Nanomedicina: nanopartículas em medicina

Nanomedicina: nanopartículas em medicina

O que é nanomedicina? Nanos significa anão em grego. Então remédio anão? O que se entende é uma técnica que trata as menores estruturas do corpo e utiliza os menores materiais para tratar doenças.

Definição

Trata-se de estruturas 10.000 vezes menores que a média de um cabelo humano, um nanômetro é um milionésimo de milímetro. Atualmente existem vários nanoprodutos produzidos artificialmente - existem, por exemplo, nanopartículas feitas de dióxido de titânio em filtro solar, nanopartículas de prata em roupas e embalagens de alimentos.

A Comissão da UE define: “Nanomaterial é um material natural, gerado por processo ou fabricado, que contém partículas em um estado não ligado, como um agregado ou como um aglomerado e no qual pelo menos 50% das partículas têm uma ou mais dimensões externas na distribuição de tamanho numérico na faixa de 1 Tem nanômetros para 100 nanômetros. (…) Desvios (…), fulerenos, flocos de grafeno e nanotubos de carbono de parede única com uma ou mais dimensões externas abaixo de 1 nanômetro devem ser considerados nanomateriais. ”

Primeiro, a nanotecnologia deve produzir coisas cada vez menores e, portanto, mais precisamente. Segundo, fornece acesso a átomos e moléculas e pode, assim, criar novos materiais e sistemas materiais inteiros.

Existem nanopartículas naturais, como partículas de fuligem, proteínas no sangue ou partículas de gordura no leite. Os pesquisadores criam nanopartículas sintéticas de propósito ou como efeito colateral, por exemplo, quando o diesel queima.

O que há de especial no nano?

As nanoestruturas desenvolvem funções especiais no nível de átomos e moléculas, tanto na matéria animada quanto na inanimada. As últimas décadas foram moldadas por pesquisas: a primeira coisa foi capturar nanossistemas.

Hoje, os cientistas aplicam esse conhecimento em sistemas vivos - essa é a base da medicina Naon. Como qualquer nova técnica que interfira no corpo, também envolve riscos: por exemplo, as nanocápsulas devem usar medicamentos no corpo exatamente onde as doenças estão localizadas, e isso promete grandes avanços na medicina contra o câncer, por exemplo. No entanto, essas nanopartículas podem penetrar nas paredes celulares, se acumular no corpo ou inflamar o trato respiratório.

Nanomateriais comuns

Nanossilver: a prata mata germes, e a ciência o usa em nanopartículas, por exemplo, como uma camada superficial nas maçanetas das portas, em curativos ou em têxteis - o nanossilver ajuda a evitar o cheiro do suor.

As partículas de fuligem podem ser produzidas artificialmente para servir como pigmento preto nas cores, mas também como aditivo antiestático nos plásticos.

Nanotubos de carbono são construídos a partir de carbono, são muito estáveis ​​e, portanto, protegem os plásticos. Hoje você pode encontrá-los em bicicletas de primeira classe.

O dióxido de titânio refina as superfícies para repelir a sujeira. Promove a decomposição de materiais orgânicos pela luz solar e mantém limpa a cor das fachadas dos edifícios, por exemplo.

Nanopartículas em óxido de zinco absorvem a radiação UV do sol e, portanto, são encontradas em filtro solar. A indústria também o utiliza em displays de cristal líquido ou LEDs. Os revestimentos de óxido de zinco também promovem o efeito das células solares.

Nanomedicina

O visionário americano Robert Freitas vê a nanomedicina como uma era de ouro: no futuro próximo, os nanorrobôs devem reparar os danos nos genes, os glóbulos vermelhos produzidos artificialmente previnem ataques cardíacos - as nanomáquinas matam vírus, reparam as células ou carregam o sangue com oxigênio.

A medicina promete muito da nanotecnologia. Mais de 100 medicamentos já contêm nanopartículas, bem como métodos e dispositivos de diagnóstico que trabalham com nanopartículas. As drogas são menos sobre novos ingredientes ativos do que sobre nova eficácia: as nanocápsulas, que liberam apenas as substâncias no ambiente de certas moléculas, devem transportar os ingredientes ativos diretamente para o alvo.

