Medicina olistica

Nanomedicina: nanoparticelle in medicina


Che cos'è la nanomedicina? Nanos significa nano in greco. Quindi medicina nana? Ciò che si intende è una tecnica che tratta le strutture più piccole del corpo e utilizza i materiali più piccoli per curare le malattie.

Definizione

Riguarda strutture che sono 10.000 volte più piccole della media di un capello umano, un nanometro è un milionesimo di millimetro. Esistono già vari nanoprodotti artificialmente prodotti - ad esempio, ci sono nanoparticelle di biossido di titanio nella protezione solare, nanoparticelle d'argento nei vestiti e negli imballaggi per alimenti.

La Commissione europea definisce: "Il nanomateriale è un materiale naturale, generato dal processo o fabbricato che contiene particelle in uno stato non legato, come aggregato o come agglomerato e in cui almeno il 50 percento delle particelle ha una o più dimensioni esterne nella distribuzione dimensionale numerica nell'intervallo 1 Hanno nanometri a 100 nanometri. (...) Deviazione (...), fullereni, scaglie di grafene e nanotubi di carbonio a parete singola con una o più dimensioni esterne inferiori a 1 nanometro devono essere considerati nanomateriali. "

Innanzitutto, la nanotecnologia dovrebbe produrre cose sempre più piccole e quindi più precisamente. In secondo luogo, fornisce accesso ad atomi e molecole e può quindi creare nuovi materiali e interi sistemi di materiali.

Ci sono nanoparticelle naturali come particelle di fuliggine, proteine ​​nel sangue o particelle di grasso nel latte. I ricercatori creano nanoparticelle sintetiche appositamente o come effetto collaterale, ad esempio quando il diesel brucia.

Cosa c'è di speciale in nano?

Le nanostrutture sviluppano funzioni speciali a livello di atomi e molecole, sia nella materia animata che inanimata. Gli ultimi decenni sono stati plasmati dalla ricerca su di esso: la prima cosa è stata catturare i nanosistemi.

Oggi gli scienziati applicano questa conoscenza nei sistemi viventi: questa è la base della medicina Naon. Come ogni nuova tecnica che interferisce con il corpo, comporta anche rischi: ad esempio, si suppone che le nanocapsule utilizzino i farmaci nel corpo esattamente dove si trovano le malattie, e questo promette enormi progressi nella medicina del cancro, ad esempio. Tuttavia, queste nanoparticelle potrebbero penetrare nelle pareti cellulari, accumularsi nel corpo o infiammare il tratto respiratorio.

Nanomateriali comuni

Nanosilver: l'argento uccide i germi e la scienza lo usa nelle nanoparticelle, ad esempio come strato superficiale sulle maniglie delle porte, nelle medicazioni per ferite o nei tessuti: il nanosilver aiuta a contrastare l'odore del sudore.

Le particelle di fuliggine possono essere prodotte artificialmente per fungere da pigmento nero nei colori, ma anche come additivo antistatico in plastica.

I nanotubi di carbonio sono realizzati in carbonio, sono materie plastiche molto stabili e quindi sicure. Oggi li puoi trovare in biciclette di alta classe.

Il biossido di titanio affina le superfici per respingere lo sporco. Promuove la decomposizione dei materiali organici per via della luce solare e mantiene pulito il colore delle facciate degli edifici, ad esempio.

Le nanoparticelle in ossido di zinco assorbono le radiazioni UV del sole e si trovano quindi nella protezione solare. L'industria lo utilizza anche nei display a cristalli liquidi o nei LED. I rivestimenti di ossido di zinco promuovono anche l'effetto delle celle solari.

Nanomedicina

Il visionario americano Robert Freitas vede la nanomedicina come un'età d'oro: i nanorobot nel prossimo futuro dovrebbero riparare il danno genetico, i globuli rossi prodotti artificialmente prevengono gli attacchi di cuore - le nanomacchine uccidono virus, riparano le cellule o caricano il sangue con ossigeno.

La medicina promette molto dalla nanotecnologia. Più di 100 farmaci contengono già nanoparticelle, nonché metodi e dispositivi diagnostici che funzionano con le nanoparticelle. I farmaci riguardano meno i nuovi ingredienti attivi che la nuova efficacia: le nanocapsule, che rilasciano solo le sostanze nell'ambiente di determinate molecole, dovrebbero trasportare i principi attivi direttamente a destinazione.

