În spațiul în care încăpea un singur tranzistor
acum au loc 1 miliard.
Asta a permis ca un computer ce ocupa o cameră întreagă
să încapă acum într-un buzunar.
Ați putea spune că viitorul e mic.
Ca ingineră,
sunt inspirată de revoluția de miniaturizare a calculatoarelor.
Ca medic,
mă întreb dacă am putea s-o folosim pentru a reduce numărul de decese
provocate de una dintre bolile cu cea mai rapidă răspândire de pe Pământ:
cancerul.
Când spun acest lucru,
majoritatea persoanelor vor înțelege că lucrăm pentru a vindeca cancerul.
Și o facem.
Dar astfel am descoperit
o oportunitate incredibilă de a salva vieți
prin depistarea timpurie și prevenirea cancerului.
Global, peste două treimi din decesele cauzate de cancer pot fi prevenite
folosind tehnici de care dispunem deja astăzi.
Lucruri ca vaccinarea, screening la timp
și desigur, renunțarea la fumat.
Dar chiar și cu cele mai bune intrumente și tehnologii de care dispunem azi,
unele tumori nu pot fi depistate
decât la 10 ani după ce au început să crească,
când au deja 50 de milione de celule canceroase.
Ce ar fi dacă am avea tehnologie mai avansată
pentru a descoperi mai repede tipurile de cancer mai agresiv,
când ar putea fi extirpate,
când sunt încă la început?
Să vă arăt cum miniaturizarea ne-ar putea ajuta în acest sens.
Acesta este un microscop de laborator tipic,
prin care un patolog observă un eșantion de țesut,
de exemplu o biopsie sau un test Papanicolaou.
Acest microscop în valoare de 7.000 $
ar fi folosit de un specialist cu ani de experiență
în identificarea celulelor canceroase.
Aceasta este o imagine de la o colegă
de la Universitatea Rice,
Rebecca Richards-Kortum.
Împreuna cu echipa ei, au redus întregul microscop
la dimensiunea unui teanc de monede
care încape pe capătul unei fibre optice.
Asta înseamna că în loc să iei un eșantion de la un pacient
și să-l trimiți la microscop,
poți duce microscopul direct la pacient.
Apoi, în loc să ceri unui specialist să examineze imaginile,
poți programa calculatorul să numere celulele normale
și cele canceroase.
Este un lucru important,
deoarece ei au mai descoperit, lucrând cu comunități rurale,
că și dacă dispun de un laborator mobil
care are acces în comunități pentru a face analize,
a aduna eșantioane
pe care le trimit la spital pentru a fi evaluate,
după câteva zile
femeile sunt sunate din cauza unor rezultate anormale
și sunt chemate la spital.
Mai mult de jumătate nu se prezintă
pentru că nu-și permit costurile de drum.
Cu microscopul integrat și analize computerizate,
Rebecca și colegii ei au reușit să construiască un laborator
care dispune de intrumente pentru diagnosticare
și pentru tratament.
Asta înseamna că ei pot diagnostica și trata
la fața locului,
așa că nimeni nu ratează reexaminarea medicală.
Acesta este doar un exemplu despre cum miniaturizarea poate salva vieți.
Ca ingineri,
numim asta miniaturizare directă.
Iei un lucru mare și îl micșorezi.
La început v-am spus cum calculatoarele
ne-au transformat viața
când au devenit destul de mici încât să le putem purta oriunde.
Care este echivalentul acestei transformări în medicină?
Ce-ar fi dacă ați avea un detector
atât de mic încât să poată circula în organismul vostru,
să găsească singur o tumoare
și să trimită un semnal spre exterior?
Pare SF.
Totuși, nanotehnologia ne permite să facem asta.
Nanotehnologia ne permite să micșorăm componentele unui detector
de la 100 de microni,
cât diametrul unui fir de păr,
la 100 de nanometri,
adică de 1.000 de ori mai mici.
Asta are consecințe importante.
Se pare că materialele își schimbă proprietățile
la scară nanometrică.
Să luăm ca exemplu un material comun ca aurul:
dacă îl măcinați mărunt, până devine nanoparticule de aur,
își schimbă culoarea din auriu în roșiatic.
Dacă luați un material mai exotic, ca selenura de cadmiu --
un cristal mare și negru --
și-l transformați în nanocristale
pe care le puneți într-un lichid,
dacă le puneți sub lumină,
vor străluci.
Strălucesc în albastru, verde, galben, portocaliu, roșu,
în funcție de mărimea lor.
E ciudat! Vă puteți imagina un obiect asemănător în macrounivers?
E ca și cum toți blugii voștri ar fi făcuți din bumbac,
dar au culori diferite în funcție de mărimea lor.
