Nanomedicina

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Avvertenza
 Informațiile prezentate nu sunt sfaturi medicale și este posibil să nu fie corecte. Conținutul are doar scop ilustrativ și nu înlocuiește sfatul medicului: citiți avertismentele .

Nanomedicina este aplicarea medicală a posibilităților care decurg din nanotehnologie [1] . Prin urmare, tratează toate acele cunoștințe și tehnologii care au o utilizare medicală în ordinea mărimii nanometrilor (1-100 nm). Lucrând la aceste dimensiuni, nanotehnologia modifică distincția tradițională între biologie , chimie și fizică [2] .

Aplicații

Aplicațiile nanotehnologiei variază de la utilizarea medicală a nanomaterialelor , formularea de noi sisteme de administrare a medicamentelor (de exemplu prin lipozomi ), la biosenzori nanotehnologici, până la posibila utilizare viitoare a nanotehnologiei moleculare.

Un alt domeniu activ de cercetare este interfețele neuro-electronice .

Nanomedicina își propune să furnizeze un set de instrumente și dispozitive de cercetare utile în viitorul apropiat. [3] [4] . În domeniul viitorului, nanotehnologia moleculară speculativă consideră că mașinile de reparare a celulelor pot revoluționa medicina. [ necesită citare ] Din acest punct de vedere, aplicarea tehnologică a nanotehnologiilor în medicină reprezintă o metodă de aplicare a moleculelor descoperite cu genomică și proteomică .

În prezent, o problemă importantă a nanomedicinei se referă la înțelegerea toxicității și impactului asupra mediului al nanomaterialelor (a se vedea și toxicitatea nanomaterialelor ).

Piaţă

Nanomedicina este o industrie mare, a cărei cifră de afaceri a ajuns la 6,8 miliarde de dolari în 2004 , cu peste 200 de companii și 38 de produse la nivel mondial. În aprilie 2006, revista Nature Materials a estimat că la nivel mondial au fost dezvoltate aproximativ 130 de medicamente bazate pe nanotehnologie și sisteme de administrare a medicamentelor. [5] În fiecare an se investesc minimum 3,8 miliarde de dolari în dezvoltare și cercetare [6] . Având în vedere creșterea industriei nanotehnologiei, se așteaptă un impact semnificativ asupra economiei.

National Nanotechnology Initiative , un program de cercetare din SUA in domeniul nanostiintei, asteapta noi aplicatii comerciale ale acestor tehnologii comerciale in industria farmaceutica, care pot include sisteme avansate de administrare a medicamentelor, noi terapii si progrese in imagistica de diagnostic . [7]

Nanopori

Nanoporii sunt un substrat perforat cu găuri de dimensiuni nano. Acești pori permit trecerea unor molecule mici, cum ar fi oxigenul , glucoza și insulina , dar în schimb blochează molecule mai mari, cum ar fi imunoglobulinele . Toate acestea ar putea fi utile pentru implantarea celulelor pancreatice animale care secretă insulină , înconjurate de un film cu nanopori, astfel încât acestea să nu intre în contact cu imunoglobulinele și organismul să nu le recunoască ca fiind corpuri străine. [8]

Este posibil să modificați dimensiunile nanoporilor, prin utilizarea curenților electrici care le modifică permeabilitatea .

Martin a studiat o membrană compusă din nanotuburi de aur cu un diametru intern de 1,6 nm și, la fel ca alți autori, a modificat permeabilitatea prin aplicarea tensiunilor electrice. Martin studiază în prezent posibilitatea de a lega, în cadrul nanotubulilor, agenți capabili să recunoască molecule precum enzime , anticorpi sau alte molecule precum ADN , pentru a acționa ca nanosenzori activi și a permite separarea moleculelor de bază de structură. [9] [10] [11] [12]

Nanoporii sunt, de asemenea, înzestrați cu o sensibilitate și o viteză extraordinare. [13]

Utilizare în farmacologie

Nanoparticulele au proprietăți neobișnuite care pot fi exploatate pentru a modifica cinetica unui medicament.

Avantajele teoretice sunt [14] :

  • solubilitate ridicată
  • o durată mai mare de expunere la medicament
  • expunerea medicamentului, prins în nanoparticule, la locul țintă
  • un indice terapeutic mai mare
  • potențialul de a dezvolta o rezistență mai mică în utilizarea cronică.

Au fost dezvoltate sisteme complexe de eliberare a medicamentelor, inclusiv capacitatea de a traversa membrana celulară și citoplasma .

Sunt studiate sisteme de distribuție a medicamentelor implantabile care, evitând vârfurile și cozile la doze mici de sânge, ar trebui să reducă efectele secundare .

Nanoparticulele s- au dovedit a fi în măsură să treacă bariera sânge-creier , fără dificultate, și apoi să acționeze ca un purtător pentru medicamente ( drugcarrier ) este hidrofob la hidrofil . [15] În aceste cazuri , ele sunt numite nanocarriers , deoarece acestea sunt particule pe scara nanometrică capabile de a efectua funcția de transportatori. Puterea unui sistem de absorbție sau eliberare a medicamentului este capacitatea sa de a modifica farmacocinetica medicamentelor. [16]

Avantajele utilizării nanotehnologiei în farmacologie

Îmbunătățiți distribuția farmacocinetică

Distribuția ar putea fi forțată către țesuturile vizate ( țintă ), scăzând-o și în celelalte.

Nanofarmaceuticele potențiale ar putea funcționa cu specificitate ridicată. Există două metode posibile pentru a crește specificitatea:

  • metoda pasivă , care trebuie utilizată în cazul tumorilor : în urma unei vascularizații mai mari a maselor tumorale, ar exista o prezență mai mare pe țesuturile țintă
  • metode active : utilizarea sondelor de care sunt legate moleculele medicamentoase [17]

Unul dintre impacturile majore ale nanotehnologiei și nano-științelor ar putea fi conducerea dezvoltării de noi molecule cu un comportament mai bun și mai puține efecte secundare.

