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Revista de Life Extension

LE Magazine octubre de 2000

REVISIÓN

imagenUn regalo a partir del futuro

Un comentario de Nanomedicine, volumen 1: Capacidades básicas, por Robert A. Freitas Jr.


Nanomedicine es un libro sin fin impresionante y únicamente importante. Como Principia de Newton y Nanosystems de Drexler, se coloca como marcador entre todos antes de las cuales ha venido, y todo el que vendrá en el futuro. Para él está con eficacia un modelo para el futuro-esencial el futuro-de entero health, longevidad y medicina. No es las predicción-predicciones es muy notorio difícil-pero es en lugar de otro un bosquejo de la ingeniería de cuál será posible para la medicina basada en las leyes de la física y de la química, cuando la humanidad puede hacer todo constante con esas leyes de la física. A pesar de su foco en el último futuro de la medicina, Nanomedicine es relevante casi todo el mundo hoy vivo y ahora, en gran medida. Puede ahorrar muchas vidas, y elevará ciertamente mucho más. Es, en cierto modo, un regalo a partir del futuro aquellos de nosotros que vive en el presente.

El libro es inmediatamente muy fácil y muy difícil de explicar y de entender. Se escribe y se presenta excelente, y está sobre temas elementales de la vida y de la conquista de la muerte, de la enfermedad, del malestar y en última instancia incluso del descontento, a manos de tecnología. Pero la declaración simple no simple puede transportar la profundidad staggering del libro, de la beca impresionante que lo ha producido, y de la crueldad con la cual Freitas ha perseguido su tema. Si usted quiere la historia completa, usted tendrá que leer el libro.

Para comenzar al principio, Nanomedicine está sobre apenas ése: nanomedicine. Freitas define nanomedicine por lo menos dos veces. En la página dos, él dice que “Nanomedicine se puede definir ampliamente como la supervisión, el control, la construcción, la reparación, la defensa y la mejora completos de todos los sistemas biológicos humanos, funcionamiento del nivel molecular, usando nanodevices y nanostructures dirigidos.” Más adelante, él da “el concepto posible más amplio del nanomedicine” como “la ciencia y la tecnología de diagnosticar, de tratar y de evitar enfermedad y lesión traumática, de aliviar dolor, y de preservar y de mejorar salud humana, usando las herramientas moleculares y el conocimiento molecular del cuerpo humano.” Indicado diferentemente, él observa, en la página 17, que qué está viniendo es “una medicina technologic molecular en la cual la base molecular de la vida, para entonces bien conocida, se manipula para producir resultados deseados del específico,” y que “en el siglo que viene, [sic] el foco principal desplazará de ciencia médica a la ingeniería médica. Nanomedicine implicará el diseñar y el construir de una proliferación extensa de dispositivos moleculares increíblemente eficaces, y después el desplegar de estos dispositivos en pacientes para establecer y para mantener un estado continuo de la salubridad humana.”

Para entender lo que significa Freitas por la “salubridad,” damos vuelta a la definición de Freitas de la enfermedad. Típicamente, Freitas apenas no indica ocasional que la enfermedad es tal-y-tal. En lugar, él no describe ninguna menos de ocho definiciones anterior-propuestas de la enfermedad, termine con un ejemplo gráfico de opiniones en cuanto a qué constituye una enfermedad, antes de proponer su propia definición, el “modelo normativo volitivo” de la enfermedad. Esencialmente, en la era de nanomedicine, la enfermedad es un fracaso para lograr el funcionamiento óptimo, y el funcionamiento óptimo es definido por los deseos del paciente. Es decir la salud ideal es sea cual sea quisiera el paciente que fuera. Nanomedicine, Freitas nos dice, se encarga del deber de hacer los deseos del paciente, sea cual sea pueden ser, viene verdad. Esto comienza a hacer alusión a las capacidades proyectadas para el nanomedicine. Esencialmente, el nanomedicine significará que, si un individuo dado quiere a, él o ella puede ir más allá de ser sano, y puede disfrutar de las condiciones de estar libre del envejecimiento, libre de vulnerabilidad a muchos eventos traumáticos que serían hoy fatales, y, finalmente, libre de las limitaciones del actual plan del cuerpo humano. Como Freitas dice en la consideración de la importancia de una perspectiva histórica en nanomedicine, “otra razón importante de estudiar la historia de la medicina es ganar un aprecio más profundo de la lucha larga, dura para mejorar la salud humana, una lucha que se espere que finalmente culmine en la victoria en el siglo XXI.” Ésa es victoria en el sentido final, el final virtual de la batalla.

