Für die Nanomedizin gibt es verschiedene Anwendungen, darunter auch COVID-19-Impfstoffe. Erfahren Sie mehr über Nanomedizin und ihre Auswirkungen.
In der Natur gibt es viele Partikel in Nanogröße. Der Mensch kann sie auch aus Kohlenstoff oder Silber herstellen. Nanomaterialien sind vom Menschen hergestellte Stoffe im Nanomaßstab.
In der Nanomedizin entwickeln Wissenschaftler Materialien und Geräte, die auf atomarer oder molekularer Ebene mit Ihrem Körper zusammenarbeiten. Dies ermöglicht sehr spezifische, gezielte Ergebnisse und hat das Potenzial, Nebenwirkungen zu begrenzen.
Wie funktioniert die Nanomedizin?
Stellen Sie sich die Nanomedizin folgendermaßen vor: Wissenschaftler manipulieren und gestalten Atome und Moleküle so, dass sie als winzige, sehr präzise Werkzeuge in Ihrem Körper dienen. Da die Nanomedizin in so kleinem Maßstab arbeitet, kann sie zum Beispiel Medikamente sehr gezielt in den Körper einbringen.
Arten der Nanomedizin
Die Nanomedizin steckt noch in den Kinderschuhen. Wissenschaftler gehen jedoch davon aus, dass sie in Zukunft viele medizinische Anwendungen finden wird. Nanomaterialien werden in der Medizin vor allem in folgenden Bereichen eingesetzt:
Diagnose (Nanodiagnose). Nanopartikel könnten Technologien wie Ultraschall und MRT so verbessern, dass sie viel klarere Bilder liefern.
Behandlung (Nanotherapie). Nanopartikel sind winzig genug, um Medikamente genau dorthin zu bringen, wo sie gebraucht werden. Impfstoffe können mit Hilfe von Nanopartikeln das Immunsystem zur Bildung von Antikörpern gegen ein Virus anregen. Wissenschaftler erforschen auch die Möglichkeit individualisierter Behandlungen, die auf Ihre Gene zugeschnitten sind.
Regenerative Medizin. Moleküle, so genannte Kohlenstoff-Nanoröhrchen, werden bereits zur Reparatur von beschädigtem Gewebe eingesetzt. In Zukunft könnten sie vielleicht auch Nerven wiederherstellen.
Eine experimentelle Form der Nanomedizin namens Theranostik kombiniert Diagnose und Behandlung.
Was sind einige Beispiele für Nanomedizin?
Die Nanomedizin wird unter anderem für folgende Zwecke eingesetzt oder untersucht:
COVID-19-Impfstoffe. Nanopartikel sind ein Schlüsselelement von zwei COVID-Impfstoffen, denjenigen von Pfizer und Moderna. Diese Impfstoffe verwenden Boten-RNA (mRNA), um die Entwicklung einer Immunität gegen das COVID-Virus zu fördern. Aber mRNA wird schnell abgebaut. Sie braucht etwas, das sie durch den Körper transportiert, bevor sie zerfällt. Deshalb haben die Wissenschaftler sie in Nanopartikeln untergebracht, die sie zu Ihren Immunzellen bringen. Dort kann sie ihre Wirkung entfalten.
Krebsbehandlung: Bei der Chemotherapie werden Krebsmedikamente im gesamten Körper verteilt. Aus diesem Grund kann es zu Haarausfall und Nebenwirkungen wie Übelkeit kommen. Mit der Nanomedizin können Ärzte die Medikamente gezielt auf Ihre Krebszellen richten und die Schädigung gesunder Zellen begrenzen.
MRTs. Die Magnetresonanztomographie (MRT) nutzt Radiowellen und Magnetfelder, um detaillierte Bilder Ihrer Organe und Ihres Gewebes zu erstellen. Einige Patienten erhalten über eine Infusion ein so genanntes Kontrastmittel. Es macht die Details auf den Bildern deutlicher. Aber fluoreszierende Nanopartikel liefern klarere Bilder als herkömmliche Kontrastmittel. Da die bildgebenden Verfahren, bei denen sie zum Einsatz kommen, einfach und weniger kostspielig sind, könnten sie MRTs letztendlich erschwinglicher machen.
Medizinische Geräte. Wissenschaftler hoffen, dass die Nanotechnologie es ihnen ermöglichen wird, ausgefeiltere Versionen von implantierten Geräten wie Defibrillatoren, Herzschrittmachern und Stents herzustellen. Mit winzigen Chips und Sensoren ausgestattet, könnten diese Geräte Daten und Warnungen senden, Medikamente freisetzen oder es dem Arzt ermöglichen, Sie aus der Ferne zu überwachen.