Muitos médicos esperam um marco na medicina para o tratamento de doenças neurológicas relacionadas ao sangue e ao cérebro. Porque as nanopartículas podem romper essa "barreira hematoencefálica". Isso abre novas perspectivas, por exemplo, para Alzheimer e Parkinson, e possivelmente também para esclerose múltipla.

Dispositivos, pisos, paredes e móveis em clínicas com nanos podem promover esterilidade. As bactérias resistentes provavelmente podem ser melhor controladas dessa maneira. Os curativos já contêm nano-prata, por exemplo, no caso de ferimentos por incêndio.

A nanotecnologia também deve melhorar o diagnóstico: As nanopartículas são preparadas para aderirem a órgãos ou células. Por exemplo, o tecido tumoral pode ser identificado com partículas de óxido de nano-ferro.

Isso leva a prováveis ​​nanoterapias em um futuro próximo: na medicina contra o câncer, a nanotecnologia será usada em breve para identificar e combater tumores. Hoje, os médicos já estão experimentando tratamento contra o câncer, no qual partículas magnéticas de óxido de nano-ferro aquecem eletromagneticamente o tumor e, assim, destroem as células cancerígenas.

Por exemplo, as nanocápsulas podem conter células pancreáticas, liberar insulina no sangue e, assim, tratar o diabetes.

Já existe uma pasta de dente, Theramed S.O.S. Sensível com base em nanopartículas. Ela constrói uma camada de material dentário artificial com nanopartículas; então os dentes devem sentir menos dor.

A hidroxiapatita é semelhante aos minerais nos ossos e os implantes dentários crescem pela metade melhor, o nanomaterial reduz o processo para até duas semanas, em contraste com os convencionais de 2 a 4 meses.

O silício nanoporoso ou dióxido de titânio é caracterizado por estruturas de orifícios. Estes estimulam o crescimento ósseo nos implantes, interrompem a inflamação liberando substâncias ativas como uma esponja.

A nanotecnologia, sem dúvida, se tornará particularmente importante para outros implantes, porque superfícies feitas de nanopartículas podem ser melhor ligadas a órgãos biológicos e dispositivos artificiais do que com os métodos convencionais. Se os marcapassos ou endopróteses, como articulações artificiais do joelho, quadril ou ombro: as nano camadas provavelmente reduzem a defesa do corpo contra corpos estranhos.

A hidroxiapatita já pode ser injetada como uma pasta para formar ossos. Esse nanomaterial é bem tolerado porque se assemelha aos componentes minerais no osso. O próximo passo é serem as hidrooxiacapites, que são combinadas com nanotubos de carbono em uma matriz composta e servem como cimento ósseo.

Vítimas de acidentes podem se beneficiar em breve da substituição de tecido na forma de compósitos de vidro-colágeno em formato nano que suportam ossos e pele artificiais. Além disso, os implantes com nanotecnologia são considerados mais estáveis ​​que os convencionais.

Já em 1998, a empresa Abraxis BioScience LLC nos EUA realizou testes clínicos com nanomedicina contra o câncer. O agente Abaxane foi finalmente aprovado. Consiste em paclitaxel e albumina insolúveis, que se liga à proteína SPARC, que é afetada pelo câncer de pâncreas - ao contrário de outras drogas.

A Tekmira Pharmaceuticals do Canadá desenvolveu nanos para liopssomas, que se pensa agirem contra a hipercolesterolemia no fígado. No entanto, um dos pacientes em teste apresentou sintomas semelhantes aos da gripe e o experimento foi interrompido.

A francesa Bioalliance Pharma usou nanopartículas contra o câncer de fígado com a droga dexorubicina. No entanto, três indivíduos morreram de problemas nos pulmões.

A nanoterapia de tumores cerebrais - hipertermia - é aprovada na UE. As partículas de óxido de ferro são injetadas no cérebro e estimuladas por ondas magnéticas. Eles aquecem o tumor e o matam dessa maneira. A imagem por partículas magnéticas (MPI) também pode ser usada para filmar o coração e os vasos sanguíneos.

