Dele:
Nanomedicin nanopartikler i medisin
innhold
- definisjon
- Hva er spesielt med Nano?
- Vanlige nanomaterialer
- nanomedisin
- Magnetic Particle Imaging
- Kunstige organer
- Nanotech og science fiction
- nanomedisin risiko
definisjon
Det er omtrent 10.000 ganger mindre enn gjennomsnittet av et menneskehår, ett nanometer er en millionth av en millimeter. I dag finnes det allerede ulike kunstig produserte nanoprodukter - i solkrem, for eksempel nanopartikler av titandioksid, i klærne sølv nanopartikler, og i matemballasje.
Bilde: Cybrain - fotolia EU-kommisjonen definert: "Nano materiale er en naturlig, akkumuleres i prosesser eller fremstilt materiale, partiklene i en ubundet tilstand, inneholder som et aggregat eller et agglomerat, og hvor minst 50 prosent av partiklene i det antall størrelsesfordeling, en eller flere eksterne dimensjoner i området 1 Nanometre til 100 nanometer. (...) Uten hensyn til (...) er fullerener, graphene flak og enkelt-vegger karbon nanorør med en eller flere utvendige dimensjoner på under 1 nanometer å anse som nano-materialer. "
Først av alt bør nanoteknologi produsere ting mindre og dermed mer presis. For det andre tillater det tilgang til atomer og molekyler, skaper nye materialer og hele materialesystemer.
Det er naturlige nanopartikler som sotpartikler, proteiner i blodet eller fettpartiklene i melken. Syntetiske nanopartikler produserer forskere enten med vilje eller som en bivirkning, for eksempel når diesel brenner.
Hva er spesielt med Nano?
Nano-strukturer utvikler spesielle funksjoner på nivået av atomer og molekyler, både i livlig og livløs materie. De siste tiårene har vært preget av forskning: det første var å fange nanosystemer.
I dag bruker forskere denne kunnskapen i levende systemer - dette er grunnlaget for Naon medisin. Som enhver ny teknologi som engasjerer kroppen, selv dette innebærer risiko: For eksempel bør bruke nøyaktig hvor i kroppen hvor sykdommen sitter nanokapsler narkotika, og de løftene som enorm fremgang i kreftmedisin. Men disse nanopartiklene kan trenge gjennom cellevegger, samle seg i kroppen eller tenne luftveiene.
Vanlige nanomaterialer
Nanosilver: Sølv dreper bakterier, og vitenskapen bruker dette i nanopartikler, for eksempel som overflatelag på dørhåndtak, i sårforband eller i tekstiler - nanosilver hjelper mot lukt av svette.
Sotpartikler kan kunstig produseres for å tjene som et svart pigment i maling, men også som et antistatisk additiv i plast.
Karbon nanorør er konstruert av karbon, veldig stabil og så styrker plast. I dag finner du deg selv i sykler i den ekstra klassen.
Titandioksid forinerer overflater for å hindre smuss. Det fremmer nedbrytning av organiske materialer ved sollys, for eksempel å holde fargene på bygningsfasader rene.
Nanopartikler i sinkoksid absorber UV-strålingen fra solen og er derfor funnet i solkrem. I tillegg bruker industrien den i skjermene av flytende krystaller eller lysdioder. Zinkoksidbeleggene fremmer også virkningen av solceller.
nanomedisin
The American Visionary Robert Freitas ser kommer med nanomedisin en gullalder: nanoroboter nær fremtid er å fikse genetisk skade, hindre kunstig produserte røde blodlegemer hjerteinfarkt - nanomachines deretter drepe virus, reparere celler eller laste ned blod med oksygen til.
Medisin lover mange nanoteknikker. Mer enn 100 medisiner inneholder allerede nanopartikler, sammen med diagnostiske metoder og enheter som bruker nanoprosessering. Når det gjelder medisiner, er det mindre om nye aktive ingredienser enn om ny effektivitet: Nanokapsler, som bare frigjør substansene i miljøet til visse molekyler, bør transportere de aktive ingrediensene direkte til målet.
