Nanotechnologia może mieć rewolucyjny wpływ na rozwój medycyny – twierdzą lekarze. Na to pojęcie składają się inteligentne leki, wczesna diagnostyka, bardziej bezpieczne i skuteczne terapie. W ostatnich latach termin „nanotechnologia” stał się synonimem nowoczesnych produktów najwyższej jakości opartych o najnowsze osiągnięcia nauki. Ile w tym prawdy, a ile mitów?

Nanotechnologia jest nową dziedziną nauki. Uważa się, że została powołana do życia na Kalifornijskim Instytucie Technologicznym, amerykańskiej uczelni technicznej, do której trudniej dostać się niż na Harvard. W 1959 roku znany fizyk Richard Feynman wygłosił tam słynny wykład „Tam na dole jest mnóstwo miejsca” i wszystko się zaczęło.

Inteligentne nanocząsteczki

Pojęcie to odnosi się do niezwykle małych cząstek o rozmiarach kilku do kilku tysięcy atomów, których wielkość mieści się w zakresie od 1 do 100 nanometrów. Aby wyobrazić sobie skalę tej wielkości, trzeba pamiętać, że nanometr jest równy jednej miliardowej metra.

Ze względu na swój niewielki rozmiar nanocząsteczki mają unikalne właściwości, które odróżniają je od większych cząstek. Można je wykorzystać w różnych dziedzinach: od medycyny przez elektronikę po produkcję energii.

Nanomateriały i nanostruktury mogą znacząco poprawić efektywność istniejących technologii. Nanocząsteczki są obecnie wykorzystywane w produkcji okularów odpornych na zarysowania, farb odpornych na pękanie, powłok antygraffiti na ściany, przezroczystych filtrów przeciwsłonecznych, tkanin odpornych na plamy, samoczyszczących się okien czy powłok ceramicznych do ogniw słonecznych.

Nanotechnologia a personalizowana medycyna

Nanomedycyna wykorzystuje nanotechnologię do diagnozowania i leczenia chorób. Używa nanoczujników i nanokapsuł do precyzyjnego dostarczania leków, co minimalizuje skutki uboczne terapii. Naukowcy pracują nad wykorzystaniem sztucznych neuronów w nanomedycynie. Może to przynieść przełom w leczeniu chorób neurologicznych. Mikroroboty w chirurgii to przyszłość nanomedycyny.

Wykorzystanie nanocząstek jako nośników substancji aktywnych, takich jak np. lek onkologiczny, pozwala uzyskać taką jego formę, która wybiórczo może gromadzić się w zmienionych chorobowo miejscach, np. w ogniskach nowotworowych. Dzięki temu jest szansa zmniejszyć niepożądane efekty uboczne, jakie terapia powoduje w całym organizmie.

Nano-leki i ich skuteczność

W ostatnich latach wzrosło zainteresowanie nowoczesnymi metodami dostarczania leków z zastosowaniem nanostruktur, dzięki czemu można liczyć na lepszą zdolność docierania do ściśle określonego miejsca działania leku. Prowadzone są również intensywne badania różnych nanocząsteczek, takich jak nanosfery, nanokapsułki, liposomy, micele, których celem jest poprawa właściwości farmakodynamicznych oraz farmakokinetycznych leków. Oczekuje się, że nanotechnologia w farmacji poprawi skuteczność działania leków oraz zmniejszy działania niepożądane. Pojawiają się jednak pytania o bezpieczeństwo nanocząsteczek.

Nanotechnologia w terapii nowotworów

Wykorzystanie nanocząsteczek w diagnostyce molekularnej umożliwia wczesne wykrycie guzów i tym samych rozpoczęcie wcześniejszego leczenia. Nanocząsteczki mają również ogromne zastosowanie w terapii przeciwnowotworowej jako nośniki związków terapeutycznych, co powoduje wzrost ich biodostępności i akumulacji w obszarze guzów i zapewnia dostarczenie leków w efektywnych dawkach.

Wykorzystanie nanocząsteczek w onkologii daje możliwość wczesnej diagnozy, dostarczenia leków do komórek nowotworowych w skutecznej dawce oraz monitorowania postępów terapii.

Biosensory w diagnostyce

Urządzenia nanofotoniczne otworzyły duże perspektywy w dziedzinie biosensorów.  Wykorzystanie tych urządzeń daje szanse na stałe monitorowanie poziomu hormonów, obecności toksyn i wirusów oraz innych biomarkerów. Najczęściej spotykane optyczne biosensory opierają się na zasadzie tzw. pola zanikającego, wykorzystując głównie nanotechnologię nanoplazmoniki i osiągnięcia fotoniki krzemowej.

Biosensory pola zanikającego mogą wykrywać oddziaływania biomolekularne zachodzące na powierzchni czujnika w czasie rzeczywistym, oferując tym samym szybką, prostą i nieinwazyjną technikę badania procesów biochemicznych lub ilościowego określania analitów. Biosensory nanofotoniczne mogą ułatwić szczegółową i dokładną diagnozę chorób, a także precyzyjnie ukierunkować opiekę zdrowotną.

Nanomateriały w implantologii

Osiągnięcia nanotechnologii wykorzystuje się szeroko w obszarze projektowania i wytwarzania implantów, w tym głownie modyfikacji powierzchni materiałów, które mają za zadanie zastąpić funkcję naturalnej tkanki lub narządu. Ze względu na odpowiednie właściwości mechaniczne i chemiczne najczęściej wykorzystywanymi materiałami na implanty długotrwałe są tytan i jego stopy.

W implantologii stosuje się wiele metod modyfikacji powierzchni przy pomocy nanotechnologii. Nanocząstki wykorzystywane są w celu nadania implantom właściwości biobójczych w obrębie wszczepu. Stosuje się także elektrolityczne wytwarzanie nanorurkowych warstw ditlenku tytanu czy osadzanie powłok o grubościach nanometrycznych, głównie na bazie fosforanów wapnia.

Przyszłość nanomedycyny

Leki, w których ma być wykorzystywana nanotechnologia, cechować się będą głównie mniejszą liczbą działań niepożądanych i większą dostępnością biologiczną niż w przypadku leków otrzymywanych w oparciu o dostępne dotychczas technologie. Dopuszczone do użycia są już leki inteligentne stosowane w leczeniu cukrzycy.