День науки
8 февраля весь мир отметил День Науки.
Наука – это процесс накопления знаний многими поколениями людей, их осмысление и оформление в теориях учёных – одиночек, их пересмотра и применения на практике. Начало этого процесса лежит в доцивилизационном периоде, в каменном веке. Если науку воспринимать как форму общественного сознания, приведшего к появлению доказательного вида знаний, то её история начинается в Древней Греции с VI века до н. э. Интересно, что кроме древних греков никто ничего выдающегося для науки не сделал вплоть до начала Нового времени. Наука как социальный институт начала своё развитие в Новое время, XVI-XVII вв., когда появились работы Иоганна Кеплера, Галилео Галилея, Исаака Ньютона, когда возникли научные общества.
Наука имеет множество направлений. Мы, господа студенты, изучаем одно из них – медицину. Медицина (medicina, от medeor – лечу, исцеляю) – система научных знаний и практических мер по распознаванию, лечению и предупреждению болезней. Состояние медицины всегда определялось степенью развития общества, достижениями естествознания и техники, общим уровнем культуры. Если древние люди руководствовались в основном религиозными догмами, то начиная с позднего Средневековья развитие врачебной науки проходило под знаменем великих научных открытий.
Постоянно велась борьба различных школ и учений, то неразумно отрицались, то поспешно принимались великие открытия, например, кровообращение, хлороформ, рациональная перевязка ран, прививание оспы, открытие возбудителей болезней и путей их передач. Во всём этом прослеживалась постоянная связь медицины с общественной жизнью.
В течение долгих веков медицина не знала средств борьбы с инфекцией, старением, дурной наследственностью. Вероятно, без обмена научной информацией не могло состояться великих открытий прошлых веков, определивших решение проблем, считавшихся ранее недостижимыми. Связи между древними цивилизациями устанавливались посредством рукописей иноземных авторов. Средневековая медицина смогла оторваться от схоластики, опираясь на сочинения греков и римлян, сохранённых арабскими философами.
Интернациональность науки в полной мере выразилась в эпоху Ренессанса, когда признание учёного обеспечивалось образованием, полученным в 2-3 университетах Европы. Медики писали труды на латыни и греческом, легко общались на нескольких иностранных языках.
Высокотехнологичный XX век, отличавшийся наличием колоссального количества информации, потребовал особой формы интеграции науки, что не замедлило проявиться в учреждении института международных премий. Самой престижной оценкой сделанного открытия с 29 июня 1900 г. во всём мире является Нобелевская премия.
XX век стал веком антибиотиков. О целебных свойствах плесени догадывались ещё медики Эллады и Древнего Рима. Французский биолог Эрнст Дюшен в 1897 г. защитил диссертацию на тему «Жизненная конкуренция микроорганизмов», на которую затем ссылались создатели антибиотиков.
В 1928 г. английский микробиолог Александр Флеменг (1881-1955гг.) получил первое антибактериальное вещество –пенициллин. Одновременно с англичанами пенициллином занимались и другие учёные. Собственно термин «антибиотик» (от анти… и био - с греческого «жизнь») предложил американский микробиолог Зельман Ваксман (1888-1973 гг.). Во времена Второй Мировой войны пенициллин спасал жизни раненным и больным, борясь с патогенными микроорганизмами. Сейчас большинство антибиотиков получают искусственным путём, выращивая их в специальной питательной среде. К сожалению многих медиков, антибиотики оказались не панацеей, т. к. микроорганизмы довольно быстро привыкают к ним, а полезная флора кишечника гибнет. Кроме того, при длительном применении антибиотики подавляют иммунитет, часто вызывают аллергию.
Огромное значение в развитии медицины сыграло появление генетики. Элементарное представление о механизме наследования имелось ещё в эпоху Античности. Передачу признаков от предков к потомкам своеобразно описал Лукреций в поэме «О природе вещей». Французский биолог П. Люка (1747-1850 гг.) собрал обширные сведения о наследовании различных признаков у человека. И всё же чётких представлений о закономерности наследования не имелось вплоть до конца XIX века. Английский биолог Чарльз Дарвин (1809-
1882 гг.) представил новый фактор биологической эволюции – естественный отбор. Основные закономерности исследования были описаны во второй половине XIX века австрийским монахом и учёным
Грегором Менделем (1822-1884 гг.). Хотя он рассматривал только растения, его теория была применима и к животным, и к человеку. Современный термин «генетика» (от греч. genesis –«происхождение») ввёл английский биолог Уильям Бетсон (1861-1926 гг.). А такие важные понятия, как ген, генотип, фенотип, были предложены в 1909 г датским генетиком (1857-1927 гг.). Генетика бурно развивалась и попала в Россию через переводы зарубежных авторов и рассказы молодых учёных, выезжавших за границу. К началу 1930-х годов в политических кругах России распространилось убеждение, что генетика не совместима с идеями Маркса, т. к. не предусматривала контроля над населением.
