Dela med sig:
Nanomedicinska nanopartikler i medicin
innehåll
- definition
- Vad är speciellt om Nano?
- Vanliga nanomaterial
- nanomedicin
- Magnetic Particle Imaging
- Konstgjorda organ
- Nanotech och science fiction
- nanomedicin risker
definition
Det är ungefär 10 000 gånger mindre än genomsnittet av ett mänskligt hår, en nanometer är en miljonedel av en millimeter. Idag finns det redan olika konstgjorda nanoprodukter - i solskyddsmedel, till exempel nanopartiklar av titandioxid, i kläder silver nanopartiklar, och i livsmedelsförpackningar.
Bild: Cybrain - fotolia Europeiska kommissionen definierats: "Nano materialet är en naturlig, ansamlas i processer eller tillverkat material, partiklarna i ett obundet tillstånd, innehåller som ett aggregat eller ett agglomerat och vari minst 50 procent av partiklarna i antalsstorleksfördelningen, en eller flera yttre dimensioner i intervallet 1 Nanometrar till 100 nanometer. (...) Trots (...) är fullerener, grafen flingor och enkelväggiga kolnanorör med en eller flera yttre dimensioner under en nanometer till betraktas som nanomaterial. "
För det första bör nanoteknik producera saker mindre och därmed mer exakta. För det andra ger det tillgång till atomer och molekyler, skapar nya material och hela materialsystem.
Det finns naturliga nanopartiklar som sotpartiklar, proteiner i blodet eller fettpartiklarna i mjölken. Syntetiska nanopartiklar ger forskare antingen avsiktligt eller som en bieffekt, till exempel när diesel brinner.
Vad är speciellt om Nano?
Nano-strukturer utvecklar speciella funktioner på atom- och molekylnivå, både i livlig och livlig materia. De senaste årtiondena har präglats av forskning: det första var att fånga nanosystem.
Idag forskarna tillämpa denna kunskap i levande system - det är grunden för Naonmedizin. Liksom alla nya teknik som engagerar kroppen, även detta medför risker: Till exempel bör använda exakt var i kroppen där sjukdomen sitter nanokapslar droger och de löften som enorma framsteg inom cancermedicin. Men dessa nanopartiklar kan passera genom cellmembran, ackumuleras i kroppen eller förvärrar luftvägarna.
Vanliga nanomaterial
Nanosilver: Silver dödar bakterier, och vetenskap använder detta i nanopartiklar, till exempel som ytskikt på dörrhandtag, i sårförband eller i textilier - nanosilver hjälper mot lukt av svett.
Sotpartiklar kan framställas artificiellt för att fungera som ett svart pigment i färger, men också som ett antistatiskt tillsatsmedel i plast.
Kolnanoror är konstruerade av kol, mycket stabila och så stärker plast. Idag hittar du dig själv i cyklar i den extra klassen.
Titandioxid förädlar ytor för att avlägsna smuts. Det främjar sönderdelning av organiska material genom solljus, till exempel att hålla byggnadsfasadernas färg ren.
Nanopartiklar i zinkoxid absorberar UV-strålningen från solen och finns därför i solskyddsmedel. Dessutom använder industrin det i skärmar av flytande kristaller eller lysdioder. Zinkoxidbeläggningar främjar också solcellsverkan.
nanomedicin
Den American Visionary Robert Freitas ser komma med nanomedicin en guldålder: nanorobotar en snar framtid är att fixa genetiska skador, förhindra artificiellt producerade röda blodkroppar hjärtinfarkt - nano döda sedan virus, reparera celler eller ladda ner blodet med syre till.
Medicin lovar många nanotekniker. Mer än 100 droger innehåller redan nanopartiklar, tillsammans med diagnostiska metoder och enheter som använder nanoprocessering. När det gäller droger är det mindre om nya aktiva beståndsdelar än om ny effektivitet: Nanokapslar, som endast frisätter ämnena i miljön av vissa molekyler, bör transportera de aktiva ingredienserna direkt till målet.
Många läkare förväntar sig en milstolpe i medicin för behandling av neurologiska sjukdomar som är relaterade till blod och hjärna. Eftersom nanopartiklar kan bryta igenom denna "blod-hjärnbarriär". Detta öppnar nya perspektiv, till exempel för Alzheimers och Parkinsons, eventuellt även för multipel skleros.
Nanosutrustade enheter, golv, väggar och möbler i kliniker kan främja sterilitet. Motståndskraftiga bakterier kan förmodligen bättre bekämpa detta. Sårförband innehåller redan nano-silver, till exempel vid brännskada.
Nanotekniken bör också förbättra diagnostiken: nanopartiklarna är beredda så att de klibbar organ eller celler. Till exempel kan tumörvävnad detekteras med nano-järnoxidpartiklar.
