Nanomedicine: nanorészecskék a gyógyászatban

Nanomedicine: nanorészecskék a gyógyászatban

Mi a nanomedicina? A Nanos törpe jelentése görögül. Tehát törpe gyógyszer? A technika célja a test legkisebb szerkezeteinek kezelése és a legkisebb anyagok felhasználása a betegségek kezelésére.

Meghatározás

Arról szól, hogy a szerkezet 10 000-szer kisebb, mint az emberi haj átlaga, a nanométer milliméter milliomodja. Különböző mesterségesen előállított nanoprodukciók léteznek már ma - a fényvédő például titán-dioxid nanorészecskéket, ezüst nanorészecskéket tartalmaz a ruházatban és az élelmiszer-csomagolást.

Az EU Bizottsága meghatározza: "A nanomateria természetes, folyamat által előállított vagy gyártott anyag, amely részecskéket kötött állapotban, aggregátumként vagy agglomerátumként tartalmaz, és amelyeknek a részecskék legalább 50% -ának egy vagy több külső mérete van a számméret-eloszlásban az 1 tartományban. Rendeljen nanométert 100 nanométerig. (…) Az eltérést (…), a fulleréneket, a grafénpehelyeket és az egyfalú szén nanocsöveket, amelyeknek egy vagy több külső mérete 1 nanométer alatt van, nanomaterméknek kell tekinteni. ”

Először is, a nanotechnológiának kisebb és kisebb dolgokat, és ennélfogva pontosabban kell előállítania a dolgokat. Másodszor, hozzáférést biztosít az atomokhoz és molekulákhoz, és így új anyagokat és teljes anyagrendszereket hozhat létre.

Vannak természetes nanorészecskék, például koromrészecskék, fehérjék a vérben vagy zsírrészecskék a tejben. A kutatók szándékosan vagy mellékhatásként szintetikus nanorészecskéket hoznak létre, például amikor dízel ég.

Mi a különleges a nanoval kapcsolatban?

A nanostruktúrák speciális funkciókat fejlesztenek az atomok és molekulák szintjén, mind az élő, mind az élettelen anyagban. Az elmúlt évtizedekre vonatkozó kutatások formálták: az első dolog a nanorendszerek megragadása volt.

Ma a tudósok ezeket az ismereteket az élő rendszerekben alkalmazzák - ez a Naon orvoslás alapja. Mint minden olyan új technika, amely zavarja a testet, ez magában foglalja a kockázatokat is: például a nanokapszuláknak állítólag a gyógyszereket kell használniuk a testben pontosan ott, ahol a betegségek megtalálhatók, és ez hatalmas előrelépést ígér például a rákgyógyászatban. Ezek a nanorészecskék azonban áthatolhatnak a sejtfalakon, összegyűlhetnek a testben vagy meggyulladhatják a légzőrendszert.

Közös nanoanyagok

Nanoszóra: Az ezüst elpusztítja a baktériumokat, és a tudomány ezt nanorészecskékben használja, például felületrétegként az ajtófogantyúkon, sebkötésekben vagy textiltermékekben - a nanoszem segít az izzadságtól.

A koromrészecskék mesterségesen előállíthatók, hogy színes pigmentekként szolgáljanak, de műanyagok antisztatikus adalékanyagaként is szolgáljanak.

A szén nanocsövek szénből készülnek, nagyon stabilak és így biztonságos műanyagok. Ma megtalálhatja őket felső osztályú kerékpárokban.

A titán-dioxid finomítja a felületeket, hogy visszadobja a szennyeződést. Elősegíti a szerves anyagok bomlását a napfény által, és például az épület homlokzatainak színét tisztanak tartja.

A cink-oxidban levő nanorészecskék elnyelik a nap UV sugárzását, ezért megtalálhatók a fényvédőben. Az ipar folyadékkristályos kijelzőkben vagy LED-ekben is használja. A cink-oxid bevonatok elősegítik a napelemek hatását.