(Râsete)
Ca medic,
mi se pare interesant
că nu doar culoarea materialelor
se schimbă la scară nano;
și modul în care circulă în corp se schimbă.
De această observație ne vom folosi
pentru a crea un detector de cancer mai performant.
Să vă arăt la ce mă refer.
Acesta este un vas de sânge din corpul vostru.
În jurul vasului de sânge e o tumoare.
Vom injecta nanoparticule în vasele de sânge
și vom urmări cum trec din fluxul sanguin în tumoare.
Se pare că vasele de sânge din multe tumori sunt permeabile,
așa că nanoparticulele pot trece din fluxul sanguin în tumoare.
Posibilitatea de a traversa depinde de mărimea lor.
În această imagine,
particule albastre, cele mai mici, de 100 de nanometri, pot trece,
iar cele roșii, mai mari, de 500 de nanometri,
sunt blocate în fluxul sanguin.
Gândind ca inginer, asta înseamnă
că în funcție de cât de mare sau mic creez un material,
îl pot dirija în corp.
În laboratorul meu am construit recent un nanodetector pentru cancer
atât de mic încât poate călători în corp în căutare de tumori.
L-am proiectat să asculte invazia tumorilor:
orchestra semnalelor chimice de care tumorile au nevoie
pentru a se răspândi.
Pentru ca o tumoare să scape din țesutul în care a apărut,
trebuie să creeze substanțe numite enzime
ca să erodeze straturile țesutului.
Am creat aceste nanoparticule să fie activate de enzime.
O enzimă poate activa 1.000 de reacții chimice într-o oră.
În inginerie asta se numește raport de unu-la-o-mie,
o formă de amplificare,
ceea ce face un lucru să fie ultrasensibil.
Așadar am creat un detector de cancer ultrasensibil.
Bun, dar cum aduc semnalul activat la exterior,
unde pot lua măsuri?
Pentru asta vom folosi un alt component nano-biologic
care are legătură cu rinichii.
Rinichiul este un filtru.
Scopul lui este să filtreze sângele și să transporte deșeurile în urină.
Dar ce filtrează rinichii
depinde de asemenea de mărime.
În această imagine vedeți
cum orice mai mic de 5 nanometri
trece din sânge prin rinichi în urină,
iar ce este mai mare, este reținut.
Dacă creez un detector de cancer de 100 de nanometri
și-l injectez în sânge,
poate pătrunde în tumoare, unde e activat de enzimele tumorale
și emite un semnal
destul de mic încât să fie filtrat de rinichi
și introdus în urină,
iar acum am un semnal care poate fi detectat la exterior.
Bine, dar mai există o problemă.
Acesta este un semnal mic,
cum îl pot detecta?
Semnalul este doar o moleculă.
Sunt molecule create de ingineri,
complet sintetice, le putem face
așa încât să fie compatibile cu instrumentul ales.
Dacă vrem să folosim un instrument sensibil și elegant,
spectometru de masă,
creăm o moleculă cu masă unică.
Dacă vrem să creăm ceva mai ieftin și portabil,
alegem molecule care pot fi prinse pe hârtie,
ca un test de sarcină.
De fapt, există o categorie mare de teste pe hârtie,
care devin accesibile într-un sector numit diagnosticare pe hârtie.
Încotro ne îndreptăm?
Ce vă voi spune acum,
ca cercetătoare de-o viață,
reprezintă un vis de-al meu.
Nu pot spune că e o promisiune;
e un vis.
Dar cred că toți trebuie să avem visuri care să ne stimuleze,
chiar și -- sau poate mai ales -- cercetătorii de cancer.
Vă voi spune ce sper eu că se va întâmpla cu tehnologia mea,
pentru care eu și echipa mea lucrăm din tot sufletul
să devină realitate.
Asta este:
visez ca într-o zi,
în loc să mergeți la un laborator scump
pentru o colonoscopie,
o mamografie,
sau un test Papanicolaou,
să puteți face o injecție,
așteptați o oră,
apoi să faceți un test de urină pe hârtie.
Îmi închipui că este realizabil
chiar și fără energie electrică constantă
sau în absența unui medic.
S-ar putea afla la depărtare,
dar conectat prin imaginea de pe smartphone.
Știu că sună doar ca un vis,
dar în laborator testăm deja acest concept pe șoareci
și funcționează mai bine decât alte metode
de depistare a cancerului pulmonar, de colon și ovarian.
Sper că asta înseamnă
că într-o zi vom putea depista tumorile pacienților
mai devreme de 10 ani de când au început să crească,
în toate clasele sociale,
în lumea întreagă,
iar asta va duce la tratamente timpurii
și astfel vom salva mai multe vieți decât reușim în prezent,
prin depistarea timpurie.
Vă mulțumesc.
(Aplauze)