Răspuns comandat

O altă caracteristică / ipoteză importantă este răspunsul controlat (în engleză triggered response). Medicamentele sunt plasate în interiorul corpului și acționează numai atunci când apare un anumit semnal, care acționează ca un activator. De exemplu, au fost proiectate nanoparticule care se pot încălzi dacă sunt plasate într-un câmp magnetic și atașate la molecule active, cum ar fi medicamentele. Acest complex este injectat și atunci când nanoparticulele au ajuns la organul țintă, se activează un câmp magnetic selectiv. În acest fel, se obține o eliberare locală a medicamentului. [18] Alte exemple se referă la sisteme controlate endogen, în care medicamentele sunt eliberate sau activate prin diferența de pH sau concentrația moleculelor, cum ar fi glutationul. [19] nanovirusuri

  1. RESEND [[nanovius
  1. RETIREA Numele paginii de destinație

]]

Exemple de metode pentru modificarea biodisponibilității

Metode de modificare a biodisponibilității: exemple
Lipozomi sau nanosomi Convențional (nu este stabilizat)
Stabilizat Nu pegilațiOptisoma TM
Non-Optisoma TM
Pegilates Microsfere
Nanoparticule
Conjugate și polimeri Tipul nanosferei
Tipul nanocapsulei
Dendrimeri
SMEDDS
MEMS

Lipozomi sau nanozomi

Lipozomii sunt vezicule compuse din unul sau mai multe straturi ale unui strat strat lipidic. Medicamentele încapsulate în acest strat bistrat ar putea fi protejate împotriva degradării. [20] . Mai mult, cu încapsulare volumul de distribuție poate fi redus semnificativ, cu o creștere a efectului terapeutic și o scădere a efectelor secundare. De fapt, de exemplu în cazul tumorilor, discontinuitatea suprafeței endoteliale (tipică neoplasmelor) duce la un pasaj extravasal mai mare al lipozomilor. [21]

Lipozomi nestabilizați (convenționali) (CL)

De obicei sunt compuse din diferite tipuri de grăsimi, deși sunt de obicei foarte bogate în fosfatidilcolină sau colesterol . [21]

Lipozomi stabilizați (SSL)

În mod normal, stabilizarea membranei are loc cu prezența la exterior a stratului dublu de polimeri care sunt în mod normal fie polietilen glicol (pegilați), fie gangliozid GM1. Aceste tipuri de lipozomi au de obicei un timp de ședere mai lung în circulație [21]

Optisoma TM stabilizează lipozomii nepegilați

De exemplu Optisoma TM sau nanoparticulele de sfingomielină. Acestea sunt produse formate din nanoparticule formate din sfingomielină și colesterol , care încapsulează chimioterapia specifică. Au un diametru de aproximativ 100 nm. Datorită dimensiunii lor, acestea sunt prea mari pentru a trece prin peretele vascular al vaselor normale, în timp ce pot trece prin pereții vasculari mai permeabili ai tumorilor. Lipozomii Optisoma TM sunt utilizați în prezent ca purtători pentru vincristină, vinorelbină și topotecan. În plus, optisomii pot preveni eliminarea medicamentului de către sistemul imunitar. [22]

Lipozomi stabilizați nepegilați, non-optizom TM

Azaya a produs lipozomul stabilizat de proteine (PLS TM). ATI-1123 este formularea de taxotere PSL TM . Azaya studiază, de asemenea, un alt lipozom stabilizat care poartă medicamentul campotecină, numit ATI-1150. [23] [24]

Lipozomi stabilizați pegilați: nanoparticule (sau microsfere)

De exemplu, nanoparticulele Tocosol TM , care este o emulsie pe bază de vitamina E [25] .
Abraxane TM (particule legate de proteine ​​paclitaxel). sau paclitaxel, legat de albumine care formează nanoparticule de aproximativ 130 nm în diametru [26]

Conjugate și polimeri

Lipozomii nu sunt singurul mijloc de modificare a distribuției medicamentelor. Un sistem este de a se lega de grupările PEG sau de a conjuga medicamentul care urmează să fie utilizat cu polimerul. Acesta este cazul N- (2-hidroxipropil) metacrilamidei (HPMA) care este neimunogen. O altă caracteristică este creșterea solubilității în apă (importantă dacă medicamentul legat nu este solubil în apă) [25] [27] Particulele de polimer pot fi împărțite în nanosfere și nanocapsule [28]

Medicamente conjugate cu polimeri de tip nanosferică

Aceasta este o matrice polimerică asemănătoare unui burete, constând dintr-un strat polimeric care cuprinde medicamentul care trebuie transportat în interior. [28]

Medicamente conjugate cu polimeri de tip Nanocapsule

Acesta este un strat format din polimeri care cuprinde medicamentele (după modelul lipozomilor). [28]

Dendrimeri

Vedeți intrarea dendrimer și, de asemenea, în paragrafele nanoshell și imprinting molecular . În ceea ce privește utilizarea în chimioterapie, totuși, s-au generat complexe de dendrimer G5 care utilizează acidul folic ca agent țintă (deoarece facilitează intrarea în celula tumorală) și metotrexatul (MTX) ca agent chimioterapeutic. [29]

SMEDDS

Sisteme de eliberare a medicamentelor auto-microemulsionante. Prin urmare, este un amestec de ulei, surfactant și cosurafactanți care sunt emulsionate într-un mediu apos, datorită agitației moi efectuate spontan de tractul gastro-intestinal. [30]

Sisteme microelectromecanice (MEMS)

Acestea sunt microdispozitive care pot acumula medicamentul și îl pot elibera la cerere. Unele au microcip [20]

Absorbția medicamentelor în organitele intracelulare

Folosind liganzi de suprafață introduși în complexe macromoleculare, medicamentele pot fi aduse în celulă, dirijându-le, de exemplu, către organite specifice. Acest lucru ar putea fi foarte util în combaterea unor boli precum depozitarea lizozomală , cancer, boala Alzheimer [31]

Cristale lichide

Cristalele lichide pot fi utilizate în spectroscopie moleculară și imagistică de diagnostic . Este posibilă și utilizarea în biosenzori, evitând utilizarea markerilor toxici [32]

Nanodiamante

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Nanodiamante .

