Nanotehnologia in sprijinul medicamentelor

Nanotehnologia in medicinaUna din problemele spinoase cand este creat un medicament este ca acesta sa fie facut sa actioneze cu precadere doar intr-un anumit tesut sau organ. Iata ca nanotehnologia poate prelua cu succes acesta sarcina dificila.

Eva Harth, profesor asistent de chimie la Vanderbilt University, a reusit sa creeze un sistem modular si multi-functional de distributie a medicamenelor in corpul uman care sa creasca eficienta si sa reduca reactiile adverse. Numit popular "burete nanometric", sistemul are ca sarcina transportul unui numar mare din moleculele medicamentului intr-un loc specific din organism.

La acest burete pot fi atasate optional alte facilitati: de pilda un asa numit "transportor molecular", capabil sa treca prin barierele naturale ale corpului si sa ajunga in locuri greu accesibile pentru medicamentele obisnuite, de pilda in creier. Sau anumite molecule-tinta care determina fixarea ansamblului naonometric pe suprafata tumorilor. Si, nu in ultimul rand, mai pot fi atasati marcatori flourescenti care sa indice traseul si locul unde ajunge substanta.

In colaborarea cu Heidi Hamm, a fost creata si o molecula dendritica capabila chiar sa treca prin membrana celulara si sa ajunga la nucleu. In acest fel este deschisa calea spre noi clase de substante, imposibil de utilizat pana in prezent. "Peptidele si proteinele pot actiona ca medicamete, la fel ca moleculele mici. Cu toate acestea, nu este activitate in aceasta arie deoarece nu era vre-o cale de a le introduce in celula. Acum ca exista o metoda, lucrurile se pot schimba." spune Harth.

Este studiata si posibilitatea de a ataca in mod specific anumite forme de cancer cu substante care erau mult prea toxice pentru intregul organism. Insa cu ajutorul "buretelui nanometric" citostaticele vor fi livrate doar in tesutul tumoral.

"Imbunatatirea calitatii vietii persoanelor din intreaga lume - asta e ceea ce ma ghideaza in munca mea", spune profesorul Samuel Stupp, care in vizita de saptamana trecuta la Gteborg a semnat un nou acord de cooperare intre Universitatea din Gteborg si renumita Universitate America's Northwestern din Chicago.Este o vizita foarte cunoscuta si un acord important care a fost semnat.Pentru ca profesor Stupp este omul care a facut soareci paralizati sa mearga din nou!Inversarea si prevenirea paraliziei prin regenerarea maduvei spinarii, conservarea bolilor Parkinson si Alzheimer, repararea universala a tuturor fracturilor osoase si producerea de cartilaje noi. Acestea sunt doar cateva dintre domeniile pe care profesorul Stupp si echipa sa de cercetare le au pe agenda lor de zi cu zi. Echipa pare a fi destul de aproape de a gasi cheia pentru rezolvarea multora din bolile de astazi, prin utilizarea celor mai performante tehnologii de varf - nanotehnologia si medicina regenerativa.

"Imbunatatirea calitatii vietii persoanelor din intreaga lume - asta e ceea ce ma ghideaza in munca mea", spune profesorul Samuel Stupp, care in vizita de saptamana trecuta la Gteborg a semnat un nou acord de cooperare intre Universitatea din Gteborg si renumita Universitate America's Northwestern din Chicago.Este o vizita foarte cunoscuta si un acord important care a fost semnat.Pentru ca profesor Stupp este omul care a facut soareci paralizati sa mearga din nou!Inversarea si prevenirea paraliziei prin regenerarea maduvei spinarii, conservarea bolilor Parkinson si Alzheimer, repararea universala a tuturor fracturilor osoase si producerea de cartilaje noi. Acestea sunt doar cateva dintre domeniile pe care profesorul Stupp si echipa sa de cercetare le au pe agenda lor de zi cu zi. Echipa pare a fi destul de aproape de a gasi cheia pentru rezolvarea multora din bolile de astazi, prin utilizarea celor mai performante tehnologii de varf - nanotehnologia si medicina regenerativa."Imbunatatirea calitatii vietii persoanelor din intreaga lume - asta e ceea ce ma ghideaza in munca mea", spune profesorul Samuel Stupp, care in vizita de saptamana trecuta la Gteborg a semnat un nou acord de cooperare intre Universitatea din Gteborg si renumita Universitate America's Northwestern din Chicago.Este o vizita foarte cunoscuta si un acord important care a fost semnat.Pentru ca profesor Stupp este omul care a facut soareci paralizati sa mearga din nou!