imagenEl concepto de nanomedicine se basa claramente y en ángulo recto en el concepto de nanotecnología molecular, que es una capacidad general de manipular la materia a la precisión atómica. Esta fundación es segura. La validez intelectual de la nanotecnología molecular fue establecida con el trabajo monumental por K. Eric Drexler, Nanosystems: Maquinaria molecular, fabricación, y cómputo (John Wiley y Sons, Nueva York, 1992). Como estados de Ralph Merkle en su epílogo excelente al libro de Freitas, “Nanosystems fue publicado en 1992, y no se ha encontrado ningunos defectos significativos. Dado el volumen de debate público y el número de gente que ha leído el libro, la explicación más simple para esta ausencia de errores divulgados es que su lógica está básicamente correcta y sus conclusiones son básicamente sanas.” Si nos hacen de átomos, y la nanotecnología molecular permite que pongamos nuestros átomos dondequiera que queremos, y ata o los separa de cualquier otro átomo como podemos satisfacer, después se coloca para razonar que podremos controlar nuestra salud casi totalmente. Como estados de Eric Drexler en su dominante adelante a Nanomedicine, “éstas son no predicciones de alto riesgo, sino simplemente la extensión del progreso actual-observable en la investigación biológica y médica. . . . Cuál era visionario hace poco tiempo ahora es una expectativa mínima de la línea de fondo.”

Sin embargo, las aserciones simples tienen poca fuerza a menos que se sostengan con análisis riguroso. Como Carl Sagan comentado una vez en otro contexto, las demandas extraordinarias requieren pruebas extraordinarias. Y Robert Freitas está aquí darnoslo.

Nanomedicine es un libro de 509 páginas de impresión fina que habrían podido fácilmente ser 2000 páginas en un tamaño de fuente normal. La citación pasada se numera 3728. Hay 210 figuras, 58 tablas y sobre 270 ecuaciones. Freitas divulga en su prefacio su gasto de cerca de 19.000 horas de esfuerzo, o esencialmente 10 años-hombre, en poner junto el trabajo, y él muestra. Los resultados son tales que creo que será si no imposible duro para incluso los escépticos entusiastas, si todavía permanezca, sigue siendo profundamente escéptico de la visión de Freitas sobre la lectura cercana de este libro, salvo la abdicación de la honradez y de la razón intelectuales. Freitas proporciona qué cantidades a un espolón de estropicio intelectual capaz, creo, de la fractura con la ignorancia y la resistencia de cualquier persona que esté realmente dispuesto a ver nanomedicine en sus méritos, y capaz de entender lo que dice Freitas.

Ni se puede Freitas despedir como simple entusiasta incompetente. Freitas tiene credenciales formales para escribir tal trabajo. Según la sobrecubierta, él tiene grados en la física, la psicología y la ley, ha escrito y ha publicado extensivamente, co-corregido un estudio seminal de la NASA en la viabilidad de uno mismo-reproducir fábricas en espacio, y escribió el estudio del proyecto técnico primero publicado de un nanorobot médico que apareció en un diario biomédico par-revisado.

Nanomedicine se organiza en una serie lógica de capítulos. El primer se da derecho “la perspectiva de Nanomedicine,” y hecha una ojeada el nanomedicine en el contexto del barrido amplio de la historia, empezando por los patógeno fosilizados que datan 500 millones de años, y culminando en una descripción detallada de contribuciones modernas a la idea del nanomedicine, de las diferencias entre el nanomedicine y acercamientos más convencionales, y de una idea de cómo una visita al doctor sería diferente en la era de nanomedicine.

