Nanotechnologia w medycynie – zastosowania o których nie wiedziałeś

Początki nanotechnologii sięgają późnych lat 50 ubiegłego wieku, jednak dopiero w ostatnich kilkunastu latach technologia ta przeżywa intensywny rozwój i zaczyna być wykorzystywana w praktyce. Nanotechnologia jest rozległą dziedziną inżynierii operującej w skali nano-, czyli poniżej 100 nm (1/10000 milimetra). Żeby sobie uzmysłowić, jak małe są to wielkości, wyobraź sobie, że średnica ludzkiego włosa ma ok. 80000 nm, czerwonej krwinki 7000 nm, a wirusa mozaiki tytoniowej 300nm. W tym mikroświecie panują zupełnie odmienne zasady. Właściwości tego samego materiału są inne w skali nano-, a inne w rzeczywistej skali naszego świata. Zrozumienie tych zasad może przyczynić się do powstania wielu nowych wynalazków, a nawet przedefiniowania całych dziedzin nauki, w tym najbardziej wyczekiwaną – medycynę.

Wyobraźmy sobie XXII wiek, w którym nie będzie już (tradycyjnych) lekarzy. Nad naszym zdrowiem będą czuwać bioinformatycy oraz spece od nanorobotyki medycznej. Wszystkie terapie z charakteru doświadczalno-statystycznego staną się technologią, za pomocą której w sposób niezawodny będzie można zaprojektować zdrowie. Żeby dodać do tego jeszcze trochę pikanterii, leczyć nas będą osoby wspomagane przez sztuczną inteligencję – przewyższającą tę ludzką wielokrotnie. Schodząc jednak na ziemię, zobaczmy, w jaki sposób nanotechnologia będzie miała wpływ na medycynę w najbliższej przyszłości.

Terapie celowane molekularnie

Polegają na wykorzystaniu nanocząsteczek do przenoszenia leków, dokładnie w miejsca, w które są one potrzebne. Dzięki temu można znacznie podwyższyć efektywność oraz ograniczyć toksyczność tradycyjnie stosowanych preparatów. Ma to szczególnie ważne znaczenie w chemioterapii, gdzie operuje się dawkami zbliżonymi do  śmiertelnych. Dodatkowo istnieje możliwość stworzenia nanocząsteczek, które miałyby możliwość przetransportowania leku przez barierę krew-mózg, co stanowi główną przeszkodę do stworzenia skutecznego leku na Alzheimera. Obecnie istnieje kilka terapii celowanych molekularnie, wykorzystywanych głównie w leczeniu onkologicznym.

Nanoczasteczki w walce z bakteriami

Naukowcy ostrzegają, że bakterie coraz bardziej stają się odporne na powszechnie stosowane antybiotyki. Nie trzeba chyba nikogo przekonywać, że powrót do epoki sprzed odkrycia penicyliny byłby niemałą katastrofą. Rozwiązania tego problemu również należy szukać w skali nano-, a z pomocą przychodzą nanocząsteczki srebra. Nanosrebro nie działa w taki sposób jak cała reszta antybiotyków – nie jest konsumowane przez bakterie, lecz w mechaniczny sposób je uszkadza, poprzez penetrację błony. Póki co, nie udało się wykazać, żeby bakteria mogła uodpornić się na taki mechanizm działania terapeutyka. Na chwilę obecną istnieje kilka rozwiązań antybakteryjnych z zastosowaniem tej nanotechnologii. Jednym z nich jest opatrunek na rany z nanocząsteczkami srebra.

Hodowla tkanek

Możliwość stworzenia ludzkiej tkanki czy nawet całych organów dla pacjentów, którzy utracili je w wynik urazu lub choroby jest świętym Graalem medycyny. Przeprowadzanych jest całe mnóstwo badań w celu zrozumieniu budowy tkanek w skali nanometrycznej. W przyszłości możliwa będzie hodowla tkanek, których funkcje i struktura będą podobne do tych stworzonych przez naturę. Udało się już nawet wyhodować prawdziwą ludzkiej skórę z komórek pacjenta. Wykorzystana została do przeszczepu u młodego pacjenta cierpiącego na rzadką chorobę genetyczną, dając mu szanse na normalne życie.

Diagnostyka obrazowa

Nanocząsteczki mogą również zostać połączone ze środkami kontrastowymi stosowanymi w diagnostyce obrazowej, przyłączając się do chorych komórek lub tkanek. Co więcej, nanocząsteczki mogą być tak konstruowane, manipulując ich kształtem oraz wielkością, aby emitowały różnej długości fale świetlne (kolory).

Nanotechnologia w urządzeniach medycznych

Naukowcy odkryli, że wykorzystanie grafenu i nanorurek węglowych w bateriach litowo-jonowych powoduje 3-krotny wzrost pojemności. Daje to nadzieję na rzadszą wymianę rozruszników serca z powodu zużycia baterii.

Ograniczenia nanotechnologii

Niestety nanotechnologie na chwilę obecną posiadają również wady, które nie sposób pominąć. Najbardziej problematyczny jest koszt związany z ogromną pracochłonnością, jaką trzeba włożyć do produkcji nanocząsteczek. Sam materiał pomimo, że używany w niewielkiej ilości również jest bardzo drogi. Koszt wyprodukowania jednego grama grafenu w roku 2016 wynosił 100$. Należy jednak mieć na uwadze to, że konkurencja nie śpi. Coraz większy popyt sprawiają, że koszty będą stale maleć i w najbliższej przyszłości ten trend nie powinien ulec zmianie.

Istnieją również obawy związane z bezpieczeństwem wykorzystywania nanotechnologii w medycznych zastosowaniach. Nie ma jeszcze dokładnych badań, ale podejrzewa się, że nanocząsteczki mogą kumulować się w organizmie. Wada ta z drugiej jednak strony jest ich zaletą, ponieważ daje możliwość na opracowanie terapii, które byłyby przyjmowane rzadziej niż tradycyjnie stosowane leki.

Przeczytaj również o dostarczaniu leków za pomocą nanocząsteczek

Daj znać, jeśli spodobał Ci się artykuł oraz napisz komentarz, aby czytelnicy mogli poznać Twoją opinię.