Molti medici si aspettano una pietra miliare in medicina per la terapia delle malattie neurologiche correlate al sangue e al cervello. Perché le nanoparticelle possono superare questa "barriera emato-encefalica". Questo apre nuove prospettive, ad esempio per l'Alzheimer e il Parkinson, e forse anche per la sclerosi multipla.

Dispositivi, pavimenti, pareti e mobili in cliniche con nanos potrebbero promuovere la sterilità. I batteri resistenti possono probabilmente essere meglio controllati in questo modo. Le medicazioni per ferite contengono già nano-argento, ad esempio in caso di incendi.

Le nanotecnologie dovrebbero anche migliorare la diagnostica: le nanoparticelle sono preparate in modo tale da aderire agli organi o alle cellule. Ad esempio, il tessuto tumorale può essere identificato con particelle di ossido di ferro nano.

Ciò porta a probabili nanoterapie nel prossimo futuro: nella medicina del cancro, la nanotecnologia sarà presto utilizzata per identificare e combattere i tumori. Oggi, i medici stanno già sperimentando il trattamento del cancro in cui le particelle di ossido di nano-ferro magnetico riscaldano elettromagneticamente il tumore e quindi distruggono le cellule tumorali.

Ad esempio, le nanocapsule potrebbero contenere cellule pancreatiche, rilasciare insulina nel sangue e quindi trattare il diabete.

C'è già un dentifricio, Theramed S.O.S. Sensibile a base di nanoparticelle. Costruisce uno strato di materiale del dente artificiale con nanoparticelle; quindi i denti dovrebbero sentire meno dolore.

L'idrossiapatite è simile ai minerali nelle ossa e gli impianti dentali crescono a metà meglio, il nanomateriale accorcia il processo fino a due settimane, rispetto ai 2-4 mesi convenzionali.

Il silicio nanoporoso o il biossido di titanio sono caratterizzati da strutture di fori. Questi stimolano la crescita ossea sugli impianti, bloccano l'infiammazione rilasciando sostanze attive come una spugna.

La nanotecnologia diventerà senza dubbio particolarmente importante per altri impianti, poiché le superfici fatte di nanoparticelle possono essere meglio collegate agli organi biologici e ai dispositivi artificiali rispetto ai metodi convenzionali. Che si tratti di pacemaker o endoprotesi come articolazioni artificiali di ginocchio, anca o spalla: i nano-strati possono ridurre la difesa del corpo contro corpi estranei.

L'idrossiapatite può già essere iniettata come una pasta per costruire ossa. Tale nanomateriale è ben tollerato perché ricorda i componenti minerali dell'osso. Il prossimo passo sarà l'idrossiapatite, che viene combinata con nanotubi di carbonio in una matrice composita e funge da cemento osseo.

Le vittime di incidenti potrebbero presto beneficiare di tessuti di ricambio sotto forma di compositi di vetro-collagene in formato nano che supportano la pelle artificiale e le ossa artificiali. Inoltre, si dice che gli impianti con nanotecnologia siano più stabili di quelli convenzionali.

Già nel 1998, la società Abraxis BioScience LLC negli Stati Uniti ha effettuato test clinici con nanomedicina contro il cancro. L'agente Abaxane è stato finalmente approvato. È costituito da paclitaxel insolubile e albumina, questa albumina si lega alla proteina SPARC, che è affetta da cancro del pancreas - a differenza di altri farmaci.

Tekmira Pharmaceuticals dal Canada ha sviluppato nanos per i liopsomi, che si ritiene agiscano contro l'ipercolesterolemia nel fegato. Tuttavia, uno dei pazienti test ha mostrato sintomi simili a quelli dell'influenza e l'esperimento è stato quindi interrotto.

La Bioalliance Pharma francese ha usato le nanoparticelle contro il cancro al fegato con la dexorubicina. Tuttavia, tre soggetti sono deceduti per problemi polmonari.