El capítulo dos es vital, los “caminos a la fabricación molecular.” Puesto que no podemos ahora construir los dispositivos nanos, es imprescindible por lo menos proporcionar pruebas que un día tendremos esa capacidad. Freitas, a su gran crédito, proporciona una mirada excepcionalmente detallada en cómo las capacidades existentes se pueden canalizar en los principios de la nanotecnología molecular, y cómo estos principios pueden, a su vez, convertirse en capacidad molecular y de la máquina hecha y derecha de la fabricación. No sólo esto proporciona la justificación para considerar cuáles serán los resultados de este proceso en última instancia, pero también ayuda a dar instrucciones nanotechnologists actuales en cómo pueden proceder.

Fijando esta etapa, el libro entonces procede con una serie de capítulos en las nueces - y - las aplicaciones de los pernos crear y con seguridad el funcionamiento de nanodevices y de redes médicos. Focos del capítulo tres en “transporte molecular y Sortation,” capítulo cuatro en la “exploración de Nanosensors y de Nanoscale,” capítulo cinco en las formas adaptables (“superficies metamórficas ") para los nanodevices, capítulo seis en accionar nanodevices médicos, capítulo siete en la comunicación con y entre los dispositivos nanomedical, capítulo ocho en el tema relacionado de la navegación, y capítulo nueve en las aplicaciones cruciales “la manipulación y la locomoción.” Finalmente, el capítulo 10 discute “otras capacidades básicas,” incluyendo timekeeping, la computación molecular, la dirección de las presiones del cielo y tierra, la exterminación de virus y las células aberrantes, los problemas de la solubilidad, y una discusión de la locomoción por y de la excavación del hielo. El A.C. de los apéndices da datos de referencia de diversas clases (los constantes y los factores de conversión físicos en A, una lista completa de todas las moléculas encontradas en sangre y sus concentraciones en B, y un catálogo de la mayoría de la célula distinta mecanografían adentro el cuerpo humano en C). Después de esto es un glosario, una lista y un índice extensos de referencia. El glosario es necesario puesto que, además de las palabras arcanas numerosas disponibles antes de Nanomedicine, Freitas se fuerza para acuñar términos innumerables (tales como “histonavigation,” “vasculography” y “communicyte ") para describir los nuevos dispositivos y capacidades que él preve.

El propósito de los capítulos 3 a 10 es establecer algo relacionado con una lista de piezas para los dispositivos nanomedical y un sistema de los estándares de funcionamiento para tales piezas. Los dispositivos de Nanomedical tienen que ser hechos fuera de los componentes que hacen cosas específicas, ocupan volúmenes específicos, responden a las tarifas específicas, y actúan con tolerancias específicas y con requisitos de alimentación específicos. Una vez que se caracterizan estos componentes, llega a ser más posible hablar de qué se puede hacer por combinaciones de componentes. Además, Freitas proporciona contexto enorme a tales discusiones citando ejemplo después del ejemplo de diseños arcaicos, contemporáneos, y proyectados y de ejemplos de funcionamiento en relación con cada subtema que es considerado.

No es posible en un comentario corto proporcionar una descripción detallada de o una crítica de cada área de tema específica considerada en Nanomedicine. En lugar, deja la toma como un ejemplo apenas una área de tema del interés particular, los ordenadores nanomedical necesarios para permitir que las máquinas de la reparación de la célula actúen. No hay mucho punto en hablar de qué ordenador intracelular será programado para hacer si usted no puede primero establecer cuáles serán los límites de cálculo de la base del ordenador intracelular. Drexler discutió extensivamente los ordenadores moleculares en Nanosystems, pero no consideraba los problemas de funcionar con tales ordenadores bajo apremios biológicos que existen en un sistema vivo, los apremios que son nanomedical específico, en comparación con simplemente un nanotechnological global, problema. El funcionamiento de Nanocomputer es importante para el nanomedicine en muchas maneras diferentes haciendo frente a muchos diversos problemas, así que es importante pensar cuidadosamente en qué se puede esperar (in vivo) de nanocomputers médicos.

imagenMismo había analizado, en una presentación antes de la academia americana de medicina antienvejecedora, el problema de la producción de calor por nanocomputers intracelulares, y tuve que concluir que las frecuencias de reloj similares a ésas en PC de hoy serían problemáticas en células a menos que arquitecturas más económicas de energía que ésas descritas por Drexler fueran adoptadas. Nanocomputers según lo descrito por Drexler disipa relativamente una gran cantidad de calor comparado a los gastos energéticos notable sutiles de células típicas. Estaba por lo tanto muy interesado ver lo que diría Freitas sobre estas materias.

