Γιώτα Mπάκα

Από την αρχαιότητα οι άνθρωποι προσπαθούσαν να βελτιώσουν την καθημερινότητά τους και τον τρόπο διαβίωσής τους. Σταδιακά άρχισαν να ανακαλύπτουν μεθόδους ίασης ασθενειών. Βέβαια, όσο προχωρούσαμε ανά τους αιώνες, τόσο οι ασθένειες γινόταν πιο επιθετικές και γινόταν επιτακτική η ανάγκη εύρεσης ολοένα πιο σύγχρονων ιατρικών μεθόδων και μηχανημάτων. Ένας πολλά υποσχόμενος κλάδος προς αυτή τη κατεύθυνση είναι η χρήση της νανοτεχνολογίας που βρίσκει εφαρμογή στη διαγνωστική, τόσο in vitro, όσο και in vivo, στη θεραπευτική, αλλά και στην αναγεννητική ιατρική και την αποκατάσταση ιστών και οργάνων.

.

Ορισμός νανοτεχνολογίας- Στόχοι νανοϊατρικής

Προτού αναφερθούμε όμως στην καταλυτική επίδραση της νανοτεχνολογίας στην ιατρική, σκόπιμο είναι αρχικά να την ορίσουμε. Η νανοτεχνολογία λοιπόν, είναι ο επιστημονικός κλάδος που ασχολείται με τη δημιουργία και χρήση λειτουργικών νανοσωματιδίων, δηλαδή σωματιδίων μεγέθους μεταξύ 1 και 100 nm (Για να γίνουν πιο αντιληπτές οι διαστάσεις, ένα νανόμετρο περίπου 40.000 φορές μικρότερο από το πάχος της ανθρώπινης τρίχας ή με το μήκος 10 ατόμων υδρογόνων σε σειρά).Η νανοτεχνολογία υπόσχεται να διασφαλίσει καλύτερες συνθήκες σε πολλούς τομείς της καθημερινότητας μας, αλλά ιδίως στην ιατρική. Στόχος της νανοϊατρικής είναι η βελτίωση τόσο της διαγνωστικής ιατρικής (έγκαιρη και έγκυρη διάγνωση) όσο και της θεραπευτικής ιατρικής (π.χ. βελτιωμένες φαρμακευτικές ουσίες, συστήματα ελεγχόμενης αποδέσμευσης φαρμάκων) καθώς και η ανάπτυξη μεθόδων για τη συστηματική ιατρική παρακολούθηση (π.χ. της εξέλιξης των ασθενειών, της αποτελεσματικότητας της φαρμακευτικής αγωγής)

Τι είναι τα νανοσωματίδια

Ένα από τα κυριότερα πλεονεκτήματα των νανοσωματιδίων που τα καθιστούν τόσο πολύτιμα στην ιατρική είναι το μέγεθός τους. Αν μόνο σκεφτούμε ότι τα νανοσωματίδια (nanohilts) είναι 1000 φορές μικρότερα από το μέγεθος των ερυθροκυττάρων, τότε είναι κατανοητή η ευκολία με την οποία κινούνται στο ανθρώπινο σώμα μέσω του κυκλοφορικού συστήματος.

Είδη Διαγνωστικής Ιατρικής

In vivo απεικόνιση: περιλαμβάνει την αξιοποίηση μικροκαμερών για την απεικόνιση του ανθρώπινου σώματος. Μάλιστα, μη-τοξικοί ανιχνευτές που δεν προκαλούν διέγερση του ανοσοποιητικού συστήματος, κατορθώνουν να διεισδύσουν στα κύτταρα, ξεπερνούν τα διάφορα βιολογικά εμπόδια και διευκολύνουν τη διάγνωση των ασθενειών

In–vitro απεικόνιση: συσκευές δεν απαιτούν εξειδικευμένο προσωπικό για τη χρήση τους, χρειάζονται μικρά δείγματα, το οποίο συνεπάγεται λιγότερο επώδυνες και τραυματικές μεθόδους λήψης δειγμάτων αίματος, βιολογικών υγρών και ιστών, και εξάγουν ολοκληρωμένα και ακριβή δεδομένα από μία μοναδική μέτρηση. Αξίζει να σημειωθεί ότι έχουν ήδη αναπτυχθεί νανοσυσκευές διάγνωσης σε μορφή πλακιδίου (chip), ικανές να αναγνωρίσουν και να ποσοτικοποιήσουν συγκεκριμένα τμήματα του ανθρώπινου γονιδιώματος, καθώς και των εκφρασμένων πρωτεϊνών τους

