"Die Nanotechnologie birgt ein enormes Potenzial für die Orthopädie. Aber die entscheidende Frage ist , können wir sicher, dass es nicht schaden den Patienten auf lange Sicht verursachen ? Strenge Sicherheitsstudien sind wichtig ", kommentiert Prof. Nicola Baldini der Rizzoli Orthopaedic Institute und der Universität von Bologna, auf dem 15. EFORT-Kongress in London.
Der Einsatz von Nanotechnologie in der orthopädischen Chirurgie ist keineswegs Science-Fiction : " Die Nanowissenschaft wird seinen Weg in vielen Schlüsselbereichen der Orthopädie , auch in der klinischen Praxis Forschung in Therapien, die die Manipulation einzelner Gene oder der molekularen Signalwege , die ihre Expression beeinflussen einzubeziehen. ist auf dem Vormarsch ", Prof Baldini wiesen. Rekombinante Technologie, humanisierte Antikörper produziert , die Knochenresorption zu reduzieren, ist bereits in Gebrauch . Und das neue Gebiet der Exosom Wissenschaft und Technik ist ein gutes Beispiel dafür, wie Biotechnologie und Nanotechnologie können kombiniert werden. Exosomen sind subzelluläre Strukturen, die von Zellen im Körper freigesetzt werden und führen Proteine, wie Wachstumsfaktoren, die als Träger von Informationen und in der Lage, Zielzellen zu aktivieren wirkt.
Targeting von Tumorzellen
Die meisten Anwendungen der Nanotechnologie sind noch sehr viel in der Entwicklungsphase , aber eine Reihe von vielversprechenden Ansätze entstehen. Die Photoaktivierung von fluoreszierenden Moleküle, die mit subzellulärer Nanomotoren zu interagieren kann ein wirksames Mittel zu behandeln Knochenkrebs . " Eine sehr begehrt Ziel in diesem Bereich ist die Möglichkeit, Behandlungen nach dem Erbgut des einzelnen Patienten zuzuschneiden . Dies ist schon theoretisch möglich , aber derzeit ist extrem teuer ist ", kommentierte Prof. Baldini .
Nanoträger entwickelt worden, um biologisch aktive Materialien direkt an der Stelle zu liefern , wo sie von Nutzen sein können , beispielsweise zur Knochentumoren Ziel , die eine gezielte Abgabe von zytotoxischen Medikamenten oder therapeutischen Molekülen. "Dieser Ansatz hat ein enormes Potenzial , weil es bedeutet, dass wir schädliche gesunde Zellgewebe zu vermeiden ", erklärt Prof Baldini .
Nanoimaging eröffnet neue Perspektiven
Die Konvergenz von Nanotechnologie und der medizinischen Bildgebung eingestellt ist , um eine Revolution in der molekularen Bildgebung in der nahen Zukunft zu wecken. Bekannt als nanoimaging werden solche Techniken Detektion einzelner Moleküle oder Zellen innerhalb eines komplexen biologischen Umgebung zu ermöglichen , beispielsweise unter Verwendung von fluoreszierenden Nanokristallen , wie Quantenpunkte . Dies sind Nanopartikel , die ein bestimmtes Gewebe oder Zellen zielen kann und gemacht, um zur Bildgebung fluoreszieren werden. "Forscher haben hohe Erwartungen für Quantenpunkte , die besonders nützlich bei der Bildgebung von lebendem Gewebe , wo Signale oft verdeckt , wodurch unklar Bilder sein sollten ", erklärte Prof Baldini .
Stärker, leichter und anti-infektiösen : nanostrukturierten Materialien
Nanostrukturierte Materialien liefern auch eine ganze Reihe von Möglichkeiten zur Verbesserung der Orthopädie. Die Oberflächeneigenschaften der Implantate verbessert, so dass sie stärker auf die Funktion der Osteoblasten sind werden, die Förderung der das Einwachsen von Knochen. Biomimetic funktionalisierte Polymere, die die extrazelluläre Matrix in Knochengewebe imitieren ist für das Tissue Engineering Gerüste entwickelt. Und Nanotechnologie bedeutet auch, dass Materialien stärker und leichter in die Zukunft: "Zum Beispiel haben Kohlenstoff-Nanoröhrchen die gleiche Steifigkeit wie Diamanten, und sie sind hundert Mal stärker als Stahl - aber nur ein Sechstel seines Gewichts", sagte Prof. Baldini . Nanostrukturierte Keramiken können Reibung und Verschleiß Probleme mit künstlichen Gelenkersatz verbunden. Eine weitere vielversprechende Innovation nanokristallinem Silber Membranwundauflagen, die postoperative Infektionsrate verringern und eine schnellere Heilung anzustreben. Implant Nanobeschichtungen, die Zytokine entwickelt, die Infektion zu verhindern durch die Stärkung Aktivierung von Makrophagen, die eine entscheidende Rolle im Immunsystem spielen.
Patientensicherheit : die Forschung noch in einem frühen Stadium
"Während diese neuen Technologien locken viel Enthusiasmus ist es wichtig, sich daran zu erinnern , dass Studien, die Nanophase Materialien haben gerade erst begonnen ", Prof Baldini betont. Da Nanopartikel sind kleiner als die Poren in viele Arten von biologischen Geweben , ist eine genaue Sicherheitsprüfungerforderlich. Solche Partikel können leicht zu verrutschen von Implantaten. " Wahrscheinlich das größte Gefahrenpotential wird durch Nanomaterialien, die Metalle und anorganische Oxide enthalten gestellt . Nanopartikel sind hochreaktiv und können noch nicht bekannte chemische Reaktionen auslösen ", betonte er. Zusätzlich wird der Stoffwechsel von Nanopartikeln wurde gezeigt, dass verschiedene Organsysteme , einschließlich Blut , Leber und Nieren umfassen und könnte dazu führen, Entzündung und oxidative Stress . Die Auswirkungen der Nanopartikel- Ablagerungen auf lokale Gewebe sind unsicher und haben mit Gehirn- und Lungentoxizität in Verbindung gebracht. "Unabhängig von seiner immensen Potenzial und die führende Rolle , die Europa bei der Entwicklung dieser Zukunftstechnologie spielt , ist die entscheidende Frage , ob wir die möglichen langfristigen Folgen der Verwendung solcher Produkte zu verstehen. Ein innovatives Feld wie der Nanotechnologie erfordert wirklich interdisziplinäre Bemühungen , " Prof Baldini abgeschlossen.