Mange leger forventer en milepæl i medisin for behandling av nevrologiske sykdommer som er relatert til blod og hjerne. Fordi nanopartikler kan bryte gjennom denne "blod-hjernebarrieren". Dette åpner for nye perspektiver, for eksempel for Alzheimers og Parkinsons, muligens også for multippel sklerose.
Nanostyrt utstyr, gulv, vegger og møbler i klinikker kan fremme sterilitet. Resistente bakterier kan sannsynligvis bedre bekjempe dette. Sårforbindinger inneholder allerede nanosølv, for eksempel ved brannskader.
Nanoteknologi bør også forbedre diagnostikk: nanopartikler er forberedt slik at de holder seg til organer eller celler. For eksempel kan tumorvev detekteres med nano-jernoksidpartikler.
Dette fører til de sannsynlige nanoterapiene i nær fremtid: I kreftmedisin er nanoteknologi sannsynligvis snart oppdaget og bekjempet svulster. I dag eksperimenterer leger allerede med kreftbehandling, der magnetiske nano-jernoksidpartikler elektromagnetisk oppvarmer svulsten og dermed ødelegger kreftcellene.
For eksempel kan nanokapsler inneholde bukspyttkjertelceller, frigjøre insulin i blodet og dermed behandle diabetes.
Det er allerede en tannkrem, Theramed S.O.S. Følsomt på grunnlag av nanopartikler. Hun bruker nanopartikler til å bygge opp et lag av kunstig tannmateriale; så tennene skal føle mindre smerte.
Hydroksyapatitt ligner mineraler i bein og tannimplantater blir bedre implantert med halvparten, nanomaterialet forkorter prosessen i opptil to uker, i motsetning til konvensjonelle 2-4 måneder.
Nanoporøst silisium eller titandioksid karakteriseres av hullstrukturer. Disse stimulerer beinvekst på implantatene og stopper betennelse ved å frigjøre aktive stoffer som en svamp.
Nanoteknologi vil sikkert også være av særlig betydning i andre implantasjoner, fordi overflater laget av nanopartikler kan brukes til å koble biologiske organer og kunstige enheter bedre enn med konvensjonelle metoder. Hvorvidt pacemakere eller endoprosteser som kunstig knel, hofte eller skulderled: Nano lag reduserer sannsynligvis kroppens forsvar mot fremmedlegemer.
Allerede i dag kan hydroxyapatitt injiseres som en pasta for å bygge opp en kjeve. Slike nanomaterialer tolereres godt fordi det ligner mineraldelene i beinet. Det neste trinnet bør være hydroksyapatitter, som kombineres med karbonnanorør i en komposittmatrise og tjener som bensement.
Ulykkesofre kan snart dra nytte av erstatningssvikt i form av nanoskala glass-kollagen kompositter som bærer kunstig hud og kunstig bein. I tillegg bør implantater med nanoteknologi være stabile enn konvensjonelle.
Så tidlig som i 1998 gjorde Abraxis BioScience LLC i USA kliniske studier av nanomedicin mot kreft. Agenten Abaxane ble endelig godkjent. Den består av uoppløselig paclitaxel og albumin, dette albuminet binder seg til proteinet SPARC, som påvirkes av kreft i bukspyttkjertelen - i motsetning til andre stoffer.
Nanos ble utviklet av Tekmira Pharmaceuticals of Canada for lipoproteiner som antas å være hypercholesterolemic i leveren. En forsøkspatient viste imidlertid symptomer som influensa, og forsøket ble stoppet.
Den franske Bioalliance Pharma brukte stoffet dexorubicin nanopartikler mot leverkreft. Men tre fagpersoner døde av lungeproblemer.
