Kas yra nanobiomechanika?

„Nanobiomechanika“ yra gana retai vartojamas žodis, vartojamas apibūdinti veikiančių gyvų ląstelių mechaniką. „Nano“ priešdėlis yra šiek tiek madingas žodis, nes atitinkamos gyvų ląstelių ilgio skalės matuojamos mikrometrais, o ne nanometrais, nors kai kurios atitinkamos jėgos atsiranda nanometrų skalėje. Kadangi ląstelės yra visų gyvų būtybių statybinės medžiagos, jų nanobiomechanikos supratimas yra naudingas prognozuojant ir analizuojant jų makro masto savybes.

Vienas nanobiomechanikos tyrinėtojas Subra Suresh, MIT medžiagų mokslininkas, yra nanoskalės matavimo gyvoms ląstelėms taikymo pradininkas. Vieno eksperimento metu jis išmatavo sveikų raudonųjų kraujo kūnelių ir maliarijos parazitais užkrėstų raudonųjų kraujo kūnelių fizinių savybių skirtumą. Naudodamas mažyčius jutiklius, galinčius išmatuoti tokias mažas jėgas kaip pikoniutonas (viena trilijonoji niutono dalis), Sureshas nustatė, kad maliarija užkrėsti raudonieji kraujo kūneliai buvo 10 kartų standesni nei sveiki raudonieji kraujo kūneliai, t. y. nuo trijų iki keturių kartų standesni, nei buvo įvertinta anksčiau. Šių ląstelių nanobiomechanika yra svarbi, nes standžios ląstelės gali užkimšti kapiliarus ir sukelti smegenų kraujavimą.

Tyrėjai tikisi, kad nanobiomechanika padės mums daugiau sužinoti apie tam tikras ligas ir sukurti naujus jų gydymo būdus ar vaistus. Maliarija yra vienas iš taikinių, kiti yra raumenų distrofija, širdies ir kraujagyslių ligos, kepenų ir kasos vėžys bei pjautuvinė anemija. Kiekvienos iš šių ligų atveju atskiros ląstelės rodo fizinių savybių pokyčius, kuriuos teoriškai galima išmatuoti, kad būtų galima veiksmingiau suprasti ligą.

Nanobiomechanika taip pat gali atlikti svarbų vaidmenį kuriant naujas nanoskalės medžiagas ar prietaisus, skirtus implantuoti į žmogaus kūną, pavyzdžiui, širdies stimuliatorius, galūnių protezus ar futuristiškesnius implantus, tokius kaip hipokampo pakaitalai. Dabartiniai žmogaus implantai paprastai nėra struktūrizuoti nano mastu, nes mūsų žinios apie naudingus modelius šiuo mastu yra ribotos dėl nepakankamo tyrimo. Ilgainiui mokslininkai tikisi, kad nanobiomechanika gali būti panaudota kuriant implantus, kurie taip gerai susilieja su žmogaus kūnu, kad atmetimo tikimybė yra beveik nulis, o implantai yra tokie pat veiksmingi ir natūralūs kaip ir patys organai.