Nanomedicina

Az amerikai látnok, Robert Freitas a nanomedicinát aranykorának tekinti: a nanorobotok a közeljövőben feltételezik, hogy orvosolják a génkárosodásokat, a mesterségesen előállított vörösvértestek megakadályozzák a szívrohamot - a nanoművek ezután elpusztítják a vírusokat, helyrehozzák a sejteket vagy feltöltik a vért oxigénnel.

Az orvostudomány sokat ígér a nanotechnológiából. Több mint 100 gyógyszer már tartalmaz nanorészecskéket, valamint olyan diagnosztikai módszereket és eszközöket, amelyek nanorészecskékkel működnek. A gyógyszerek kevésbé vonatkoznak az új hatóanyagokra, mint az új hatékonyságra: A nanokapszuláknak, amelyek csak bizonyos molekulák környezetében engedik szabadon az anyagokat, állítólag a hatóanyagokat közvetlenül a rendeltetési helyükre szállítják.

Sok orvos mérföldkövet vár az orvostudományban a vérrel és az agyval kapcsolatos neurológiai betegségek kezelésében. Mivel a nanorészecskék áttörhetnek ezen a „vér-agy gáton”. Ez új perspektívákat nyit meg, például az Alzheimer-kór és a Parkinson-kór, esetleg a sclerosis multiplex esetében is.

A nanóval ellátott klinikákban használt eszközök, padlók, falak és bútorok elősegíthetik a sterilitást. A rezisztens baktériumok valószínűleg jobban ellenőrizhetők ilyen módon. A sebkötések már tartalmaznak nano-ezüstöt, például tűz esetén.

A nanotechnológiának javítania kell a diagnosztikát: A nanorészecskéket úgy készítik el, hogy tapadjanak a szervekhez vagy a sejtekhez. Például, a tumorszövet nanoszór-oxid részecskékkel azonosítható.

Ez a közeljövőben várható nanoterápiához vezet: a rákgyógyászatban a nanotechnológiát hamarosan alkalmazzák a daganatok azonosítására és leküzdésére. Az orvosok ma már kísérleteznek a rákkezeléssel, amelynek során a mágneses nano-vas-oxid részecskék elektromágnesesen melegítik a daganatot, és ezzel elpusztítják a rákos sejteket.

Például a nanokapszulák tartalmazhatnak hasnyálmirigy-sejteket, felszabadíthatnak inzulint a vérben, és így kezelhetik a cukorbetegséget.

Már van egy fogkrém, Theramed S.O.S. Érzékeny nanorészecskék alapján. Felépít egy réteg mesterséges fog anyagot nanorészecskékkel; így a fogaknak kevesebb fájdalmat kell érezniük.

A hidroxiapatit hasonló a ásványi anyagokhoz a csontokban, és a fogászati ​​implantátumok felében jobban növekednek, a nanomatermelő akár két hétre is lerövidíti a folyamatot, szemben a szokásos 2-4 hónappal.

A nanoporózus szilícium- vagy titán-dioxidot lyukak jellemzik. Ezek stimulálják a csontok növekedését az implantátumokon, megállítják a gyulladást azáltal, hogy aktív anyagokat engednek fel, mint egy szivacs.

A nanotechnológia kétségkívül különösen fontos lesz más beültetések szempontjából, mivel a nanorészecskékből készült felületeket jobban össze lehet kapcsolni a biológiai szervekkel és a mesterséges eszközökkel, mint a hagyományos módszerekkel. Akár szívritmus-szabályozók, akár endoprotezek, például térd-, csípő- vagy vállízületek: a nanorétegek valószínűleg csökkentik a test védelmét az idegen test ellen.