I EU er godkjent en nanoterapi av hjernesvulster - hypertermi. I dette tilfellet injiseres jernoksidpartikler i hjernen og opphisses der med magnetiske bølger. De varme opp svulsten og drepe den. Magnetic Particle Imaging (MPI) kan også brukes til å filme hjertet og blodkarene.
Michael Bamberg fra det tyske kreftforeningen sa: "Hypertermi vil bli den fjerde søylen av kreftterapi - i tillegg til kirurgi, radioterapi og kjemoterapi. Hans ide er basert på påviste kur suksesser i brystkreft, hudkreft, svulster, tarm og cervical rhinoré.
I planleggingen av hurtigtester med nanosensorer for å oppdage kreft Nano hormon tester, for å nanobots reparere celler og nanopartikler for å kurere ryggmargsskade lammet. Noen forskere tror på å gi paraplegics et normalt liv igjen. Men det handler fortsatt om grunnforskning.
Magnetic Particle Imaging
En ny bildebehandlingsteknikk, Magnetic Particle Imaging, introduserte forskere fra Philips Healthcare i 2005. De presenterte tredimensjonale filmer av hjertet, karene og svulstene, og det var umulig med noen annen prosedyre.
Denne teknikken vil gjøre det mulig å oppdage hjerteproblemer mye raskere enn tidligere. Legen må filme hjertet og hans miljø bare fra utsiden og kunne umiddelbart oppdage skader i hjertevegg eller hjertemuskel svakheter. For dette må han bare injisere pasienten med magnetiske nanopartikler. Men konvensjonell hjerte diagnostikk tar noen ganger måneder.
Kunstige organer
Nanoteknologi gjør en til å tenke hva som var science fiction nylig, nemlig å kunstig skape organer og til og med organismer. Tværfaglige forskere vil kombinere nanoteknologi med bioteknologi, informasjonsvitenskap og kognitiv vitenskap for å skape kunstig intelligens og øke menneskelige evner utover naturlige grenser.
Langt liv gjennom kunstige organer. Bilde: benschonewille- fotolia Dette er ikke en fast idé, men allerede delvis realitet. Slik kan hud og brusk produseres kunstig i dag. For større organer har nanovitenskapen ikke levert oksygen og næringsstoffer. Det virker ikke, og det er derfor cellene dør ut.
Men Massachusetts Institute of Technology i Cambridge, USA, utvikler en metode for å løse dette problemet. En datamaskin designer mønsteret til et mobilnett og etser det på en silisiumoverflate. Dette mønsteret blir så overført til biologisk materiale, to lag overlegges og forsegles. Cellene kan følge denne strukturen. Cellene selv dyrkes i Petriskål. Lever- og nyreceller forblir intakte i to uker.
Forskerne implanterte rotter med en "nano-lever" med et lag av celler. En lever trenger omtrent 30-50 slike lag for å fungere. Nano-stoffet overlevde en uke.
Nanotech og science fiction
Greg Bear etablerte "nanoteknologi i science fiction som et sentralt tema i" Blood Music "i 1985. En forsker raser molekyler og gir dem en form for intelligens. Han injiserte seg med en av disse kulturer.
Nanobotene multipliserer nå og opptrer uavhengig i kroppen: Hans synsevne øker, han lider ikke lenger av forkjølelse. Nanos utvikler seg kontinuerlig og skaper et ideelt miljø: fra tjeneren blir de herskeren til verten sin. Du omprogrammerer og kontrollerer forskeren.
Dette gir fordeler for oppfinneren: Overlevelse av nanos avhenger av helsen til verten, og de forbedrer stadig sine evner.
Men de forandrer ikke verten på den måten som ville være best for ham, men hvordan nanoorganismerne selv har ideelle levekår. Nå blir vitenskapelig fremgang en skrekk.
