Nanotıp ve Hastalık

Nanoteknoloji, benzersiz özelliklerine uygun endüstriyel veya tıbbi uygulamalar için nano boyutlu (tipik olarak 1-100 milyar tonluk) parçacıkların insan yapımı olarak kullanılması anlamına gelir. Bilinen elementlerin ve materyallerin fiziksel özellikleri, yüzeyi alana oranlandıkça değişebilir; e. nanometre boyutlarına ulaşıldığında. Bu değişiklikler makrodan mikro ölçeğe giderken gerçekleşmez.

Kollektif özellikler, çözünürlük ve katalitik kapasite gibi fiziksel özelliklerde meydana gelen değişiklikler, biyoteknoloji alanlarında (biyoremediasyon ve ilaç verme) çok yararlı bulunmuştur.

Farklı nanopartikül tiplerinin çok farklı özellikleri, yeni uygulamalarla sonuçlanmıştır. Örneğin, genellikle inert malzemeler olarak bilinen bileşikler katalizör olabilir. Nanopartiküllerin son derece küçük boyutu, hücrelere nüfuz etmelerine ve hücresel moleküller ile etkileşime girmelerine izin verir. Nanopartiküllerin çoğu zaman benzersiz elektriksel özellikleri vardır ve mükemmel yarı iletkenler ve görüntüleme maddeleri yapar. Bu özelliklerden dolayı, nanoteknoloji biliminin son yıllarda, özellikle nanotıpta nanoparçacıklar için yeni kullanım alanlarının test edilmesi ve dokümantasyonu ile birlikte geçti.

nanomekanik uygulamalar için nanoteknolojilerin gelişimi, Ulusal Sağlık Enstitüsünün (NIH) önceliği haline gelmiştir.

NIH, 2004-2006 yılları arasında NIH Nanotıp Yol Haritası Girişiminin bir parçası olarak sekiz Nanotıp Geliştirme Merkezi ağı kurdu. 2005 yılında Ulusal Kanser Enstitüsü (NCI), Yengeç Nanoteknolojisi için yedi Merkezi Mükemmellik Ödülü veren "Kanserde Nanoteknoloji İttifakı" programı (Kim, 2007) için 5 yılda 144.3 milyon taahhütte bulundu.

Fon, teşhis, cihazlar, biyosensörler, mikroakışkanlar ve terapötik alanlarındaki çeşitli araştırma projelerini destekliyor.

NIH inisiyatifinin uzun vadeli hedefleri arasında, tümörlerin gelişmeden önce kanser hücrelerini araştırmak için nanopartikülleri kullanabilme, hücrelerin "kırık" kısımlarını veya hücre mekanizmalarını minyatür, ve büyük "biyolojik" makineler "üretmek ve vücuda ihtiyaç duyulduğunda ve gerektiğinde ilaç teslim etmek için benzer" makineler "i pompalar veya robotlar olarak kullanmak. Bu fikirlerin tümü mevcut teknolojiye dayanarak yapılabilir. Bununla birlikte, hücre içi yapıların fiziksel özellikleri ve hücreler ile nanoparçacıklar arasındaki etkileşimler hakkında yeterli bilgiye sahip değiliz, şu anda bu hedeflerin tümüne ulaşmak için. NIH'nin birincil amacı, bu etkileşimlerin ve hücresel mekanizmaların güncel bilgi birikimine katkıda bulunmaktır; böylelikle, tam olarak üretilen nanopartiküllerin yan etkileri olmadan entegre edilebilir.

Nanotıpta uygulamalar için şu anda birçok farklı nanopartikül türü çalışılıyor.İlaç dağıtımı ve kozmetik endüstrisinde çok sayıda uygulama için halihazırda kullanımda olan, fullerenler veya misel benzeri, lipid esaslı lipozomlar gibi, karbon bazlı iskelet tipi yapılar olabilirler.