La nanoterapia dei tumori cerebrali - ipertermia - è approvata nell'UE. Le particelle di ossido di ferro vengono iniettate nel cervello ed eccitate lì con onde magnetiche. Riscaldano il tumore e quindi lo uccidono. L'imaging di particelle magnetiche (MPI) può anche essere usato per filmare il cuore e i vasi sanguigni.

Michael Bamberg della German Cancer Society ha dichiarato: “L'ipertermia diventerà il quarto pilastro della terapia del cancro - insieme a chirurgia, radioterapia e chemioterapia. La sua idea si basa su comprovati successi terapeutici per il cancro al seno, il cancro della pelle, i tumori, il cancro intestinale e uterino.

Sono previsti test rapidi con nanosensori per rilevare il cancro, test di nanoormone, nanobot per riparare cellule e nanoparticelle per guarire le lesioni del midollo spinale da persone paralizzate. Alcuni ricercatori ritengono di poter dare ai paraplegici una vita normale. Ma è ancora una ricerca di base.

Immagini di particelle magnetiche

Una nuova tecnica di imaging, Magnetic Particle Imaging, è stata lanciata nel 2005 dai ricercatori di Philips Healthcare. Presentavano film tridimensionali di cuori, vasi e tumori, e nessun altro metodo poteva farlo.

Questa tecnica consentirebbe di rilevare i problemi cardiaci molto più velocemente di prima. Il medico dovrebbe solo filmare il cuore e l'ambiente circostante dall'esterno e potrebbe identificare immediatamente un danno alla parete del cuore o alla debolezza del muscolo cardiaco. Tutto quello che deve fare è iniettare nanoparticelle magnetiche nel paziente. Una diagnosi cardiaca convenzionale, d'altra parte, a volte richiede mesi.

Organi artificiali

La nanotecnologia ti fa pensare a ciò che era fantascienza fino a poco tempo fa, vale a dire creare artificialmente organi e persino organismi. I ricercatori interdisciplinari vogliono combinare la nanotecnologia con la biotecnologia, l'informazione e la scienza cognitiva e quindi creare intelligenza artificiale o aumentare le capacità umane oltre i confini naturali.

Questa non è un'idea fissa, ma già una realtà. Ecco come ora la pelle e la cartilagine possono essere prodotte artificialmente. Con organi più grandi, finora la nanoscienza non è riuscita a fornire ossigeno e cellule nutritive. Non funziona ancora, quindi le cellule muoiono.

Tuttavia, il Massachusetts Institute of Technology di Cambridge, negli Stati Uniti, sta sviluppando un metodo per risolvere esattamente questo problema. Un computer progetta un modello di rete cellulare e lo incide su una superficie di silicio. Questo modello viene quindi trasferito in materiale biologico, due strati vengono posizionati uno sopra l'altro e sigillati. Le celle possono aderire a questa struttura. Le cellule stesse vengono coltivate in capsule di Petri. Le cellule del fegato e dei reni sono rimaste intatte per due settimane.

I ricercatori hanno piantato un "nano-fegato" con uno strato di cellule nei ratti. Un fegato ha bisogno di circa 30-50 tali strati per funzionare. Il tessuto nano è sopravvissuto per una settimana.

Nanotecnologia e fantascienza

Greg Bear ha fondato la nanotecnologia nella fantascienza come tema centrale nel 1985 con "Blood Music". Un ricercatore coltiva molecole e insegna loro una forma di intelligenza. Inietta una di queste culture lui stesso.

I nanobot ora si moltiplicano e agiscono indipendentemente nel corpo: la sua acuità visiva aumenta, non soffre più di raffreddore. I nanos sono in continua evoluzione e creano un ambiente ideale: dai servi ai sovrani sui loro corpi ospiti. Riprogrammano e controllano il ricercatore.

Ciò presenta vantaggi per il suo inventore: la sopravvivenza dei nanos dipende dalla salute del corpo ospite e quindi migliorano costantemente le sue capacità.

Ma non cambiano l'ospite come sarebbe meglio per lui, ma piuttosto come i nanoorganismi stessi hanno condizioni di vita ideali. Ora il progresso scientifico sta diventando un orrore.