Nanodiamantele sunt diamante care provin atunci când un amestec de TNT / RDX (3/2) este supus arderii supersonice (5 GPa, 2000 ° C). Se formează diamante de aproximativ 4 nm în diametru. Profesorul Dean Ho , dr. Houjin Huang și dr. Erik Pierstorff de la Universitatea Northwestern, în colaborare cu dr. Eiji Osawa de la Institutul japonez de cercetare NanoCarbon, au arătat că nanodiamantele pot transporta medicamente în celule fără a produce efecte. sisteme.

Hidrogel

Hidrogelurile sunt polimeri tridimensionali care, atunci când sunt așezați în medii apoase, se umflă, dar nu se dizolvă. Ele pot fi utilizate pentru a reglementa eliberarea de droguri. Ele pot modula eliberarea medicamentelor ca răspuns la schimbările din mediu, cum ar fi schimbările de aciditate și temperatură. Se crede că le folosește împreună cu tehnica de imprimare moleculară [20] .

Amprentare moleculară

[33] [34]
Imprimarea moleculară este o tehnică prin care un cocktail de monomeri interacționează cu o anumită moleculă. Complexul este apoi fuzionat , creând un polimer complementar proteinei țintă, atât în ​​formă, cât și în funcție. Aceasta ar putea fi utilizată pentru a controla eliberarea medicamentelor, oferind imitații de substanțe biologice, cum ar fi anticorpi ( plasticorp ) și enzime (plastizimie). Deocamdată, însă, aceștia sunt compuși care au o afinitate și o selectivitate reduse. Pe de altă parte, dendrimerii (vezi mai jos) par să aibă o mai mare selectivitate, activitate și o solubilitate mai bună în componentele organice [35]

Nanoparticule superparamagnetice

Nanoparticulele cu oxid de fier sunt utilizate în mod normal. Acestea, legate de medicamente, pot fi direcționate către un anumit organ în virtutea aplicării câmpurilor magnetice externe. Acest lucru duce la maximizarea efectului țintă, reducând în același timp efectele secundare. De asemenea, ar putea intra pe site-uri greu accesibile (cum ar fi urechea internă). [36]

Absorbția pulmonară

Secțiunea goală
Această secțiune despre medicamente este încă goală . Ajută-ne să-l scriem!

Absorbție transdermică

Secțiunea goală
Această secțiune despre medicamente este încă goală . Ajută-ne să-l scriem!

Nanoparticule în imagistica de diagnostic

Folosirea tehnicilor de imagistică a contrastului la scară nano, cum ar fi ultrasonografia și rezonanța magnetică nucleară , ar putea obține imagini mai bune, datorită contrastului mai mare și a vizualizării selective.
În special, ultrasunetele cu mediu de contrast (CEUS) primesc o atenție deosebită, care utilizează, de exemplu, microbule de siliciu sau nanostructuri, o tehnică foarte utilă în ultrasunete pentru localizarea metastazelor și a neoplasmelor primare. [37]
O altă posibilitate este utilizarea gadoliniului legat de stratul lipidic al nanoparticulelor, care poate fi utilizat pentru a spori ultrasunetele sau RMN-ul. [38]

Microbulele încapsulate cu lipide sunt utilizate, deocamdată, numai pe modele animale , în deblocarea trombilor arteriali [39]

Utilizarea nanoparticulelor legate de markeri

Ilustrație schematică care arată modul în care nanoparticulele sau alte tipuri de medicamente pot fi utilizate pentru tratarea cancerului.

Se studiază posibilitatea legării unor markeri la diferite tipuri de nanoparticule, cum ar fi nanoșchii , dendrimerii, lipozomii, markerii capabili să recunoască diferite tipuri de celule , cum ar fi celulele canceroase.

Marcatorii ar putea fi:

  • acid folic , prezent în toate celulele, dar în primul rând în celulele canceroase
  • integrina αvβ3, prezentă în celulele vaselor tumorale. [40]

Nanoshell de aur

Cercetătorii de la Universitatea Rice , conduși de profesorul Jennifer West, au arătat că utilizarea nano- cojilor acoperite cu aur poate distruge celulele canceroase ale șoarecilor. Nanoshells sunt cochilii metalice foarte subțiri (de obicei câțiva nanometri) care conțin un miez dielectric . În virtutea acestei structuri, ele posedă anumite proprietăți chimice și optice . De fapt, prin variația dimensiunilor învelișului și a miezului, rezonanța optică a acestor particule poate fi variată cu precizie într-o gamă largă, între ultraviolete și infraroșu mediu. Este important să rețineți că lungimile de undă apropiate de infraroșu ( Aproape de infraroșu - NIR), cuprinse între 750 și 1400 nm, au frecvențe în care transmisivitatea tisulară este cea mai mare. În plus, nanoshells au, de asemenea, o sensibilitate scăzută la denaturarea termică și / sau chimică. Nanoshells pot fi etichetați pentru a se lega de celulele canceroase prin conjugarea anticorpilor peptidici pe suprafața nanoshell. Prin iradierea zonei tumorii cu un laser , care trece prin țesuturi fără a le încălzi, aurul este încălzit suficient pentru a provoca moartea celulelor canceroase. [41]

