallilisena ja võrdlevad seda robotkazoo (mängupuhkpilli) heliga. Teadlased on aga kindlad, et häälepaelad, mille nad on loonud reaalsetes tingimustes (st elusorganismi siirdatuna), kõlavad peaaegu nagu päris.

Ühes viimastest katsetest laborihiirtega, kellele oli poogitud inimese immuunsus, otsustasid teadlased katsetada, kas näriliste keha lükkab uue koe tagasi. Õnneks seda ei juhtunud. Dr Welham on kindel, et ka inimkeha ei lükka kude tagasi.

Vähiravim võib aidata Parkinsoni tõvega patsiente

Tisinga (või nilotiniib) on testitud ja heakskiidetud ravim, mida tavaliselt kasutatakse leukeemia nähtudega inimeste raviks. Georgetowni ülikooli meditsiinikeskuse uus uuring näitab aga, et Tasinga ravim võib olla väga võimas vahend Parkinsoni tõvega inimeste motoorsete sümptomite kontrolli all hoidmiseks, nende motoorsete funktsioonide parandamiseks ja haiguse mittemotoorsete sümptomite kontrolli all hoidmiseks.

Fernando Pagan, üks selle uuringu läbi viinud arstidest, usub, et nilotiniibravi võib olla esimene omataoline tõhus meetod kognitiivse ja motoorse funktsiooni halvenemise vähendamiseks neurodegeneratiivsete haigustega, näiteks Parkinsoni tõvega patsientidel.

Teadlased andsid kuue kuu jooksul nilotiniibi suurendatud annuseid 12 vabatahtlikule patsiendile. Kõigil 12 patsiendil, kes lõpetasid selle ravimiuuringu lõpuni, paranesid motoorsed funktsioonid. 10 neist näitasid olulist paranemist.

Selle uuringu peamine eesmärk oli testida nilotiniibi ohutust ja kahjutust inimestel. Kasutatud ravimi annus oli palju väiksem kui tavaliselt leukeemiaga patsientidele antav annus. Hoolimata asjaolust, et ravim näitas oma tõhusust, viidi uuring siiski läbi väikese rühma inimestega ilma kontrollrühmi kaasamata. Seetõttu tuleb enne Tasinga kasutamist Parkinsoni tõve raviks teha veel mitmeid katseid ja teadusuuringuid.

Maailma esimene 3D-prinditud rinnakorv

Mees põdes haruldast tüüpi sarkoomi ja arstidel polnud muud valikut. Vältimaks kasvaja edasist levikut kogu kehas, eemaldasid eksperdid inimeselt peaaegu kogu rinnaku ja asendasid luud titaanimplantaadiga.

Reeglina valmistatakse luustiku suurte osade implantaadid väga erinevatest materjalidest, mis võivad aja jooksul kuluda. Lisaks nõudis selliste keerukate luude nagu rinnaku luude asendamine, mis on tavaliselt igal üksikjuhul unikaalne, arstidelt inimese rinnaku hoolikat skaneerimist, et kujundada õige suurusega implantaat.

Uue rinnaku materjalina otsustati kasutada titaanisulamit. Pärast ülitäpse 3D CT-skaneerimist kasutasid teadlased 1,3 miljonit dollarit maksvat Arcam-printerit, et luua uus titaanist kasti. Patsiendile uue rinnaku paigaldamise operatsioon õnnestus ja inimene on juba läbinud täieliku taastusravi.

Naharakkudest ajurakkudeni

Californias La Jollas asuva Salki Instituudi teadlased pühendasid möödunud aasta inimaju uurimisele. Nad on välja töötanud meetodi naharakkude ajurakkudeks muutmiseks ja on juba leidnud uuele tehnoloogiale mitmeid kasulikke rakendusi.

Tuleb märkida, et teadlased on leidnud viisi, kuidas muuta naharakud vanadeks ajurakkudeks, mis lihtsustab nende edasist kasutamist näiteks Alzheimeri ja Parkinsoni tõve ning nende seoste vananemise mõjudega uurimisel. Ajalooliselt on sellisteks uuringuteks kasutatud loomade ajurakke, kuid antud juhul olid teadlaste võimalused piiratud.

Viimasel ajal on teadlased suutnud muuta tüvirakud ajurakkudeks, mida saab kasutada uurimistöös. See on aga üsna töömahukas protsess ning tulemuseks on rakud, mis ei suuda eaka inimese aju jäljendada.

Kui teadlased töötasid välja viisi ajurakkude kunstlikuks loomiseks, pöörasid nad oma jõupingutused serotoniini tootmiseks võimeliste neuronite loomisele. Ja kuigi saadud rakkudel on vaid tühine osa inimaju võimetest, aitavad nad aktiivselt teadlasi uurimistöös ning selliste haiguste ja häirete, nagu autism, skisofreenia ja depressioon, ravide leidmisel.