Detta leder till de troliga nanoterapierna inom den närmaste framtiden: I cancermedicin kommer nanoteknik snart att upptäcka och bekämpa tumörer. Idag experimenterar läkare med cancerbehandling, där magnetiska nano-järnoxidpartiklar elektromagnetiskt värmer tumören och därigenom förstör cancercellerna.
Till exempel kan nanokapslar innehålla bukspottskörtelceller, släppa insulin i blodet och behandla sålunda diabetes.
Det finns redan en tandkräm, Theramed S.O.S. Känslig på grund av nanopartiklar. Hon använder nanopartiklar för att bygga upp ett lager av konstgjort tandmaterial; så tänderna borde känna mindre smärta.
Hydroxipatit liknar mineralerna i ben och tandimplantat är bättre implanterade med halvan, nanomaterialet förkortar processen i upp till två veckor, i motsats till konventionella 2-4 månader.
Nanoporöst kisel eller titandioxid kännetecknas av hålkonstruktioner. Dessa stimulerar benväxten på implantaten och stoppar inflammation genom att släppa aktiva ämnen som en svamp.
Nanoteknik kommer säkert också att vara av särskild vikt vid andra implantationer, eftersom ytor av nanopartiklar kan användas för att länka biologiska organ och artificiella enheter bättre än med konventionella metoder. Oavsett om pacemakare eller endoprosteser som artificiellt knä, höft eller axelskikt: Nano-skikt sänker förmodligen kroppens försvar mot främmande kroppar.
Redan idag kan hydroxapatit injiceras som en pasta för att bygga upp en käke. Sådant nanomaterial tolereras väl eftersom det liknar mineraldelar i benet. Nästa steg ska vara hydroxiapatiter, som kombineras med kolnanorör i en kompositmatris och tjänar som bencement.
Olyckshändelser kan snart dra nytta av ersättningsvävnader i form av nanoskala glaskollagenkompositer som bär artificiell hud och konstgjorda ben. Dessutom ska implantat med nanoteknologi vara stabilare än konventionella.
Så tidigt som 1998 gjorde Abraxis BioScience LLC i USA kliniska prövningar av nanomedicin mot cancer. Agenten Abaxane godkändes slutligen. Det består av olösligt paklitaxel och albumin, detta albumin binds till proteinet SPARC, vilket påverkas av bukspottskörtelcancer - till skillnad från andra droger.
Nanos utvecklades av Tekmira Pharmaceuticals of Canada för lipoproteiner som anses vara hyperkolesterolema i levern. En försökspatient visade emellertid symtom som influensa, då stoppades försöket.
Den franska Bioalliance Pharma använde läkemedelsdexorubicin nanopartiklar mot leverkreft. Men tre personer dog av lungproblem.
I EU godkänns en nanoterapi av hjärntumörer - hypertermi. I detta fall injiceras järnoxidpartiklar i hjärnan och upphetsas där med magnetiska vågor. De värmer tumören och dödar den. Magnetic Particle Imaging (MPI) kan också användas för att filma hjärtat och blodkärlen.
Michael Bamberg från tyska cancerförbundet sade: "Hypertermi kommer att bli den fjärde pelaren av cancerterapi - förutom kirurgi, strålbehandling och kemoterapi. Hans idé bygger på beprövade botningsframgångar i bröstcancer, hudcancer, tumörer, tarm och cervikal rhinorré.
Vid planeringen av snabbtest med nano sensorer för att upptäcka cancer Nano hormon tester för nanobots reparera celler och nanopartiklar för att bota ryggmärgsskada förlamad. Vissa Forscher_innen tror det paraplegics att ge ett normalt liv igen. Men det handlar fortfarande om grundforskning.
Magnetic Particle Imaging
En ny bildteknik, Magnetic Particle Imaging, introducerade forskare från Philips Healthcare 2005. De presenterade tredimensionella filmer i hjärtat, kärl och tumörer, och det var omöjligt med någon annan procedur.
Denna teknik skulle göra det möjligt att upptäcka hjärtproblem mycket snabbare än tidigare. Läkaren skulle behöva filma hjärtat och hans miljö endast från utsidan och kunde omedelbart upptäcka skador i hjärtvägg eller hjärtmuskulatursvagheter. För detta behöver han bara injicera patienten med magnetiska nanopartiklar. Men konventionell hjärtdiagnostik tar ibland månader.
Konstgjorda organ
Nanoteknik gör att man funderar på vad som var science fiction nyligen, nämligen att skapa konstgjorda organ och till och med organismer. Tvärvetenskapliga forskare vill kombinera nanoteknik med bioteknik, informationsvetenskap och kognitiv vetenskap för att skapa artificiell intelligens och öka mänskliga möjligheter utöver naturliga gränser.