Andreas Eschbach oppfant selvforsynte nanoroboter som dreper kreftceller i "Herr aller Dinge" -virusstørrede nanoceller som gjenkjenner kreftceller ved deres signaturer. For å kontrollere dem, er de koblet via radio med legen, slik at de kan gjøre feilaktige handlinger; Den trådløse tilkoblingen går rett til legenes hjerne, som er traversert av nanodiale fører til å gjennomføre helbredelsescellene. Deres operasjon er som følger: Maskinene løsner ikke bare kreftcellene; det ville være for farlig, for da ville kroppen din bli oversvømmet med mer avfall enn det kan drenere. I stedet invaderer de cellen og utløser apoptose, den cellulære mekanismen for kontrollert selvdestruksjon. De fleste restene spises av leukocytter. Alt igjen, transporterer ubåtene seg, legger det i blæren eller tarmen. "
Nanoteknologi spiller en rolle i mange romaner: som et sentralt plott, som en marginal begivenhet eller som et bakteppe.
Bruce Sterling, en oppfinner av Cyperpunk-litteraturen, viet seg til hans visjoner om fremtiden for nanoteknologi siden slutten av 1990-tallet. Han ser seg selv som en futurist og tanke som hadde skjedd med gjennombrudd av Internett mange ting som han hadde skrevet i skjønnlitteraturen - det er derfor han jobbet nå med en teknikk som var fortsatt i sin barndom.
I 2002 publiserte Michael Crichton, forfatter av Jurassic Park "Prey". Forskere i Nevada utvikler nanokameraer til militæret. Men de gjør seg selvstendig og dreper alt de møter. De multipliserer og manipulerer sine oppfinners tanker og motoriske ferdigheter. Fra Nanos utvikler en superorganisme som kopierer menneskets form.
Nanos oppfører seg som mennesker, de ødelegger planeten for å få ressurser til multiplikasjon. Science Fiction som tenker fremover, noe som vil være teknisk mulig og skaper en fiktiv realistisk scenario var "Prey" er ikke annet enn en gammel historie om "åndene som jeg kalt" faustisk mann som ikke lenger har sin tekniske monster under kontroll.
Angelika Fehrenbach skrev med "The Lotus Effect", men en thriller som forblir nær virkeligheten. En forsker fra Universitetet i Marburg innser at en nyforsket nanoteknologi er risikabelt, da laboratorierørene dør i rader. Hun innser at de ansvarlige holder seg stille, forsker og kjemper for deres liv.
Jeff Carlsson publiserte "Pestår" i 2007, på tysk viste arbeidet seg et år senere som "Nano". Nanopartikler gir bakgrunnen for en klassisk sluttidspic. Tomten er tradisjonell: kunstig intelligens gjør seg selvstendig og dreper sine oppfinnere.
Disse Frankenstein-skapningene er nanoroboter her. De multipliserer og dreper alle varmblodige dyr. Folk flyr til de høye fjellene, fordi det fungerer nanos ikke. Overlevende i den alpine vinteren kjemper i mellomtiden mot kulde og sult. De prøver å presse til en gruppe på et annet toppmøte, som har mer mat og bedre ly.
Carlson behandler grundig med nanoteknologi; Dette gir imidlertid bare rammeverket for spørsmålet: hvordan oppfører seg mennesker i ekstreme situasjoner?
En favoritt ide om science fiction er selvvirkende nanoroboter. Disse stripe gjennom kroppen og eliminere gift, hver bendelorm, de løse anomalier av celler, helbrede innerere skader, regenerere de cellene og dermed stoppe aldring - hver dag i 24 timer.
Hvis det var slike nanomachiner, kunne vi til og med leve unhealthily, fordi de ville eliminere skade umiddelbart.
nanomedisin risiko
Amerikanske studier i 2002 viste noen besparelser i nanopartikulært karcinom, hovedsakelig fordi nanopartikler hadde færre bivirkninger. Uønskede bivirkninger var imidlertid et enormt problem, med 100 000 mennesker i USA døde i ett år.
