Jedním z nejdůležitějších úkolů ve zdravotnickém výzkumu v příštích deseti letech bude integrace pokroků v oblasti biologie, materiálového inženýrství, chemie a bioinženýrství s cílem vytvořit revoluční novou generaci lékařských přístrojů a systémů podávání léků. Hlavním problémem výzkumníků v těchto rozmanitých oborech tak nemusí být absence vědeckého pokroku, ale spíše nedostatek adekvátní interdisciplinární kvalifikace.
Klíčová oblast výzkumu se bude týkat tkáňového inženýrství, které obvykle zahrnuje spojování buněk savců (včetně buněk kmenových) s materiály na bázi polymerů za účelem tvorby nových tkání či orgánů. Dnes se odhaduje, že téměř polovinu celostátních výdajů na zdravotnictví lze připsat ztrátě tkání či selhání orgánů. Schopnost vytvářet nová játra, páteřní míchy, srdce, ledviny a řadu dalších tkání či orgánových soustav by mohla radikálně snížit dobu hospitalizace pacientů, zmenšit jejich utrpení a prodloužit jim život.
To je pochopitelně spojeno s obrovskými překážkami. Především musí být nalezen vhodný zdroj pro dostatečně rychlou výrobu dostatečně široké nabídky diferencovaných buněk. Kmenové buňky představují potenciálně významný zdroj, ale nejprve je třeba překonat obtíže s kontrolou jejich diferenciace a růstu, jakož i s jejich odmítáním imunitním systémem člověka.
Další cesta, již stojí za to sledovat, souvisí s vývojem mikroelektrických mechanických systémů (MEMS), které lze využít při aplikaci léků. Tato mikrozařízení by se vyráběla z křemíku či jiných materiálů, na něž se dají „naložit“ léky (nebo čidla) a zakrýt se čepičkami vyrobenými ze zlata či jiné látky. Elektrický signál by pak u tohoto implantátu rozpustil zlatý kryt a uvolnil lék.
Takové systémy mají potenciál podávat nové druhy léků ve složitých režimech, což by mohlo být užitečné například u chemoterapií při léčbě rakoviny. Stejně tak by mohly představovat nový prostředek lokalizované aplikace léků, což by mohlo najít uplatnění v několika oblastech včetně podávání léků s mnohonásobným účinkem. A konečně by podobné systémy mohly vytvořit nové příležitosti pro biosenzory, které by se daly umístit na počítačový čip.
Na obzoru se rýsují také nové druhy biomateriálů pro lékařské přístroje. V současné době představují většinu biomateriálů běžné látky, které se původně používaly ve spotřebitelských výrobcích. Například materiál, z něhož se vyrábí umělé srdce, původně sloužil k výrobě dámských podvazkových pásů. A některé prsní implantáty se vyrábějí z materiálů původně používaných jako výplň matrací.
Potenciálně významnou oblastí je zde vývoj materiálů s „tvarovou pamětí“. Chirurg by například mohl prostrčit malým endoskopickým otvorem něco jako strunu; tato struna by se pak na základě patřičného podnětu (například působení určité teploty či světla) přeměnila v lékařský nástroj potřebného tvaru, například ve stent nebo plátek bránící uzavření cévy. Dalším potenciálním využitím takových materiálů by mohly být samovolně se spojující stehy, které by se mohly uplatnit v minimálně invazivní chirurgii.
Nové materiály budou rovněž nezbytné k překonání jedné z hlavních překážek úspěšné genové terapie: absence vhodných aplikačních systémů. Viry jsou sice vysoce účinným nástrojem, ale zároveň představují bezpečnostní riziko. Podobně i neinvazivní aplikace složitých molekul, jako jsou peptidy či bílkoviny, zůstává nadále velkým problémem. V současné době se tyto molekuly podávají injekčně. Podaří-li se však vědcům vyvinout dokonalejší aplikační systémy nebo syntetická činidla, která budou bezpečnější, levnější a snáze vyrobitelná, vzniknou tím enormní příležitosti pro aplikaci složitých léků bez injekcí.
Nové pokroky v medicínském inženýrství mohou pomoci při zaměřování léků na specifické buňky, zejména buňky rakovinné, což je zatím z několika důvodů mimořádně obtížné. Jedním z problémů je vývoj takových mikro- či nanočástic, které dokážou putovat krevním řečištěm, aniž je během cesty pohltí jiné buňky. Podaří-li se toho dosáhnout, pak se jednoho dne možná podaří vyvinout i „kouzelné kulky“ pro boj s rakovinou, srdečními onemocněními a dalšími poruchami.
Všechny tyto rýsující se změny budou mít pravděpodobně obrovský dopad na vývoj léčiv a diagnostiku.
Pro vývoj a využití celé palety potenciálních nových zbraní pro boj s chorobami však budou zapotřebí vynikající vědci a inženýři, a to včetně odborníků s interdisciplinární kvalifikací.
