Acțiune:
Nanoparticule nanomedicine în medicină
conținut
- definiție
- Ce este deosebit despre Nano?
- Nanomateriale comune
- nanomedicina
- Imagistica magnetică a particulelor
- Organe artificiale
- Nanotech și science fiction
- riscuri nanomedicina
definiție
Este de aproximativ 10.000 de ori mai mic decât media părului uman, un nanometru este o milionime de milimetru. Astăzi, există deja diverse produse nanoproduse produse artificial - în produsele de protecție solară, de exemplu, nanoparticulele de dioxid de titan, în nanoparticule de îmbrăcăminte de argint și în ambalajul produselor alimentare.
Imagine: Cybrain - fotolia Comisia Europeană a definit: „material Nano este un naturale, acumularea în procese sau materiale fabricate, particulele într-o stare nelegată, conține ca agregat sau un aglomerat și în care cel puțin 50 procente din particulele din distribuția dimensiunii numărul, una sau mai multe dimensiuni externe în intervalul 1 Nanometre la 100 nanometri. (...) Prin derogare de la (...) sunt fullerene, fulgi de grafen și nanotuburi de carbon cu un singur perete, cu una sau mai multe dimensiuni externe sub 1 nanometru să fie considerate ca nano-materiale. "
În primul rând, nanotehnologia ar trebui să producă lucruri mai mici și, astfel, mai precise. În al doilea rând, permite accesul la atomi și molecule, creând noi materiale și sisteme de materiale întregi.
Există nanoparticule naturale, cum ar fi particule de funingine, proteine în sânge sau particule de grăsime din lapte. Nanoparticulele sintetice produc cercetători fie în mod intenționat, fie ca efect secundar, de exemplu, atunci când motorul arde.
Ce este deosebit despre Nano?
Nano-structurile dezvoltă funcții speciale la nivelul atomilor și moleculelor, atât în materie animată cât și neînsuflețită. Ultimele decenii au fost caracterizate de cercetare: primul lucru a fost să capteze sistemele nano.
Astăzi, oamenii de știință aplică aceste cunoștințe în sistemele vii - aceasta este baza medicinei Naon. Ca orice tehnologie nouă care se angajează corpul, chiar și acest lucru atrage după sine riscuri: De exemplu, în cazul în care ar trebui să utilizeze exact în organism în cazul în care boala sta nanocapsule droguri, iar promisiunile progrese destul de mare in medicina de cancer. Dar aceste nanoparticule pot pătrunde în pereții celulari, se pot colecta în corp sau ar putea aprinde tractul respirator.
Nanomateriale comune
Nano Argint: Argint ucide microbii și știința se folosește în nanoparticule, de exemplu, ca un strat de suprafață de pe mânerele ușilor, în pansamente sau în textile - nanoargint ajută împotriva mirosului transpirație.
Particulele de funingine pot fi produse artificial pentru a servi ca pigment negru în vopsele, dar și ca aditiv antistatic în materiale plastice.
Nanotuburile de carbon sunt construite din carbon, foarte stabile și astfel întăresc materialele plastice. Astăzi vă veți găsi în biciclete ale clasei extra.
Dioxidul de titan rafinează suprafețele pentru a respinge murdăria. Aceasta promovează descompunerea materialelor organice de lumina soarelui, de exemplu, menținând culoarea fațadelor clădirii curate.
Nanoparticulele din oxidul de zinc absorb radiația UV a soarelui și, prin urmare, se găsesc în protecția solară. În plus, industria o folosește în ecrane de cristale lichide sau LED-uri. Acoperirile cu oxid de zinc promovează de asemenea acțiunea celulelor solare.
nanomedicina
American Visionary Robert Freitas pare a veni cu nanomedicina o epocă de aur: nanorobots viitorul apropiat sunt de a repara daunele genetice, impiedica celulele sanguine atacuri de cord roșii produse în mod artificial - nanomașini apoi ucide viruși, celule de reparații sau descărcați sânge cu oxigen pentru a.
Medicina promite multe nanotehnice. Mai mult de 100 de medicamente conțin deja nanoparticule, împreună cu metodele și dispozitivele de diagnostic care utilizează nanoprocesarea. În cazul medicamentelor, este vorba mai puțin despre noile ingrediente active decât despre noua eficacitate: Nanocapsulele, care eliberează substanțele numai în mediul anumitor molecule, ar trebui să transporte ingredientele active direct către țintă.
