Partager:
Nanoparticules de nanomédecine en médecine
contenu
- définition
- Quelle est la particularité de Nano?
- Nanomatériaux communs
- nanomédecine
- Imagerie par particules magnétiques
- Organes artificiels
- Nanotech et science fiction
- risques de nanomédecine
définition
C'est environ 10 000 fois plus petit que la moyenne d'un cheveu humain, un nanomètre équivaut à un millionième de millimètre. Aujourd'hui, il existe déjà divers nanoproduits fabriqués artificiellement - dans les écrans solaires, par exemple, les nanoparticules de dioxyde de titane, dans les nanoparticules d'argent pour vêtements et dans les emballages alimentaires..
Image: Cybrain - fotolia La Commission européenne définit: "Un nanomatériau est un matériau naturel, dérivé d'un procédé ou fabriqué, contenant des particules à l'état non lié, en tant qu'agrégat ou agglomérat, et où au moins 50% des particules de la distribution granulométrique ont une ou plusieurs dimensions extérieures comprises entre 1 Nanomètres à 100 nanomètres. (...) Par dérogation (...), les fullerènes, les flocons de graphène et les nanotubes de carbone à paroi simple ayant une ou plusieurs dimensions extérieures inférieures à 1 nanomètre sont des nanomatériaux. "
Tout d'abord, la nanotechnologie devrait produire des choses plus petites et donc plus précises. Deuxièmement, il permet d'accéder aux atomes et aux molécules, créant ainsi de nouveaux matériaux et des systèmes de matériaux entiers..
Il existe des nanoparticules naturelles telles que des particules de suie, des protéines dans le sang ou des particules grasses dans le lait. Les nanoparticules synthétiques produisent des chercheurs intentionnellement ou indirectement, par exemple lorsque le diesel brûle.
Quelle est la particularité de Nano?
Les nanostructures développent des fonctions spéciales au niveau des atomes et des molécules, à la fois dans la matière animée et inanimée. Les dernières décennies ont été caractérisées par la recherche: la première chose était de capturer les nano systèmes.
Aujourd'hui, les scientifiques appliquent ces connaissances dans les systèmes vivants - c'est la base de la médecine Naon. Comme toute nouvelle technologie qui interfère avec le corps, elle comporte également des risques: les nanocapsules sont conçues pour délivrer des médicaments là où elles se trouvent et promettent, par exemple, des progrès considérables dans la lutte contre le cancer. Mais ces nanoparticules pourraient pénétrer dans les parois cellulaires, s'accumuler dans le corps ou enflammer les voies respiratoires..
Nanomatériaux communs
Nanosilver: l'argent tue les germes et la science l'utilise dans les nanoparticules, par exemple en tant que couche de surface sur les poignées de portes, dans les pansements ou dans les textiles - le nanosilver aide à lutter contre la transpiration..
Les particules de suie peuvent être produites artificiellement pour servir de pigment noir dans les peintures, mais également d’additif antistatique dans les plastiques..
Les nanotubes de carbone sont construits en carbone, très stables et renforcent ainsi les plastiques. Aujourd'hui, vous vous retrouverez dans des vélos de la classe supplémentaire.
Le dioxyde de titane affine les surfaces pour repousser la saleté. Il favorise la décomposition des matières organiques à la lumière du soleil, par exemple en préservant la couleur des façades des bâtiments..
Les nanoparticules dans l'oxyde de zinc absorbent les rayons UV du soleil et se retrouvent donc dans les écrans solaires. En outre, l’industrie l’utilise dans des écrans de cristaux liquides ou de LED. Les revêtements d'oxyde de zinc favorisent également l'action des cellules solaires.
nanomédecine
Le visionnaire américain Robert Freitas voit la nanomédecine atteindre un âge d'or: les nanorobots du futur proche sont destinés à réparer les dommages génétiques, les globules rouges artificiels empêchent les crises cardiaques - les nanomachines tuent les virus, réparent les cellules ou rechargent le sang en oxygène.
La médecine promet beaucoup de nanotechniques. Plus de 100 médicaments contiennent déjà des nanoparticules, ainsi que des méthodes de diagnostic et des dispositifs utilisant le nanotraitement. Dans le cas des médicaments, il s’agit moins de nouveaux principes actifs que de leur nouvelle efficacité: les nanocapsules, qui ne libèrent les substances que dans l’environnement de certaines molécules, doivent transporter les principes actifs directement vers la cible..
