© Shutterstock 

Co je to nanotechnologie? -

Nanotechnologie je obor, který se zabývá strukturami menšími než 100 nanometrů. Jinými slovy – jde o velikosti menší než jedna stotina miliontiny milimetru nebo jedna miliardtina metru.

© Shutterstock

Nanoskopické rozměry -

Abychom si tu nepředstavitelně malou škálu lépe představili: průměr jednoho řetězce lidské DNA je asi 2,5 nanometru. Pro srovnání – běžný list papíru je silný přibližně 100 000 nanometrů.

© Getty Images

Nástup nanomedicíny -

Přestože samotný pojem nanotechnologie byl poprvé zmíněn už v roce 1959, nanomedicína se jako moderní a rozvíjející se vědní obor začala formovat až na počátku 90. let.

© NL Beeld

Hlavní cíle nanomedicíny -

Dnes, jako jeden z klíčových oborů 21. století, si nanomedicína klade za hlavní cíl léčit nemoci přímo zevnitř těla – na buněčné nebo molekulární úrovni.

© Shutterstock

Hlavní využití -

Nanomedicína nabízí klíčové využití v diagnostice nemocí, podávání léků a léčbě.

© Getty Images

Další oblasti využití -

Nanomedicína zasahuje i do dalších oblastí – například vývoje vakcín, diagnostiky bakteriálních infekcí, zobrazovacích metod, nositelných zařízení, implantátů nebo testovacích platforem pro rychlý screening.

© Shutterstock

Léčebné oblasti nanomedicíny -

Vývoj nanoléčiv určených pro léčebné nebo diagnostické účely postupuje velmi rychle. Kde se tedy nanomedicína v lékařství nejčastěji využívá?

© Shutterstock

Radioterapie -

V onkologii se nanomateriály hojně využívají ke zlepšení účinků radioterapie – a to díky svým jedinečným fyzikálním a chemickým vlastnostem.

© Shutterstock

Chemoterapie -

Nanomedicína představuje účinnou strategii, jak vyvolat zničení nádorových buněk, včetně těch, které jsou rezistentní vůči tradiční léčbě, a to přímým zacílením na buněčné a molekulární dráhy řídící buněčnou smrt.

© Shutterstock

Imunoterapie -

Podobně nanomedicína přináší revoluci i do imunoterapie rakoviny – pomáhá překonávat biologické bariéry díky cílenému doručování antigenů. Antigen je toxin nebo jiná cizorodá látka, která v těle vyvolává imunitní reakci, zejména tvorbu protilátek.

© Shutterstock

Léčba nukleovými kyselinami -

Nanotechnologie se uplatňuje i v terapiích na bázi nukleových kyselin – tedy v léčbách, které působí přímo uvnitř buněk a ovlivňují genovou expresi, tedy jakousi genetickou „kuchyňku“ nemocí. Výsledkem může být změna tvorby bílkovin a v některých případech i samotného průběhu onemocnění.

© Shutterstock

Pooperační léčba -

Nanomedicína se používá k pooperační léčbě bolesti. Nanočásticové nosiče léčiv aplikované v malých analgetických dávkách vykazují lepší účinnost a poskytují dlouhodobější úlevu od příznaků bolesti.

© Shutterstock

Fototermální terapie -

Fototermální terapie je metoda ničení nádorových buněk pomocí elektromagnetického záření. Jedná se o slibnou techniku, která využívá fototermální materiály, jako jsou organická barviva nebo nanočástice, k přeměně světelné energie na teplo. Toto teplo může selektivně ničit rakovinné buňky.

© Shutterstock

Teranostika -

Teranostika spojuje zobrazování pomocí radionuklidů a ozařování – díky tomu dokáže najít rakovinné buňky kdekoli v těle a přesně na ně zacílit léčebné záření. Aby bylo doručení léčby co nejefektivnější, teranostické nanočástice bývají „naložené“ léčivými látkami, například protinádorovými léky.