Mulți medici se așteaptă ca o piatră de hotar în medicină pentru tratamentul bolilor neurologice care sunt legate de sânge și creier. Deoarece nanoparticulele pot sparge această "barieră hemato-encefalică". Aceasta deschide noi perspective, de exemplu, pentru Alzheimer și Parkinsons, posibil și pentru scleroza multiplă.
Aparatele echipate cu nanos, podele, pereți și mobilier din clinici ar putea promova sterilitatea. Bacteriile rezistente pot, probabil, mai bine combate acest lucru. Pansamentele pentru răni conțin deja nano-argint, de exemplu în caz de leziuni la arsuri.
Nanotehnologia ar trebui, de asemenea, să îmbunătățească diagnosticul: nanoparticulele sunt pregătite astfel încât să adere la organe sau celule. De exemplu, țesutul tumoral poate fi detectat cu particule de nano-oxid de fier.
Acest lucru duce la probabilitatea de nanoterapii din viitorul apropiat: în medicina cancerului, nanotehnologia este probabil în curând să detecteze și să lupte împotriva tumorilor. Astăzi, medicii deja experimentează tratamentul cancerului, în care particulele magnetice de nano-fier electromagnetic încălzesc tumora, distrugând astfel celulele canceroase.
De exemplu, nanocapsulele pot conține celule pancreatice, eliberează insulină în sânge și pot trata diabetul.
Există deja o pastă de dinți, Theramed S.O.S. Sensibil pe baza de nanoparticule. Folosește nanoparticule pentru a construi un strat de material dinte artificial; astfel încât dinții ar trebui să simtă mai puțin durere.
Hidroxiapatita este similară cu mineralele osoase, iar implanturile dentare sunt implantate mai bine cu jumătate, nanomaterialul scurtează procesul până la două săptămâni, spre deosebire de cele convenționale de 2-4 luni.
Nanoporous silicon sau dioxid de titan este caracterizat prin structuri de gauri. Acestea stimulează creșterea osoasă a implanturilor și stopă inflamația prin eliberarea substanțelor active ca un burete.
Nanotehnologia va avea, de asemenea, importanță deosebită și în alte implanturi, deoarece suprafețele din nanoparticule pot fi folosite pentru a lega organele biologice și dispozitivele artificiale mai bine decât cu metodele convenționale. Indiferent dacă stimulatoarele cardiace sau endoprotezele cum ar fi articulațiile artificiale genunchi, șold sau umăr: Nano straturile, probabil, reduc apărarea corpului împotriva corpurilor străine.
Deja astăzi, hidroxiapatita poate fi injectată ca o pastă pentru a forma o maxilară. Un astfel de nanomaterial este bine tolerat deoarece seamănă cu părțile minerale din os. Următorul pas ar trebui să fie hidroxiapatitele, care sunt combinate cu nanotuburi de carbon într-o matrice compozită și servesc drept ciment osoasă.
Victimele victimei pot beneficia în curând de țesuturile înlocuitoare sub formă de compozite de sticlă-colagen nanoscale care poartă piele artificială și oase artificiale. În plus, implanturile cu nanotehnologie ar trebui să fie mai stabile decât cele convenționale.
Inca din 1998, Abraxis BioScience LLC din SUA a facut studii clinice de nanomedicina impotriva cancerului. Agentul Abaxane a fost aprobat în cele din urmă. Se compune din paclitaxel insolubil și albumină, această albumină se leagă de proteina SPARC, care este afectată de cancerul pancreatic - spre deosebire de alte medicamente.
Nanos a fost dezvoltat de Tekmira Pharmaceuticals din Canada pentru lipoproteine care se crede a fi hipercolesterolemice în ficat. Cu toate acestea, un pacient de studiu a prezentat simptome ca o gripa, apoi experimentul a fost oprit.
Bioalliance din Franța a utilizat nanoparticulele de dexorubicină împotriva cancerului la ficat. Dar trei subiecți au murit din cauza problemelor pulmonare.