Dendrimeri

Un om de știință, James Baker de la Universitatea din Michigan, crede că a descoperit un mod foarte eficient de detectare a celulelor canceroase. El se referă la moleculele numite dendrimeri . Aceste molecule au sute de cârlige care permit atașarea la celule. Baker a atașat apoi acid folic la câteva dintre ele. Celulele canceroase au mai mulți receptori de vitamine decât celulele normale, astfel încât dendrimerii să poată intra în celulă. La baza dendrimerilor, Baker plasează medicamente anticanceroase care vor fi absorbite atunci când dendrimerul intră în celulă, ghidând astfel medicamentul către tumoare și nicăieri altundeva (Bullis 2006). [42] În terapia fotodinamică , un dispozitiv este plasat în interiorul corpului și iluminat cu lumină din exterior. Lumina este absorbită de particulă și dacă particula este metalică, energia luminii va încălzi particula și țesutul înconjurător. Lumina poate fi, de asemenea, utilizată pentru a produce molecule de oxigen cu energie ridicată, care pot reacționa chimic la majoritatea moleculelor organice găsite în apropierea lor (cum ar fi tumorile). Această terapie este atractivă din mai multe motive. Nu lasă o urmă toxică de molecule reactive în interiorul corpului (cum ar fi chimioterapia), dar este direcționată doar acolo unde funcționează lumina și dacă particulele există. Terapia fotodinamică are potențialul de proceduri neinvazive pentru tratarea bolilor, inclusiv a cancerelor.

Nanosenzori

[43]

Nanosenzorii sau senzorii chimici sau biologici care transmit informații la nivel molecular nu au fost încă sintetizați, dar există speculații importante cu privire la utilitatea lor.

De exemplu, fiind capabili să observe schimbări de volum sau concentrație sau deplasare și forțe gravitaționale sau electrice sau magnetice sau de presiune sau termice ale celulelor, nanosenzorii ar putea recunoaște celulele între ele, evidențiind în special cele canceroase. [44] . Utilizarea, în medicină, ar putea fi, de asemenea, opusă, adică comunicarea micro-variațiilor care apar în afara corpului și comunicarea acestora către alte artefacte nanometrice introduse în interiorul corpului.

Nanoparticule de selenid cadmiu (punct cuantic)

Nanoparticulele de selenură de cadmiu ( punct cuantic , în engleză quantum dot) luminează atunci când sunt expuse la lumina ultravioletă. Când sunt injectați, se filtrează în jurul tumorii. Chirurgul poate vedea apoi strălucirea tumorii și poate folosi imagistica ca ghid pentru o îndepărtare mai precisă. Un senzor format din mii de nano-fibre, capabil să detecteze proteinele și alți bio-markeri eliberați de celulele canceroase, ar putea permite detectarea și diagnosticarea precoce a cancerului din câteva picături de sânge ale pacientului. [45]

Coloranții sunt adesea utilizați în medicină, de exemplu pentru a colora celulele. Limitele sunt după cum urmează:

  • pentru fiecare culoare trebuie folosite vopsele diferite
  • trebuie folosite lasere diferite pentru a permite fluorescenței fiecărei culori
  • culorile tind să se amestece și să decoloreze cu ușurință

„ Punctele cuantice ” sunt nanocristale care măsoară doar câțiva nanometri (adică volumul unei proteine), au proprietatea de a emite fluorescență în aproape toate culorile; ar putea fi folosite ca sonde pentru a detecta anumite reacții în celule, deoarece detectează cantități minime ale unei molecule date. Sunt disponibile într-o paletă de culori aproape nelimitată, care poate fi personalizată prin schimbarea dimensiunii particulelor sau a compoziției. Pot fi forțați la fluorescență cu lumină albă, pot fi legați de biomolecule pentru a forma sonde lungi și sensibile pentru a identifica compuși specifici, de mii de ori mai sensibili decât coloranții convenționali ... și pot urmări evenimentele biologice prin legarea fiecărei componente biologice ( de exemplu proteine ​​sau secvențe de ADN) cu nanopuncte de diferite culori.
Punctele pot fi unite la molecule pentru a forma sonde, care acționează ca recunoscători de molecule[43] . De exemplu, acestea ar putea fi utilizate pentru a monitoriza cinetica, distribuția și metabolismul medicamentelor este importantă. O modalitate de a face acest lucru este cu coloranții. Unele companii cred că punctele cuantice vor oferi un mijloc simplu și ieftin de screening pentru mulți viruși pe o probă simplă de sânge. Cercetătorii au construit o endonuclează fotoinductibilă. De asemenea, am putea construi senzori care măsoară glicemia direct, într-un mod mult mai simplu (și în timp real) decât cei actuali [46] .

ADN-ul ar putea fi folosit și ca momeală pentru a construi circuite integrate CMOS , integrându-l cu un artefact nanomolecular cu funcție de senzor. [47] [48]

Neurobionică

Interfețele neuroelectronice sunt o aplicație „vizionară” în conformitate cu construcția nanodispozitivelor, care ar putea permite computerelor să se conecteze cu sistemul nervos central. Această idee necesită construirea unei structuri moleculare care să permită recepția, controlul sau modificarea impulsurilor nervoase de la un computer extern. Computerul ar trebui să fie capabil să interpreteze, să înregistreze și să răspundă la semnalele pe care corpul le emite atunci când percepe senzații. Cererea pentru astfel de structuri este enormă, deoarece există numeroase boli care implică sistemul nervos central, cum ar fi scleroza laterală amiotrofică , scleroza multiplă sau leziunile și accidentele care pot modifica sistemul nervos cu disfuncții consecvente, cum ar fi paraplegia și tetrapllegia . Ne-am putea gândi, de asemenea, la sisteme care servesc la creșterea performanței , echipând astfel organismul cu senzori pe care nu îi posedăm în mod normal (de exemplu, viziunea frecvențelor la care nu suntem în mod normal sensibili). Trebuie luate două considerații la selectarea sursei de alimentare pentru astfel de aplicații. Există strategii capabile de realimentare și nu capabile de realimentare. O strategie de reaprovizionare capabilă implică faptul că energia este alimentată continuu sau periodic cu surse acustice, chimice sau electrice externe. O strategie de nerealimentare implică faptul că toată energia este extrasă dintr-un depozit intern care se oprește atunci când se consumă toată energia.
O limitare este posibila interferență electrică. Câmpurile electrice, impulsurile electromagnetice pot provoca interferențe. În plus, sunt necesari izolatori groși pentru a evita pierderile de electroni și, în caz de conductivitate ridicată a mediului de viață, riscul de pierdere bruscă de energie și scurtcircuit. În cele din urmă, sunt necesare rețele „grele” pentru a conecta cantități mari fără supraîncălzire. Aceste tipuri de rețele sunt în mod evident foarte dificil de construit, deoarece trebuie să fie poziționate cu precizie în sistemul nervos pentru a monitoriza și a răspunde la semnalele nervoase. Structurile care realizează interfața SNC / computer trebuie să fie, de asemenea, compatibile cu sistemul imunitar [49] . Deși potențialul acestor structuri este incredibil, este, deocamdată, doar speculație.
Aceste considerații deschid o discuție profundă asupra semnificației, domeniului de aplicare, eticii, a tot ceea ce este aplicația omului pentru a crește performanța, adică transumanismul . Mai mult, aceste tipuri de intervenție asupra ființei umane reunesc două domenii tradițional separate: adică între material și imaterial, între trăire și mașină. [50]

