Будущее фармацевтики: 3D-печать и нанотехнологии

Онлайн-сборник научной литературы sciencedirect.com опубликовал рукопись тайваньского ученого Кэлвина Ю-Чиан Чена под названием “Лекарственный принтер: мгновенная печать любых медикаментов”.

Чен пишет, что его команда исследователей разрабатывает технологию создания сложных химических соединений при помощи «молекулярного» 3D-принтера DrugPrinter. В основе метода лежит использование оптического пинцета для синтезирования молекул лекарств атом за атомом.

Ученый считает, что его команда сможет построить прототип 3D-принтера DrugPrinter в ближайшие пять лет, а сама технология станет общедоступной в течение двадцати лет.

Принцип работы DrugPrinter

Вначале, специальная компьютерная программа производит расчеты и создает цифровую “матрицу”, отображающую структуру молекулы требуемого вещества, затем эта информация передается на “печать”. Процесс построения молекул “химическим 3D-принтером” проходит в четыре этапа:

• a) Хранилище химических элементов. Выполняет ту же функцию, что и картридж с чернилами в принтере для бумаги. Базовые химические элементы в хранилище рассортированы по трем классическим категориям: неметаллы, металлы и переходные металлы.
• b) Атомы элементов переносятся из хранилища на этап “c“
• c) Переданные атомы подхватываются системой оптических пинцетов и передаются в крошечные реакторы, напоминающие формы для выпечки (d), в которых и происходит окончательная сборка наноматериала.

Для позиционирования атомов в матрице, Чен предлагает четыре способа:

• Использование оптического пинцета.
• Перенос атома потоком плазмы.
• Использование сопла, аналогичного используемым в принтерах, или роботизированного манипулятора, управляемого биочипом.
• Перенос заряженного атома при помощи электромагнитного поля.

Для проведения необходимых DrugPrinter вычислений, тайваньские ученые разработали облачную компьютерную систему iScreen с интегрированным вебсервером, что позволит пользователям загружать “рецепты” нужных химических соединений и находить оптимальные способы их получения.

Идея, изложенная в письме, выглядит интересно, но остается неясным, каким образом DrugPrinter будет строить связи между компонентами молекулярной модели, не описаны механизмы проведения химических реакций и масса других важных деталей. В общем, непонятно, DrugPrinter — это концепт, фантазия Чена или действительно перспективная технология, которая будет реализована в ближайшем будущем.

Chemputer

Еще в 2012 году профессор Ли Кронин из Университета Глазго, заявил, что ему удалось построить прототип “химического” 3D-принтера и напечатать на нем ибупрофен. 3D-принтер Кронина, названный “Chemputer”, программируется на проведение базовых химических реакций в специальных сосудах из полимерного геля.

По мнению Кронина, в будущем, если вам потребуются лекарства, можно будет просто обратиться в онлайн-аптеку с цифровым рецептом, купить “чертеж” и химические “чернила”, а затем напечатать нужный медикамент у себя дома на молекулярном 3D-принтере.