În UE este aprobată o nanoterapie a tumorilor cerebrale - hipertermia. În acest caz, particule de oxid de fier sunt injectate în creier și excitate acolo cu unde magnetice. Ei încălzesc tumoarea și o ucid. Aparatele magnetice cu particule (MPI) pot fi, de asemenea, utilizate pentru filmarea inimii și a vaselor de sânge.
Michael Bamberg, membru al Societății Germane pentru Cancer, a declarat: "Hipertermia va deveni al patrulea pilon al terapiei cancerului - în afară de chirurgie, radioterapie și chimioterapie. Ideea sa se bazeaza pe succese dovedite de vindecare a cancerului de san, a cancerului de piele, a tumorilor, a rinoreei intestinale si cervicale.
În planificarea testelor rapide cu senzori nano pentru a detecta cancerul de teste hormonale Nano, nanorobotii pentru a repara celulele si nanoparticule pentru a vindeca leziuni ale coloanei vertebrale paralizat. Unii cercetători cred că dând paraplegicilor o viață normală din nou. Dar este vorba despre cercetarea de bază.
Imagistica magnetică a particulelor
O noua tehnica de imagistica, imagistica magnetica a particulelor, a introdus cercetatori de la Philips Healthcare in 2005. Ei au prezentat filme tridimensionale ale inimii, vaselor și tumorilor, ceea ce a fost imposibil prin orice altă procedură.
Această tehnică ar face posibilă detectarea problemelor cardiace mult mai repede decât înainte. Medicul ar trebui să filmeze inima și mediul său numai din exterior și ar putea detecta imediat leziuni în peretele inimii sau în slăbiciunile musculare cardiace. Pentru aceasta, el trebuie doar să injectă pacientul cu nanoparticule magnetice. Cu toate acestea, diagnosticarea cardiacă convențională durează uneori luni.
Organe artificiale
Nanotehnologia face să se gândească recent ce a fost science fiction, și anume să creeze în mod artificial organe și chiar organisme. Cercetătorii interdisciplinari doresc să combine nanotehnologia cu biotehnologia, știința informațiilor și știința cognitivă pentru a crea inteligență artificială și a spori capacitățile umane dincolo de limitele naturale.
Durată lungă de viață prin organe artificiale. Poză: benschonewille- fotolia Aceasta nu este o idee fixă, ci o realitate parțială. Acesta este modul în care pielea și cartilajul pot fi produse în mod artificial astăzi. Pentru organele mai mari, nanoștiința nu a reușit să furnizeze oxigen și celule nutritive. Nu funcționează încă și de aceea celulele dispar.
Dar Institutul de Tehnologie din Massachusetts din Cambridge, SUA, dezvoltă o metodă de rezolvare a acestei probleme. Un computer proiectează modelul unei rețele de celule și o gravă pe o suprafață de siliciu. Acest model este apoi transferat în material biologic, două straturi sunt suprapuse și sigilate. Celulele pot adera la această structură. Celulele în sine sunt cultivate în feluri de mâncare Petri. Celulele hepatice și renale au rămas intacte timp de două săptămâni.
Cercetatorii au implantat sobolani cu un "nano-ficat" cu un strat de celule. Un ficat are nevoie de aproximativ 30-50 astfel de straturi pentru a funcționa. Nano-materialul a supraviețuit o săptămână.
Nanotech și science fiction
Greg Bear a stabilit "nanotehnologia în science fiction ca temă centrală în" Blood Music "în 1985. Un cercetător generează molecule și le aduce o formă de inteligență. Sa injectat cu una din aceste culturi.
Nanobotul se înmulțește acum și acționează independent în organism: acuitatea vizuală crește, el nu mai suferă de răceală. Nanosul evoluează în mod constant și creează un mediu ideal: de la slujitor, ei devin conducătorul corpului lor gazdă. Reprogramați și controlați cercetătorul.
Acest lucru oferă avantaje pentru inventator: Supraviețuirea nanoparticulelor depinde de starea de sănătate a organismului gazdă și își îmbunătățește în mod constant abilitățile.
Dar nu schimbă gazda în modul cel mai potrivit pentru el, ci cum nano-organismele însele au condiții de trai ideale. Acum, progresul științific devine o groază.