De nombreux médecins s'attendent à un tournant dans le traitement des maladies neurologiques liées au sang et au cerveau. Parce que les nanoparticules peuvent traverser cette "barrière hémato-encéphalique". Cela ouvre de nouvelles perspectives, par exemple pour Alzheimer et Parkinson, éventuellement pour la sclérose en plaques..
Les dispositifs, sols, murs et meubles équipés de Nanos dans les cliniques pourraient favoriser la stérilité. Les bactéries résistantes peuvent probablement mieux lutter contre cela. Les pansements contiennent déjà du nano-argent, par exemple en cas de brûlure.
Les nanotechnologies devraient également améliorer les diagnostics: les nanoparticules sont préparées de manière à adhérer aux organes ou aux cellules. Par exemple, le tissu tumoral peut être détecté avec des particules de nano-oxyde de fer.
Cela conduit à des nanothérapies probables dans un avenir proche: En médecine anticancéreuse, les nanotechnologies sont susceptibles de détecter et de combattre bientôt les tumeurs. Aujourd'hui, les médecins expérimentent déjà le traitement du cancer, dans lequel des particules magnétiques d'oxyde de fer et de nano chauffent la tumeur de manière électromagnétique, détruisant ainsi les cellules cancéreuses..
Par exemple, les nanocapsules pourraient contenir des cellules pancréatiques, libérer de l'insuline dans le sang et ainsi traiter le diabète..
Il existe déjà un dentifrice, Theramed S.O.S. Sensible à base de nanoparticules. Elle utilise des nanoparticules pour constituer une couche de matériau dentaire artificiel. alors les dents devraient ressentir moins de douleur.
L'hydroxyapatite est semblable aux minéraux de l'os et les implants dentaires sont mieux implantés avec sa moitié, le nanomatériau raccourcit le processus jusqu'à deux semaines, contrairement aux traitements classiques de 2 à 4 mois..
Le dioxyde de silicium ou de dioxyde de titane nanoporeux est caractérisé par des structures de trous. Ceux-ci stimulent la croissance osseuse sur les implants et arrêtent l'inflammation en libérant des substances actives comme une éponge.
Les nanotechnologies revêtiront certainement une importance particulière dans d'autres implantations, car les surfaces constituées de nanoparticules peuvent être utilisées pour relier des organes biologiques et des dispositifs artificiels mieux que les méthodes conventionnelles. Qu'il s'agisse de stimulateurs cardiaques ou d'endoprothèses telles que des articulations artificielles du genou, de la hanche ou de l'épaule: les nanocouches réduisent probablement la défense du corps contre les corps étrangers.
De nos jours, l'hydroxyapatite peut être injectée sous forme de pâte pour former une mâchoire. Ce nanomatériau est bien toléré car il ressemble aux parties minérales de l’os. La prochaine étape devrait être les hydroxyapatites, qui sont combinées avec des nanotubes de carbone dans une matrice composite et servent de ciment osseux..
Les victimes d'accident pourraient bientôt bénéficier de tissus de remplacement sous la forme de composites nanométriques verre-collagène portant une peau artificielle et des os artificiels. De plus, les implants avec la nanotechnologie devraient être plus stables que ceux conventionnels.
Dès 1998, Abraxis BioScience LLC aux États-Unis a mené des essais cliniques sur la nanomédecine contre le cancer. L'agent Abaxane a finalement été approuvé. Composé de paclitaxel et d'albumine insolubles, cet albumine se lie à la protéine SPARC, qui est touchée par le cancer du pancréas - contrairement à d'autres médicaments..
Nanos a été développé par Tekmira Pharmaceuticals of Canada pour les lipoprotéines considérées comme hypercholestérolémiques dans le foie. Cependant, un patient de l'essai a présenté des symptômes ressemblant à une grippe, puis l'expérience a été arrêtée..
Bioalliance Pharma a utilisé le médicament nanoparticules de dexorubicine contre le cancer du foie. Mais trois sujets sont morts de problèmes pulmonaires.
Dans l'UE est approuvé une nanothérapie de tumeurs cérébrales - l'hyperthermie. Dans ce cas, des particules d'oxyde de fer sont injectées dans le cerveau et y sont excitées avec des ondes magnétiques. Ils chauffent la tumeur et la tuent. L'imagerie par particules magnétiques (MPI) peut également être utilisée pour filmer le cœur et les vaisseaux sanguins.