Pana in prezent, profesorul Samuel Stupp a efectuat cercetarile sale pe soareci si a obtinut rezultate bune. Tratamentul presupune injectarea unei substante lichide cu proprietati speciale in coloana vertebrala. Materialul incarca negativ moleculele, apoi se combina cu sangele lui pozitiv perceput de calciu si ioni de sodiu. Rezultatul este o structura tubulara de nanofibre care atrage celulele nervoase si recreeaza conexiuni in structura organismului. Pana in prezent, profesorul Samuel Stupp a efectuat cercetarile sale pe soareci si a obtinut rezultate bune. Tratamentul presupune injectarea unei substante lichide cu proprietati speciale in coloana vertebrala. Materialul incarca negativ moleculele, apoi se combina cu sangele lui pozitiv perceput de calciu si ioni de sodiu. Rezultatul este o structura tubulara de nanofibre care atrage celulele nervoase si recreeaza conexiuni in structura organismului.Rezultatele cercetarilor profesorului Stupp pe soareci au aratat, de asemenea, ca, odata cu un tratament corect, soareci cu Parkinson pot redobandi un grad considerabil de mobilitate si functii ale corpului, dupa cateva luni de tratament ". El explica faptul ca cercetarea sa ar putea deveni de asemenea un beneficiu semnificativ pentru o proportie tot mai mare de persoane in varsta din societatea moderna. "Cu cat suntem mai in varsta, cu atat e nevoie mai mare de grija noastra, deoarece numarul de boli creste odata cu varsta. Utilizarea tratamentului activ pentru a reduce efectele de conditii, cum ar fi Parkinson sau Alzheimer ar fi fantastic pentru imbunatatirea calitatii atat pacientului cat si a vietii sale, precum si costul pentru societate, deoarece ingrijirea celor in dificultate este un cost major ", explica profesorul Stupp.Profesorul Stupp, de asemenea, desfasoara activitati de cercetare in posibilitatea de regenerare a cartilajului osos. "Cartilajul nu se mai regenereaza, din anumite motive, dupa varsta de 18 ani sau 20,", spune profesorul Stupp. Si proteza de genunchi este o operatie foarte complicata cu recuperare lunga, prin urmare, o operatie costisitoare pentru societate, precum si pacientii implicati ", explica profesorul Stupp. "Daca am putea reusi regenerarea cartilajului, am putea lucra, de asemenea, in prevenirea bolilor intr-o masura mai mare, pentru a evita mai tarziu interventiile chirurgicale.Cand vine vorba de operatii pentru genunchi, de exemplu, ar fi de succes daca am putea gasi o cale de a preveni aceste tipuri de operatii ", explica profesorul Stupp." Acelasi lucru este valabil pentru amputari. Daca am putea invata cum sa regeneram oasele, am putea, de asemenea, evita amputatiile. Asta ar putea imbunatati intr-adevar calitatea vietii pentru o multime de oameni din intreaga lume ", explica profesorul Stupp.Noul acord de cooperare intre Universitatea din Gteborg si Universitatea Northwestern din Chicago a fost semnat la 8 decembrie 2009, la o ceremonie oficiala. La ceremonie au participat douazeci de oameni cu legaturi la Universitatea din Gothenburg, GteborgBIO si unele dintre cele mari companii farmaceutice de la Gteborg.