© Shutterstock

Nanorobotika -

Využití nanočástic v klinické praxi při diagnostice a léčbě rakoviny a dalších nemocí zahrnuje i tzv. nanoroboty – miniaturní zařízení, která mohou v těle cíleně doručovat léčiva nebo vyhledávat nemocné buňky.

© NL Beeld

Co je to nanorobot? -

Nanoroboti, revoluční nástroj v boji proti nemocem, jsou malé stroje, které plní velmi specifickou funkci a jsou široké pouhých 50-100 nanometrů.

© NL Beeld

Jak se vyrábí? -

Mnoho nanobotů je vyrobeno z kombinace organických a neorganických materiálů. Porézní silikon a kyslík jsou díky svým vlastnostem dva nejčastěji používané materiály.

© Shutterstock

Jak nanoroboti pracují? -

Nanoroboti reagují na ultrafialové světlo, elektrická pole a nově i na vlnové délky blízké infračervenému záření, což chirurgům umožňuje jejich ovládání.

© Shutterstock

Cestování krevním řečištěm -

Tyto miniaturní technologické zázraky lze navíc řídit krevním řečištěm pomocí bakterií připojených k jejich povrchu.

© Shutterstock

Nanoroboti a jejich využití v nanomedicíně -

Nanoroboti jsou flexibilní a odolní. Jejich povrch nese různé komponenty se specifickými funkcemi pro podávání léčiv.

© Shutterstock

Tajná zbraň -

V boji proti rakovině jsou nanoroboti konstruováni tak, aby obsahovali skrytou zbraň – takzvané receptory smrti. Ty se aktivují pouze v prostředí, které se nachází v pevném nádoru a jeho okolí, a šetří tak zdravé buňky.

© Shutterstock

Nanomedicína a vyšetření krve -

Nanomedicína zlepšuje krevní testy díky vývoji vysoce citlivých a přesných nanozařízení a biosenzorů, které umožňují včasné a přesné odhalení nemocí. Fungují na principu analýzy biomarkerů v krevních vzorcích – tedy látek, které signalizují přítomnost onemocnění.

© Shutterstock

Nanomedicína -

Během pandemie byly lipidové nanočástice použity jako nosiče léků pro mRNA vakcíny COVID-19 vyvinuté společnostmi Pfizer-BioNtech a Moderna.

© Getty Images

Nanomateriály -

Nanostruktury nacházejí uplatnění v různých oblastech, včetně nanomedicíny. Příkladem může být uhlíková nanotrubice, která slouží jako „lešení“ pro růst kostních buněk.

© Getty Images

Strategie do budoucna -

Vědci také pracují na vývoji nanostruktur, které by v budoucnu mohly lékařům umožnit „vypěstovat“ lidské orgány přímo v těle pacienta – a obejít se tak bez transplantací.

© Shutterstock

Tvorba nových orgánů -

Nejprve by tento proces vyžadoval vytvoření biodegradabilní (rozložitelné) formy, která by sloužila jako opora pro růst orgánu – například ledviny. Jakmile by se v nové tkáni vytvořil cévní systém, forma by se postupně sama rozložila.

© NL Beeld

Individuální přístup -

V blízké budoucnosti by nám nanotechnologie – a tím i nanomedicína – mohla umožnit individuálně přizpůsobenou léčbu šitou na míru každému z nás.

© Shutterstock

Nový pohled na věc -

Ve skutečnosti už vznik celé řady nanoléčiv ukázal jejich obrovský potenciál v diagnostice i léčbě nemocí – natolik, že v budoucnu pravděpodobně nahradí některé tradiční metody a postupy.

© Shutterstock

Průlomová technologie -

Mezitím vědci a lékaři dál pokračují ve výzkumu a vývoji této průlomové a fascinující oblasti medicíny založené na nanotechnologiích.

Zdroje: (ScienceDirect) (Forbes) (AZoNano) (National Institutes of Health) (Nature)  (Karolinska Institutet) (National Nanotechnology Initiative) 

© Shutterstock