Fullereni

Fullerena la 60 de atomi de carbon.

Fullerenele , compuși chimici descoperiți în anii 1980, sunt molecule în formă de minge de fotbal formate din atomi de carbon. In vivo au o activitate toxică asupra bacteriilor [51] Unii autori au demonstrat, dimpotrivă, o activitate de protecție asupra neuronilor și, în special, o activitate de reducere a leziunilor axonale la șoarecii cu scleroză multiplă. [52]

Spume bioactive sol-gel utilizate pentru regenerarea celulelor

Au fost produse spume Sol-gel care pot acționa ca o structură de susținere pentru regenerarea unui țesut, inclusiv regenerarea sistemului circulator al țesutului însuși. [53] În practică, acest lucru ar presupune izolarea celulelor sănătoase și dezvoltarea lor pe o matrice compusă din biomateriale degradabile. [54]

Complexe proteice

În prezent, mult interes pentru medicină se îndreaptă către complexele proteice . Într-adevăr, în metabolismul celulei, acești complexe au o importanță fundamentală. Să ne gândim, de exemplu, la proteinele care alcătuiesc porii celulari sau nucleari (alcătuite din aproximativ treizeci de molecule diferite pentru un total de aproximativ 600 de proteine). De fapt, se pare că interacțiunea dintre proteine ​​pentru a forma complexe este mai pronunțată decât se credea anterior. Unii autori vorbesc, de asemenea, despre o rețea gigantică de complexe proteice coerente [55] În această perspectivă, nanoscopia devine o nouă frontieră [56]

Asamblori moleculari

Nanotehnologia moleculară este un subcâmp speculativ care se preocupă de posibilitatea de a proiecta asamblori moleculari sau mașini care pot restructura ceva la nivel molecular.
De asemenea, în această ipoteză, ansamblorii nanomoleculari ar putea intra în celule și pot modifica moleculele deteriorate și le pot reconstrui pe noi. Nanotehnologia moleculară este extrem de teoretică, în prezent ideea de asamblori moleculari și nanorobotoți sunt cu mult dincolo de capacitățile actuale.
O anumită anxietate generează ideea combinației de molecule organice și anorganice. De fapt, nanotehnologiile prin combinarea materialului organic și anorganic intervin asupra metabolismului celular. Prin urmare, s-ar putea modifica organismele vii prin modificarea ADN-ului, creând mașini moleculare sau mașini care sintetizează o mare varietate de macromolecule, pătrunzând și integrându-se în celulele vii [57].

Împuternicirea umană

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Împuternicirea umană .

Nanotehnologia este unul dintre principalele instrumente pe care studenții așa-numitelor îmbunătățiri umane le iau în considerare. Calea împuternicirii umane va tinde tot mai mult să șteargă diferența dintre împuternicirea subiectului sănătos și terapia subiectului bolnav. [58]

Utilizări politico-sociale

La stessa tecnologia potrebbe essere utilizzata per fabbricare nanosensori, nanomicrofoni, nanocamere, con l'intento di controllare le persone. Alcuni nanochip potrebbero essere utilizzati per modificare le risposte comportamentali con un chiaro effetto di controllo della personalità [2] .

Nanobrevetti

La nanotecnologia sta seguendo i passi delle altre scienze con un aumento esponenziale dei numeri di brevetti:

  • Yang Mengjun, ha ottenuto più di 900 brevetti su formulazioni nanotecnologiche di erbe utilizzate nella medicina tradizionale cinese.
  • Charles Liebner, dell'Università di Harvard, ha ottenuto il brevetto per nanosbarre di ossido composti da metalli: allo stato attuale i brevetti relativi sono almeno 33. [59]

Tossicità nanomateriali

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Nanotossicologia .

Esistono molte visioni diverse sulla tossicità dei nanomateriali. [60] A tutt'oggi la tossicità dei nanomateriali è ancora oggetto di studio, ma esistono molti punti di preoccupazione riguardo ai possibili danni alla salute.

Assorbimento

  • Per inalazione

l'assorbimento tramite inalazione e ovviamente ammesso e tramite gli alveoli le nanoparticelle possono raggiungere il circolo

  • Tramite ingestione.

Questa via è ammessa come probabile, anche se gli studi non sono ancora esaustivi.

  • Transdermica.

Non è ancora certa la possibilità di assorbimento transdermico.

Effetto tossico

Il dott. Chiu-Wing Lam del Wyle Laboratories, Houston, nel 2003 sostenne che componenti inoffensivi di dimensioni micrometriche, possono essere tossici a scala nanometrica. Inoltre:

  • Le nanoparticelle si possono depositare a livello del polmone creando un effetto infiammatorio in loco
  • Esistono pochi rapporti che segnalano un deposito di nanoparticelle intracerebrale per via del nervo olfattivo
  • Esistono report che suggeriscono che le nanoparticelle possano entrare nel tessuto cerebrale ed alterarne la trasmissione [61]
  • Pare che l'esposizione di nanoparticelle su pelle intatta possa entrare nel circolo ematico
  • È stato dimostrato un assorbimento gastroenterico
  • Sono stati segnalati nei ratti tumori polmonari secondari all'esposizione [62] .