Cand vine vorba de operatii pentru genunchi, de exemplu, ar fi de succes daca am putea gasi o cale de a preveni aceste tipuri de operatii ", explica profesorul Stupp." Acelasi lucru este valabil pentru amputari. Daca am putea invata cum sa regeneram oasele, am putea, de asemenea, evita amputatiile. Asta ar putea imbunatati intr-adevar calitatea vietii pentru o multime de oameni din intreaga lume ", explica profesorul Stupp.Noul acord de cooperare intre Universitatea din Gteborg si Universitatea Northwestern din Chicago a fost semnat la 8 decembrie 2009, la o ceremonie oficiala. La ceremonie au participat douazeci de oameni cu legaturi la Universitatea din Gothenburg, GteborgBIO si unele dintre cele mari companii farmaceutice de la Gteborg.Cand vine vorba de operatii pentru genunchi, de exemplu, ar fi de succes daca am putea gasi o cale de a preveni aceste tipuri de operatii ", explica profesorul Stupp." Acelasi lucru este valabil pentru amputari. Daca am putea invata cum sa regeneram oasele, am putea, de asemenea, evita amputatiile. Asta ar putea imbunatati intr-adevar calitatea vietii pentru o multime de oameni din intreaga lume ", explica profesorul Stupp.Noul acord de cooperare intre Universitatea din Gteborg si Universitatea Northwestern din Chicago a fost semnat la 8 decembrie 2009, la o ceremonie oficiala. La ceremonie au participat douazeci de oameni cu legaturi la Universitatea din Gothenburg, GteborgBIO si unele dintre cele mari companii farmaceutice de la Gteborg.

Progresele nanotehnologiei au permis cercetatorilor de la Universitatea Harvard si Massachusetts Institute of Technology sa proiecteze mici dispositive care sa se poata atasa acolo unde exista o leziune pe peretele arterial afectat si sa elibereze treptat, local, un medicament.Aceste mici dispositive, supranumite nanoburrs (nano-ghimpi) au un invelis proteic, prin intermediul caruia se pot atasa pe peretele arterial afectat. Odata atasate, ele pot elibera substante ce pot inhiba diviziunea celulara si preveni cresterea unui tesut cicatriceal ce ingusteaza de obicei lumenul arterei.lumenul arterei.In miezul particolelor de 60 nm diametru se afla medicamentul, legat de un lant polymeric numit PLA. Intre miez si invelis este un strat de lecitina, din soia.

Medicamentul se elibereaza pe masura ce este dezlipit de lantul polymeric, process ce decurge gradat, mediat de o reactie de hidroliza esterica. Cu cat lantul e mai lung, cu atat mai mult tine procesul.Pana in present, s-a obsinut prelungirea procesului panala 12 ore, in culturile celulare.Uday KOMPELLA, professor de farmacologie la Universitatea Colorado, sustine ca aceasta structura face ca dispozitivele sa fie usor de fabricat, proteinele de legare fiind atasate de invelis si nu in miez, ceea ce ar fi necesitat un timp mai lung de fabricare.De asemenea, modul in care este conceput dispozitivul reduce mult riscul ca acesta sa se sparga premature si sa elibereze mai devreme medicamentul, spune prof Kompella, neimplicat in acest studiu.Un alt avantaj este acela ca nanoparticulele pot fi injectate intravenous, la distanta de tesutul afectat, lucur demonstrate pe teste pe soareci, ce se desfasoara si in present. Rezultatele cercetarilor au fost publicate recent in revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

Nanotehnologia ar putea inlocui in viitor stenturile

Nanotehnologia in ajutorul medicineiO echipa de la universitatea din Montreal a facut cercetari multidisciplinare al caror rezultat a fost descoperirea unui procedeu care foloseste in parte descoperiri recente din domeniul nanotehnologiilor pentru a produce noi tipuri de suprafete metalice cu aplicabilitate in medicina, pentru obtinerea de implanturi de calitate superioara permitand o vindecare mai rapida si acceptarea protezelor metalice de catre orgsanismul uman. Echipa condusa de prof. Antonio Nanci de la facultatea de medicina dentara a universitatii din Montreal a folosit descoperiri recente ale nanotehnologiei pentru a modifica felul in care metalele influenteaza cresterea si dezvoltarea celulelor in organism.