Andreas Eschbach a inventat nanoroboturi auto-suficiente care ucid celulele canceroase în "Herr aller Dinge" "nanocelule de dimensiuni virale care recunosc celulele canceroase prin semnăturile lor. Pentru a le controla, acestea sunt conectate prin radio cu medicul, astfel încât să poată face orice acțiune eronată; Conexiunea wireless merge direct la creierul doctorului, care este traversat de conductele nanodiale pentru a conduce celulele vindecatoare. Funcționarea lor este după cum urmează: Mașinile nu dizolvă pur și simplu celulele canceroase; care ar fi prea periculos, pentru că atunci corpul tău ar fi inundat cu mai multe deșeuri decât poate scurge. În schimb, ei invadează celula și declanșează apoptoza, mecanismul celular al auto-distrugerii controlate. Cele mai multe rămășițe sunt consumate de leucocite. Orice a rămas, submarinele se transportă, depozitează-o în vezică sau în intestin.
Nanotehnologia joacă un rol în multe romane: ca un complot central, ca un eveniment marginal sau ca fundal.
Bruce Sterling, inventator al literaturii Cyperpunk, sa dedicat viziunilor sale despre viitorul nanotehnologiei de la sfârșitul anilor 1990. El se vede pe sine ca un futuriste și sa gândit că ar fi avut loc cu străpungerea Internet multe lucruri pe care le-a scris în ficțiune - de aceea a lucrat acum, cu o tehnica care era încă în fază incipientă.
În 2002, a publicat Michael Crichton, autorul parcului Jurassic "Prey". Cercetătorii din Nevada dezvoltă nanocamere pentru militari. Dar ei se fac independenți și ucid tot ce întâlnesc. Ele înmulțesc și manipulează gândurile și abilitățile motrice ale inventatorilor lor. Din Nanos se dezvoltă un super-organism care copiază forma oamenilor.
Nano-urile se comportă apoi ca oamenii, distrug planeta pentru a obține resurse pentru multiplicarea lor. Science Fiction crede că înainte, ceea ce ar fi posibil punct de vedere tehnic și creează un scenariu realist fictiv a fost „Prey“ nu este decât o poveste stătut despre „spiritele pe care le-am numit“ omul faustic care nu mai are monstru tehnic sub control.
Angelika Fehrenbach a scris cu "The Lotus Effect", un thriller care rămâne aproape de realitate. Un om de știință de la Universitatea din Marburg își dă seama că o nanotehnologie recent cercetată este riscantă, deoarece șobolanii de laborator mor în rânduri. Ea își dă seama că cei responsabili păstrează tăcerea, cercetarea și lupta pentru viața lor.
Jeff Carlsson a publicat "Anul Ciumei" în 2007, în germană lucrarea apare un an mai târziu ca "Nano". Nanoparticulele oferă fundalul pentru un epic clasic la sfârșitul timpului. Complotul este tradițional: inteligențele artificiale se fac independente și le ucid pe inventatorii lor.
Aceste creaturi Frankenstein sunt nanoroboturi aici. Ele înmulțesc și ucid toate animalele cu sânge cald. Oamenii fug de munții înalți, pentru că Nanosul nu funcționează. Supraviețuitorii din iarna alpină luptă împotriva frigului și a foametei. Ei încearcă să împingă un grup la un alt summit, care are mai multă hrană și un adăpost mai bun.
Carlson se ocupă cu nanotehnologia; Totuși, aceasta oferă doar cadrul pentru întrebarea: cum se comportă oamenii în situații extreme?
O idee preferată a science fiction-ului sunt nanorobotii care acționează în mod automat. Aceste benzi prin corp și de a elimina orice otravă, fiecare teniei, ele rezolva anomalii ale celulelor, vindeca leziunile innerere, ele regenera celulele si astfel a opri imbatranirea - in fiecare zi timp de 24 de ore.
Dacă ar exista astfel de nanomachine, am putea trăi chiar și nesănătoase, pentru că ar elimina imediat orice daună.
riscuri nanomedicina
Studiile americane din 2002 au arătat unele economii în carcinomul nanoparticulelor, în principal pentru că nanoparticulele au avut mai puține efecte secundare. Efectele secundare nedorite, totuși, au reprezentat o problemă masivă, cu 100.000 de persoane dispărute în Statele Unite într-un an.
