Поява на нанотехнологиите и приложение в медицинската наука

От 1974г.

През 1959 г. физикът Ричард Файнман си задал два въпроса: "Защо не можем да напишем съберем 24 тома от енциклопедия "Британика" на върха на игла?" Второто му питане било и лично предизвикателство: "Има ли начин да се направи по-мощен електронен микроскоп?" Въпросите на Файнман по-късно били публикувани във февруарския брой на списание "Caltech’s Engineering and Science". Мнозина твърдят, че в статия за списанието за пръв път обясняват понятието нанотехнология. Въпреки това Файнман никога не е използвал термина нанотехнология.  

Файнман споменал също така, че човечеството вече е наясно, че клетките в телата ни са способни да участват в сложни биохимични процеси и да изпълняват едновременно с това и други функции. Ученият попитал защо тогава хората да не са в състояние да произвеждат различни неща по едно и също време, а процесите винаги ли трябва да се извършват само на клетъчно ниво, не можело ли да се въведе производство и на атомно ниво.

По-късно терминът нанотехнологии е въведен за пръв път през 1974 година от професор Норио Танигучи. И така съревнованието между нано и микро в света на хората започнало. Танигучи бил силно загрижен за производството на материали с нанометров толеранс.

Години по-късно става ясно, че медицината е сред най-подходящите науки, осигуряващи много възможности за приложение на нанотехнологиите. Трите съществени области на приложение на нанотехнологиите в медицината са анализите на данни и изследвания, нанотехнологиите в процесите на усвояване на активните лекарствени съставки и нанотехнологии, основаващи се на биосензори.

Нанотехнологията в своето естество е свързана с развитието и използването на техники за изучаването на физични явления, изграждането на различни структури в гама размер от 1-100 нанометра (Nm), както и включването на тези структури в приложения, стилизирани медицински и нанотехнологични символи на бъдещето.

Нека започнем с нанотехнологиите, които намират приложение в изследванията. Като изследване определяме медицинска процедура, която се използва за анализирането и определянето на размерите на дадена съставка (или елемент) в смес от други. Ключовото предимство на наночастиците, когато става дума за тестове и изследвания е свързано най-вече с тяхната висока чувствителност. Така се откриват биомаркери. Биомаркерите  са своеобразните биологични показатели за дадено състояние. Тази чувствителност на биомаркерите помага на анализа да постави точна диагноза на проблема или заболяването.

На следващо място, налице е използването на нанотехнологиите в усвояването на лекарствата. В областта на лечението на рака нанотехнологията е помогнала за разработването на по-добри целеви лекарства за онкологични заболявания. Това е голямо предимство, тъй като традиционната химиотерапия обикновено причинява странични щети - често уврежда здравите тъкани, защото не различава туморните от нормалните клетки. Доставката на лекарства в организма, се постига чрез специфични наноносители. Някои от тях са:

 1. Основани на липидни системи – съставени са от амфифили, които се самоорганизират в лиотропни течни кристални фази, които могат да бъдат диспергирани в наноразмерни частици.

2. Наноканалчета - въглеродни цилиндри, съставени от бензенови пръстени, способни да енкапсулират лекарствената субстанция.

3. Метални наночастици -  най-често са базирани на желязно-оксидни или златни системи, които могат да модифицират повърхността и да капсулират лекарствата.

4. Полимерни наноносители - лекарствата могат да бъдат капсулирани или конюгирани с произволни „винтови” полимери.

5. Полимерни мицели: амфифилни блок кополимери, които се самоорганизират във воден разтвор в структурата на ядрената обвивка.

6. Дендримерите: съставени са от няколко силно разклонени мономери, възникващи от централно ядро.

Нанотехнологиите с биосензори, наречени наносензори се състоят от наноструктурирани частици (наночастици), които отговарят на стимули с физичен, химически или биологичен характер. Има много видове нанобиосензори (оптични,електрични, електрохимични, нанопроводници, нанотръбички, нанощитове). Тези биосензори от години се използват за подпомагането на революцията в областта на медицината.