Rasestumisvastased pillid meestele

Osakas asuva mikroobihaiguste uurimisinstituudi Jaapani teadlased avaldasid uue teadusliku artikli, mille kohaselt saame mitte väga kauges tulevikus toota meestele mõeldud rasestumisvastaseid tablette. Teadlased kirjeldavad oma töös ravimite "Tacrolimus" ja "Cyxlosporin A" uuringuid.

Tavaliselt kasutatakse neid ravimeid pärast elundisiirdamist, et pärssida organismi immuunsüsteemi, et see ei lükkaks uut kude tagasi. Blokaad tekib kaltsineuriini ensüümi tootmise pärssimise tõttu, mis sisaldab PPP3R2 ja PPP3CC valke, mida tavaliselt leidub meeste spermas.

Oma uuringus laborihiirtega leidsid teadlased, et niipea, kui näriliste organismides PPP3CC valku ei toodeta, vähenevad nende paljunemisfunktsioonid järsult. See ajendas teadlasi järeldama, et selle valgu ebapiisav kogus võib põhjustada steriilsust. Pärast hoolikamat uurimist jõudsid eksperdid järeldusele, et see valk annab spermarakkudele paindlikkuse ning vajaliku tugevuse ja energia, et tungida läbi munaraku membraani.

Tervete hiirtega testimine ainult kinnitas nende avastust. Ainult viis päeva pärast ravimite "Tacrolimus" ja "Cyxlosporin A" kasutamist viis hiirte täieliku viljatuseni. Kuid nende reproduktiivfunktsioon taastus täielikult vaid nädal pärast nende ravimite manustamise lõpetamist. Oluline on märkida, et kaltsineuriin ei ole hormoon, mistõttu ravimite kasutamine ei vähenda mingil viisil seksuaalset iha ja keha erutatavust.

Vaatamata paljutõotavatele tulemustele kulub tõeliste meeste rasestumisvastaste pillide loomiseks mitu aastat. Umbes 80 protsenti hiirte uuringutest ei ole inimeste puhul rakendatavad. Teadlased loodavad siiski edule, sest ravimite efektiivsus on tõestatud. Lisaks on sarnased ravimid juba läbinud inimeste kliinilised uuringud ja neid kasutatakse laialdaselt.

DNA pitser

3D-printimise tehnoloogiad on loonud ainulaadse uue tööstuse – DNA printimise ja müügi. Tõsi, terminit “trükkimine” kasutatakse siin pigem spetsiaalselt ärilistel eesmärkidel ja see ei pruugi kirjeldada, mis selles valdkonnas tegelikult toimub.

Kambriumi genoomika tegevjuht selgitab, et protsessi kirjeldab kõige paremini fraas "tõrkekontroll", mitte "printimine". Miljonid DNA tükid asetatakse pisikestele metallsubstraatidele ja skannitakse arvutiga, mis valib välja ahelad, millest lõpuks koosneb kogu DNA ahel. Pärast seda lõigatakse vajalikud lülid hoolikalt laseriga välja ja asetatakse kliendi poolt ettetellimisel uude ketti.

Sellised ettevõtted nagu Cambrian usuvad, et tulevikus suudavad inimesed spetsiaalse arvutiriist- ja tarkvara abil luua uusi organisme lihtsalt oma lõbuks. Muidugi tekitavad sellised oletused kohe õiglast viha inimestes, kes kahtlevad nende uuringute ja võimaluste eetilises õigsuses ja praktilises kasulikkuses, kuid varem või hiljem, kuidas me seda tahame või mitte, jõuame selleni.

Nüüd on DNA printimine meditsiinivaldkonnas vähetõotav. Ravimitootjad ja uuringufirmad on selliste ettevõtete nagu Cambrian esimeste klientide hulgas.

Rootsi Karolinska Instituudi teadlased on astunud sammu kaugemale ja asunud DNA ahelatest erinevaid kujukesi looma. DNA origami, nagu nad seda kutsuvad, võib esmapilgul tunduda tavalise turgutusena, kuid sellel tehnoloogial on ka praktiline kasutuspotentsiaal. Näiteks saab seda kasutada ravimite kehasse toimetamiseks.

Nanobotid elusorganismis

2015. aasta alguses saavutas robootika valdkond suure võidu, kui San Diego California ülikooli teadlaste rühm teatas, et on elusorganismis viibides täitnud neile antud ülesande.