Cercetatorii au testat apoi efectele suprafetei de titan nanoporoase produse chimic asupra cresterii si dezvoltarii celulelor si au constatat ca, in comparatie cu suprafetele netede netratate, aceste suprafete amplifica dezvoltarea celulelor osoase si o diminueaza pe cea a celulelor nefaste. Materialele astfel tratate stimulaza si celulele stem. Mai mult, manifestarea genelor necesare aderentei si cresterii celulelor au crescut in contact cu suprafetele nanoporoase. Cercetatorii au utilizat componente chimicepentru a modifica suprafata metalelor biomedicale folosite curent, cum este titanul. Tratarea acestor metale cu amestecuri selectionate de acizi si de oxidanti a creat suprafete cu nanoalveole caracteristice buretelui. Am demonstrsat ca unele celule adera mai bine la aceste suprafete decat la suprafetele netede obisnuite, explica prof Nanci.

Cercetatorii au testat apoi efectele suprafetei de titan nanoporoase produse chimic asupra cresterii si dezvoltarii celulelor si au constatat ca, in comparatie cu suprafetele netede netratate, aceste suprafete amplifica dezvoltarea celulelor osoase si o diminueaza pe cea a celulelor nefaste. Materialele astfel tratate stimulaza si celulele stem. Mai mult, manifestarea genelor necesare aderentei si cresterii celulelor au crescut in contact cu suprafetele nanoporoase.

Nanorobotii

Progresele care se inregistreaza in domeniul medical, in ultimii ani, sunt de necontestat. Oriunde privim - genetica, imunologie, microbiologie, farmacologie, informatiile, descoperirile, realizarile, se succed si circula cu viteza ametitoare.Fie ca este vorba despre decriptarea genomului uman, noi tratamente impotriva virusului HIV, descoperirea prionilor, noi tipuri de vaccinuri, utilizarea laserului in medicina, si multe, multe altele, cunoasterea si explicarea unor fenomene, concomitent cu aplicarea unor metode si mijloace adecvate de tratament, a fost posibila datorita dezvoltarii tehnologiei. i invers: pe masura ce mijloacele tehnice si metodele moderne de investigare se dezvolta, sporeste si volumul datelor, informatiilor, cunostiintelor dintr-un domeniu sau altul.

Cam cum ar arata un nanorobot?Diametrul unui astfel de microrobot ar fi de aproximativ 0,5-3 microni (1 micron=10-6m), fiind alcatuit din componente de ordin nanometric (1 nm=10-9m).Materialul constituent, probabil carbonul, va fi principalul element utilizat sub forma diamantului, (datorita unor calitati chimice deosebite si a unei reactivitati scazute). Alte elemente usoare - hidrogen, oxigen, nitrogen, silicon - vor fi folosite pentru diversele componente ale nanorobotilor.Tot in interior va exista un mini-computer, capabil sa efectueze aproximativ 1000 operatii pe secunda, necesar comunicarii cu exteriorul, si mai ales, indeplinirii unei anumite sarcini. Energia necesara functionarii acestui mecanism va fi asigurata prin metabolismul local al glucozei sau oxigenului, sau, extern, prin existenta unei surse de energie acustica.Semnalele transmise de aceste computere vor fi preluate de o retea de navigatie implantata in organism.Cam cum ar arata un nanorobot?Diametrul unui astfel de microrobot ar fi de aproximativ 0,5-3 microni (1 micron=10-6m), fiind alcatuit din componente de ordin nanometric (1 nm=10-9m).Materialul constituent, probabil carbonul, va fi principalul element utilizat sub forma diamantului, (datorita unor calitati chimice deosebite si a unei reactivitati scazute). Alte elemente usoare - hidrogen, oxigen, nitrogen, silicon - vor fi folosite pentru diversele componente ale nanorobotilor.

