Лаборатория внутри тела
Более удаленным видится переход от лаборатории на чипе к лаборатории внутри тела. Как упоминалось ранее (глава 5), речь идет о запуске чипа в кровоток для анализа большого количества субстратов, с передачей данных на смартфон человека56, 57. В Институте трансляционных исследований Скриппса и в Caltech мы работаем совместно над биодатчиком, внедряемым в кровоток, который улавливает геномные сигналы, они отправляются в приложения и служат для предупреждения сердечного приступа, или аутоиммунного сбоя, или ранней диагностики рака. В Калифорнийском университете в Санта-Барбаре было продемонстрировано, как имплантированный микрофлюидный электрохимический датчик обеспечивает непрерывное отслеживание уровня лекарств у животных в режиме реального времени58. Еще одна технология для лаборатории внутри тела – это магнитно-резонансная рефлексиметрия, которая использует покрытые антителами магнитные частицы. Таким образом определяется количество биомаркеров сердечного приступа (через анализ белка тропонина, который высвобождается из отмирающих сердечных клеток)59 и побочные эффекты химиотерапевтического препарата доксорубицина в случае рака (он может разрушать клетки сердечной мышцы). Пока вся эта работа проводилась только на животных; датчики имплантировались подкожно (в бок), отражая уровни белков, обнаруженных в крови. Имплантируемые оптические нанодатчики показали, что могут непрерывно и точно отслеживать сахар и электролиты, такие как натрий или калий60. Кроме запуска датчиков в кровоток беспроводные оптоэлектронные чипы вводились или внедрялись в ткань типа мозговой. А группа из МIT разработала углеродную нанотрубку, имплантируемую под кожу животного, – она определяла уровни окиси азота больше года, позволяя проводить мониторинг воспалительного процесса61. Тем временем группа инженеров из Стэнфордского университета создала крошечный беспроводной чип, 3 мм в ширину и 4 мм в длину, который сам плывет по кровотоку, используя электромагнитные радиоволны62. Вам это не напоминает научно-фантастический фильм «Фантастическое путешествие»? Сотрудники Стэнфордского университета предвидят появление приложений, которые выполняют не только лабораторные исследования, но и поставляют лекарства к нужному месту в организме, поражают тромбы и удаляют атеросклеротические бляшки из артерий. Имплантируемый биодатчик Georgia Tech получает энергию от гидравлической силы кровотока. А на случай, когда чип в дальнейшем не требуется, разработаны растворимые чипы, которые тают в запрограммированное при имплантации время. Конечно, пока еще не все вопросы проработаны, и их следует решить, прежде чем имплантируемые микрочипы и наночипы станут частью обычной медицинской практики. Нам нужно подтвердить их точность, выяснить срок действия датчиков и каков оптимальный вариант – непрерывное снятие показаний или считывание с перерывами. Но лаборатория внутри тела в конце концов станет таким же обычным делом, как лаборатория на чипе смартфона, а доля тех из нас, кто движется к статусу киборга, будет неуклонно расти.