In "Lord of all things", Andreas Eschbach ha inventato nanorobot autosufficienti che uccidono le cellule tumorali. "Nano-cellule di dimensioni di virus che riconoscono le cellule tumorali con le loro firme. A fini di controllo, sono collegati al medico via radio in modo che non possano eseguire azioni errate; la connessione wireless va direttamente al cervello del medico, che è attraversato da cavi nano-spessi per guidare le cellule curative. Funzionano come segue: le macchine non dissolvono semplicemente le cellule tumorali; sarebbe troppo pericoloso perché inonderebbe il tuo corpo di più rifiuti di quanti ne possa drenare. Invece, penetrano nella cellula e innescano l'apoptosi, il meccanismo stesso di autodistruzione controllata della cellula. La maggior parte dei resti viene divorata dai leucociti. Tutto ciò che rimane viene trasportato dagli stessi sottomarini, depositato nella vescica o nell'intestino. "

La nanotecnologia ha un ruolo in molti romanzi: come trama centrale, come evento secondario o come sfondo.

Bruce Sterling, un inventore della letteratura cyperpunk, si è concentrato sulla nanotecnologia nella sua visione del futuro dalla fine degli anni '90. Si vede come un futurista e ha detto che con la scoperta di Internet erano successe molte cose di cui aveva scritto nella fiction - ecco perché ora aveva a che fare con una tecnologia che era appena agli inizi.

Nel 2002, Michael Crichton, autore di Jurassic Park, pubblicò "Prey". I ricercatori del Nevada stanno sviluppando nanocamere per i militari. Ma diventano lavoratori autonomi e uccidono tutto ciò che incontrano. Si moltiplicano e manipolano i pensieri e le capacità motorie dei loro inventori. I nanos si sviluppano in un superorganismo che copia la forma delle persone.

I nanos si comportano quindi come umani, distruggono il pianeta per ottenere materie prime per la loro moltiplicazione. La fantascienza, che riflette ulteriormente su ciò che sarebbe tecnicamente possibile e progetta uno scenario fittizio realistico, non era "Prey", ma una storia vecchio stile sui "fantasmi che ho chiamato" dall'uomo faustiano che non ha più i suoi mostri tecnici sotto controllo.

Al contrario, Angelika Fehrenbach ha scritto "The Lotus Effect", un thriller che rimane vicino alla realtà. Uno scienziato dell'ospedale universitario di Marburg nota che una nanotecnologia di recente ricerca è rischiosa quando i topi di laboratorio muoiono in fila. Si rende conto che i responsabili nascondono qualcosa, fanno delle ricerche e presto combatte per la sua vita.

Jeff Carlsson ha pubblicato "Plague Year" nel 2007, il lavoro è apparso in tedesco un anno dopo come "Nano". Le nanoparticelle forniscono lo sfondo per un classico post di fine tempo. La trama è tradizionale: l'intelligenza artificiale diventa autonoma e uccide i suoi inventori.

Queste creature di Frankenstein sono nano robot qui. Si moltiplicano e uccidono tutti gli animali a sangue caldo. Le persone fuggono sulle alte montagne perché i nanos non funzionano lì. I sopravvissuti nell'inverno alpino intanto combattono il freddo e la fame. Stanno cercando di unirsi a un gruppo su un altro vertice che ha più cibo e alloggio.

Carlson è esperto di nanotecnologie; tuttavia, ciò fornisce solo il quadro per la domanda: come si comportano le persone in situazioni estreme?

I nanobot ad azione autonoma sono un'idea preferita della fantascienza. Questi vagano per il corpo ed eliminano ogni veleno, ogni tenia, riparano le malformazioni delle cellule, guariscono le lesioni interne, rigenerano le cellule e quindi fermano l'invecchiamento - e che ogni giorno per 24 ore.

Se esistessero tali nanomacchine, potremmo persino vivere in modo malsano perché eliminerebbero immediatamente qualsiasi danno.

Rischi di nanomedicina

Gli studi americani del 2002 hanno mostrato potenziali risparmi nel carcinoma ovarico da nanomateriali, principalmente perché quelli trattati hanno avuto meno effetti collaterali dalle nanoparticelle. Tuttavia, gli effetti collaterali indesiderati erano un grosso problema, con 100.000 persone che ne morirono in un anno negli Stati Uniti.