Çözünürlük ve süspansiyon özellikleri için seçilen koloidler, tipik olarak lipozom nanoparçacıkları, kozmetik, krem, koruyucu kaplama ve leke karşı dayanıklı giysilerde kullanılır. Karbon esaslı nanoparçacıkların diğer örnekleri, proteinlerin ağızdan verilmesi için literatürde tarif edilen kitosan ve alginat bazlı nanopartiküller ve insülin verilmesi için incelenen çeşitli polimerlerdir.

Ek nanoparçacıklar metallerden ve fosfatlar gibi diğer inorganik maddelerden yapılabilir. Nanopartikül kontrast ajanlar, in vivo görüntülemenin biyomedikal uygulamalarında MR ve ultrasonografik sonuçları arttıran bileşiklerdir. Bu parçacıklar, tipik olarak özellikleri nano ölçekte dramatik bir şekilde değişen metalleri içerir. Altın "nanoshell", belirli dalga boylarında radyasyonu emme kabiliyeti nedeniyle, özellikle yumuşak doku tümörleri gibi kansere karşı mücadelede yararlıdır.

Nanoseller tümör hücrelerine girdikten ve radyasyon tedavisi uygulandıktan sonra enerjiyi emer ve kanser hücrelerini öldürmek için yeterince ısınırlar. Pozitif yüklü gümüş nanoparçacıklar tek sarmallı DNA'ya adsorbe olur ve saptamasında kullanılır. In vivo görüntüleme için (fluoresan bulma sistemleri) ve ultrason ve MR görüntülerinde kontrastı iyileştirmek için kullanılan birçok araç ve cihaz geliştirilmektedir.

Literatürde nanoparçacık kullanan çok sayıda hastalık mücadele stratejisi örneği vardır. Genellikle, özellikle kanser tedavileri söz konusu olduğunda, ilaç verme özellikleri görüntüleme teknolojileri ile birleştirilir, böylece kanser hücreleri tedavi ederken görsel olarak yerleşebilir. En yaygın strateji, antijenleri veya diğer biyolojik sensörleri (örneğin RNA iplikleri) hücre duvarlarının özel özelliklerini tespit eden nanoparçacıkların yüzeyine bağlayarak spesifik hücreleri hedeflemektir. Hedef hücre belirlendikten sonra, nanoparçacıklar, özel olarak tasarlanmış bir mekanizma vasıtasıyla hücre yüzeyine yapışır veya hücreye girer ve yükünü verir.

İlaç teslim edildi, nanoparçacık da bir görüntüleme ajanıysa, doktor ilerlemesini takip edebiliyor ve kanser hücresinin dağılımı biliniyor. Bu spesifik hedefleme ve saptama, geç fazda metastatik hale getirilmiş kanserlerin ve ulaşılması güç tümörlerin tedavisinde yardımcı olur ve bu hastalıkların ve diğer hastalıkların yayılma belirtilerini verir. Ayrıca, bir tümöre doğrudan enjekte edildiğinde olduğundan daha uzun süren bazı ilaçların ömrünü uzatır çünkü sıklıkla bir tümöre enjekte edilen ilaçlar etkili bir şekilde tümör hücrelerini öldürmeden önce dağılırlar.

Kanser tedavisinde önemli bir gelişme, nanopartikül iletimiyle siRNA (küçük çapraz müdahale RNA) tedavilerinin eşleştirilmesidir. 1999'da, siRNA ilk olarak hücrelerde protein ekspresyonunu inhibe etmek için yeni bir araç olarak tarif edildi.Bununla birlikte, RNA iplikçikleri genellikle hedeflerine ulaşmadan hücresel mekanizmalarla yok edildi. Nanopartiküller, siRNA moleküllerinin hedef dokulara ulaşması için gereken koruma ve dağıtım mekanizmalarını sağlar.

Birçok şirket zaten nanopartikül ile verilen siRNA tedavilerinin klinik deneylerine girmiştir (Alper 2006).

