Графен: новая революция в медицине

Видео: Революция в мировой медицине: гепатит С побежден

В 2010 году Нобелевская премия по физике досталась двум ученым, которые нашли простой способ изолировать плоские слои (решетки) графита, названные графеном.

Фактически графен представляет собой плоский лист из атомов углерода, организованных в гексагональнулую (шестигранную) кристаллическую решетку.

Благодаря такому строению графен стал самым тонким, электро- и теплопроводящим материалом в мире, который к тому же отличается гибкостью и невероятной прочностью.

Графен, без сомнения, обладает множеством уникальных свойств, из-за которых ученые называют его чудо-материалом. Немало людей уверено, что XXI век когда-нибудь назовут веком графена.

Материал, при описании которого мы используем столько эпитетов, действительно может привести к революции в науке и технике. С ним можно решить проблему дефицита питьевой воды на планете, уменьшить размеры и повысить производительность электронных устройств, создать источники энергии нового поколения.

Но потенциал графена отнюдь не ограничивается «зелеными» солнечными батареями. Графен способен изменить облик современной медицины и фармации: новые средства для доставки лекарств, биосенсоры, медицинская электроника, имплантаты и т.д.



Эксперты в области биомедицинского инжиниринга говорят, что ценность графена для медицины определяется хорошей биосовместимостью, химической стабильностью, а также большой площадью поверхности изделий из графена.

Графен вскоре сыграет важную роль в развитии искусственных имплантатов. Благодаря своей биологической совместимости и выдающимся механическим свойствам графен может применяться для производства искусственных нервных тканей и элементов позвоночника.

В Мичиганском техническом университете (США) уже работают над 3D-печатью искусственных нервов, для которых может подойти графен. Ученые разработали полимер, который служит каркасом для живых тканей, а теперь хотят интегрировать графен, как отличный проводящий материал.



Биосенсоры – это сегодня одна из наиболее динамично развивающихся медицинских технологий. Биосенсоры с графеном демонстрируют исключительную точность при выявлении пищевых токсинов, загрязнителей окружающей среды, микроорганизмов и др.

Окисленная форма графена, оксид графена, способен связываться с белковыми структурами определенных токсинов, благодаря чему сверхчувствительные сенсоры могут регистрировать концентрации этих веществ на порядок меньшие, чем любые современные устройства. Биосенсоры на оксиде графена могут предсказывать инфаркт миокарда, обнаруживая биомаркеры в ничтожных концентрациях за много часов до приступа.

Микрочипы на основе оксида графена сегодня пытаются применять для ранней диагностики рака, и даже для лечения некоторых онкозаболеваний. Китайские ученые разработали биосенсор с графеном, который регистрирует единичные (!) раковые клетки.

Одним из самых интересных вариантов использования графена в онкологии стало открытие ученых из Манчестерского университета (Великобритания). Они установили, что оксид графена избирательно уничтожает раковые стволовые клетки. В комбинации с имеющимися методами лечения оксид графена может совершить настоящий прорыв в лечении рака.

Графен пытаются использовать в новейших средствах доставки онкологических лекарственных веществ. Благодаря огромной площади поверхности графен позволяет доставлять значительное количество молекул лекарства прямо в опухоль. А способность графена проводить тепло и трансформировать неионизирующее электромагнитное излучение в тепловую энергию позволит разрушать протеины и ДНК внутри раковых клеток.

Секвенирование ДНК и РНК, или расшифровка генетического кода, играет большую роль в медицине и биологии. Благодаря секвенированию мы лучше понимаем природу болезней и работу здорового организма.

Не так давно ученые создали метод секвенирования ДНК с помощью графеновой мембраны – это так называемое нанопоровое секвенирование с твердотельными нанопорами. Новый метод сделал секвенирование более простым и эффективным процессом.

Наномедицина сегодня находится в зародышевом состоянии, как и применение графена для медицинских целей. Но нет сомнения, что благодаря графену в ближайшие годы наше поколение станет свидетелем больших перемен.