Παραδείγματα νανοτεχνολογίας στην ιατρική

Με ένα χάπι η χορήγηση ινσουλίνης: Ειδικότερα, επιστήμονες και ειδική ευελπιστούν ότι μελλοντικά οι διαβητικοί θα απαλλαχθούν από τις ενέσεις, οι οποίες θα αντικατασταθούν από χορήγηση χαπιού. Χαρακτηριστικά η νανοϊατρός, επικεφαλής της Ομάδας Νανοϊατρικής του ΑΠΘ, και υπεύθυνη της προαναφερόμενης εταιρείας νανοϊατρικής, Βαρβάρα Καραγκιοζάκη, αναφέρει «Η ινσουλίνη είναι πρωτεΐνη η οποία, όταν την παίρνουμε από το στόμα, καταστρέφεται από το γαστρικό υγρό. Γι αυτό οι περισσότεροι διαβητικοί ασθενείς χρησιμοποιούν υποδόρια ένεση ινσουλίνης. Έχει διαπιστωθεί ότι αν βάλουμε την ινσουλίνη σε νανοσωματίδια με χυτοσίνη (ένα πολυμερές που περιβάλλει το νανοσωματίδιο) αυτή προστατεύεται από το γαστρικό υγρό. Από την άλλη λόγω της χυτοσίνης η ινσουλίνη απορροφάται καλύτερα από το έντερο. Άρα ουσιαστικά προσπαθούμε να βρούμε τρόπους μεταφοράς της ινσουλίνης με ένα χάπι που έχει πάρα πολλά νανοσωματίδια»

Προστασία έναντι του κορονοϊού: Παράλληλα, η κυρία Καραγκιοζάκη έχει υπογραμμίσει τα οφέλη ενός αντισηπτικού που δημιουργήθηκε με την χρήση νανοτεχνολογίας και παρουσιάστηκε στο πλαίσιο του Διεθνούς Συνεδρίου Nanotexnology 2020. «Τα νανοσωματίδια που περιέχει αυτό το αντισηπτικό διάλυμα είναι πολύ μικρότερα από τον κορονοϊό (έχουν μέγεθος 10-20 νανομέτρων ενώ ο κορονοϊός έχει μέγεθος 100 νανομέτρων) και προσκολλώνται στον ιό τον οποίο αδρανοποιούν ώστε να μην μπορεί αυτός να κολλήσει στους υποδοχείς της μύτης».

Νανοσωματίδια ως φορείς φαρμάκων: Τα νανοσωματίδια μπορούν, επίσης, να μεταφέρουν φάρμακα σε συγκεκριμένους ιστούς, στοχεύοντας γνωστούς βιοδείκτες της νόσου, καθιστώντας τα φάρμακα αυτά πιο αποτελεσματικά και λιγότερο επιβλαβή σε άλλα όργανα.

Στη θεραπεία καρκινικών κυττάρων: Πριν από κάποιες δεκαετίες θα μας φάνταζε αδύνατον να αντιμετωπίσουμε τη διαβρωτική αυτή ασθένεια. Όμως η εξέλιξη της τεχνολογίας (που δεν περιορίζεται ,ευτυχώς, μόνο στην κατασκευή iPhone) μας έδωσε τη δυνατότητα καταστροφής των καρκινικών κυττάρων. Απεικονιστικά νανοσωματίδια (π.χ. νανοσωματίδια σιδήρου) σήμερα, αποτελούν τα ίδια μέσο σκίασης σε συγκεκριμένους ιστούς, καθιστώντας την ανίχνευση ασθενειών, όπως ο καρκίνος, δυνατή σε αρχικότερα στάδια. Μαγνητικά νανοσωματίδια με χημειοθεραπευτικά φάρμακα μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη στοχευμένη αντιμετώπιση του καρκίνου, χωρίς να πλήττονται τα υγιή κύτταρα. Για παράδειγμα αν ο ασθενής έχει καρκίνο στον πνεύμονα μπορούμε να χορηγήσουμε ενδοφλέβια μαγνητικά νανοσωματίδια, αφού τοποθετήσουμε έναν εξωτερικό μαγνήτη στην περιοχή του πνεύμονα.