Michael Bamberg, de la Société allemande du cancer, a déclaré: "L'hyperthermie deviendra le quatrième pilier du traitement du cancer - en plus de la chirurgie, de la radiothérapie et de la chimiothérapie. Son idée est basée sur des succès prouvés dans le traitement du cancer du sein, du cancer de la peau, des tumeurs, de la rhinorrhée intestinale et cervicale..
Des tests rapides avec des nanocapteurs pour détecter le cancer, des nanohormontests, des nanobots pour réparer les cellules et des nanoparticules pour guérir les lésions paralysantes de la moelle épinière sont prévus. Certains chercheurs pensent qu'il est normal que les paraplégiques retrouvent une vie normale. Mais il reste encore de la recherche fondamentale.
Imagerie par particules magnétiques
Une nouvelle technique d’imagerie, l’imagerie par particules magnétiques, a introduit les chercheurs de Philips Healthcare en 2005. Ils ont présenté des films tridimensionnels du cœur, des vaisseaux et des tumeurs, ce qui était impossible avec toute autre procédure..
Cette technique permettrait de détecter les problèmes cardiaques beaucoup plus rapidement qu'auparavant. Le médecin n'aurait à filmer le cœur et son environnement que de l'extérieur et pourrait détecter immédiatement les dommages à la paroi cardiaque ou les faiblesses du muscle cardiaque. Pour cela, il lui suffit d'injecter au patient des nanoparticules magnétiques. Cependant, les diagnostics cardiaques classiques prennent parfois des mois.
Organes artificiels
La nanotechnologie fait penser à ce qu’était la science-fiction récemment, à savoir créer artificiellement des organes et même des organismes. Des chercheurs interdisciplinaires veulent associer les nanotechnologies à la biotechnologie, aux sciences de l'information et aux sciences cognitives pour créer une intelligence artificielle et accroître les capacités humaines au-delà des frontières naturelles.
Longue vie à travers des organes artificiels. Image: benschonewille- fotolia Ce n'est pas une idée fixe, mais déjà partiellement la réalité. C'est ainsi que la peau et le cartilage peuvent être produits artificiellement aujourd'hui. Les nanosciences n'ont pas réussi à fournir de l'oxygène et des cellules nutritives aux grands organes. Cela ne fonctionne pas encore et c'est pourquoi les cellules s'éteignent.
Mais le Massachusetts Institute of Technology de Cambridge, aux États-Unis, élabore actuellement une méthode pour résoudre ce problème. Un ordinateur conçoit le motif d'un réseau de cellules et le grave sur une surface de silicium. Ce motif est ensuite transféré sur du matériel biologique, deux couches sont superposées et scellées. Les cellules peuvent adhérer à cette structure. Les cellules elles-mêmes sont cultivées dans des boîtes de Petri. Les cellules hépatiques et rénales sont restées intactes pendant deux semaines.
Les chercheurs ont implanté des rats avec un "nano-foie" avec une couche de cellules. Un foie a besoin d'environ 30 à 50 couches de ce type pour fonctionner. Le nano-tissu a survécu une semaine.
Nanotech et science fiction
Greg Bear a établi "La nanotechnologie dans la science-fiction comme thème central de" Blood Music "en 1985. Un chercheur élève des molécules et leur apporte une forme d’intelligence. Il s'est injecté une de ces cultures.
Les Nanobots se multiplient maintenant et agissent indépendamment dans le corps: son acuité visuelle augmente, il ne souffre plus de rhumes. Les Nanos évoluent constamment et créent un environnement idéal: ils deviennent, à partir du serviteur, le dirigeant de leur organisme hôte. Vous reprogrammez et contrôlez le chercheur.
Cela présente des avantages pour l'inventeur: la survie des nanos dépend de la santé de l'organisme hôte et ceux-ci améliorent constamment leurs capacités.
Mais ils ne changent pas l'hôte de la manière qui lui conviendrait le mieux, mais comment les nano-organismes ont eux-mêmes des conditions de vie idéales. Maintenant le progrès scientifique devient une horreur.