Michael Bamberg, da Sociedade Alemã do Câncer, disse: “A hipertermia se tornará o quarto pilar da terapia contra o câncer - além de cirurgia, radioterapia e quimioterapia. Sua idéia é baseada em sucessos comprovados de cura para câncer de mama, câncer de pele, tumores, câncer intestinal e uterino.

Planejam-se testes rápidos com nanossensores para detectar câncer, testes com nano-hormônios, nanobots para reparar células e nanopartículas para curar lesões na medula espinhal de pessoas paralisadas. Alguns pesquisadores acreditam que eles podem dar aos paraplégicos uma vida normal. Mas ainda é pesquisa básica.

Imagem de partículas magnéticas

Uma nova técnica de imagem, a Magnetic Particle Imaging, foi lançada em 2005 por pesquisadores da Philips Healthcare. Eles apresentaram filmes tridimensionais de corações, vasos e tumores, e nenhum outro método poderia fazer isso.

Essa técnica tornaria possível detectar problemas cardíacos muito mais rapidamente do que antes. O médico teria apenas que filmar o coração e seus arredores do lado de fora e poderia identificar imediatamente danos à parede do coração ou fraqueza do músculo cardíaco. Tudo o que ele precisa fazer é injetar nanopartículas magnéticas no paciente. Um diagnóstico cardíaco convencional, por outro lado, às vezes leva meses.

Órgãos artificiais

A nanotecnologia faz você pensar sobre o que era ficção científica até recentemente, ou seja, criar artificialmente órgãos e até organismos. Pesquisadores interdisciplinares querem combinar nanotecnologia com biotecnologia, informação e ciência cognitiva e, assim, criar inteligência artificial ou aumentar as capacidades humanas além dos limites naturais.

Esta não é uma ideia fixa, mas já uma realidade. É assim que a pele e a cartilagem podem agora ser produzidas artificialmente. Com órgãos maiores, a nanociência até agora falhou em fornecer células de oxigênio e nutrientes. Ainda não funciona, então as células morrem.

No entanto, o Instituto de Tecnologia de Massachusetts, em Cambridge, EUA, está desenvolvendo um método para resolver exatamente esse problema. Um computador projeta um padrão de rede celular e o grava em uma superfície de silício. Este padrão é então transferido para material biológico, duas camadas são colocadas uma sobre a outra e seladas. As células podem aderir a essa estrutura. As próprias células são cultivadas em placas de Petri. As células hepáticas e renais permaneceram intactas por duas semanas.

Os pesquisadores plantaram um "nano-fígado" com uma camada de células em ratos. Um fígado precisa de cerca de 30 a 50 camadas para funcionar. O tecido nano sobreviveu por uma semana.

Nanotecnologia e ficção científica

Greg Bear estabeleceu a nanotecnologia na ficção científica como um tema central em 1985 com "Blood Music". Um pesquisador cresce moléculas e ensina-lhes alguma forma de inteligência. Ele injeta uma dessas culturas ele mesmo.

Os nanobots agora estão se multiplicando e agindo de forma independente no corpo: sua acuidade visual aumenta, ele não sofre mais de resfriados. Os nanos estão em constante evolução e criando um ambiente ideal: de servos a governantes sobre seus corpos hospedeiros. Eles reprogramam e controlam o pesquisador.

Isso tem vantagens para seu inventor: a sobrevivência dos nanos depende da saúde do corpo hospedeiro e, portanto, eles melhoram constantemente suas habilidades.

Mas eles não mudam o hospedeiro, como seria melhor para ele, mas como os próprios nanoorganismos têm condições ideais de vida. Agora, o progresso científico está se tornando um horror.