Asombrosamente, resulta que uno podría doblar gastos energéticos de la célula y del entero-cuerpo con solamente un aumento 0.4oF en temperatura del cuerpo, tan eficiente es sistemas naturales del cuerpo para disipar exceso de calor. Para la comparación, un cuerpo que ejercita en los gastos energéticos de los aumentos de capacidad máxima por un factor de 16 (con una subida solamente alrededor de 6oF). Dado que las células reparan ya virtualmente todo el daño ya, no es duro imaginarse que podríamos reparar toda la lesión biológica actual-unrepaired si dedicamos energía igual a hacer esto. No es también duro imaginarse que podríamos hacer mucho para reparar lesión traumática si dedicamos 15 veces nuestros gastos energéticos normales a esta tarea durante emergencias, incluso si la mayor parte de estos gastos energéticos representaron el “pensamiento de cómputo” en reparaciones bastante que la conducta real de las reparaciones ellos mismos. (Por supuesto, los mecanismos de la disipación de calor podrían ser limitados como resultado de ciertas clases de trauma, pero éste todavía sale del sitio sustancial para la capacidad curativa aumentada.) En resumen, el contexto fisiológico simple proporcionado por Freitas, en su tratamiento típicamente cercano-exhaustivo de problemas, está tranquilizando. A propósito, vale el señalar de que para doblar su tasa metabólica, usted tendría que comer dos veces tanto para evitar el peso perdidoso. Éste está limitado para ser “un efecto secundario atractivo” del nanomedicine. Si usted no quiso comer que mucho, nosotros aprende que hacer estallar un par de píldoras de alta energía que contenían el diamante pulverizado cubierto podría apoyar el metabolismo adicional por días.

¡En un nivel más fundamental, Freitas nos trae actualizados en una plétora de nuevas, más económicas de energía arquitecturas de la tratamiento de la información del ordenador, incluyendo incluso una discusión del campo próximo de los ordenadores del quántum, en donde el principio de superposición podría permitir que un solo átomo de carbono conserve 100 millones de pedazos de información y los procese al índice hacia 1026 de dígitos por segundo! Por otra parte, una forma más doméstica de lógica llamó la lógica helicoidal por sus desarrolladores, Merkle y Drexler, podría cortar las necesidades energéticas del sistema de lógica original de la barra de Drexler por un factor de alrededor 10.000, y los ordenadores reversibles podrían ampliar esta ventaja considerablemente más. El alcance extenso para crear nanocomputers más económicos de energía conjuntamente con los gastos energéticos crecientes permitidos por los sistemas fisiológicos humanos naturales de la remuneración de temperatura parece amplio permitir que la mayoría de los problemas nanomedical sean abordados con los márgenes de seguridad grandes.

Un hueco evidente notable en la discusión es el silencio virtual de Freitas sobre la inversión requerida de la energía química necesaria para realizar las reacciones bioquímicas reales necesarias para efectuar la reparación. Dado nuestras vidas útiles largas, parece probablemente que la eliminación del daño actual-unrepaired bajo condiciones de la línea de fondo requeriría menos el de 1% del expediture básico normal de la energía metabólica, que está en conformidad con condiciones de trabajo cómodas. Por otra parte, el trauma importante pudo requerir una extensión extensa de reacciones químicas en biomoléculas, y será importante que Freitas especifique cómo la división del presupuesto de energía nanomedical entre los requisitos de los nanodevices ellos mismos por una parte y los requisitos para producir cambios químicos en biomoléculas en la otra es probable ser obligada. Puede ser que las necesidades energéticas de los nanodevices empequeñezcan o aún abarcan los costes adicionales de realizar química en las moléculas de la blanco, pero estos problemas tendrán que ser hechos más explícitos en el futuro.