Moleküler kendiliğinden oluşma, moleküllerin kendiliğinden, hidrojen bağlama, hidrofobik ve van der Waals kuvvetleri gibi atomik etkileşimlere dayanan tanımlanmış, kararlı oluşumlara monte edilebildiği fenomendir. Nanoparçacıkların "Bottom-up" yapımı, bu spontan oluşumları anlamamıza dayanan özel yapılar oluşturmak için moleküler kendi kendine montajdan yararlanmaktadır. Bunun bir uygulaması, özel kullanımları olan tanımlanmış yapıların nükleik asitlerini oluşturmak için Watson-Crick DNA baz çiftleştirme özelliğini kullanmaktır. İsviçre'de geliştirilen moleküler kendi kendine montajın bir başka yeni uygulamasında, gözenek proteinleri polimer montajı sırasında nanoparçacıklara katılmaktadır. Gözenekler yüzey matrisi içine dahil edilir ve açılıp kapanması hücredeki belirli çevresel koşullara (bu durumda pH değişimlerine) özgü ilaç vermeyi sağlar (Broz ve diğerleri

2006). Gözenekler pH, sıcaklık veya diğer çevresel faktörlere tepki verirken genellikle açılır veya kapanır. Nanopartiküllerde benzer gözeneklerin kullanılması spesifik hücresel koşullar altında spesifik doğum veya biyolojik algılamayı, örneğin kan şekeri seviyelerinin bir ihtiyacı belirttiği zaman insülin verilmesini sağlar.

Yük aktarımını takiben, nanoparçacıkların herhangi bir toksik yan etki olmadan ideal bir şekilde uzaklaştırılması veya metabolize edilmesi istenir.

Gerçekten de, nanopartikülleri kullanmanın avantajları, yalnızca tümörü veya sağlıksız hücreleri tedavi ederek ve yakınlardaki sağlıklı dokuları tahrip etmeyerek, geleneksel radyasyon ve kemoterapilerin toksik yan etkilerinden kaçınılmasıdır. Bazı nanoparçacıkların hücreler içinde bir kez erime eğilimi göstermesi nedeniyle nispeten güvenliği beklenirken, bazıları dikişlerde kullanılan polimerlerin aynısı olan nanoparçacıklar gibi biyotıpta halihazırda kullanılan materyallerden oluşur (Bullis, 2006). Yaklaşım ne olursa olsun, nanopartikül iletiminin faydaları muazzamdır ve belirli organları, dokuları veya tümörleri hedef alarak ilaçların biyoyararlanımını iyileştirir ve böylece ihtiyaç duyulan yerde en yüksek miktarda ilacın sağlanmasını ve atıkların giderilmesinden önceki atıkların ve maliyetlerin azaltılmasını içerir. uyuşturucu hedefine ulaşıyor.

Nanotıp, biyoteknolojinin nispeten yeni bir alanı olmasına karşın, hastalıklar ve kanser gibi hastalıkları tedavi etmek için yeni terapiler ve ameliyatlar yapma olanakları sonsuz görünüyor. Nanorobotlar ve hücre tamir makineleri kavramı da geçerli ve günümüzde bir aspirin almak gibi bir gün yaygın olabilir.

_Kaynaklar:

Kim, 2007. Kanser tedavileri için nanoteknoloji platformları ve fizyolojik zorluklar.

Basında, doi. org / 10. 1016 / j. Nano. 2006. 12. 002.

Alper, 2006, Nanopartiküller ve siRNA - Yeni kanser tedavilerine yol açan ortaklar.NCI Kanserde Nanoteknoloji İttifakı. // nano. kanser. gov / news_center / monthly_feature_2006_august. asp.

Broz ve ark. , 2006. Akıllı nanosize biyo-reaktörlere doğru: pH değiştirilebilir, kanallı, fonksiyonel bir polimer nanokonteynerdir. Nano Mektuplar 6 (10): 2349-2353.

Bullis, 2006. Tek Atış Kemoterapi. Teknoloji İncelemesi. // www. technologyreview. com / read_article. aspx? ch = specialsections & sc = emergingtech & id = 16469.