Em "Senhor de todas as coisas", Andreas Eschbach inventou nanorrobôs auto-suficientes que matam células cancerígenas: "Nanocélulas do tamanho de vírus que reconhecem células cancerígenas por suas assinaturas. Para fins de controle, eles são conectados ao médico via rádio para que não possam executar ações incorretas; a conexão sem fio vai diretamente para o cérebro do médico, que é atravessado por cabos nano-grossos para guiar as células de cura. Eles funcionam da seguinte maneira: As máquinas não dissolvem simplesmente as células cancerígenas; isso seria muito perigoso porque inundaria seu corpo com mais resíduos do que pode drenar. Em vez disso, eles penetram na célula e desencadeiam apoptose, o próprio mecanismo de autodestruição controlada da célula. A maioria dos restos mortais é devorada pelos seus leucócitos. Tudo o que resta é transportado pelos próprios submarinos, depositado na bexiga ou no intestino ".

A nanotecnologia desempenha um papel importante em muitos romances: como um enredo central, como um evento paralelo ou como pano de fundo.

Bruce Sterling, um inventor da literatura cyperpunk, concentra-se na nanotecnologia em sua visão do futuro desde o final dos anos 90. Ele se vê como um futurista e disse que, com o avanço da Internet, muita coisa aconteceu sobre a qual ele havia escrito na ficção - é por isso que agora ele estava lidando com uma tecnologia que estava apenas começando.

Em 2002, Michael Crichton, autor de Jurassic Park, publicou "Prey". Pesquisadores em Nevada estão desenvolvendo nanocâmeras para os militares. Mas eles se tornam autônomos e matam tudo o que encontram. Eles multiplicam e manipulam os pensamentos e habilidades motoras de seus inventores. Os nanos se desenvolvem em um super organismo que copia a forma das pessoas.

Os nanos então se comportam como seres humanos, eles destroem o planeta para obter matérias-primas para sua multiplicação. A ficção científica, que pensa mais sobre o que seria tecnicamente possível e cria um cenário ficcionalmente realista, não era "Presa", mas uma história antiquada sobre "os fantasmas que eu chamei" pelo homem faustiano que não tem mais seus monstros técnicos sob controle.

Por outro lado, Angelika Fehrenbach escreveu "The Lotus Effect", um thriller que permanece próximo da realidade. Um cientista do Hospital Universitário de Marburg nota que uma nanotecnologia recentemente pesquisada é arriscada quando os ratos de laboratório morrem em filas. Ela percebe que os responsáveis ​​estão escondendo algo, faz alguma pesquisa e logo luta por sua vida.

Jeff Carlsson publicou "Plague Year" em 2007, o trabalho apareceu em alemão um ano depois como "Nano". Nanopartículas fornecem o pano de fundo para um post clássico no final do tempo. A trama é tradicional: a inteligência artificial se torna autônoma e mata seus inventores.

Essas criaturas Frankenstein são nano robôs aqui. Eles se multiplicam e matam todos os animais de sangue quente. As pessoas fogem para as altas montanhas porque os nanos não trabalham lá. Enquanto isso, os sobreviventes no inverno alpino estão lutando contra o frio e a fome. Eles estão tentando se juntar a um grupo em outra cúpula que tem mais comida e acomodações.

Carlson é versado em nanotecnologia; no entanto, isso apenas fornece a estrutura para a pergunta: como as pessoas se comportam em situações extremas?

Nanobots de ação automática são uma ideia favorita da ficção científica. Eles percorrem o corpo e eliminam todo veneno, toda tênia, corrigem malformações das células, curam lesões internas, regeneram as células e, assim, interrompem o envelhecimento - e isso todos os dias por 24 horas.

Se existissem tais nanomáquinas, poderíamos viver de maneira prejudicial porque eliminariam imediatamente qualquer dano.

Riscos da nanomedicina

Estudos americanos de 2002 mostraram uma economia potencial de câncer de ovário a partir de nanomateriais, principalmente porque os tratados tiveram menos efeitos colaterais das nanopartículas. No entanto, efeitos colaterais indesejáveis ​​eram um problema enorme, com 100.000 pessoas morrendo em um ano nos Estados Unidos.

Pouco foi pesquisado sobre os riscos da nanotecnologia e não se sabe quais empresas usam quais nanossubstâncias. É provável que um problema envolva nanopartículas que são liberadas no meio ambiente; eles são menores que a poeira fina e ficam no ar por um longo tempo.