Långt liv genom konstgjorda organ. Bild: benschonewille- fotolia Detta är inte en fast idé, men redan delvis verklighet. Så här kan hud och brosk produceras konstgjort idag. För större organ har nanovetenskap misslyckats med att leverera syre- och näringsceller. Det fungerar inte ännu och det är därför cellerna dör ut.
Men Massachusetts Institute of Technology i Cambridge, USA utvecklar en metod för att lösa detta problem. En dator utformar mönstret av ett cellnätverk och etsar det på en silikon yta. Detta mönster överförs sedan till biologiskt material, två skikt överlagras och förseglas. Cellerna kan följa denna struktur. Cellerna själva odlas i petriskålar. Lever- och njurceller förblev intakta i två veckor.
Forskarna implanterade råttor med en "nanolever" med ett lager av celler. En lever behöver ungefär 30-50 sådana lager att fungera. Nano-tyget överlevde en vecka.
Nanotech och science fiction
Greg Bear etablerade "nanoteknik i science fiction som ett centralt tema i" Blood Music "1985. En forskare odlar molekyler och ger dem en form av intelligens. Han injicerade sig med en av dessa kulturer.
Nanobotsna multipliceras nu och agerar självständigt i kroppen: Hans synhöjd ökar, han lider inte längre av förkylningar. Nanos utvecklas ständigt och skapar en idealisk miljö: från tjänaren blir de linjalen över deras värdkropp. Du omprogrammerar och kontrollerar forskaren.
Detta ger fördelar för uppfinnaren: Nanos överlevnad beror på värdkroppens hälsa, och de förbättrar ständigt sina förmågor.
Men de förändrar inte värden på det sätt som skulle vara bäst för honom, men hur nanoorganismerna själva har idealiska levnadsförhållanden. Nu blir vetenskapliga framsteg en skräck.
Andreas Eschbach uppfann självförsörjande nanorobots som dödar cancerceller i "Herr aller Dinge" "virusstora nanoceller som känner igen cancerceller genom sina signaturer. För att kontrollera dem är de anslutna via radio med läkaren, så de kan göra några felaktiga handlingar. Den trådlösa anslutningen går rakt till doktorns hjärna, som genomförs av nanodiala ledare för att utföra de helande cellerna. Deras funktion är följande: Maskinerna löser inte bara cancercellerna. Det skulle vara för farligt, för då skulle din kropp bli översvämd med mer avfall än det kan tömma. Istället invaderar de cellen och utlöser apoptos, den cellulära mekanismen för kontrollerad självförstörelse. De flesta resterna äts av dina leukocyter. Något kvar, transporterar ubåtarna sig, lägger dem i blåsan eller tarmarna. "
Nanoteknik spelar en roll i många romaner: som en central tomt, som en marginell händelse eller som bakgrund.
Bruce Sterling, en uppfinnare av Cyperpunk-litteraturen, ägnade sig åt hans visioner om nanoteknikens framtid sedan slutet av 1990-talet. Han ser sig som en futurist och sa att med internetets genombrott hade mycket hänt som han hade skrivit om i fiktion - det var därför han nu handlade om en teknik som bara var i sin linda.
År 2002 publicerade Michael Crichton, författare till Jurassic Park "Prey". Forskare i Nevada utvecklar nanokameror för militären. Men de gör sig självständiga och dödar allt de stöter på. De multiplicerar och manipulerar sina uppfinnares tankar och motoriska färdigheter. Från Nanos utvecklas en superorganisme som kopierar människans form.
Nanos beter sig då som människor, de förstör planeten för att få resurser för deras multiplikation. Science fiction, tänk på vad som är tekniskt möjligt och utforma ett fiktivt realistiskt scenario, var inte "Prey", men en gammal historia om "de spöken jag ringde" från den faustiska mannen som inte längre har sina tekniska monster under kontroll.
Angelika Fehrenbach skrev med "The Lotus Effect", men en thriller som ligger nära verkligheten. En forskare från University of Marburg inser att en nyforskad nanoteknik är riskabelt, eftersom laboratorierotterna dör i rader. Hon inser att de ansvariga är tysta, forskar och kämpar för sina liv.
Jeff Carlsson publicerade "Pestår" 2007, på tyska visade arbetet ett år senare som "Nano". Nanopartiklar ger bakgrunden till en klassisk epic i slutet. Tomten är traditionell: Konstgjorda intelligenser gör sig självständiga och dödar sina uppfinnare.
Dessa Frankenstein varelser är nanorobots här. De multiplicerar och dödar alla varmblodiga djur. Människor flyger till de höga bergen, för där arbetar nanosna inte. De överlevande i den alpina vintern stryker mot kyla och hunger. De försöker skjuta till en grupp på ett annat toppmöte, som har mer mat och bättre skydd.