A hidroxiapatit már beilleszthető paszta formájában a csontok felépítéséhez. Az ilyen nanoanyag jól tolerálható, mivel hasonlít a csont ásványi alkotóelemeire. A következő lépés hidroxiapatitok, amelyek szén nanocsövekkel vannak összekapcsolva egy kompozit mátrixban, és csontcementként szolgálnak.

A balesetek áldozatai hamarosan részesülhetnek nano formátumú üveg-kollagén kompozitok helyettesítő szövetéből, amelyek támogatják a műbőr és a csontokat. Ezenkívül azt állítják, hogy a nanotechnológiával rendelkező implantátumok stabilabbak, mint a hagyományos implantátumok.

Az Abraxis BioScience LLC társaság már 1998-ban az Egyesült Államokban végzett klinikai teszteket a rák elleni nanomedicinával. Az Abaxane-ágenst végül jóváhagyták. Oldhatatlan paclitaxelből és albuminból áll, ez az albumin kötődik a SPARC fehérjéhez, amelyet hasnyálmirigyrák sújt - más gyógyszerektől eltérően.

A kanadai Tekmira Pharmaceuticals nanoszómákat fejlesztett ki a liopsomák számára, amelyekről úgy gondolják, hogy hatnak a máj hiperkoleszterinémiájára. Azonban az egyik vizsgálati beteg az influenzahoz hasonló tüneteket mutatott, majd a kísérletet leállították.

A francia Bioalliance Pharma a májdaganat ellen nanorészecskéket használt a dexorubicin gyógyszerrel. Három alany azonban tüdőproblémákban halt meg.

Az agydaganatok nanoterápiáját - hipertermiát - jóváhagyták az EU-ban. A vas-oxid részecskéket az agyba injektálják, és ott mágneses hullámokkal gerjesztik. Melegítik a daganatot, és így megölik. A mágneses részecske képalkotás (MPI) felhasználható a szív és az erek filmképezésére is.

Michael Bamberg, a Német Rák Egyesület elmondta: „A hipertermia a rákterápia negyedik oszlopává válik - a műtét, a sugárterápia és a kemoterápia mellett. Ötlete az emlőrák, bőrrák, daganatok, bél- és méhrák bizonyított gyógyító sikerein alapul.

A tervek szerint gyors vizsgálatokat végeznek nanoszenzorokkal a rák kimutatására, nanohormon teszteket, nanobotot a sejtek és nanorészecskék helyrehozására a megbénult emberek gerincvelő-sérüléseinek gyógyítására. Egyes kutatók úgy vélik, hogy normál élethez vezethetnek a paraplegikumok. De ez még mindig alapkutatás.

Mágneses részecskekép

A Philips Healthcare kutatói 2005-ben elindítottak egy új képalkotó technikát, a Mágneses Részecske Képkezelést. Bemutatták a szív, az ér és a daganatok háromdimenziós filmeit, és egyetlen más módszer sem tudta megtenni.

Ez a technika sokkal gyorsabban képes felismerni a szívproblémákat, mint korábban. Az orvosnak csak a szívet és környékét kell kívülről filmeznie, és azonnal felismerheti a szívfal károsodását vagy a szívizom gyengeségét. Csak annyit kell tennie, hogy mágneses nanorészecskéket fecskendez be a betegbe. A hagyományos szívdiagnosztika viszont néha hónapokat vesz igénybe.

Mesterséges szervek

A nanotechnológia arra gondol, hogy mi volt a tudományos fantasztika egészen a közelmúltig, nevezetesen a szervek és akár az organizmusok mesterséges létrehozása. Az interdiszciplináris kutatók a nanotechnológiát a biotechnológiai, információs és kognitív tudományokkal kívánják összekapcsolni, és így létrehozni a mesterséges intelligenciát vagy növelni az emberi képességeket a természetes határokon túl.

Ez nem egy rögzített ötlet, hanem már a valóság. Így lehet a mesterségesen előállítani a bőrt és a porcot. Nagyobb szerveknél a nanotudomány eddig nem tudta ellátni az oxigént és a tápanyagokat. Még nem működik, így a sejtek meghalnak.