Andreas Eschbach a inventé des nanorobots autosuffisants qui tuent les cellules cancéreuses dans des nanocellules à la taille du virus de type "Herr aller Dinge" reconnaissant les cellules cancéreuses par leur signature. Pour les contrôler, ils sont reliés par radio au médecin afin qu’ils puissent faire des actions erronées; La connexion sans fil va directement au cerveau du médecin, qui est traversé par un nanodial conduit à conduire les cellules de guérison. Leur fonctionnement est le suivant: les machines ne dissolvent pas simplement les cellules cancéreuses; ce serait trop dangereux, car votre corps serait alors inondé de plus de déchets qu'il ne pourrait en drainer. Au lieu de cela, ils envahissent la cellule et déclenchent l'apoptose, le mécanisme cellulaire d'autodestruction contrôlée. La plupart des restes sont mangés par vos leucocytes. Tout ce qui reste, les sous-marins se transportent eux-mêmes, déposez-les dans votre vessie ou vos intestins. "
La nanotechnologie joue un rôle dans de nombreux romans: comme intrigue centrale, comme événement marginal ou comme toile de fond.
Bruce Sterling, un inventeur de la littérature Cyperpunk, s’est consacré à sa vision de l’avenir de la nanotechnologie depuis la fin des années 1990. Il se considère comme un futuriste et a déclaré qu'avec la percée d'Internet, il avait écrit beaucoup de choses sur lesquelles il avait écrit dans la fiction - c'est pourquoi il avait maintenant affaire à une technique qui n'en était qu'à ses débuts..
En 2002, Michael Crichton, auteur de Jurassic Park "Prey", a été publié. Des chercheurs du Nevada développent des nanocaméras pour les militaires. Mais ils se rendent indépendants et tuent tout ce qu'ils rencontrent. Ils se multiplient et manipulent les pensées et la motricité de leurs inventeurs. Nanos développe un super-organisme qui reproduit la forme de l'homme.
Les nanos se comportent alors comme des humains, ils détruisent la planète pour obtenir des ressources permettant leur multiplication. La science-fiction, en pensant à ce qui serait techniquement possible et en concevant un scénario fictivement réaliste, n'était pas "Prey", mais une histoire fade sur "les fantômes que j'ai appelés" de l'homme Faustien qui n'a plus ses monstres techniques sous contrôle.
Angelika Fehrenbach a écrit avec "The Lotus Effect", un thriller qui reste proche de la réalité. Un scientifique de l’Université de Marburg réalise qu’une nanotechnologie récemment mise au point est risquée, car les rats de laboratoire meurent en rangée. Elle se rend compte que les responsables gardent le silence, font des recherches et se battent pour leur vie.
Jeff Carlsson a publié "Année de la peste" en 2007, l’ouvrage est paru un an plus tard sous le nom "Nano". Les nanoparticules fournissent le fond d’une épopée classique de la fin des temps. L'intrigue est traditionnelle: les intelligences artificielles se rendent indépendantes et tuent leurs inventeurs.
Ces créatures de Frankenstein sont des nanorobots ici. Ils se multiplient et tuent tous les animaux à sang chaud. Les gens fuient vers les hautes montagnes, car les nanos ne fonctionnent pas. Pendant ce temps, les survivants de l’hiver alpin luttent contre le froid et la faim. Ils essaient de pousser à un groupe sur un autre sommet, qui a plus de nourriture et un meilleur abri.
Carlson traite à fond de la nanotechnologie; Cependant, cela ne sert que de cadre à la question: comment les gens se comportent-ils dans des situations extrêmes??
Une idée favorite de la science-fiction sont les nanorobots à action automatique. Celles-ci traversent le corps et éliminent toutes les toxines, tous les ténias, fixent les malformations des cellules, guérissent les lésions internes, régénèrent les cellules et arrêtent ainsi le vieillissement - chaque jour pendant 24 heures..
Si de telles nanomachines existaient, nous pourrions même mener une vie malsaine, car elles élimineraient immédiatement tout dommage..
risques de nanomédecine
Des études américaines réalisées en 2002 ont montré des économies sur les carcinomes nanoparticulaires, principalement parce que les nanoparticules avaient moins d’effets secondaires. Les effets secondaires indésirables, cependant, ont été un problème majeur: 100 000 personnes sont décédées aux États-Unis en un an..
