Introducere in lumea nanotehnologiei

„Nanotehnologie“ este un termen colectiv pentru dezvoltarile tehnologice la scara nanometrica. In sens larg, nanotehnologia reprezinta orice tehnologie al carei rezultat finit e de ordin nanometric: particule fine, sinteza chimica, microlitografie avansata etc.

Intr-un sens restrans, nanotehnologia este orice tehnologie care se bazeaza pe abilitatea de a construi structuri complexe respectand specificatii la nivel atomic. Structurile nanometrice nu numai ca sunt foarte mici, ajungandu-se chiar pana la scara atomica in proiectarea lor, dar ele poseda unele proprietati total deosebite si neasteptate, in comparatie cu trasaturile aceleiasi substante luata la nivel macroscopic. Una dintre cele mai importante aplicatii ale nanotehnologiei este nanomedicina, care se concentreaza pe monitorizarea, diagnosticarea, preventia, reparatia si tratarea bolilor si tesuturilor deteriorate ale sistemelor biologice.

In dezvoltarea paradigmei medicinii predictive, preventive si personalizate, un factor important il presupune diagnosticarea, observarea evolutiei tratamentului si analizarea timpurie a biomarkerilor cu scopul de a prezice rezultatul tratamentului. Nanotehnologia faciliteaza integrarea diagnosticarii in terapeutica, un aspect necesar in implementarea medicinii personalizate, beneficiind de avantaje precum: capacitatea de a dezvolta metode de detectare cu sensibilitate ridicata sau posibilitatea de a efectua aceste analize pe probe mai mici de tesut.

Astfel, abilitatea de a monitoriza semnele precursoare bolilor cardiovasculare, de exemplu, are un potential major in incercarea de a reduce urmarile letale ale acestor afectiuni. Inregistrarea variatiilor presiunii si debitului sangvin, a concentratiei biomoleculare sau ionice s-ar putea dovedi a fi de folos in dobandirea unei mai bune intelegeri a infarctului si a embolismului. Multi senzori de presiune bio-MEMS (sisteme micro-electromecanice) au fost dezvoltati pentru masuratoarea in-vitro si in-situ a tensiunii arteriale. Acestia sunt constituiti dintr-un dispozitiv implantabil pentru urmarirea telemetrica a tensiunii arteriale cu potentialul de a diagnostica infarctul miocardic.

O alta utilizare importanta a nanotehnologiei este in tratamentul bolilor neurodegenerative. Aceasta joaca un rol semnificativ in dezvoltarea de mijloace noi de diagnosticare si tratament, oferind dispozitive ce au capacitatea de a opri sau chiar a ameliora simptomele asociate bolilor neurologice, de a sustine si promova regenerarea functionala a neuronilor afectati, prin facilitarea transportului medicamentelor si moleculelor mici prin bariera hematoencefalica. Pentru aceasta au fost studiati diversi nano-transportori, cum ar fi: dendrimeri, nano-geluri, nano-emulsii, nano-suspensii, lipozomi, nano-particule polimerice. In mai multe modele experimentale, transportul acestor dispozitive prin BHE a fost realizat prin endocitoza si transcitoza, gestionarea unor boli precum Alzheimer, tumori cerebrale, encefalopatia HIV, accidentele vasculare ischemice, devenind posibila in urma rezultatelor pozitive ale acestor studii.

Evolutia rapida a geneticii, biologiei celulare si moleculare, stiintei materialelor si bioingineriei au facut din nanotehnologie una din piesele de baza in progresul tratamentului si detectiei bolilor. Spre deosebire de metodele de tratament molecular conventional, nanomedicina permite dezvoltarea unor agenti multi-componenti, multi-functionali si multi-modulari care sa detecteze cu mare precizie o boala si, in acelasi timp, sa o si trateze. De exemplu, putem preconiza aparitia unor nano-senzori, ce pot fi integrati in dispozitivele existente, cum ar fi in defibrilatoare, stenturi sau pace-makeri, cu proprietatea de a transmite atentionari, sau chiar de a elibera medicamente in episoade acute, daca este necesar.

Ingineria nanobiosistemelor este componenta inovatoare, pivotul nanotehnologiei, ce permite dezvoltarea unor noi instrumente in medicina, in consecinta, a unor noi solutii in ingrijirea sanatatii: administrarea la tinta a unor medicamente, regenerarea tesuturilor si modelarea neuromorfica. Cu toate acestea, exista mai multi factori care trebuie optimizati simultan pentru a obtine cel mai bun rezultat si pentru ca aceste tehnici noi sa poata fi introduse in terapeutica.

Surse bibliografice:

1. Nanotehnologia: “ingerii” microscopici ai viitorului. descoperaro. 2018. (ultima accesare: 26 martie 2018);
2. Spivak, M. Y., Bubnov, R. V, Yemets, I. M., Lazarenko, L. M. & Tymoshok, N. O. Gold nanoparticles – the theranostic challenge for PPPM : nanocardiology application. EPMA J. 1–17 (2013);
3. J. N. B. et al. Nanomedicine & Biotherapeutic Therapeutic and Diagnostic Applications of Nanotechnology in Dermatology and Cosmetics. J Nanomedicine Biotherapeutic Discov 5, (2015);
4. Hamde N, “The use of nanotechnology in disease diagnosis and molecular imaging”, The Pharmaceutical Journal, 2013
5. Biana Godin, Jason H. Sakamoto, Rita E. Serda, Alessandro Grattoni et al. Emerging Applications of Nanomedicine for Therapy. 31, 199–205 (2011).
6. Wong HL, Wu XY, Bendayan R (2012) Nanotechnological advances for the delivery of CNS therapeutics. Adv Drug Deliv Rev 64: 686-700.
7. Nikalje, A. P. Medicinal chemistry Nanotechnology and its Applications in Medicine. Med. Chem. (Los. Angeles). 5, 81–89 (2015).
8. Fan, Z., Fu, P. P., Yu, H. & Ray, P. C. Direct Theranostic nanomedicine for cancer detection and treatment. J. Food Drug Anal. 22, 3–17 (2014).
9. Tiny Robots In Our Brains Will Make Us ‘Godlike’, Ray Kurzweil Says. HuffPost. 2018.

Vlad Dumitrescu, SSFB

Îmi place să fac lucruri creative și sunt pasionat de artă sub orice formă fie ea fotografie, muzică, fashion, clipuri video, filosofie. De asemenea sunt student la Facultatea de Farmacie din cadrul UMF “Carol Davila” București și trainer la ABC-ul Nutriției.