Nanomedicina, de ce este diferita?

In acest articol, Richard Moore analizeaza cateva dintre caracteriscile ce fac nanomedicina diferita fata de modurile conventionale de abordare si starneste posibilitatea aparitiei oportunitatilor pentru un nou tratament. Ce beneficii ar putea aduce modul de abordare bazat pe nanotehnologie medicinei? Medicina bazata pe exploatarea proprietatilor materialelor la nanoscala difera de medicina conventionala intr-un numar insemnat de moduri.

In medicina conventionala modul de abordare este bazat pe raspunsul la problemele la nivelul tesutului, e.g. din cauza problemelor metabolice, cancerului sau agentilor infectiosi, care se observa din cauza aparitiei anumitor simptome ale unei boli. Pana cand simptomele devin evidente pacientului sau medicului, boala poate fi deseori la un stadiu avansat.

In nanomedicina, scopul este sa detecteze schimbarile si problemele aparute la nivelurile molecular si celular, si sa inceapa sa le trateze, inainte sa apara simptomele « traditionale ». Astfel de diagnostice vor creste dramatic rata de supravietuire si progresul prognosticului.

Medicina de inalta tehnologie se bazeaza pe folosire de instrumente medicale sofisticate si scumpe, aparate, roboti, aparate si implanturi minim invadatoare.

In contrast, nanomedicina este mult mai focalizate pe interactiui la nanoscala in cadrul celulelor individuale sau chiar celulelor organit si cu biomolecule individuale.

Majoritatea medicinei conventionale este bazata pe modul de abordare bazat pe terapiile in dezvoltare pentru grupuri si populatii de pacienti. Oricum, raspunsurile indivizilor la anumite medicamente sau terapii pot varia foarte mult si nanomedicina au ca scop imbunatatirea medicamentelor si a tratamentelor pentru pacientii individuali si chiar si pentru anumite celule si tesuturi dintr-un pacient pentru a asigura ca doza corecta este data la timpul potrivit. Progresul tratamentului poate fi monitorizat de nanotehnologia bazata de biosensing.

Ce credeti despre beneficiile aduse pacientilor in Lumea non-Occidentala ?

Momentan, medicina conventionala nu este valabila deseori pacientilor din tarile sarace sau in dezvoltare deoarece se bazeaza pe tehnologie sau facilitati de laborator care sunt infime, sau deoarece este dependenta de specialisti medicali care sunt foarte bine antrenati si pe support intensiv, dintre care nici unul nu este prezent.

In constrast,este mult mai probabil ca medicina bazata pe nanaotehnologie sa fie preventiva, bazata pe un diagnostic timpuriu si astfel evitand nevoia pentru expertiza medicala specializata si echipament specializat scump si insuficient. Cantitati mai mici de medicamente foarte cautate vor fi cerute si, in cele din urma, datorita noilor metode de manufacturare ascendent moleculare bazate pe nanotehnologie, astfel de medicamente sunt presupuse a deveni mai usor de fabricat si distribuit.

Livrarea medicamentelor

Exista un numar de neajunsuri in metoda conventionala de livrare a unor medicamente precum solubilitatea lor limitata, distributia lor saraca in organism, o lipsa a selectivitatii, famacochinetice nefavorabile si provoaca vatamarea neintentionata a tesuturilor sanatoase. Cateva zone importante in care exista foarte mult potential pentru ca nanotehnologia sa fie folosita in livrarea medicamentelor includ :

Dezvoltarea sistemelor ce imbunatatesc solubilitatea si biovalabilitateamedicamentelor hidrofobice

Facand modelul modului de livrare poate imbunatati prezenta circulatorie a medicamentelor, spre exemplu a medicamentelor bazate pe proteine care sunt dificil de administrat oral datorita descompunerii lor in canalul alimentar inainte de a ajunge la destinatia terapeutica

Reducand toxicitatea: doze mult mai mici de medicamente cu o arie restransa de actiune inseamna mai putina toxicitate sistematica

Facand modelul mecanismelor pentru a tinti medicamentele spre cellule si tesuturi precise

Crescand specificitatea: va deveni posibil sa tintim patogeni individuali sau biomolecule Dezvoltand sistemele de livrare pentru a le da drumul incet pentru a un nivel al dozei

terapeutice Dezvoltand noi nanostructuri care pot fi folosite in anumite aplicatii, spre exemplu

ocular, managementul ranilor, terapia cancerului, neurologie,ortopedie

Unii cercetatori de asemenea spera ca o combinatie a unui stadiu de inceput al diagnosticului si a terapiei tintite poate nu numai sa distruga celule la un stadiu de inceput , spre exemplu, cancer dar de asemenea si sa le ghideze inapoi la traiectorii metabolice normale.

Medicina regenerativa

Telul medicinei regenerative este de a repara, sau mai precis de a ajuta organismul in sine, de a repara si a inlocui tesut pierdut sau deteriorat decat sa distruga sau sa indeparteze tesut deteriorat sau bolnav, sau sa il inlocuiasca cu materiale care nu sunt biologice. Momentan este posibil sa proiectam un numar limitat de simple tesuturi umane dar, pana la urma, scopul medicinei regerative va fi de a inlocui sisteme de tesuturi mai complexe, spre exemplu oase, vase de sange, nervi, sau sa inlocuiasca total sau partial organele deteriorate care compun in general un numar diferit de tipuri de celule si tesuturi specializate.