Risikoen for nanoteknikker er lite undersøkt, og det er ukjent hvilke selskaper som bruker hvilke nanostoffer. Et problem er sannsynligvis knyttet til nanopartikler som slippes ut i miljøet; de er mindre enn fint støv og varer lenge i luften.
Eksperter krever derfor et sentralt register for rapportering av nanomaterialer og undersøkelser av hvert stoff.
Nanopartikler i filtersystemer er usannsynlig å utgjøre en helsefare under drift fordi de er tett forseglet i plast. Problamatisch, men i fremtiden, avhending, truer deretter en lignende innsats som i asbest.
Alle produkter som frigjør nanopartikler i miljøet bør unngås. Dermed løsner nanosølvpartiklene i bestemte sokker allerede i den første vasken, kommer inn i kloakk og sannsynligvis skader Baktierien i kloakkrensingsanlegg.
Så langt vet ingen hvordan riktig risikoen for nanomateriale skal klassifiseres: Er det om størrelsen, eller er egenskapene til stoffene viktige? Handler det om mengden av stoffer i miljøet som med andre terskler, eller er partikkelenes og strukturens struktur kritisk for fareen??
Selv om nanoteknologi er lite kjent for de fleste europeerne, vet hver tredje i Tyskland ikke hva det er. De som sier noe om nanoteknologi er generelt positive om det.
Det blir klart at folk som er kjent med begrepet nanoteknologi generelt har kjøpt kunnskap på egen hånd, og av den grunn sjelden devaluerer eller beklager ikke kritisk.
Forbrukerbeskyttelsesgrupper krever at nanopartikler fjernes fra kosmetikk og mat til de kan klassifiseres som ufarlig. På Naturland er for eksempel nanopartikler forbudt.
Nanomaterialer i Tyskland kan anses både som aktive ingredienser og som hjelpestoffer, avhengig av hvordan de brukes. Den tyske medisinloven bestemmer hva sikkerhetskontrollene ser ut, det vil si både konsultasjonsprosedyrene og de kliniske forsøkene før opptak, godkjenningsprosedyrene selv og oppfølging og godkjenning etter godkjenning.
Etikkkomiteer må godkjenne kliniske forsøk. Det tyske føderale instituttet for narkotika og medisinsk utstyr overvåker godkjenningen.
Spesielt kontroversielt er krysset av blod-hjernebarrieren. Selv om det gjør det mulig å forbedre hjerneytelsen til Alzheimers sufferers, kan den også brukes til å øke ytelsen hos ikke-terapeutisk induserte mennesker - med uforutsigbare bivirkninger.
EU forbyder forskning på metoder for å utvikle materialer for å forbedre sunne mennesker. Etikkkomiteene legger særlig vekt på deres militære oppdrag: Nanotech medisiner er utviklet for å øke konsentrasjonen av soldater eller gjøre dem i stand til å jobbe kontinuerlig uten søvn. Sist men ikke minst åpner nanoteknologi utallige muligheter for å utvikle syntetiske biologiske agenter.
Etikkkomiteer oppnår imidlertid ikke mye, fordi prosjekter som bruker nanoteknologi i denne forstand, foregår i isolasjon.
Mens den virkelige medisinsk forskning i dag massiv, driver funksjonelle utskifting av skadde kroppsdeler med nanomedisin, etikere diskutere problemet med organer og proteser som vil overgå menneske lager.
Denne diskusjonen er ikke rettferdig: Hvilke forbedringer av kroppen er medisinsk nødvendig, akseptabelt eller uakseptabelt, defineres svært forskjellig i samfunn.
Debatten om hva som er medisinsk og teknisk mulig med nanomedicin, og hva som er etisk forsvarlig, foregår for tiden separat i Tyskland. (Dr. Utz Anhalt)
Spesialtilsyn: Barbara Schindewolf-Lensch (lege)
kilder:
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