Portanto, os especialistas pedem um registro central de registro, no qual são relatadas nanossubstâncias, e investigações sobre cada substância individual.

As nanopartículas nos sistemas de filtragem provavelmente não apresentam nenhum risco à saúde em operação, pois são bem vedadas em plásticos. No entanto, o descarte se tornará problemático no futuro, pois existe o risco de um esforço semelhante ao do amianto.

Todos os produtos com os quais as nanopartículas são liberadas no meio ambiente devem ser evitados. Por exemplo, as partículas de nano-prata em certas meias se dissolvem na primeira vez em que são lavadas, entram nas águas residuais e danificam as bactérias em estações de tratamento de esgoto.

Até agora, ninguém sabe realmente como os riscos do nanomaterial devem ser classificados: é sobre o tamanho ou as propriedades das substâncias são importantes? Trata-se da quantidade de substâncias no ambiente, como ocorre com outros valores-limite, ou o número e a estrutura das partículas também são decisivos para o perigo?

A maioria dos europeus mal conhece a nanotecnologia e toda terceira pessoa na Alemanha não sabe o que é. Aqueles a quem a nanotecnologia diz algo geralmente são positivos.

Torna-se claro que as pessoas familiarizadas com o termo nanotecnologia geralmente adquirem seu próprio conhecimento sobre o assunto e é por isso que raramente o desvalorizam ou apóiam sem críticas.

As associações de defesa do consumidor pedem que as nanopartículas sejam removidas de cosméticos e alimentos até que possam ser classificadas como inofensivas. Na Naturland, por exemplo, são proibidas nanopartículas.

Na Alemanha, os nanomateriais podem ser considerados substâncias ativas e auxiliares, dependendo de como são usados. A Lei Federal de Medicamentos especifica como são as verificações de segurança, ou seja, os procedimentos consultivos e os testes clínicos antes da aprovação, os próprios procedimentos de aprovação e o monitoramento e os relatórios após a aprovação.

Os comitês de ética devem aprovar testes clínicos. O Instituto Federal Alemão para Drogas e Dispositivos Médicos monitora a aprovação.

O cruzamento da barreira hematoencefálica é particularmente controverso. Embora permita melhorar o desempenho cerebral dos pacientes com Alzheimer, também pode ser usado para melhorar o desempenho em pessoas que não são induzidas terapeuticamente - com efeitos colaterais imprevisíveis.

A UE proíbe pesquisas sobre métodos para desenvolver materiais para melhorar pessoas saudáveis. Os comitês de ética prestam atenção especial ao uso militar: as drogas nanotecnológicas destinam-se a aumentar a concentração entre os soldados ou a capacitá-los a trabalhar continuamente sem dormir. Por último, mas não menos importante, a nanotecnologia abre inúmeras oportunidades para o desenvolvimento de agentes de guerra biológico-sintético.

No entanto, os comitês de ética alcançam pouco, porque os projetos que usam nanotecnologia nesse sentido ocorrem em segredo.

Enquanto pesquisas médicas reais agora estão promovendo massivamente a substituição funcional de partes danificadas do corpo por nanomedicina, especialistas em ética discutem o problema de órgãos e próteses que supostamente superam o original humano.

Essa discussão não é direta: as melhorias no corpo que são clinicamente necessárias, aceitáveis ​​ou inaceitáveis ​​são definidas de maneira muito diferente nas sociedades.

O debate sobre o que é médica e tecnicamente possível com a nanomedicina e o que é eticamente justificável está ocorrendo atualmente separadamente na Alemanha. (Dr. Utz Anhalt)

Inchar:

http://www.ingenieur.de/Fachgebiete/Mikro-Nanotechnik

http://www.nano.fraunhofer.de/de/nanotech.html

http://library.fes.de/pdf-files/stabsabteilung/05709.pdf

http://www.umweltbundesamt.de/themen/chemischen/nanotechnik

Informação do autor e fonte


Vídeo: Nanomedicinas contra el cáncer de próstata - Noticia @UPVTV, 18-02-2019