Στο μέλλον, μάλιστα, δεν θα γίνονται χειρουργεία για τους όγκους του εγκεφάλου. Μοριακές συσκευές θα μπαίνουν μέσω του αίματος στο σώμα του ασθενούς και θα κατευθύνονται στον στόχο. Όταν φθάνουν στον καρκινικό όγκο, θα συναρμολογούν κατάλληλες μοριακές διατάξεις για να επιτεθούν στον όγκο με μικρής κλίμακας στοχευμένα φάρμακα ή βότανα. Όταν ο όγκος θα εξολοθρεύεται, οι νανομηχανές θα αυτοαπενεργοποιούνται. 

Υπάρχουν κίνδυνοι για την ανθρώπινη υγεία από τη νανοτεχνολογία;

Τα νανοσωματίδια που χρησιμοποιούνται για θεραπευτικούς σκοπούς είναι τόσο μικρά ώστε μπορούν να διεισδύσουν για παράδειγμα στις κυτταρικές μεμβράνες της επένδυσης του εντέρου, με τη δυνατότητα πρόσβασης στον εγκέφαλο και σε άλλα μέρη του σώματος. Επίσης, λόγω της μεγάλης αναλογίας επιφάνειας προς μάζα, τα νανοσωματίδια είναι ιδιαίτερα αντιδραστικά και μπορεί να προκαλέσουν ακόμη άγνωστες χημικές αντιδράσεις ή να συνδεθούν με τις τοξίνες, να τους επιτρέψουν να εισέλθουν σε κύτταρα και να επιδράσουν στο DNA.

Συμπερασματικά, διαπιστώνουμε ότι η νανοτεχνολογία μπορεί να προσφέρει εκρηκτικές ωφέλειες στη διάγνωση και τη θεραπεία ανίατων μέχρι τώρα ασθενειών. Ωστόσο, δίχως την απαιτούμενη έρευνα μπορεί να προκύψουν ανεπανόρθωτες ζημιές στον ανθρώπινο οργανισμό.

Βιβλιογραφία

https://el.beehealthyllc.com/nanotechnology-medicine-60862

https://gre.kibrisdoktor.com/3952441-nanotechnology-in-medicine-is-our-future

https://banks.com.gr/otan–nanotechnologia–tithetai–stin–ypiresia–tis–ygeias/

https://www.newsbeast.gr/health/arthro/198977/i-nanotehnologia-stin-upiresia-tis-iatrikis

https://www.alphaprolipsis.gr/iatrika-themata/iatrika-arthra/i-nanotehnologia-stin-iatriki

 Γιώτα Mπάκα

Από την αρχαιότητα οι άνθρωποι προσπαθούσαν να βελτιώσουν την καθημερινότητά τους και τον τρόπο διαβίωσής τους. Σταδιακά άρχισαν να ανακαλύπτουν μεθόδους ίασης ασθενειών. Βέβαια, όσο προχωρούσαμε ανά τους αιώνες, τόσο οι ασθένειες γινόταν πιο επιθετικές και γινόταν επιτακτική η ανάγκη εύρεσης ολοένα πιο σύγχρονων ιατρικών μεθόδων και μηχανημάτων. Ένας πολλά υποσχόμενος κλάδος προς αυτή τη κατεύθυνση είναι η χρήση της νανοτεχνολογίας που βρίσκει εφαρμογή στη διαγνωστική, τόσο in vitro, όσο και in vivo, στη θεραπευτική, αλλά και στην αναγεννητική ιατρική και την αποκατάσταση ιστών και οργάνων.

Ορισμός νανοτεχνολογίας- Στόχοι νανοϊατρικής

Προτού αναφερθούμε όμως στην καταλυτική επίδραση της νανοτεχνολογίας στην ιατρική, σκόπιμο είναι αρχικά να την ορίσουμε. Η νανοτεχνολογία λοιπόν, είναι ο επιστημονικός κλάδος που ασχολείται με τη δημιουργία και χρήση λειτουργικών νανοσωματιδίων, δηλαδή σωματιδίων μεγέθους μεταξύ 1 και 100 nm (Για να γίνουν πιο αντιληπτές οι διαστάσεις, ένα νανόμετρο περίπου 40.000 φορές μικρότερο από το πάχος της ανθρώπινης τρίχας ή με το μήκος 10 ατόμων υδρογόνων σε σειρά).Η νανοτεχνολογία υπόσχεται να διασφαλίσει καλύτερες συνθήκες σε πολλούς τομείς της καθημερινότητας μας, αλλά ιδίως στην ιατρική. Στόχος της νανοϊατρικής είναι η βελτίωση τόσο της διαγνωστικής ιατρικής (έγκαιρη και έγκυρη διάγνωση) όσο και της θεραπευτικής ιατρικής (π.χ. βελτιωμένες φαρμακευτικές ουσίες, συστήματα ελεγχόμενης αποδέσμευσης φαρμάκων) καθώς και η ανάπτυξη μεθόδων για τη συστηματική ιατρική παρακολούθηση (π.χ. της εξέλιξης των ασθενειών, της αποτελεσματικότητας της φαρμακευτικής αγωγής)