Afortunadamente, la información adicional de hecho estará próxima. El libro actual es solamente el volumen 1 de cuál será eventual un tratado del tres-volumen. Aunque sea duro que este revisor aguante la actual ausencia de los volúmenes 2 y 3, Freitas por lo menos comparte con nosotros, en el final del capítulo uno, una ojeada de lo que contendrán estos volúmenes. El volumen 2 será “sistemas y operaciones subtitulados.” Considerará los temas tales como control, reparación y reemplazo, seguridad y confiabilidad, las configuraciones del despliegue, funcionamiento, los ejemplos de los dispositivos específicos del nanorobot, lectura y el corregir de moléculas biológicas, permitiendo los sistemas para la reparación de la célula, la fabricación de tejidos y de órganos, y sistemas de defensa personales. El volumen 3 será “usos subtitulados.” El volumen 3 considerará prueba-de-concepto, el tratamiento de patógeno y del cáncer, la revocación del trauma y de lesión de la radiación y de quemaduras, el cuidado de emergencia, la reparación del cerebro, el control del envejecimiento y de la mayoría de las causas del hoy frecuente de la muerte, el biostasis (animación suspendida), el aumento humano (que significa la adición de nuevas capacidades y características al cuerpo humano), y las implicaciones sociales del nanomedicine.

La debilidad más grande del libro, creo, soy la falta de integración de la lista de referencia. La lista de referencia corre sobre a 3700 referencias, pero no todas las referencias existir-para el ejemplo, referencias 2-5, 7, y 22-26 no están en la lista. Para exacerbar la situación, las referencias se enumeran en ningún orden determinado con excepción del hecho de que la citación se numera corre secuencialmente, y quizás una correlación débil entre el número de la citación y la orden de la citación en el texto. Es con eficacia imposible deducir del número de referencia donde la referencia se cita en el libro, y es imposible fácilmente encontrar los nombres de los autores citados debido a la falta de alfabetización de la lista de referencia. Éste es un problema administrativo que se puede superar obviamente en una edición futura y era indudablemente el resultado de un plazo de publicación que impidió la tarea hercúlea de mezclar tan muchas citaciones en un modelo coherente. En todo caso, si uno lee cualquier paso del interés en el libro, las citaciones que aparecen en ese paso se pueden encontrar fácilmente en la lista, así que la lista responde a su propósito primario de sostener qué se dice en el libro.

Otra debilidad del libro es las figuras. Están de contenido admirable, pero de calidad menos-que-estelar y clasifican en muchos casos. Esto era probablemente un compromiso necesario para mantener el precio del libro la gama listo-asequible. Sin embargo, las figuras ilustran ampliamente los puntos que se piensan para iluminar.

Es de vez en cuando evidente que Freitas es ingeniero o matemático dominante, pero no biólogo entrenando. Los pequeños caprichos tales como referencia a una “célula de la neurona” en vez a una “neurona” (cuadro 6,8) aparecen infrecuentemente. Tales interferencias minúsculas, sin embargo, sirven solamente subrayar la magnitud del logro de Freitas en cruzar barreras disciplinarias para escribir un libro que esté realmente sobre biología, un campo que no sea su área del entrenamiento formal.

Es posible que Nanomedicine será durante muchos años como una breve historia de Stephen Hawking del tiempo, un libro que mucha gente consideraba bastante importante comprar, pero que la mayoría de la gente no podría leer, y que terminado sobre todo para arriba en la mesa de centro para impresionar a huéspedes. Si es así entonces impulso al lector adornar su mesa de centro con este libro. Debemos apoyar esfuerzo sobrehumano de Freitas porque, al obrar así, ayudaremos de una manera muy palpable de crear el futuro nosotros todo el sueño de y eso dependerán nuestras vidas en última instancia sobre. Pues el epílogo de Ralph Merkle dice, “Nanomedicine es más que apenas una descripción de qué pudo ser, él es una llamada a la acción.”

Feliz, el instituto de la previsión ha anunciado que Sr. Freitas se está uniendo a Zyvex, la primera compañía dedicada a crear un nano-ensamblador. Zyvex apoyará financieramente la realización del volumen 2 y del volumen 3, así liberando encima de Rob Freitas para este trabajo monumental. Ésta es buenas noticias para el futuro de Nanomedicine y para el futuro del nanomedicine. Estancia adaptada. —Gregory M. Fahy, Ph.D.

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