Возрождение науки началось только с 1960 гг. Сейчас, заключения, полученные при изучении фундаментальных проблем наследственности и изменчивости, служат основой решения прикладных задач. В сфере медицины эти знания позволяют предупреждать проявление ряда наследственных заболеваний человека. Современная генетика состоит из множества разделов. В настоящее время интенсивно развиваются молекулярная и эволюционная генетика, генная инженерия. Современная электроника позволяет творить чудеса. Например, метод хромосомной инженерии позволяет получить потомство, генетически сходное с особью, от которой взята соматическая клетка. Причём число таких потомков неограниченно. Метод получил название «клонирование». Учёные выращивают растения заданной формы – квадратные, которые удобно хранить в ящиках. Или создают продукты, защищённые от действия вирусов. Как всё новое клонирование в настоящее время встретило ожесточённое сопротивление и кое-где наказывается тюремным заключением. Однако совершенствование технологии по отношению к животным, возможно, со временем изменит взгляды на эту перспективную сферу науки.
Прочно вошли в жизнь трансплантация и биоинженеринг. В качестве хирургического метода лечения трансплантация известна ещё с древности, но успешная пересадка внутренних органов долгое время оставалась прерогативой писателей-фантастов. В конце XX в. реальность этой сферы уже ни у кого не вызывала сомнения. Основоположником трансплантологии является французский хирург Алексис Каррель (1873-1944 гг.). Отцом отечественной трансплантологии заслуженно считается биолог Владимир Петрович Демихов (1916-1998 гг.), создатель первой модели искусственного сердца. Начав опытные трансплантации жизненно важных органов полвека назад, доктор пришил к шее взрослой собаки голову щенка. Пёс прожил несколько суток, всё это время бегая по лаборатории, хорошо ел, лаял, вилял хвостом. Коммунистическая идеология не признавала пересадку органов явлением. Достойным советской медицины. Только в конце 1970-х годов операции стали проводится открыто.
Трудности с донорскими органами привели к созданию биоинженеринга. Новаторство XX в. остановилось на достижениях по созданию искусственной кожи и хрящевой ткани, образцы которых прошли испытания в центрах трансплантации всего мира. Однако биоконструкторы настроены весьма оптимистично. На сегодняшний день удалось получить 200 типов тканей. Методика биоинженеринга предусматривает использование клеточного материала, взятого у животного или человека. Каркас из тонких полимерных нитей повторяет форму нужного органа и его пористую структуру. После растворения полимерной арматуры размножившиеся клетки сохраняют заданную форму. Затем искусственная ткань проверяется на жизнеспособность имплантацией в живой организм.
Огромных успехов в своём развитии достигла медицинская техника. Все медицинские учреждения оснащены научно-исследовательской и лечебной аппаратурой : аппараты УЗИ, ЭКГ, ФГДС, ФЛГ, лазерные скальпели, аппарату ИВЛ и искусственного кровообращения и многие, многие другие.
Стремительно развивается и уже достигла отличных результатов новая отрасль медицины – медицинская нанотехнология – медицина будущего. Отцом нанотехнологии является – американский учёный. Это он одним из первых предложил создать медицинских нанороботов, предназначенных для прочистки кровеносных сосудов, что позволило бы избегать сердечных заболеваний. Это уже не фантастика.
Греческое слово «нанос» переводится как «гном». От этого слова и пошла приставка «нано», означающая одну миллиардную часть любой меры длины. Например, один нанометр меньше метра в один миллиард раз, или равен одной миллионной доли миллиметра. Атом водорода – самый маленький из всех атомов - около одной десятой нанометра, т. е. на одном отрезке нанометра могут поместиться бок о бок десять атомов водорода. Нанонаука занимается изучением мельчайших частиц, размер которых хотя бы по одному параметру из трёх(длина, ширина, высота) равняется от одного до ста нанометров.
Строго говоря, наночастицами люди и раньше пользовались. Например, кто же не знает, что серебряная вода, содержащая наночастицы серебра, может храниться и не портится годами и даже становиться лечебной. При этом, уничтожая микробы и вирусы, серебряные наночастицы ничуть не повреждают человеческий организм. С течением времени эти частицы никуда не деваются, не исчезают, а их защитная сила остаётся прежней.