Τι είναι τα νανοσωματίδια

Ένα από τα κυριότερα πλεονεκτήματα των νανοσωματιδίων που τα καθιστούν τόσο πολύτιμα στην ιατρική είναι το μέγεθός τους. Αν μόνο σκεφτούμε ότι τα νανοσωματίδια (nanohilts) είναι 1000 φορές μικρότερα από το μέγεθος των ερυθροκυττάρων, τότε είναι κατανοητή η ευκολία με την οποία κινούνται στο ανθρώπινο σώμα μέσω του κυκλοφορικού συστήματος.

Είδη Διαγνωστικής Ιατρικής

In vivo απεικόνιση: περιλαμβάνει την αξιοποίηση μικροκαμερών για την απεικόνιση του ανθρώπινου σώματος. Μάλιστα, μη-τοξικοί ανιχνευτές που δεν προκαλούν διέγερση του ανοσοποιητικού συστήματος, κατορθώνουν να διεισδύσουν στα κύτταρα, ξεπερνούν τα διάφορα βιολογικά εμπόδια και διευκολύνουν τη διάγνωση των ασθενειών

In–vitro απεικόνιση: συσκευές δεν απαιτούν εξειδικευμένο προσωπικό για τη χρήση τους, χρειάζονται μικρά δείγματα, το οποίο συνεπάγεται λιγότερο επώδυνες και τραυματικές μεθόδους λήψης δειγμάτων αίματος, βιολογικών υγρών και ιστών, και εξάγουν ολοκληρωμένα και ακριβή δεδομένα από μία μοναδική μέτρηση. Αξίζει να σημειωθεί ότι έχουν ήδη αναπτυχθεί νανοσυσκευές διάγνωσης σε μορφή πλακιδίου (chip), ικανές να αναγνωρίσουν και να ποσοτικοποιήσουν συγκεκριμένα τμήματα του ανθρώπινου γονιδιώματος, καθώς και των εκφρασμένων πρωτεϊνών τους

Παραδείγματα νανοτεχνολογίας στην ιατρική

Με ένα χάπι η χορήγηση ινσουλίνης: Ειδικότερα, επιστήμονες και ειδική ευελπιστούν ότι μελλοντικά οι διαβητικοί θα απαλλαχθούν από τις ενέσεις, οι οποίες θα αντικατασταθούν από χορήγηση χαπιού. Χαρακτηριστικά η νανοϊατρός, επικεφαλής της Ομάδας Νανοϊατρικής του ΑΠΘ, και υπεύθυνη της προαναφερόμενης εταιρείας νανοϊατρικής, Βαρβάρα Καραγκιοζάκη, αναφέρει «Η ινσουλίνη είναι πρωτεΐνη η οποία, όταν την παίρνουμε από το στόμα, καταστρέφεται από το γαστρικό υγρό. Γι αυτό οι περισσότεροι διαβητικοί ασθενείς χρησιμοποιούν υποδόρια ένεση ινσουλίνης. Έχει διαπιστωθεί ότι αν βάλουμε την ινσουλίνη σε νανοσωματίδια με χυτοσίνη (ένα πολυμερές που περιβάλλει το νανοσωματίδιο) αυτή προστατεύεται από το γαστρικό υγρό. Από την άλλη λόγω της χυτοσίνης η ινσουλίνη απορροφάται καλύτερα από το έντερο. Άρα ουσιαστικά προσπαθούμε να βρούμε τρόπους μεταφοράς της ινσουλίνης με ένα χάπι που έχει πάρα πολλά νανοσωματίδια»

Προστασία έναντι του κορονοϊού: Παράλληλα, η κυρία Καραγκιοζάκη έχει υπογραμμίσει τα οφέλη ενός αντισηπτικού που δημιουργήθηκε με την χρήση νανοτεχνολογίας και παρουσιάστηκε στο πλαίσιο του Διεθνούς Συνεδρίου Nanotexnology 2020. «Τα νανοσωματίδια που περιέχει αυτό το αντισηπτικό διάλυμα είναι πολύ μικρότερα από τον κορονοϊό (έχουν μέγεθος 10-20 νανομέτρων ενώ ο κορονοϊός έχει μέγεθος 100 νανομέτρων) και προσκολλώνται στον ιό τον οποίο αδρανοποιούν ώστε να μην μπορεί αυτός να κολλήσει στους υποδοχείς της μύτης».