Az Egyesült Államok Cambridge-i Massachusetts Institute of Technology azonban kidolgozza egy módszert e probléma pontos megoldására. A számítógép megtervezi a sejthálózati mintát, és maratja azt egy szilikon felületre. Ezt a mintát ezután átviszik a biológiai anyagba, két réteget egymásra helyeznek és lezárják. A sejtek ragaszkodhatnak ehhez a szerkezethez. Magukat a sejteket Petri-csészékben tenyésztjük. A máj és a vesesejtek érintetlenek maradtak két hétig.

A kutatók "nano-májat" ültettek egy sejtréteggel patkányokban. A májnak kb. 30-50 ilyen rétegre van szüksége a működéséhez. A nano-szövet egy hétig fennmaradt.

Nanotechnika és tudományos fantasztika

Greg Bear 1985-ben a "Vérzene" című központi témájaként alapította a tudományos fantasztikus nanotechnológiát. Egy kutató molekulákat növeszt és megtanítja nekik az intelligencia valamilyen formáját. Ezeket a kultúrákat egyedül injektálja.

A nanobotok szaporodnak és önállóan működnek a testben: látásélessége növekszik, már nem szenved a megfázáson. A nanók folyamatosan fejlődnek és ideális környezetet teremtenek: az alkalmazottaktól a gazdatestület feletti uralkodókig. Átprogramozzák és ellenőrzik a kutatót.

Ennek előnyei vannak a feltaláló számára: A nanorészek túlélése a gazdatest egészségétől függ, és így képességeiket folyamatosan javítják.

De nem úgy változtatják meg a gazdaszervezetet, ahogyan az lenne a legjobb neki, hanem inkább azt, hogy a nanoorganizmusok milyen ideális életkörülményekkel járnak. A tudományos haladás most már borzalmasá válik.

Andreas Eschbach az „Úr mindenben” című cikkben feltalálta az önellátó nanorobókat, amelyek megsemmisítik a rákos sejteket. „Vírusméretű nano-sejtek, amelyek az aláírásuk alapján felismerik a rákos sejteket. Ellenőrzési célból rádión keresztül kapcsolódnak az orvoshoz, hogy nem tudnak hibás műveleteket végrehajtani; a vezeték nélküli kapcsolat közvetlenül az orvos agyához vezet, amelyet nano vastag kábelek vezetnek át a gyógyító sejtek vezetésére. A következők szerint működnek: A gépek nem egyszerűen oldják fel a rákos sejteket; ez túl veszélyes lenne, mert több hulladékkal elárasztja a testét, mint amennyit el tud engedni. Ehelyett behatolnak a sejtekbe és apoptózist idéznek elő, a sejt saját szabályozott önpusztító mechanizmusát. A maradványok nagy részét a leukociták megemésztik. Mindent, ami megmarad, maguk a tengeralattjárók szállítják, és a hólyagba vagy a bélbe rakódnak le. "

A nanotechnológia számos regényben szerepet játszik: központi cselekményként, mellékrendezvényként vagy háttérként.

Bruce Sterling, a cyperpunk irodalom feltalálója, az 1990-es évek vége óta a nanotechnológiára összpontosít a jövőképében. Futurisztikusnak tekinti magát, és azt mondta, hogy az internet áttörésével sokat történt, amiről a fikcióban már írt - ezért dolgozott egy éppen kezdődő technológiával.

2002-ben Michael Crichton, a Jurassic Park szerzője kiadta a "Prey" című könyvet. Nevada kutatói nanokamerákat dolgoznak ki a katonaság számára. De önálló vállalkozássá válnak, és mindent megölnek, amivel találkoznak. Szaporodnak és manipulálják feltalálóik gondolatait és motoros képességeit. A nanorészek olyan szuper organizmássá alakulnak, amely másolja az emberek alakját.

