Медицинское применение
Наномедицина — это медицинское применение нанотехнологии. Наномедицина простирается от медицинского применения наноматериалов до наноэлектронных биосенсоров и даже возможного применения молекулярной нанотехнологии в будущем.
Наномедицинские исследования финансируются американским Национальным институтом здравоохранения. Известно, что в 2005-м году выделялись деньги на пятилетний план по основанию четырёх наномедицинских центров. В апреле 2006, по оценке журнала Nature Materials было создано порядка 130 лекарств и средств доставки лекарств на основе нанотехнологий.
Новое междисциплинарное направление медицинской науки в настоящее время находится в стадии становления. Её методы только выходят из лабораторий, а большая их часть пока существует только в виде проектов. Однако большинство экспертов полагает, что именно эти методы станут основополагающими в XXI веке. Так, например, Национальные институты здравоохранения США включили наномедицину в пятёрку самых приоритетных областей развития медицины в XXI веке, а Национальный институт рака США собирается применять достижения наномедицины при лечении рака. Ряд зарубежных научных центров уже продемонстрировали опытные образцы в областях диагностики, лечения, протезирования и имплантирования.
Наномедицина стремится предоставить значительный набор исследовательских инструментов и клинически полезных устройств в ближайшем будущем.
Национальная Нанотехнологическая Инициатива ожидает новые коммерческие применения в фармацевтической индустрии, которые могут включать продвинутые системы доставки лекарств, новые формы терапии и получение изображений in vivo.
Нейроэлектронные интерфейсы и другие наноэлектронные сенсоры — это другая активная цель для исследований.
Классик в области нанотехнологических разработок и предсказаний Эрик Дрекслер в своих фундаментальных работах описал основные методы лечения и диагностики на основе нанотехнологий. Ключевой проблемой достижения этих результатов является создание специальных медицинских нанороботов — наномашин для ремонта клеток. Медицинские нанороботы должны уметь диагностировать болезни, циркулируя в кровеносных и лимфатических системах человека и перемещаясь во внутренних органах, доставлять лекарства к поражённой области и даже делать хирургические операции. Дрекслер также предположил, что медицинские нанороботы предоставят возможность оживления людей, замороженных методами крионики.
Перспективы наномедицины
Достижения наномедицины станут широко доступны по разным оценкам только через 40—50 лет. Однако целый ряд последних открытий, разработок и инвестиций в наноотрасли привёл к тому, что всё больше аналитиков сдвигают эту дату на 10—15 лет в сторону уменьшения.
Уже сейчас наномедицина — крупная отрасль, в которой продажи достигли 6,8 миллиардов долларов (2004 год). В этой отрасли работают более чем 200 компаний, в которые инвестируется не менее 3,8 миллиардов долларов ежегодно.
Две формы наномедицины уже протестированы на мышах и ожидают испытаний на людях. Это использование золотых нанокапсул, которые помогают диагностировать и лечить рак, и использование липосом как вспомогательного средства для вакцин в качестве транспорта для лекарств. Аналогично, избавление от токсичности лекарств — это другое применение наномедицины, которое показало многообещающие результаты на крысах. Польза от использования наноразмеров в медицинских технологиях состоит в том, что меньшие устройства менее инвазивны, и их можно имплантировать внутрь тела, кроме того значительно меньше времени занимают биохимические реакции. Эти устройства быстрее и чувствительнее, чем типичные средства доставки лекарств. Продвижения в липидной нанотехнологии также используются в инженерии медицинских наноустройств и новых систем доставки лекарств, и в разработке медицинских сенсоров.
Нанотехнология обеспечила возможность доставки лекарств к определённым клеткам с помощью наночастиц.
Общий объём потребления лекарства и побочные эффекты могут быть значительно снижены с помощью размещения активного агента только в больном регионе, и в дозе не большей, чем требуется. Этот выборочный метод может снизить стоимость лечения и страдания людей. В качестве примера можно привести дендримеры и нанопористые материалы. Другой пример — это использование ко-полимеров, которые формируют мицеллы для инкапсуляции лекарств. Они могут хранить маленькие молекулы лекарств и транспортировать их к желаемому месту. Другое видение проблемы базируется на маленьких электромеханических системах; наноэлектромеханические системы исследуются для активного высвобождения лекарств. Потенциально важные применения включают лечение рака с помощью наночастиц железа или золотых капсул. Целенаправленная или персонализированная медицина предназначена для уменьшения потребления лекарств и стоимости лечения, что в результате даёт общественную пользу, снижая затраты на здравоохранение.
Наномедицинские подходы к доставке лекарств основываются на разработке наночастиц или молекул, улучшающих биодоступность лекарств. Биодоступность означает наличие молекул лекарства там, где они нужны внутри тела и там, где они действуют лучше всего. Доставка лекарств фокусируется на максимизации биодоступности в специфических местах тела, а также в течение определённого периода времени. Это потенциально может быть достигнуто молекулярным нацеливанием наноинженерными устройствами. Это всё предполагает нацеливание на молекулы и доставку лекарств с точностью до клетки. Получение изображений in vivo — ещё одна область, для которой разрабатываются инструменты и устройства. С использованием наночастиц как контрастных агентов, изображения, получаемые, например, ультразвуком и МРИ, имеют желаемое распределение и улучшенную контрастность. Новые методы, связанные с разрабатываемыми наноинженерными материалами, могут быть эффективны в лечении болезней, таких как рак. То, что наноисследователи могут достичь в будущем, пока находится за пределами воображения. Могут появиться самособирающиеся биосовместимые наноустройства, которые будут обнаруживать, оценивать, лечить и сообщать результат врачу автоматически.