Les risques liés aux nanotechnologies sont peu étudiés et on ignore quelles entreprises utilisent quelles nanoparticules. Un problème est probablement lié à la libération de nanoparticules dans l'environnement. ils sont plus petits que la poussière fine et durent longtemps dans l'air.
Les experts appellent donc à la création d’un registre central permettant de déclarer les nanomatériaux et d’enquêter sur chaque substance..
Les nanoparticules dans les systèmes de filtration ne devraient pas poser de risque pour la santé en cours d’exploitation, car elles sont étroitement scellées dans du plastique. Problamatisch mais à l'avenir, l'élimination, menace alors un effort similaire à celui de l'amiante.
Tous les produits qui libèrent des nanoparticules dans l'environnement doivent être évités. Ainsi, les particules de nano-argent dans certaines chaussettes se dissolvent déjà lors du premier lavage, pénètrent dans les eaux usées et nuisent probablement à Baktierien dans les stations d'épuration..
Jusqu'ici, personne ne sait à quel point les risques liés aux nanomatériaux doivent être correctement classés: s'agit-il de la taille ou des propriétés des substances sont-elles importantes? S'agit-il de la quantité de substances dans l'environnement comme avec d'autres seuils, ou le nombre et la structure des particules sont-ils déterminants pour le danger??
Bien que la plupart des Européens connaissent à peine les nanotechnologies, un tiers des Allemands ne savent pas ce que c'est. Ceux qui parlent de nanotechnologie sont généralement positifs.
Il devient clair que les personnes qui connaissent le terme nanotechnologie ont généralement acquis des connaissances par elles-mêmes et que, pour cette raison, dévaluent rarement leurs excuses ou s’excusent sans critique..
Les groupes de protection des consommateurs exigent que les nanoparticules soient retirées des produits cosmétiques et des aliments jusqu'à ce qu'elles puissent être classées comme inoffensives. Chez Naturland, par exemple, les nanoparticules sont interdites.
Les nanomatériaux en Allemagne peuvent être considérés à la fois comme ingrédients actifs et comme substances auxiliaires, en fonction de la manière dont ils sont utilisés. La loi allemande sur les médicaments détermine la nature des contrôles de sécurité, à savoir les procédures de consultation et les essais cliniques avant l'admission, les procédures d'homologation elles-mêmes, ainsi que les rapports de suivi et de post-autorisation..
Les comités d'éthique doivent approuver les essais cliniques. L’Institut fédéral allemand des médicaments et des dispositifs médicaux contrôle l’approbation.
Le franchissement de la barrière hémato-encéphalique est particulièrement controversé. Bien qu'il permette d'améliorer les performances cérébrales des patients atteints de la maladie d'Alzheimer, il peut également être utilisé pour augmenter les performances des personnes induites thérapeutiquement, avec des effets secondaires imprévisibles..
L'UE interdit la recherche sur les méthodes permettant de développer des matériaux pour améliorer la santé des personnes. Les comités d'éthique accordent une attention particulière à leur mission militaire: les médicaments Nanotech sont conçus pour augmenter la concentration de soldats ou leur permettre de travailler en permanence sans dormir. Enfin, la nanotechnologie offre d'innombrables possibilités de développement d'agents biologiques de synthèse..
Cependant, les comités d'éthique n'obtiennent pas grand-chose, car les projets utilisant la nanotechnologie dans ce sens se déroulent dans l'isolement..
Alors que les recherches médicales actuelles poussent massivement le remplacement fonctionnel des parties du corps endommagées par la nanomédecine, les éthiciens discutent du problème des organes et des prothèses qui surpasseraient l'original humain.
Cette discussion n'est pas simple: les améliorations du corps qui sont médicalement nécessaires, acceptables ou inacceptables sont définies très différemment dans les sociétés..
Le débat sur ce qui est médicalement et techniquement possible avec la nanomédecine et ce qui est justifiable sur le plan éthique se déroule actuellement séparément en Allemagne. (Dr. Utz Anhalt)
Supervision spécialisée: Barbara Schindewolf-Lensch (médecin)
sources:
http://www.ingenieur.de/Fachbereiche/Mikro-Nanotechnik
http://www.nano.fraunhofer.de/de/nanotech.html
http://library.fes.de/pdf-files/stabsabteilung/05709.pdf
http://www.umweltbundesamt.de/themen/chemikalien/nanotechnik