In medicina regenerativa, nanotehnologia are un impact major datorita faptului ca functionalitatea oricarui tesut proiectat depinde de interactiunile pe care le are imprejurarile immediate la nanoscala. Aspectele fizice precum crestaurile, protuberantele si canalele pot influenta cresterea celulara si proliferarea si multe alte biomolecule pot influenta cresterea, diferentierea si semnalizarea celulara. Astfel nanotehnologia poate avea un rol important in

facerea modelului scheletelor care sunt folosite pentru a sustine cresterea tesuturilor in 3 dimensiuni si in facilitarea livrarii de oxigen celulelor, factori de crestere si nutrienti, si in indepartarea deseurilor.

Diagnosticarea si monitorizarea

Diagnosticarea din timp a unei boli poate imbunatati radical rezultatul si prognosticul unui pacient si avand acces mai repede la un diagnostic precis si sigur este din ce in ce mai important ca parte a tratamentului medical. La unele boli, precum diabetul, monitorizarea la intervale regulate este cruciala pentru pacient pentru a asigura dozarea corecta a medicamentelor si o astfel de rutina este urmatade pacient in mod normal acasa fara presenta sau supravegherea profesionistilor medicali.

Nanotehnologia este aplicata in diferite moduri pentru a diagnostica, a testa si a monitoriza. Multe aparate pentru diagnosticare se bazeaza pe cantitati mici de probe de analizat, precum sange sau alte lichide corporale fiind luate ca mostre, separate, diluate sau amestecate, si apoi aduse in contact cu alte biomolecule, senzori sau sisteme de masurare. Dupa cum este descris in editia 7 din Nano, astfel de functii sunt integrate din ce in ce mai mult, folosind un mod de abordare multidisciplinar, in sistemele LOC care folosesc din ce in ce mai mult caracteristicile nanoscalei pana cand va fi nevoie numai de picolitri sau atogrami din probele de analizat.

Impreuna cu software de specialitate si Sisteme IT acestea pot fi adesea miniaturizate in aparate mici, portabile care pot asigura masuratori exacte sau indicatoare de « admis/respins » in chirurgii locale, situatii ce se pot intampla acasa sau in medii dificile.

Sistemele Biosensing folosesc un mod de abordare unde sistemele de masurare fizica sunt cuplate cu cele biologice, derivate biologic sau molecule biomimetice pentru a asigura sisteme de gasire si masurare foarte exacte, de cele mai multe ori capabile sa identifice o singura biomolecula tinta sau agent patogen, sau sa fie folosit in vivo pentru a asigura monitorizarea continua a statusului metabolic, fiziologic , al bolii sau al tratamentului.

Diagnosticarea prin imagistica

Diagnosticarea prin imagistica este un termen colectiv care se refera la diferite tehnici folosite pentru a crea imagini utile ale corpului uman pentru diagnosticare si monitorizare, si ocupa un loc important in medicina moderna. Procedurile precum ecograful (IRM), tomografia cu emisie de pozitroni(TEP) si tomografia computerizata(TC) au devenit acum o banalitate dar se bazeaza pe principii fizice destul de diferite. In plus, sunt si alte tehnici de imagistica medicala incluzand fluoroscopia si ultrasunetele si, din ce in ce mai multe combinatii ale diferitelor tehnici sunt folosite pentru a face harti 3D sofisticate in aceasta arie de interes.

O parte din tehnici se bazeaza pe folosirea contrastului media pentru a asigura definirea clara a partilor corpului studiate iar nanotehnologia este folosita din ce in ce mai mult pentru a asigura agenti bazati pe nanoparticule care pot fi trimise rapid spre anumite tesuturi sau tumori asigurand

imagini cu o specificitate si o rezolutie mai mare. In unele tehnici cu baza nucleara nanoparticulele tintite pot fi mai departe iradiate pentru a produce iradierea locala cu mai putina energie, spre exemplu pentru a distruge celulele tumorale inconjuratoare.

Dar, in afara de aceasta, nanaotehnologia este de asemenea valorificata pentru a folosi puterea tehnicilor de imagistica mai putin invazive, precum ecograful. Aici, nanoparticulele magnetice sau paramagnetice, de obicei functionale cu folosirea tintirii biomoleculelor care se leaga de anumiti receptori ai celulelor., spre exemplu cei de pe suprafata celulelor tumorale, care pot fi folositi in legatura cu dispozitivul de ecografie pentru a urmari miscarea nanoparticulelor injectate in locul dorit. Cand sunt acumulate la locul tintit, undele magnetice produse de ecograf pot fi folosite pentru a incalzi nanoparticulele cu cateva grade care sunt sufieciente sa omoare celulele canceroase local fara a vatama tesuturile inconjuratoare.

Cateva cuvinte de precautie…

Ce toate tehnologiile medicale la inceputul stadiului de dezvoltare nu sunt numai promisiuni de tratamente foarte imbunatatite dar de asemenea si multi factori necunoscuti. Materialele la nanoscala pot prezenta multe caracteristici incantatoare dar, in acelasi timp noi pericole si riscuri pot fi prezentate care nu sunt foarte bine intelese deocamdata. Asadar, este esential ca alaturi de dezvoltarea noilor terapii bazate pe nanotehnologie este cercetarea concomitenta pentru a caracteriza oricare dina ceste riscuri si sa le balanseze impotriva beneficiilor asteptate astfel incat deciziile clinice care pot fi luate sunt in interesul pacientilor si societatii.

Richard Moore este Managerul Nanomedicinei si a stiintelor de viata la Institutul de Nanotehnologie.