Carlson behandlar noggrant med nanoteknik; Detta ger emellertid bara ramen för frågan: hur beter sig människor i extrema situationer?
En favoritidé av science fiction är självverkande nanorobots. Dessa går genom kroppen och eliminerar varje toxin, varje bandmask, de fixar missbildningar på cellerna, läker inre skador, de regenererar cellerna och därmed slutar åldrandet - varje dag i 24 timmar.
Om det fanns sådana nanomachiner kunde vi ens leva ohälsosamt, eftersom de skulle eliminera eventuella skador omedelbart.
nanomedicin risker
Amerikanska studier 2002 visade vissa besparingar i nanopartikulärt karcinom, främst på grund av att nanopartiklarna hade färre biverkningar. Oönskade biverkningar var emellertid ett enormt problem, med 100 000 människor som dör i USA på ett år.
Riskerna med nanoteknik är lite undersökta och det är okänt vilka företag använder vilka nanostoffer. Ett problem är förmodligen relaterat till nanopartiklar som släpps ut i miljön. de är mindre än fint damm och håller länge länge i luften.
Experter kräver därför ett centralt register över rapportering av nanomaterial och undersökningar av varje ämne.
Nanopartiklar i filtersystem är osannolikt att utgöra en hälsorisk under drift eftersom de är tätt förseglade i plast. Problamatisch men i framtiden hotar bortskaffandet en liknande ansträngning som i asbest.
Alla produkter som släpper ut nanopartiklar i miljön bör undvikas. Nano-silverpartiklarna i vissa strumpor upplöses sålunda i den första tvätten, komma in i avloppsvattnet och skadar sannolikt Baktierien i reningsverk.
Hittills vet ingen hur rätt riskerna med nanomaterial ska klassificeras: handlar det om storleken eller är ämnenas egenskaper viktiga? Handlar det om mängden ämnen i miljön som med andra tröskelvärden, eller är partiklarnas antal och struktur kritisk för faran??
Även om nanoteknik knappast är känt för de flesta européer, vet inte var tredje i Tyskland vad det är. De som säger något om nanoteknik är i allmänhet positiva över det.
Det blir uppenbart att personer som är bekanta med termen nanoteknik generellt har förvärvat kunskap på egen hand och av den anledningen sällan devalverar eller ber om ursäkt.
Konsumentskyddsgrupper kräver att nanopartiklar avlägsnas från kosmetika och mat tills de kan klassificeras som ofarliga. På Naturland är till exempel nanopartiklar förbjudna.
Nanomaterial i Tyskland kan betraktas som både aktiva ingredienser och som hjälpämnen, beroende på hur de används. Tyska läkemedelslagen bestämmer hur säkerhetskontrollerna ser ut, det vill säga både samrådsförfarandena och de kliniska prövningarna före godkännande, godkännandeprocedurerna själva och uppföljning och godkännande efter godkännande..
Etikkommittéerna måste godkänna kliniska prövningar. Tyska federala institutet för droger och medicintekniska enheter övervakar godkännandet.
Särskilt kontroversiell är korsningen av blod-hjärnbarriären. Även om det gör det möjligt att förbättra hjärnans prestanda hos Alzheimers drabbade, kan det också användas för att öka prestanda hos icke-terapeutiskt inducerade personer - med oförutsägbara biverkningar.
EU förbjuder forskning om metoder för att utveckla material för att förbättra friska människor. Etikkommittéerna ägnar särskild uppmärksamhet åt sitt militära uppdrag: Nanotechmedicin är utformade för att höja koncentrationen av soldater eller göra det möjligt för dem att arbeta kontinuerligt utan sömn. Sist men inte minst öppnar nanotekniken otaliga möjligheter att utveckla syntetiska biologiska medel.
Etikkommittéerna uppnår emellertid inte mycket, eftersom projekt som använder nanoteknik i den meningen sker i avskildhet.
Medan verklig medicinsk forskning idag kraftigt driver den funktionella ersättningen av skadade kroppsdelar med nanomedicin, diskuterar etikister problemet med organ och proteser som sägs överträffa det mänskliga originalet.
Denna diskussion är inte okomplicerad: vilka förbättringar av kroppen är medicinskt nödvändiga, acceptabla eller oacceptabla definieras mycket olika i samhällen.
Debatten om vad som är medicinskt och tekniskt möjligt med nanomedicin, och vad som är etiskt motiverat, sker för närvarande separat i Tyskland. (Dr Utz Anhalt)
Specialtillsyn: Barbara Schindewolf-Lensch (doktor)
källor:
http://www.ingenieur.de/Fachbereiche/Mikro-Nanotechnik
http://www.nano.fraunhofer.de/de/nanotech.html
http://library.fes.de/pdf-files/stabsabteilung/05709.pdf
http://www.umweltbundesamt.de/themen/chemikalien/nanotechnik