Applicazioni biomediche

Si prevede che la nanotecnologia avrà un impatto significativo sul miglioramento della qualità dell’assistenza sanitaria attraverso una diagnosi precoce e affidabile delle malattie, prodotti farmaceutici migliorati, somministrazione mirata di farmaci, materiali per impianti migliorati e altre applicazioni.

Si stanno sviluppando biosensori per la diagnosi precoce di diverse malattie potenzialmente letali. Utilizzando una combinazione di nanomateriali, nuove tecniche di fabbricazione di dispositivi e progressi nell'elaborazione del segnale, questi sensori cercano di identificare la firma di una particolare condizione o malattia. Si prevede che i nanobiosensori che utilizzano nanotubi di carbonio o nanofili di silicio (che possono ospitare specifiche molecole sonda) saranno prodotti in serie utilizzando tecniche sviluppate dall'industria microelettronica.

Le nanotecnologie svolgeranno un ruolo importante anche in ambito terapeutico. Due aree in cui si prevede che la nanotecnologia avrà un impatto sono: sintesi di farmaci migliorati E somministrazione mirata di farmaci. Nello specifico, una certa famiglia di molecole note come dendrimeri (si tratta di molecole ramificate ripetutamente) sono considerati candidati per un rilascio efficace dei farmaci. Queste strutture a base polimerica possono essere utilizzate per ospitare agenti terapeutici e trasportarli a destinazione.

Attualmente, la diagnostica e la terapia si basano in gran parte su dati statistici raccolti dalla popolazione generale. Che ne dici di una medicina individualizzata basata sul proprio corredo genetico? Una diagnosi inequivocabile e la riduzione degli effetti collaterali dei farmaci potrebbero rappresentare due vantaggi principali. Questa direzione richiederebbe una tecnica semplice, affidabile e rapida per identificare, archiviare e fornire il proprio corredo genetico per scopi medici.*

Gli individui che necessitano di parti di ricambio per il proprio corpo – gambe, arti, legamenti o organi – possono aspettarsi sostituti più affidabili e a prova di rigetto utilizzando materiali nanoingegnerizzati, compresi compositi migliori che utilizzano nanotubi, nanoparticelle e altri nanomateriali con proprietà meccaniche desiderabili. Alcune delle proprietà desiderabili includono una migliore integrazione nei sistemi del corpo, comprese migliori risposte ai segnali neuronali. Ciò contribuirebbe allo sviluppo di componenti artificiali affidabili e durevoli.

*UN Tecnologia di sequenziamento genetico basata su nanopori è un candidato per rispondere a questa sfida. Nell'approccio dei nanopori, un diaframma contenente un poro di 1-2 nm di diametro è alloggiato in una cella elettrolitica con due elettrodi che contiene il DNA da sequenziare in una soluzione tampone. Sotto un potenziale applicato, il DNA migra e, quando attraversa il poro, sopprime la corrente di fondo generata dagli ioni nella soluzione tampone bloccando il minuscolo poro. Dopo che il DNA è passato completamente attraverso il nanoporo, la corrente ritorna al livello originale. Il tempo di traslocazione del DNA attraverso il poro e la quantità di corrente caduta dalla corrente di fondo sono correlati alla lunghezza e ai dettagli della sequenza del DNA che passa attraverso il poro.