Ткань, в которую добавлены наночастицы серебра, сама себя очищает, дезинфицирует. Если из такой ткани шить медицинские халаты, то они всегда будут стерильными. И не только они. Ещё можно изготавливать медицинское постельное бельё, пелёнки, занавески. Очень важно, что при стирке наночастицы не вымываются и продолжают обеспечивать стерильность. Уже существуют специальные бактерицидные аэрозоли с серебряными наночастицами. Они намного эффективнее других химических средств для обработки бытовых предметов и к тому же безвредны.
Нанотехнологи разработали специальные дезинфицирующие нанокраски для окрашивания стен больничных помещений, где требуется особая чистота. Угольные фильтры с наночастицами серебра надёжно очищают воду.
Вот такими ценными свойствами обладают серебряные наночастицы, защитники от болезнетворных микробов. Но есть и другие защитники.
Оксид цинка отличается тем, что его наночастицы способны поглощать различные виды электромагнитного излучения: радиочастотного, микроволновое и др. Стёкла солнечных очков с наночастицами оксида цинка надёжно защищают глаза от УФО. А одежда, изготовленная из материала с этими наночастицами, не только послужит преградой для УФО, но и защитит от перегрева.
Уникальными свойствами обладают и наночастицы диоксида кремния. Достаточно покрыть стену этим веществом, и она станет самоочищающаяся: грязь к ней уже не пристанет. Можно сделать незагрязняющейся и одежду.
Нанотехнологии изменят медицину и она станет другой. Иначе будут распознаваться болезни, по-другому лечить. Например, т. к. в тле человека нет ничего намагниченного, можно выявлять воспаление, используя намагниченные наночастицы, введённые больному. В организме они – тела инородные, а потому быстро захватываются фагоцитами. Фагоциты становятся магнитными, мечеными. Если в организме начинается воспалительный процесс, фагоциты устремятся туда. Место скопления меченых клеток легко обнаружить прибором – магнитно – резонансным томографом.
Инъекции, как известно, процедура болезненная, но необходимая. Австрийские ученые изобрели замечательный нанопластырь, который применяется вместо шприца. Пластырь с лекарством на несколько минут прикладывают к телу, и лекарственные препараты проникают под кожу больного. Врачи утверждают, что такой безболезненный укол эффективнее обычного. Сделать его может сам больной, без посторонней помощи и риска занести инфекцию, что полностью избавляет от инфильтратов.
Японские нанотехнологи получили тонкую плёнку, толщиной всего 20 нанометров. Она может служить идеальным перевязочным материалом, т. к. прекрасно закрывает хирургические надрезы. Они срастаются быстро, чисто, без образования рубцов и риска занести инфекцию.
Сколько раз человеку приходится обращаться в лабораторию для сдачи анализов? Это отнимает много времени, хлопотно, а часто и дорого. В одном из американских университетов разработана «лаборатория на чипе», в которой содержится около тысячи ячеек - анализаторов и разнообразная аппаратура. Всё это помещается на пластине площадью в один квадратный сантиметр. Лаборатория позволяет быстро и совершенно автоматически выявить заболевание на его ранней стадии, провести анализ ДНК и установить родство, проверить уровень сахара в крови и многое другое. Чтобы выполнить одновременно сотни анализов, требуется не более получаса.
Нанотехнологами уже разработан биосовместимый имплант – искусственная сетчатка глаза. Она даёт возможность слепым вновь обрести зрение. Существуют подобные наноэлектронные устройства и для возвращения человеку слуха. Конечно, они ещё далеки от совершенства. Требовать это ещё слишком рано. Киборгизация человека – дело будущего.
Однако не всё так хорошо и благостно. Не все нанотехнологии полезны. Некоторые очень вредны. Пользуясь метро большинство пассажиров не ведает, что вокруг них в воздухе подземки витают вредные наночастицы железа. Они образуются при движении поезда по рельсам. Эти наночастицы вредят здоровью и разрушают ДНК – носитель наследственной информации.
В выхлопных газах автомобилей содержатся не только ядовитые вещества, но и вредные наночастицы сажи. Установлено, что они могут оставаться в воздухе во взвешенном состоянии до восьми суток!
Наночастицы не видимы глазу, поэтому их вред не осознаётся. И на учёных, занимающихся нанотехнологиями, лежит огромная ответственность за будущее.
Так что, господа будущие медики, Вас ждёт увлекательное будущее, новые медицинские нанотехнологии и не только. С ДНЁМ НАУКИ!
Студент группы 11С Назар Щербаков.