Νανοσωματίδια ως φορείς φαρμάκων: Τα νανοσωματίδια μπορούν, επίσης, να μεταφέρουν φάρμακα σε συγκεκριμένους ιστούς, στοχεύοντας γνωστούς βιοδείκτες της νόσου, καθιστώντας τα φάρμακα αυτά πιο αποτελεσματικά και λιγότερο επιβλαβή σε άλλα όργανα.

Στη θεραπεία καρκινικών κυττάρων: Πριν από κάποιες δεκαετίες θα μας φάνταζε αδύνατον να αντιμετωπίσουμε τη διαβρωτική αυτή ασθένεια. Όμως η εξέλιξη της τεχνολογίας (που δεν περιορίζεται ,ευτυχώς, μόνο στην κατασκευή iPhone) μας έδωσε τη δυνατότητα καταστροφής των καρκινικών κυττάρων. Απεικονιστικά νανοσωματίδια (π.χ. νανοσωματίδια σιδήρου) σήμερα, αποτελούν τα ίδια μέσο σκίασης σε συγκεκριμένους ιστούς, καθιστώντας την ανίχνευση ασθενειών, όπως ο καρκίνος, δυνατή σε αρχικότερα στάδια. Μαγνητικά νανοσωματίδια με χημειοθεραπευτικά φάρμακα μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη στοχευμένη αντιμετώπιση του καρκίνου, χωρίς να πλήττονται τα υγιή κύτταρα. Για παράδειγμα αν ο ασθενής έχει καρκίνο στον πνεύμονα μπορούμε να χορηγήσουμε ενδοφλέβια μαγνητικά νανοσωματίδια, αφού τοποθετήσουμε έναν εξωτερικό μαγνήτη στην περιοχή του πνεύμονα.

Στο μέλλον, μάλιστα, δεν θα γίνονται χειρουργεία για τους όγκους του εγκεφάλου. Μοριακές συσκευές θα μπαίνουν μέσω του αίματος στο σώμα του ασθενούς και θα κατευθύνονται στον στόχο. Όταν φθάνουν στον καρκινικό όγκο, θα συναρμολογούν κατάλληλες μοριακές διατάξεις για να επιτεθούν στον όγκο με μικρής κλίμακας στοχευμένα φάρμακα ή βότανα. Όταν ο όγκος θα εξολοθρεύεται, οι νανομηχανές θα αυτοαπενεργοποιούνται. 

Υπάρχουν κίνδυνοι για την ανθρώπινη υγεία από τη νανοτεχνολογία;

Τα νανοσωματίδια που χρησιμοποιούνται για θεραπευτικούς σκοπούς είναι τόσο μικρά ώστε μπορούν να διεισδύσουν για παράδειγμα στις κυτταρικές μεμβράνες της επένδυσης του εντέρου, με τη δυνατότητα πρόσβασης στον εγκέφαλο και σε άλλα μέρη του σώματος. Επίσης, λόγω της μεγάλης αναλογίας επιφάνειας προς μάζα, τα νανοσωματίδια είναι ιδιαίτερα αντιδραστικά και μπορεί να προκαλέσουν ακόμη άγνωστες χημικές αντιδράσεις ή να συνδεθούν με τις τοξίνες, να τους επιτρέψουν να εισέλθουν σε κύτταρα και να επιδράσουν στο DNA.

Συμπερασματικά, διαπιστώνουμε ότι η νανοτεχνολογία μπορεί να προσφέρει εκρηκτικές ωφέλειες στη διάγνωση και τη θεραπεία ανίατων μέχρι τώρα ασθενειών. Ωστόσο, δίχως την απαιτούμενη έρευνα μπορεί να προκύψουν ανεπανόρθωτες ζημιές στον ανθρώπινο οργανισμό.

Βιβλιογραφία

https://el.beehealthyllc.com/nanotechnology-medicine-60862

https://gre.kibrisdoktor.com/3952441-nanotechnology-in-medicine-is-our-future

https://banks.com.gr/otan–nanotechnologia–tithetai–stin–ypiresia–tis–ygeias/

https://www.newsbeast.gr/health/arthro/198977/i-nanotehnologia-stin-upiresia-tis-iatrikis

https://www.alphaprolipsis.gr/iatrika-themata/iatrika-arthra/i-nanotehnologia-stin-iatriki