Riscurile nano-tehnicilor sunt puțin cercetate și nu se știe care sunt companiile care folosesc substanțele care conțin nano-substanțe. O problemă este probabil legată de faptul că nanoparticulele sunt eliberate în mediul înconjurător; ele sunt mai mici decât praful fin și durează mult timp în aer.
Prin urmare, experții solicită un registru central de raportare a nanomaterialelor și investigarea fiecărei substanțe.
Nanoparticulele din sistemele de filtrare sunt puțin probabil să pună în pericol sănătatea în timpul funcționării deoarece sunt sigilate în plastic. Problamatisch, dar în viitor, eliminarea, apoi amenință un efort similar ca în azbest.
Toate produsele care eliberează nanoparticule în mediu trebuie evitate. Astfel, particulele de nano-argint din anumite șosete se dizolvă deja în prima spălare, ajung în canalizare și, probabil, dăunează lui Baktierien în instalațiile de tratare a apelor reziduale.
Până în prezent, nimeni nu știe cum trebuie să fie clasificate riscurile nano-materialului: este vorba despre mărime sau sunt proprietățile substanțelor importante? Este vorba de cantitatea de substanțe din mediul înconjurător ca și de alte praguri sau este numărul și structura particulelor critice pentru pericol??
Deși nanotehnologia este greu cunoscută de majoritatea europenilor, fiecare al treilea din Germania nu știe ce este. Cei care spun ceva despre nanotehnologie sunt, în general, pozitivi.
Se clarifică faptul că persoanele care sunt familiarizate cu termenul de nanotehnologie au dobândit, în general, cunoștințe pe cont propriu și, din acest motiv, rareori devalorizează sau își cer scuze necritic.
Grupurile de protecție a consumatorilor solicită eliminarea nanoparticulelor din produsele cosmetice și alimentele până când acestea pot fi clasificate ca inofensive. La Naturland, de exemplu, nanoparticulele sunt interzise.
Nanomaterialele din Germania pot fi considerate atât ca ingrediente active, cât și ca substanțe auxiliare, în funcție de modul în care sunt utilizate. Legea germană privind medicamentele determină cum arată controalele de siguranță, și anume atât procedurile de consultare, cât și studiile clinice de preaderare, procedurile de aprobare în sine și raportarea ulterioară și post-autorizarea.
Comisiile de etică trebuie să aprobe studiile clinice. Institutul federal german pentru medicamente și dispozitive medicale monitorizează aprobarea.
În mod deosebit controversat este trecerea barierei hemato-encefalice. Cu toate că face posibilă îmbunătățirea performanței creierului persoanelor care suferă de Alzheimer, acesta poate fi, de asemenea, utilizat pentru a crește performanța persoanelor induse terapeutic - cu efecte secundare imprevizibile.
UE interzice cercetarea metodelor de dezvoltare a materialelor pentru a îmbunătăți sănătatea oamenilor. Comisiile de etică acordă o atenție deosebită misiunii lor militare: medicamentele din domeniul nanotehnic sunt concepute pentru a crește concentrația soldaților sau pentru a le permite să lucreze în mod continuu fără somn. Nu în ultimul rând, nanotehnologia deschide nenumărate posibilități de a dezvolta agenți biologici sintetici.
Cu toate acestea, comisiile de etică nu realizează mult, deoarece proiectele care utilizează nanotehnologia în acest sens au loc în izolare.
În timp ce cercetarea medicală reală în prezent împinge în mod semnificativ înlocuirea funcțională a părților corpului deteriorate cu nanomedicina, eticistii discută despre problema organelor și a protezelor despre care se spune că depășesc originalul uman.
Această discuție nu este simplă: ce îmbunătățiri ale corpului sunt necesare din punct de vedere medical, acceptabile sau inacceptabile este definită foarte diferit în societăți.
Dezbaterea privind ceea ce este posibil din punct de vedere medical și tehnic cu nanomedicina și ceea ce este justificabil din punct de vedere etic se desfășoară în mod separat în Germania. (Dr. Utz Anhalt)
Supravegherea specială: Barbara Schindewolf-Lensch (medic)
surse:
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