A nanorészek azután úgy viselkednek, mint az emberek, elpusztítják a bolygót, hogy nyersanyagokat nyerjenek szaporodásukhoz. A sci-fi, amely tovább gondolkodik azon, ami technikailag lehetséges, és egy kitaláltan realisztikus forgatókönyvet készít, nem "Prey" volt, hanem egy régimódi történet a "szellemekért, amelyeket hívtam" egy Faustian emberről, aki már nem rendelkezik műszaki szörnyeivel.

Ezzel szemben Angelika Fehrenbach írta a „The Lotus Effect” című thrillert, amely közel áll a valósághoz. A Marburgi Egyetemi Kórház tudósa észreveszi, hogy az újonnan kutatott nanotechnológia kockázatos, ha a laboratóriumi patkányok sorban halnak meg. Rájött, hogy a felelős felek valamit elrejtenek, kutatást végeznek és hamarosan harcolnak az életéért.

Jeff Carlsson 2007-ben publikálta a „Pestis Évet”, a mű németül pedig „Nano” néven jelent meg. A nanorészecskék biztosítják a hátteret a klasszikus befejezési idő hozzászólásához. A telek hagyományos: a mesterséges intelligencia önálló vállalkozóvá válik, és feltalálóit megöli.

Ezek a Frankenstein lények nano robotok itt. Szaporodnak és megölik az összes melegvérű állatot. Az emberek a magas hegyekbe menekülnek, mert a nano nem működik ott. Az alpesi tél túlélői közben küzdenek a hideggel és az éhséggel. Próbálnak csatlakozni egy csoporthoz egy újabb csúcstalálkozón, amely több élelmet és szállásot kínál.

Carlson jól ismeri a nanotechnológiát; ez azonban csak a kérdés kereteit adja: Hogyan viselkednek az emberek szélsőséges helyzetekben?

Az önműködő nanobotok a tudományos fantastika kedvenc ötlete. Ezek kóborolják a testet és kiküszöbölik az összes méreg, minden féreg, rögzítik a sejtek rendellenességeit, gyógyítják a belső sérüléseket, regenerálják a sejteket, és így megállítják az öregedést - minden nap 24 órán keresztül.

Ha lennének ilyen nanomotorok, akkor egészségtelen is élhetnénk, mert azonnal kiküszöbölik az esetleges károkat.

Nanomedicina kockázatok

A 2002-es amerikai tanulmányok kimutatták, hogy a petefészekrákban megtakarítások merülhetnek fel a nanoanyagokból, főleg azért, mert a kezelt betegeknek kevesebb mellékhatása volt a nanorészecskékből. A nemkívánatos mellékhatások azonban hatalmas problémát jelentettek: 100 000 ember halt meg belőle egy év alatt az Egyesült Államokban.

Kevés kutatást végeztek a nanotechnológia kockázataival kapcsolatban, és nem ismeretes, hogy mely vállalatok használják melyik nanoszervezetet. Az egyik probléma valószínűleg a nanorészecskékkel jár, amelyek a környezetbe kerülnek; kisebbek, mint a finom por, és hosszú ideig a levegőben maradnak.

A szakértők ezért egy központi regisztrációs nyilvántartás létrehozására szólítanak fel, amelyben nanoanyagokat jelentenek, és minden egyes anyag vizsgálatát.

A szűrőrendszerekben lévő nanorészecskék valószínűleg nem jelentenek semmiféle egészségügyi kockázatot, mivel műanyagban szorosan vannak lezárva. Az ártalmatlanítás azonban a jövőben problematikus lesz, mivel fennáll annak kockázata, hogy hasonló erőfeszítések történnek, mint az azbeszt esetében.

Kerülni kell az összes olyan terméket, amellyel a nanorészecskék a környezetbe kerülnek. Például egyes zokni nano-ezüst részecskék az első mosáskor feloldódnak, bejutnak a szennyvízbe és feltehetően károsítják a szennyvíztisztító telepek baktériumait.

