Što je nanobiomehanika?

“Nanobiomehanika” je relativno rijetko korištena riječ koja se koristi za opisivanje mehanike živih stanica u akciji. Prefiks “nano” pomalo je popularna riječ, jer se relevantne ljestvice duljine živih stanica mjere u mikrometrima, a ne nanometrima, iako se neke od relevantnih sila javljaju na nanometarskoj skali. Budući da su stanice građevni blokovi svih živih bića, razumijevanje njihove nanobiomehanike pomaže u predviđanju i analizi njihovih svojstava na makro skali.

Jedan istraživač u nanobiomehanici, Subra Suresh, znanstvenik za materijale na MIT-u, pionir je primjene mjerenja nanorazmjera na žive stanice. U jednom eksperimentu izmjerio je razliku u fizičkim svojstvima između zdravih crvenih krvnih stanica i crvenih krvnih stanica zaraženih parazitima malarije. Koristeći sićušne senzore koji mogu mjeriti sile male poput pikonjutona (jedan trilijunti newtona), Suresh je utvrdio da su crvene krvne stanice zaražene malarijom bile 10 puta čvršće od zdravih crvenih krvnih stanica, tri do četiri puta tvrđe nego što se prethodno procjenjivalo. Nanobiomehanika ovih stanica je važna jer krute stanice mogu začepiti kapilare, uzrokujući cerebralno krvarenje.

Istraživači se nadaju da će nam nanobiomehanika pomoći da saznamo više o određenim bolestima i proizvedemo nove tretmane ili lijekove za njih. Malarija je jedna meta, druge su mišićna distrofija, kardiovaskularne bolesti, rak jetre i gušterače te anemija srpastih stanica. U svakoj od ovih bolesti, pojedinačne stanice pokazuju promjene u fizičkim svojstvima koja se teoretski mogu izmjeriti kako bi se bolest učinkovitije razumjela.

Nanobiomehanika također može igrati ulogu u dizajnu novih materijala ili uređaja na nanorazmjeri namijenjenih za implantaciju u ljudsko tijelo, kao što su pejsmejkeri, protetski udovi ili futurističkiji implantati kao što su nadomjesci hipokampusa. Trenutni ljudski implantati obično nisu strukturirani na nano skali, budući da je naše znanje o povoljnim uzorcima na ovoj skali ograničeno zbog nedovoljne istrage. Dugoročno, istraživači se nadaju da bi se nanobiomehanika mogla koristiti za stvaranje implantata koji se tako dobro uklapaju s ljudskim tijelom da je šansa za odbacivanje gotovo ravna nuli, a implantati su učinkoviti i prirodni kao i sami organi.