Minder dan een haar dunne medische technieken spreken sterk tot de verbeelding. Tot mythische hypes en afschrikkende voorbeelden als de Borgs uit Startrek aan toe.
Op de keper beschouwd gaat het echter om drie veelbelovende medische toepassingsdomeinen: 1. Doelgerichte aflevering van medicatie. 2. Uiterste kleine gereedschappen voor chirurgie, sensorische metingen of pulsen afgeven en beeldversterking (Quantum-dots). En 3. de implantaten.
Tevens is medische nanotechnologie een gewilde opleiding voor het beroep van morgen en onderwerp van tal van e-health-onderzoeken.
Small medicine wordt big business
Dat nanomedics niet de zoveelste –bevlieging zijn blijkt uit de zakelijke cijfers. Ze zijn inmiddels al beursgenoteerd. En wereldwijd wordt voor 2019 een miljardenomzet verwacht. Alleen voor de medicijntak al 117 miljard.
Beslist geen zeepbel want er komen ook daadwerkelijke goede bruikbare toepassingen op de markt.
Op moleculair- en cellulair-niveau
Zoals de naam Nano al aangeeft betreft het afmetingen van 10
−9 meter, dus 0,000 000 001 meter. In de praktijk dunner dan de menselijke haar. Dit microniveau interacteert prima op de afmetingen van de aangrijpingspunten op de ruim 100 miljard menselijke cellen waaruit een volwassen individu bestaat.
M.a.w. je kunt we overal bij in de wereld van cellen, receptoren, mitochondriën en moleculen. Hetzelfde geldt voor de veneen ruim 100 miljard bacteriën die in ons lichaam zitten.
Dat was voorheen nooit goed mogelijk. Het bleef allemaal een kwestie van “Haalt mijn medicijn of behandeling het juiste effectieve doelniveau?” Nu zitten we gewoon op nanoniveau. Men spreekt in deze ook wel van nanotopografie, het nauwkeurig aansluiten op de microstructuren van de medische bioloigie.
Vehicles
Nanotoepassingen in de geneeskunde maken gebruik van verschillende ‘voertuigen’ of vehicles. Bekend zijn de moleculaire wagentjes compleet met wielen en/of een eigen aandrijving. Ook het deze voertuigjes van buitenaf draadloos aansturen.
De carbontubes zijn koolstofbuisjes die door de weefsel kunnen reizen. Een probleem is wel dat je deze vochtbestendig moet maken. Ook beladen microscopische metalen ‘haren’ zijn handig om met magneten te kunnen besturen. Nadeel is wel dat deze zich kunnen gaan ophopen in het doelgebied. Dus afbreekbaar maken of weer lozen.
Andere transportwagens zijn siliconen en gelatine. O.a. in te zetten als doseersponsjes voor insuline bij diabetes.
Medicijn-targetting
Ongetwijfeld heeft de medicine targetting in de pers de meeste aandacht getrokken. Moleculaire wagentjes die de medicatie precies op de plaats afleveren waar deze het meest effectief werkt. Een pakketservice van zeer hoog niveau die straks andere technieken zoals injecties in het oog, depots in/om de bloedbaan en het afleveren via (micro-)sondes gaan vervangen.
Behalve de postbezorgende moleculaire wagentjes is daar ook de nanotopografie waarbij ‘nano-uitsteeksels’ er voor zorgen dat de farmaca netjes op de juiste receptoren of celorganellen geplaatst worden. Bij hersentrauma’s kan de nanotechnologie helpen om verdere schade door weefsellekkage en vrije radicalen te voorkomen.
Nieuw is de nanotechnologie bij vaccins die daardoor nog doeltreffender en slimmer worden bij het mobiliseren van onze afweer. Straks een enkel AI-nanovaccin voor de griep?
Nano-instrumenten
Dit domein staat nog deels in de kinderschoenen doch er zijn al enkele interessante ontwikkelingen die (kunnen) werken. Op afstand bestuurde chirurgische mesjes bijvoorbeeld. De patiënt hoeft niet meer open. De chirurg of oogarts kan zonder trillingen uiterst nauwkeurig werken.
Voorheen onbereikbare plaatsen laten nano-instrumenten wel door. Dit om bijvoorbeeld maligne uitzaaiingen adequaat te elimineren zonder verdere omgevingsschade.
Hetzelfde geldt voor meting met nanosensoren. Die zijn te plaatsen in de vaatwand, hart, spieren en zelfs het zenuwstelsel. Behalve meetwaarden doorgeven kunnen zij ook ter plaatse stimuleren. Bijvoorbeeld met gerichte (elektrische) pulsen
Onderhoud en beeldversterking
In SF-films en –literatuur doet nanotechnologie ook aan zelfherstel. Dat zien wij ook al in de industrie. Bijvoorbeeld in de vorm van zichzelf herstellende lakken en steunstructuren of verbindingen. Medisch gezien valt hierbij o.a. te denken aan vaatwanden, zenuwen / synapsen, gewrichten en het gebit.
Wat niet zichtbaar is wel zichtbaar maken met nanotechnologie? Momenteel maken beeldversterkende technieken zoals Quantum Dots furore. In de ultieme vorm kunnen wij dan zelfs op het punt van ontsporen staande individuele kankercellen, intredende verouderingsprocessen en genetische defecten visueel zichtbaar maken.
Een andere toepassing vormt het beter kunnen richten van lasers d,m.v. met nanostructuren beklede lenzen.
Implantaten
Het implanteren van nanostructuren en devices is een al behoorlijk gevorderd domein. Bijvoorbeeld bij de tandheelkunde, neurologie (dwarslaesies e.d), botherstel of groei bevorderend, prothesea, oor- en oogheelkunde.
Hierbij gaat het in de eerste instantie niet om de geringe afmetingen van het implantaat zelf maar om de nanocontacten- en receptie met de biologische omgeving. Klassieke implantaten zijn geheel glad. Dat belast of irriteert de biologische omgeving niet en is ook geen aardige uitvalsbasis voor bacteriële infecties.
Van glad naar ruw
De nanoimplantaten zijn niet glad en inert maar juist ruw interactief in (levende) communicatie met hun biologische omgeving. Daar vinden min of meer de normale weefselcontacten plaats zoals bij de oorspronkelijke natuurlijke structuren ook het geval zou zijn.
Ruw gezegd, nanoimplantaten lijken op en functioneren meer als de vervangen oorspronkelijke biologische weefsels.
De ontwikkelingen bij nano-implants gaan snel. Het gebit, gehoorimplantaten, straks ook ons netvlies, zenuwverbindingen bij dwarslaesies, het vervangen van gewrichten en wervels, borstoperaties, kunstorganen zoals een alvleesklier, een i-Stent voor glaucoom-behandeling etc.
Loopt het straks niet uit de hand?
De angst van de ‘tovenaarsleerling’ die straks de bijna magische uitwerking en ontwikkeling van slimme nanotechnologie niet meer in de hand heeft duikt regelmatig op. Loopt dat straks niet uit de hand? Is het wel ethisch? Met als ultieme schrikbeeld de Borgs als nanocollectief.
Echter we staan daar als professionele behandelaars en gerechtaard onderzoekers allemaal toch zelf bij! Gewoon weer een veelbelovende e-health-techniek die de status van een waardevol instrument en niet de zoveelste hype moet krijgen.