Sono già state identificate nanoparticelle, ingegnerizzate o risultato casuale di combustioni ad alta temperatura, all'interno di tessuti patologici umani ed animali. Le patologie erano in genere cancerose di tessuti molli o del sangue, ma si sono registrati anche casi di sindromi del Golfo o dei Balcani e patologie misteriose. Il libro Nanopathology: the health impact of nanoparticles pubblicato da Pan Stanford, Singapore illustra i casi di nanocontaminazioni. [63]

Visione d'insieme

La nanomedicina ha fondamentalmente tre campi d'interesse: [64]

  • l'ottimizzazione delle tecnologie già esistenti in campo medico
  • lo sviluppo di nuovi sistemi per la diagnostica in vivo e la somministrazione mirata di farmaci
  • l'aumento delle competenze per produrre nuovi materiali più affidabili, efficaci ed a costi inferiori

Con la nanomedicina si potrebbe arrivare ad avere strumenti di analisi della salute o della malattia e della sua progressione, direttamente in vivo . Si potrebbero anche utilizzare tali sensori per analisi intracellulari.

Le nanotecnologie potrebbero essere utilizzate per produrre nuovi tessuti od anche supporti per la rigenerazione cellulare, ad esempio in organi deteriorati.

Al di là di questo panorama così futuribile ed ottimista, esistono alcuni motivi di prudenza: [64]

  • non si conoscono ancora a sufficienza gli effetti in vivo delle nanostrutture
  • il nanoparticolato sta dimostrando un effetto tossico importante.
  • i sistemi molecolari utilizzati come carrier per altri farmaci potrebbero avere un importante effetto tossico. Ad esempio le buckball , se si aggregano, possono penetrare nel terreno e, legandosi ai pesticidi , veicolarli nell'organismo di animali, quali i vermi , penetrando quindi nella catena alimentare.
  • nanopovertà : se la nanomedicina dovesse espandersi notevolmente probabilmente si produrrebbe un nano-divide tra paesi poveri e ricchi; e all'interno della popolazione degli stessi paesi ricchi.
  • ulteriore spostamento di interesse economico per la ricerca su malattie che colpiscono l'occidente, con una scarsità perdurante di ricerca sulle cosiddette malattie dimenticate (ovvero lebbra , malaria , tubercolosi , malattia del sonno , malattia di Chagas ...)
  • combinazione tra molecole organiche ed inorganiche.