Sel juhul toimisid laborihiired elusorganismina. Pärast nanobotite loomade sisse asetamist läksid mikromasinad näriliste makku ja toimetasid kohale neile pandud lasti, milleks olid mikroskoopilised kullaosakesed. Protseduuri lõpuks ei märganud teadlased hiirte siseorganite kahjustusi ja kinnitasid seega nanobotite kasulikkust, ohutust ja efektiivsust.

Täiendavad katsed näitasid, et makku jääb rohkem nanobotite tarnitud kullaosakesi kui neid, mis sinna toiduga lihtsalt sisse viidi. See ajendas teadlasi mõtlema, et nanobotid suudavad tulevikus vajalikke ravimeid organismi palju tõhusamalt toimetada kui traditsioonilisemate meetoditega.

Pisikeste robotite mootorikett on valmistatud tsingist. Kui see puutub kokku keha happe-aluse keskkonnaga, toimub keemiline reaktsioon, mille käigus tekivad vesinikumullid, mis ajavad nanobotid edasi. Mõne aja pärast nanobotid lihtsalt lahustuvad mao happelises keskkonnas.

Kuigi tehnoloogiat on arendatud peaaegu kümme aastat, said teadlased seda tegelikult elukeskkonnas katsetada, mitte tavalistes Petri tassides, nagu seda oli nii palju varem tehtud. Tulevikus saab nanobotite abil avastada ja isegi ravida erinevaid siseorganite haigusi, mõjutades üksikuid rakke õigete ravimitega.

Süstitav aju nanoimplant

Harvardi teadlaste meeskond on välja töötanud implantaadi, mis lubab ravida mitmeid neurodegeneratiivseid häireid, mis põhjustavad halvatust. Implantaat on universaalsest raamist (võrgust) koosnev elektrooniline seade, mille külge saab hiljem peale selle sisestamist patsiendi ajju ühendada erinevaid nanoseadmeid. Tänu implantaadile on võimalik jälgida aju närvitegevust, stimuleerida teatud kudede tööd ja kiirendada ka neuronite taastumist.

Elektrooniline võrk koosneb juhtivatest polümeerfilamentidest, transistoridest või nanoelektroodidest, mis ühendavad ristumiskohti. Peaaegu kogu võrgu pindala koosneb aukudest, mis võimaldab elusrakkudel selle ümber uusi ühendusi luua.

2016. aasta alguseks katsetab Harvardi teadlaste meeskond ikka veel sellise implantaadi kasutamise ohutust. Näiteks kahele hiirele siirdati ajju 16 elektrikomponendist koosnev seade. Seadmeid on edukalt kasutatud spetsiifiliste neuronite jälgimiseks ja stimuleerimiseks.

Tetrahüdrokannabinooli kunstlik tootmine

Marihuaanat on aastaid kasutatud meditsiiniliselt valuvaigistina ja eelkõige vähi- ja AIDS-i patsientide seisundi parandamiseks. Meditsiinis kasutatakse aktiivselt ka marihuaana sünteetilist asendajat või õigemini selle peamist psühhoaktiivset komponenti tetrahüdrokannabinooli (või THC-d).

Dortmundi tehnikaülikooli biokeemikud on aga teatanud uue THC-d tootva pärmiliigi loomisest. Veelgi enam, avaldamata andmed näitavad, et samad teadlased lõid teist tüüpi pärmi, mis toodab kannabidiooli, teist marihuaana psühhoaktiivset koostisosa.

Marihuaana sisaldab mitmeid molekulaarseid ühendeid, mis pakuvad teadlastele huvi. Seetõttu võib nende komponentide suurtes kogustes loomiseks tõhusa kunstliku viisi avastamine olla meditsiinile väga kasulik. Taimede tavakasvatuse meetod ja sellele järgnev vajalike molekulaarsete ühendite ekstraheerimine on aga praegu kõige tõhusam meetod. 30 protsenti tänapäevase marihuaana kuivkaalust võib sisaldada õiget THC-komponenti.

Sellest hoolimata on Dortmundi teadlased kindlad, et suudavad tulevikus leida tõhusama ja kiirema viisi THC eraldamiseks. Praeguseks on loodud pärmseene eelistatud lihtsahhariidide asemel taaskasvatatud sama seene molekulidel. Kõik see viib selleni, et iga uue pärmipartiiga väheneb ka vaba THC komponendi hulk.

Tulevikus lubavad teadlased protsessi sujuvamaks muuta, maksimeerida THC tootmist ja ulatuda tööstuslikuks kasutamiseks, rahuldades lõpuks meditsiiniuuringute vajadusi ja Euroopa regulaatorid, kes otsivad uusi viise THC tootmiseks ilma marihuaanat ise kasvatamata.