От рубил до нанороботов. Мир на пути к эпохе самоуправляемых систем (История технологий и описание их будущего).
Глава 8. Медицина и медицинские технологии – прорыв к контролю над человеческим организмом*
8.4. ИЗМЕНЕНИЯ В ХОДЕ ЗАВЕРШАЮЩЕЙ ФАЗЫ КИБЕРНЕТИЧЕСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ
Биосенсор обычно состоит из биологического компонента (клетки, фермента или антитела), соединенного с крошечным преобразователем – прибором, приводимым в действие одной системой и передающим энергию (обычно в иной форме) другой системе. Биосенсоры являются детекторами, действие которых основано на специфичности клеток и молекул и используется для идентификации и измерения количества малейших концентраций различных веществ. При связывании искомого вещества с биологическим компонентом биосенсора преобразователь генерирует электрический или оптический сигнал, мощность которого пропорциональна концентрации вещества (Рябцева 2006). Однако биосенсоры бывают разных типов и разных размеров. Например, бытовой пример биосенсора – глюкометр, прибор для измерения уровня глюкозы в крови, – отнюдь не микроскопических размеров. Некоторые биосенсоры, таким образом, представляют собой измеритель определенных параметров (тот же глюкометр), другие призваны отображать множество показателей. Они активно применяются сегодня для самых разных анализов. Такие биосенсоры используются в производстве для измерений разных параметров: пищевой ценности, свежести и безопасности продуктов питания; составов смесей, обнаружения токсинов, ядовитых газов, определения количества взрывчатых веществ для анализа экологических загрязнений. Для спортсменов биосенсоры сегодня являются инструментами контроля их физиологических показателей для точного расчета нагрузки, и, вероятно, возможности последних в данной области еще больше расширятся[6]. В медицине биосенсоры используют для анализа содержания метаболитов, гормонов, в том числе для экспресс-анализа крови непосредственно у кровати больного. Уже используются биосенсоры и биочипы, позволяющие контролировать изменения, происходящие в организме во время операции. Они дают информацию о состоянии организма и реагируют на критические изменения. Разрабатываются биосенсоры и нанороботы, которые, например, способны отслеживать распространение вируса в крови в онлайн-режиме (Cavalcanti et al. 2008). Как уже сказано, одни и те же устройства часто называют как биочипами, так и биосенсорами. Иногда биочипами называют миниатюрные устройства, представляющие собой, по сути, целую лабораторию, которая может диагностировать тысячи одновременных биохимических реакций. Для этого в биочипе используют сотни и тысячи биорецепторов (иногда их также называют биосенсорами). Биочипы помогают произвести быстрый анализ большого числа биологических параметров для разных целей, включая диагностику рака, инфекций и интоксикаций (Fung et al. 2001). Технологии биочипов постоянно совершенствуются и удешевляются в производстве (Rusmini et al. 2007).
Непрерывный мониторинг здоровья как самоуправляемая суперсистема. Как мы предполагаем, в будущем биосенсоры и биочипы станут частью более сложной самоуправляемой системы, включающей ряд других технологий. Такие самоуправляемые системы могут стать неотъемлемой принадлежностью жизни человека. В частности, они позволят (с помощью встроенных сенсоров и биочипов) контролировать ход всех жизненно важных процессов, подсказывать время приема и дозировку необходимых лекарств, время занятий физкультурой и необходимую нагрузку с учетом различных обстоятельств, определенную диету
и т. п.[7] Эти мониторинговые системы будут периодически или постоянно сканировать состояние организма или отдельных органов и даже, возможно, передавать их в аналитические (медицинские) центры при возникновении потенциальных угроз либо резком ухудшении самочувствия.
[6] Вот один из таких новейших примеров. Созданы специальные носки с биосенсорами для оздоровительного бега. Три сенсора, которые находятся на подошве, передают данные о давлении, скорости и даже частоте пульса на приложение к смартфону, и уже оно дает рекомендации снизить или, наоборот, увеличить нагрузку (Умная… 2015).
[7] К этому нужно добавить данные о всевозможных природных явлениях, которые также по-разному влияют на различных людей (атмосферное давление, магнитные, солнечные бури и т. п.). С опорой на них могут быть созданы программы оптимального поведения людей для конкретного дня или в течение длительного времени и даже всей жизни.