Note

  1. ^ Robert A. Freitas jr., Nanomedicine, Volume I: Basic Capabilities , Austin, TX, Landes Bioscience, 1999, ISBN 1-57059-645-X . URL consultato il 29 aprile 2008 (archiviato dall' url originale il 14 agosto 2015) .
  2. ^ a b http://www.lex.unict.it/didattica/materiale07/biogiuridica/slide/9-nanotecnologie.ppt
  3. ^ Wagner V, Dullaart A, Bock AK, Zweck A, The emerging nanomedicine landscape , in Nat Biotechnol. , vol. 24, n. 10, ottobre 2006, pp. 1211-1217, DOI : 10.1038/nbt1006-1211 , PMID 17033654 .
  4. ^ Freitas RA Jr, What is Nanomedicine? ( PDF ), in Nanomedicine: Nanotech. Biol. Med. , vol. 1, n. 1, 2005, pp. 2-9, DOI : 10.1016/j.nano.2004.11.003 .
  5. ^ Editorial., [https://www.nature.com/nmat/journal/v5/n4/full/nmat1625.html Nanomedicine: A matter of rhetoric?] , in Nat Materials. , vol. 5, n. 4, 2006, p. 243, DOI : 10.1038/nmat1625 .
  6. ^ Daniel Ratner, Mark Ratner, Nanotechnology: A Gentle Introduction to the Next Big Idea , Prentice Hall PTR, 2003, ISBN 978-0-13-101400-8 .
  7. ^ Richard Coombs, Dennis W. Robinson, Nanotechnology in Medicine and the Biosciences , Taylor & Francis, 1996, ISBN 978-2-88449-080-1 .
  8. ^ Freitas Robert A., Jr., Current Status of Nanomedicine and Medical Nanorobotics ( PDF ), in Journal of Computational and Theoretical Nanoscience , vol. 2, 2005, pp. 1-25, DOI : 10.1166/jctn.2005.001 .
  9. ^ Martin, CR; Kohli, P, The emerging field of nanotube biotechnology , in Nature Rev. Drug Discov , vol. 2, n. 1, 2003, pp. 29-37, DOI : 10.1038/nrd988 , PMID 12509757 .
  10. ^ Steinle ED, Mitchell DT, Wirtz M, Lee SB, Young VY, Martin CR, Ion Channel Mimetic Micropore and Nanotube Membrane Sensors , in Anal. Chem. , vol. 74, n. 10, 2002, pp. 2416-2422, DOI : 10.1021/ac020024j , PMID 12038769 .
  11. ^ Lee SB, Mitchell DT, Trofin L, Nevanen TK, Soderlund H,Martin CR, Antibody-Based Bio-Nanotube Membranes for Enantiomeric Drug Separations , in Science , vol. 296, n. 5576, 21 giugno 2002, pp. 2198-2200, DOI : 10.1126/science.1071396 , PMID 12077410 .
  12. ^ Mitchell DT, Lee SB, Trofin L, Li N, Nevanen TK, Soderlund H, Martin CR, Smart Nanotubes for Bioseparations and Biocatalysis , in J. Am. Chem. Soc. , vol. 124, n. 40, 2002, pp. 11864-5, DOI : 10.1021/ja027247b , PMID 12358526 .
  13. ^ Harvard University - The Harvard Nanopore Group
  14. ^ William C. Zamboni, Concept and Clinical Evaluation of Carrier-Mediated Anticancer Agents ( PDF ), in The Oncologist , vol. 13, n. 3, 2008, pp. 248-260, DOI :10.1634/theoncologist.2007-0180 , PMID 18378535 .
  15. ^ in-Pharma Technologist.com, Nanotechnology to revolutionise drug delivery , su in-pharmatechnologist.com , 7 marzo 2005. URL consultato il 21 maggio 2009 .
  16. ^ Allen TM, Cullis PR, Drug Delivery Systems: Entering the Mainstream , in Science , vol. 303, n. 5665, 19 marzo 2004, pp. 1818-1822, DOI : 10.1126/science.1095833 , PMID 15031496 .
  17. ^ AZ nanotechnology, Targeted Drug Delivery and Drug Release Systems Using Nanotechnology For Improved Healthcare , su azonano.com , 23 agosto 2003. URL consultato il 21 maggio 2009 .
  18. ^ Remote control of nanoparticles for customized direct drug delivery to tumors , in Nanomedicine , vol. 2, n. 6, dicembre 2007, pp. 759-761, DOI : 10.2217/17435889.2.6.759 .
  19. ^ ( EN ) Melissa Santi, Ana Katrina Mapanao e Domenico Cassano, Endogenously-Activated Ultrasmall-in-Nano Therapeutics: Assessment on 3D Head and Neck Squamous Cell Carcinomas , in Cancers , vol. 12, n. 5, 25 aprile 2020, p. 1063, DOI : 10.3390/cancers12051063 . URL consultato il 1º luglio 2020 .
  20. ^ a b c Targeted Drug Delivery and Drug Release Systems Using Nanotechnology For Improved Healthcare
  21. ^ a b c Daryl C. Drummond, Olivier Meyer, Keelung Hong, Dmitri B. Kirpotin and Demetrios Papahadjopoulos, Optimizing Liposomes for Delivery of Chemotherapeutic Agents to Solid Tumors, Pharmacological reviews Vol. 51, Issue 4, 691-744, December 1999
  22. ^ https://biz.yahoo.com/pz/070525/120338.html
  23. ^ http://www.satechnews.com/headlines.cfm?PageContent=category&ClusterID=NT&StoryID=1024&NoEvents=NO&CFID=919916&CFTOKEN=20740
  24. ^ http://www.azayatherapeutics.com/technology/ATI-1123.php
  25. ^ a b William C. Zamboni, Concept and Clinical Evaluation of Carrier-Mediated Anticancer Agents , in The Oncologist , vol. 13, marzo 2008 [1] , pp. 248-260.
  26. ^ [2]
  27. ^ Vicent MJ, Manzanaro S, de la Fuente JA, Duncan R., HPMA copolymer-1,5-diazaanthraquinone conjugates as novel anticancer therapeutics,J Drug Target. 2004;12(8):503-15
  28. ^ a b c http://www.bioindustrypark.it/diadi2000/diadi/boost/analisi/report%20nanobiotech%20-%20def%2012-05.pdf
  29. ^ Myc A, Douce TB, Ahuja N, Kotlyar A, Kukowska-Latallo J, Thomas TP, Baker JR Jr., Preclinical antitumor efficacy evaluation of dendrimer-based methotrexate conjugates, Anticancer Drugs. 2008 Feb;19(2):143-9
  30. ^ Bok Ki Kang a, Jin Soo Lee a, Se Kang Chon a, Sang Young Jeong c, Soon Hong Yuk b, Gilson Khang a, Hai Bang Lee c and Sun Hang Cho, Development of self-microemulsifying drug delivery systems (SMEDDS) for oral bioavailability enhancement of simvastatin in beagle dogs, International Journal of Pharmaceutics Volume 274, Issues 1-2, 15 April 2004, Pages 65-73
  31. ^ Bareford LM, Swaan PW., Endocytic mechanisms for targeted drug delivery, Adv Drug Deliv Rev. 2007 Aug 10;59(8):748-58. Epub 2007 Jun 28
  32. ^ Tecnologia dei cristalli liquidi, incontro internazionale al Politecnico di Milano - Innov'azione
  33. ^ SCZimmerman, MSW endland, NARak ow, I.Zharo v, and KSSuslick, Nature 418, 399 (2002).
  34. ^ MY oshikawa, Bioseparation 10, 277 (2001)