Poco è stato studiato i rischi della nanotecnologia, e non si sa quali aziende utilizzino quali nanosostanze. È probabile che un problema riguardi le nanoparticelle rilasciate nell'ambiente; sono più piccoli della polvere fine e rimangono in aria a lungo.

Gli esperti chiedono quindi un registro di registrazione centrale, in cui sono riportate le nanosostanze, e indagini su ogni singola sostanza.

Le nanoparticelle nei sistemi di filtraggio probabilmente non comportano rischi per la salute durante il funzionamento perché sono sigillate ermeticamente in plastica. Tuttavia, lo smaltimento diventerà problematico in futuro, poiché esiste il rischio di uno sforzo simile a quello dell'amianto.

Tutti i prodotti con cui le nanoparticelle vengono rilasciate nell'ambiente devono essere evitati. Ad esempio, le particelle di nano-argento in alcuni calzini si dissolvono la prima volta che vengono lavate, entrano nelle acque reflue e presumibilmente danneggiano i batteri negli impianti di trattamento delle acque reflue.

Finora nessuno sa davvero come classificare i rischi del nanomateriale: sono le dimensioni o le proprietà delle sostanze importanti? Riguarda la quantità di sostanze nell'ambiente come con altri valori di soglia, oppure il numero e la struttura delle particelle sono anche determinanti per il pericolo?

La maggior parte degli europei conosce a malapena la nanotecnologia e ogni terza persona in Germania non sa di cosa si tratti. Coloro ai quali la nanotecnologia dice qualcosa di solito sono positivi al riguardo.

Diventa chiaro che le persone che hanno familiarità con il termine nanotecnologia di solito hanno acquisito le proprie conoscenze al riguardo ed è per questo che raramente lo svalutano o lo supportano senza critiche.

Le associazioni di protezione dei consumatori chiedono che le nanoparticelle vengano rimosse dai cosmetici e dagli alimenti fino a quando non possono essere classificate come innocue. A Naturland, ad esempio, le nanoparticelle sono vietate.

In Germania, i nanomateriali possono essere considerati sostanze attive e ausiliarie, a seconda del modo in cui vengono utilizzati. La legge tedesca sui medicinali specifica l'aspetto dei controlli di sicurezza, vale a dire sia le procedure consultive che i test clinici prima dell'approvazione, la procedura di approvazione stessa e il monitoraggio e la comunicazione dopo l'approvazione.

I comitati etici devono approvare le prove cliniche. L'Istituto federale tedesco per i farmaci e i dispositivi medici controlla l'approvazione.

L'incrocio della barriera emato-encefalica è particolarmente controverso. Sebbene permetta di migliorare le prestazioni cerebrali dei malati di Alzheimer, può anche essere usato per migliorare le prestazioni nelle persone che non sono indotte dal punto di vista terapeutico - con effetti collaterali imprevedibili.

L'UE vieta la ricerca di metodi per sviluppare materiali per migliorare le persone sane. I comitati etici prestano particolare attenzione all'uso militare: i farmaci nanotecnologici dovrebbero aumentare la concentrazione tra i soldati o consentire loro di lavorare continuamente senza dormire. Ultimo ma non meno importante, la nanotecnologia offre innumerevoli opportunità per sviluppare agenti di guerra sintetici e biologici.

Tuttavia, i comitati etici ottengono poco perché i progetti che usano la nanotecnologia in questo senso si svolgono in segreto.

Mentre la vera ricerca medica sta promuovendo in modo massiccio la sostituzione funzionale delle parti danneggiate del corpo con la nanomedicina, gli etici stanno discutendo il problema degli organi e delle protesi che si dice superino l'originale umano.

Questa discussione non è semplice: i miglioramenti nel corpo che sono necessari dal punto di vista medico, accettabili o inaccettabili sono definiti in modo molto diverso nelle società.

Il dibattito su ciò che è tecnicamente e tecnicamente possibile con la nanomedicina e ciò che è eticamente giustificabile si sta attualmente svolgendo separatamente in Germania. (Dr. Utz Anhalt)

Swell:

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

Informazioni sull'autore e sulla fonte

Video: nanomedicina (Ottobre 2020).