Energia necesara functionarii acestui mecanism va fi asigurata prin metabolismul local al glucozei sau oxigenului, sau, extern, prin existenta unei surse de energie acustica.Semnalele transmise de aceste computere vor fi preluate de o retea de navigatie implantata in organism, retea prevazuta cu statii (noduri de comunicare) pe unde trec nanorobotii si schimba informatii referitoare la statusul lor in acel moment.Comunicarea cu nanorobotii din interior spre exterior, si invers, se face prin semnale acustice, asemanator ca principiu si mod de functionare cu ultrasunetele.Nanorobotii vor putea distinge categorii de celule ale organismului-gazda in urma analizarii antigenelor de suprafata ale acestora, pe baza unor senzori chemotactici prevazuti in structura lor.Reactivitatea chimica scazuta a diamantului in mediul intern va face ca sistemul imunitar al organismului gazda sa nu provoace reactii imunitare negativela introducerea nanorobotilor in organism. In functie de tratament, nanorobotii vor fi injectati in organism in doze variabile (cativa cm3 de lichid apa, solutie salina) ce contine intre 1 si 10 trilioane nanoroboti (1 trilion=1012). Acestia avand o tinta si un traseu bine definite, se orienteaza prin intermediul retelei de navigatie din organism si, cu ajutorul ghidajului din exterior (medic), se activaeaza si incep sa functioneze.La sfarsitul perioadei de tratament, eliminarea lor din organism se poate face prin caile obisnuite de excretie.Energia necesara functionarii acestui mecanism va fi asigurata prin metabolismul local al glucozei sau oxigenului, sau, extern, prin existenta unei surse de energie acustica.Semnalele transmise de aceste computere vor fi preluate de o retea de navigatie implantata in organism, retea prevazuta cu statii (noduri de comunicare) pe unde trec nanorobotii si schimba informatii referitoare la statusul lor in acel moment.Comunicarea cu nanorobotii din interior spre exterior, si invers, se face prin semnale acustice, asemanator ca principiu si mod de functionare cu ultrasunetele.Nanorobotii vor putea distinge categorii de celule ale organismului-gazda in urma analizarii antigenelor de suprafata ale acestora, pe baza unor senzori chemotactici prevazuti in structura lor.In functie de tratament, nanorobotii vor fi injectati in organism in doze variabile (cativa cm3 de lichid apa, solutie salina) ce contine intre 1 si 10 trilioane nanoroboti (1 trilion=1012).

Unde se poate aplica nanotehnologiaEnumerarea catorva domenii este destul de sumara, deoarece campurile si directiile de actiune ale acestei tehnologii se vor diversifica si vor spori pe masura ce vor incepe sa apara rezultate concrete in practica. Iata cateva:In dermatologie pentru refacerea tesutului cutanat, indepartarea celulelor moarte, curatarea in profunzime a pielii; Stomatologie prezenta unor nanoroboti in cavitatea bucala, care sa distruga bacteriile si tartrul; Imunologie nanoroboti capabili sa identifice si sa distruga bacterii si virusuri; Hematologie nanoroboti care, odata ajunsi in sange, sa distruga depozitele arteriosclerotice din vasele de sange, sa repare peretii vaselor lezate, sa distruga trombusurile, etc. Oncologie distrugerea unor procese tumorale, concomitent cu oferirea unor informatii referitoare la volumul tumorei, cantitatea ramasa, cantitatea distrusa, natura ei;

Deocamdata, existenta acestor entitati ramane una teoretica vom vedea in viitor insa in ce masura acesti nanoroboti isi vor dovedii eficienta prin aplicarea in practica. Un model de nanorobot imaginat de un cercetator englez, Robert A. Freitas Jr., de la Institutul de studii asupra nanoroboticii Foresight, ar putea fi respirocitele.

Acestea sunt structuri de 1 micron diametru, alcatuite din 18 bilioane de atomi.Au forma si rolul unor mici rezervoare, care pot fi umplute cu 9 bilioane molecule de O2 si CO2, la o presiune de 1000 atmosfere. Sunt dotate cu senzori care masoara presiunea la nivelul alveolelor pulmonare, si senzori prin care comunica acustic cu medicul, pentru a primi indicatii asupra modului de actiune (eliberarea gazelor la nivel pulmonar se face printr-un control strict, direct).