  35. ^ Freitas, Robert A., Jr. (2005). Current Status of Nanomedicine and Medical Nanorobotics. Journal of Computational and Theoretical Nanoscience 2: 1–25. DOI:10.1166/jctn.2005.001
  36. ^ Allison L Barnes1 email, Ronald A Wassel2 email, Fadee Mondalek3 email, Kejian Chen, Kenneth J Dormer and Richard D Kopke, Magnetic characterization of superparamagnetic nanoparticles pulled through model membranes, BioMagnetic Research and Technology 2007, 5:1 [3]
  37. ^ ( EN ) Paolo Armanetti, Salvador Pocoví-Martínez e Alessandra Flori, Dual photoacoustic/ultrasound multi-parametric imaging from passion fruit-like nano-architectures , in Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine , vol. 14, n. 6, 2018-08, pp. 1787-1795, DOI : 10.1016/j.nano.2018.05.007 . URL consultato il 1º luglio 2020 .
  38. ^ Calliada F, Campani R, Bottinelli O, Bozzini A, Sommaruga MG, Ultrasound contrast agents: basic principles , in Eur J Radiol , 27 Suppl.2, maggio 1998, pp. S157-60, DOI : 10.1016/S0720-048X(98)00057-6 , PMID 9652516 .
  39. ^ Xie F, Tsutsui JM, Lof J, Unger EC, Johanning J, Culp WC, Matsunaga T, Porter TR,Effectiveness of lipid microbubbles and ultrasound in declotting thrombosis , in Ultrasound Med Biol , vol. 31, n. 7, luglio 2005, pp. 979-85, DOI : 10.1016/j.ultrasmedbio.2005.03.008 , PMID 15972204 .
  40. ^ Nanotechwire.com, Nanomaterials Key to New Strategies for Blocking Metastasis , su nanotechwire.com , 21 luglio 2008. URL consultato il 27 maggio 2009 .
  41. ^ Loo C, Lin A, Hirsch L, Lee MH, Barton J, Halas N, West J, Drezek R, Nanoshell-enabled photonics-based imaging and therapy of cancer ( PDF ), in Technol Cancer Res Treat. , vol. 3, n. 1, febbraio 2004, pp. 33-40, PMID 14750891 .
  42. ^ Shi X, Wang S, Meshinchi S, Van Antwerp ME, Bi X, Lee I, Baker JR Jr., Dendrimer-entrapped gold nanoparticles as a platform for cancer-cell targeting and imaging , in Small , vol. 3, n. 7, 2007, pp. 1245-1252.
  43. ^ a b Robert A., Jr. Freitas, Current Status of Nanomedicine and Medical Nanorobotics , in Journal of Computational and Theoretical Nanoscience , vol. 2, 2005, pp. 1-25. DOI : 10.1166/jctn.2005.001
  44. ^ Freitas Jr RA., Nanomedicine, Volume 1: Basic Capabilities , in Austin: Landes Bioscience , 1999, ISBN 1-57059-680-8 .
  45. ^ Zheng G, Patolsky F, Cui Y, Wang WU, Lieber CM. title= Multiplexed electrical detection of cancer markers with nanowire sensor arrays , Nat Biotechnol. , vol. 23, n. 10, 2005, pp. 1294-1301.
  46. ^ Ratner MA, Ratner D, Ratner M., Nanotechnology: A Gentle Introduction to the Next Big Idea , in Upper Saddle River: Prentice Hall , 2003, ISBN 0-13-101400-5. .
  47. ^ Cavalcanti A, Shirinzadeh B, Freitas RA Jr., Kretly LC., Medical Nanorobot Architecture Based on Nanobioelectronics , in Recent Patents on Nanotechnology . , vol. 1, n. 1, 2007, pp. 1-10.
  48. ^ Vaughn JR., Over the Horizon: Potential Impact of Emerging Trends in Information and Communication Technology on Disability Policy and Practice , in National Council on Disability , Washington DC. , dicembre 2006, pp. 1-55.
  49. ^ Nanomedicine, Volume IIA: Biocompatibility , by Robert A. Freitas Jr. 2003, ISBN 1-57059-700-6
  50. ^ relazione del Comitato Nazionale di Bioetica della Presidenza del Consiglio dei ministri Italiano approvato il 09/06/2006
  51. ^ Le Scienze (01/07/2005)
  52. ^ Alexandre S. Basso, Dan Frenkel, Francisco J. Quintana, Frederico A. Costa-Pinto, Sanja Petrovic-Stojkovic, Lindsay Puckett, Alon Monsonego, Amnon Bar-Shir, Yoni Engel, Michael Gozin, and Howard L. Weiner "Reversal of axonal loss and disability in a mouse model of progressive multiple sclerosis", J Clin Invest. 2008 April 1; 118(4): 1532–1543.
  53. ^ Sepulveda P, Jones JR, Hench LL., Bioactive sol-gel foams for tissue repair, J Biomed Mater Res. 2002 Feb;59(2):340-8.
  54. ^ http://www.bioindustrypark.it/diadi2000/diadi/Boost/Analisi/Report%20nanobiotech%20-%20DEF%2012-05.pdf
  55. ^ Barabasi Al, Otvai ZN Network biology: understanding the cell functional organization Nat. Rev: Genet. 5(2), 101-113, 2004
  56. ^ Reiner Peters, From fluorescent nanoscopy to nanosccopic medicine, Nanomedicine 3(1), 2008
  57. ^ K. Eric Drexler, Motori di Creazione - L'Era Prossima della Nanotecnologia
  58. ^ Nanotech Rx, Medical Applications of Nano-scale Technologies: What Impact on Marginalized Communities?, by ETC Group
  59. ^ comeDonChisciotte.net - VERSO IL MONDO NANOTECNOLOGICO
  60. ^ ( EN ) Domenico Cassano, Salvador Pocoví-Martínez e Valerio Voliani, Ultrasmall-in-Nano Approach: Enabling the Translation of Metal Nanomaterials to Clinics , in Bioconjugate Chemistry , vol. 29, n. 1, 17 gennaio 2018, pp. 4-16, DOI :10.1021/acs.bioconjchem.7b00664 . URL consultato il 1º luglio 2020 .
  61. ^ Bjorn Cruts, Anique Driessen, Ludo van Etten, Hakan Tornqvist, Anders Blomberg, Thomas Sandstrom, Nicholas L Mills, Paul JA Borm, Reply to comment on Cruts et al. (2008), "Exposure to diesel exhaust induces changes in EEG in human volunteers" by Valberg et al, Particle and Fibre Toxicology 2008, 5:11
  62. ^ Borm PJ, Robbins D, Haubold S, Kuhlbusch T, Fissan H, Donaldson K, Schins R, Stone V, Kreyling W, Lademann J, Krutmann J, Warheit D, Oberdorster E., The potential risks of nanomaterials: a review carried out for ECETOC,Part Fibre Toxicol. 2006 Aug 14;3:11
  63. ^ A. Gatti., S. Montanari “Nanopathology: The health impact of nanoparticles”, PanStanford Publishing Pte.Ltd Singapore, ISBN 9789814241007
  64. ^ a b Presidenza del Consiglio dei ministri - Comitato nazionale per la bioetica . Nanoscienze e nanotecnologie , approvato in seduta plenaria il 9 giugno 2006.

Voci correlate

Altri progetti

Estratto da " https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Nanomedicina&oldid=122501089 "