Eddig senki sem tudja igazán, hogyan kell besorolni a nanoanyag kockázatait: a méret nagysága vagy az anyagok tulajdonságai fontosak? A környezetben lévő anyagok mennyiségéről van szó, akárcsak más küszöbértékekkel, vagy a részecskék száma és szerkezete szintén meghatározó-e a veszély szempontjából?

Az európaiak többsége alig ismeri a nanotechnológiát, és Németországban minden harmadik ember nem tudja, mi az. Azok, akiknek a nanotechnológia szerint valamit mondanak, általában pozitívak.

Világossá válik, hogy az emberek, akik ismerik a nanotechnológia kifejezést, általában megszerezték saját tudásukat erről, és ezért kritikájuk nélkül ritkán értékelik le vagy támogatják.

A fogyasztóvédelmi szövetségek felszólítanak a nanorészecskék eltávolítására a kozmetikumokból és az élelmiszerekből mindaddig, amíg ártalmatlannak minősíthetők. Naturlandben például a nanorészecskék tilos.

Németországban a nanoanyagok felhasználási módjától függően mind aktív, mind segédanyagnak tekinthetők. A német gyógyszertörvény meghatározza, hogy néz ki a biztonsági ellenőrzés, azaz mind a tanácsadási eljárásokat, mind a klinikai vizsgálatokat a jóváhagyás előtt, magát az engedélyezési eljárást, valamint a jóváhagyást követő ellenőrzést és jelentéstételt.

Az etikai bizottságoknak jóvá kell hagyniuk a klinikai vizsgálatokat. A jóváhagyást a Német Szövetségi Kábítószer- és Orvosi Eszközök Intézete figyeli.

A vér-agy gát átlépése különösen ellentmondásos. Noha lehetővé teszi az Alzheimer-kóros betegek agyi teljesítményének javítását, felhasználható azoknak az embereknek a teljesítményének javítására is, akiket nem terápiásán indukálnak - előre nem látható mellékhatásokkal.

Az EU megtiltja az egészséges emberek javítását szolgáló anyagok kidolgozására szolgáló módszerek kutatását. Az etikai bizottságok különös figyelmet fordítanak a katonai felhasználásra: A Nanotech gyógyszereknek növelniük kell a katonák koncentrációját, vagy lehetővé kell tenni nekik, hogy alvás nélkül folyamatosan dolgozzanak. Végül, de nem utolsósorban, a nanotechnológia számtalan lehetőséget nyit a szintetikus-biológiai hadviselési eszközök kifejlesztésére.

Az etikai bizottságok azonban keveset érnek el, mert a nanotechnológiát ebben az értelemben használó projektek titokban zajlanak.

Noha a valódi orvosi kutatások manapság erőteljesen elősegítik a sérült testrészek funkcionális pótlását a nanomedicinával, az etikusok megvitatják azon szervek és protézisek problémáját, amelyek állítólag meghaladják az emberi eredetit.

Ez a megbeszélés nem egyértelmű: A testben az orvosi szempontból szükséges, elfogadható vagy elfogadhatatlan javításokat a társadalmak nagyon eltérően határozzák meg.

A vita arról, hogy mi lehet orvosilag és technikailag lehetséges a nanomedicinával, és mi az etikailag igazolható, Németországban jelenleg külön zajlik. (Dr. Utz Anhalt)

Dagad:

http://www.ingenieur.de/Fachgebiete/Mikro-Nanotechnik

http://www.nano.fraunhofer.de/de/nanotech.html

http://library.fes.de/pdf-files/stabsabteilung/05709.pdf

http://www.umweltbundesamt.de/themen/chemischen/nanotechnik

Szerző és forrás információk


Videó: How nanoparticles could change the way we treat cancer. Joy Wolfram