Jedním z nejdůležitějších úkolů ve zdravotnickém výzkumu v příštích deseti letech bude integrace pokroků v oblasti biologie, materiálového inženýrství, chemie a bioinženýrství s cílem vytvořit revoluční novou generaci lékařských přístrojů a systémů podávání léků. Hlavním problémem výzkumníků v těchto rozmanitých oborech tak nemusí být absence vědeckého pokroku, ale spíše nedostatek adekvátní interdisciplinární kvalifikace.
Klíčová oblast výzkumu se bude týkat tkáňového inženýrství, které obvykle zahrnuje spojování buněk savců (včetně buněk kmenových) s materiály na bázi polymerů za účelem tvorby nových tkání či orgánů. Dnes se odhaduje, že téměř polovinu celostátních výdajů na zdravotnictví lze připsat ztrátě tkání či selhání orgánů. Schopnost vytvářet nová játra, páteřní míchy, srdce, ledviny a řadu dalších tkání či orgánových soustav by mohla radikálně snížit dobu hospitalizace pacientů, zmenšit jejich utrpení a prodloužit jim život.
To je pochopitelně spojeno s obrovskými překážkami. Především musí být nalezen vhodný zdroj pro dostatečně rychlou výrobu dostatečně široké nabídky diferencovaných buněk. Kmenové buňky představují potenciálně významný zdroj, ale nejprve je třeba překonat obtíže s kontrolou jejich diferenciace a růstu, jakož i s jejich odmítáním imunitním systémem člověka.
Další cesta, již stojí za to sledovat, souvisí s vývojem mikroelektrických mechanických systémů (MEMS), které lze využít při aplikaci léků. Tato mikrozařízení by se vyráběla z křemíku či jiných materiálů, na něž se dají „naložit“ léky (nebo čidla) a zakrýt se čepičkami vyrobenými ze zlata či jiné látky. Elektrický signál by pak u tohoto implantátu rozpustil zlatý kryt a uvolnil lék.
Takové systémy mají potenciál podávat nové druhy léků ve složitých režimech, což by mohlo být užitečné například u chemoterapií při léčbě rakoviny. Stejně tak by mohly představovat nový prostředek lokalizované aplikace léků, což by mohlo najít uplatnění v několika oblastech včetně podávání léků s mnohonásobným účinkem. A konečně by podobné systémy mohly vytvořit nové příležitosti pro biosenzory, které by se daly umístit na počítačový čip.
Na obzoru se rýsují také nové druhy biomateriálů pro lékařské přístroje. V současné době představují většinu biomateriálů běžné látky, které se původně používaly ve spotřebitelských výrobcích. Například materiál, z něhož se vyrábí umělé srdce, původně sloužil k výrobě dámských podvazkových pásů. A některé prsní implantáty se vyrábějí z materiálů původně používaných jako výplň matrací.
BLACK FRIDAY SALE: Subscribe for as little as $34.99
Subscribe now to gain access to insights and analyses from the world’s leading thinkers – starting at just $34.99 for your first year.
Subscribe Now
Potenciálně významnou oblastí je zde vývoj materiálů s „tvarovou pamětí“. Chirurg by například mohl prostrčit malým endoskopickým otvorem něco jako strunu; tato struna by se pak na základě patřičného podnětu (například působení určité teploty či světla) přeměnila v lékařský nástroj potřebného tvaru, například ve stent nebo plátek bránící uzavření cévy. Dalším potenciálním využitím takových materiálů by mohly být samovolně se spojující stehy, které by se mohly uplatnit v minimálně invazivní chirurgii.
Nové materiály budou rovněž nezbytné k překonání jedné z hlavních překážek úspěšné genové terapie: absence vhodných aplikačních systémů. Viry jsou sice vysoce účinným nástrojem, ale zároveň představují bezpečnostní riziko. Podobně i neinvazivní aplikace složitých molekul, jako jsou peptidy či bílkoviny, zůstává nadále velkým problémem. V současné době se tyto molekuly podávají injekčně. Podaří-li se však vědcům vyvinout dokonalejší aplikační systémy nebo syntetická činidla, která budou bezpečnější, levnější a snáze vyrobitelná, vzniknou tím enormní příležitosti pro aplikaci složitých léků bez injekcí.
Nové pokroky v medicínském inženýrství mohou pomoci při zaměřování léků na specifické buňky, zejména buňky rakovinné, což je zatím z několika důvodů mimořádně obtížné. Jedním z problémů je vývoj takových mikro- či nanočástic, které dokážou putovat krevním řečištěm, aniž je během cesty pohltí jiné buňky. Podaří-li se toho dosáhnout, pak se jednoho dne možná podaří vyvinout i „kouzelné kulky“ pro boj s rakovinou, srdečními onemocněními a dalšími poruchami.
Všechny tyto rýsující se změny budou mít pravděpodobně obrovský dopad na vývoj léčiv a diagnostiku.
Pro vývoj a využití celé palety potenciálních nových zbraní pro boj s chorobami však budou zapotřebí vynikající vědci a inženýři, a to včetně odborníků s interdisciplinární kvalifikací.