Erkennung von Biomarkern. Biomarker zeigen an, was in einer Zelle oder in Ihrem Körper zu einem bestimmten Zeitpunkt geschieht. Sie können Warnzeichen für Krankheiten sein. So ist beispielsweise ein hoher Cholesterinspiegel ein Biomarker für eine Herzerkrankung. Ärzte suchen durch Gewebe-, Blut- und Urintests nach Biomarkern. Auch einzelne Zellen und Proteine in Ihrem Körper tragen Biomarker. Nanopartikel sind empfindlicher für Biomarker, was Ärzten genauere Messungen ermöglichen könnte. Dadurch können sie möglicherweise Krankheiten früher diagnostizieren.
Für welche Krankheiten könnte die Nanomedizin eingesetzt werden?
Neben Krebs hat die Nanomedizin das Potenzial zur Behandlung folgender Krankheiten:
Neurologische Erkrankungen. Das Gehirn hat eine Schutzschicht aus Zellen, die größere Moleküle fernhält. Dies wird als Blut-Hirn-Schranke (BHS) bezeichnet und stellt ein Problem dar, wenn Medikamente in das Gehirn gelangen sollen. Nanopartikel können aufgrund ihrer Größe die BHS überwinden. Dies ist ein vielversprechender Ansatz für die Behandlung von Hirntumoren, Schlaganfall, Alzheimer und Meningitis.
Augenprobleme. Auch Ihre Augen verfügen über Barrieren, die sie vor fremden Substanzen schützen. Diese Barrieren erschweren es den Medikamenten, ihr Ziel zu erreichen. Tropfen, Injektionen, orale Medikamente und Infusionen - die gängigsten Methoden zur Verabreichung von Augenmedikamenten - stoßen alle auf dieses Problem. Die Nanomedizin bietet Möglichkeiten, die Medikamente dorthin zu bringen, wo sie gebraucht werden, und zwar mit Hilfe von Nanopartikeln, speziellen Beschichtungen von Kontaktlinsen und Implantaten. Die Nanomedizin kann bei der Behandlung von Bindehautentzündung (Pinkeye), Katarakt, Hornhautverletzungen, Makuladegeneration und Glaukom helfen.
Infektionen. Die Nanomedizin kann helfen, bakterielle Infektionen zu erkennen und Antibiotika gezielt zu verabreichen. Medizinische Geräte wie Katheter und Herzklappen können mit Nanomaterialien beschichtet werden, die Bakterien abwehren und so Infektionen verhindern.
Menopause: Eine Hormonersatztherapie kann einige Symptome lindern. Studien haben gezeigt, dass die Verabreichung dieser Hormone über die Haut wirksam ist und einige der Probleme vermeidet, die mit Medikamenten verbunden sind, die über den Mund eingenommen werden. Wenn die Hormone über Nanopartikel verabreicht werden, treten weniger Nebenwirkungen wie Hautausschläge und Blasen auf.
Blutkrankheiten. Krankheiten wie Leukämie, Lymphome, Anämie und Hämophilie werden traditionell mit Chemotherapie, Knochenmarktransplantation, Stammzelltherapie und Medikamenten behandelt. Forscher konzentrieren sich darauf, mithilfe der Nanomedizin künstliche Blutbestandteile zu entwickeln, die einige der Funktionen übernehmen könnten, die bei Blutkrankheiten gestört sind.
Verletzungen des Rückenmarks. Bei dieser Art von Verletzung setzt das Trauma eine Kettenreaktion in Gang, die zu weiteren Nervenschäden führt. Wie das Gehirn verfügt auch das Rückenmark über eine Schicht von Schutzzellen. Bisher haben die Ärzte hohe Dosen eines Steroids verwendet, um sicherzustellen, dass es diese Barriere überwindet. Aber dieses Medikament kann in hohen Dosen schwerwiegende Nebenwirkungen haben, und es wird schnell abgebaut. Nanopartikel können die Schranke überwinden, Medikamente dorthin bringen, wo sie gebraucht werden, und länger im Körper bleiben. Nanomaterialien könnten dem Körper auch helfen, Nervenschäden zu reparieren, indem sie die Narbenbildung begrenzen und Substanzen blockieren, die das Wachstum bremsen. Die Ärzte hoffen, Strukturen aus Nanomaterialien als "Gerüste" verwenden zu können, um das Wachstum von neuem Nervengewebe zu steuern.
