12 Ιαν
Με εκκίνηση από τα σενάρια επιστημονικής φαντασίας, σήμερα η νανοτεχνολογία καλπάζει προς τη μεταμόρφωση πολλών τομέων του αθλητισμού, της ιατρικής και της βιομηχανίας.
Η νανοτεχνολογία ήταν κάποτε το υλικό της επιστημονικής φαντασίας, αλλά σήμερα η ιδέα της δημιουργίας συσκευών, μηχανών και φαρμάκων που είναι αρκετές χιλιάδες φορές μικρότερα από το πάχος μιας ανθρώπινης τρίχας είναι ένα καλά τεκμηριωμένο γεγονός. Η έρευνα δείχνει ότι πάνω από το 50% των ασθενών με χρόνιες παθήσεις αποτυγχάνουν να λάβουν το φάρμακό τους όπως τους έχει συνταγογραφηθεί, αλλά αυτό το πρόβλημα μπορεί να αντιμετωπιστεί χρησιμοποιώντας νανοτεχνολογίες που είναι προγραμματισμένες να απελευθερώνουν αυτόματα τα φάρμακα και να στοχεύουν τη “ρίζα” του κακού.
Το ανθρώπινο σώμα είναι ένα εξαιρετικά περίπλοκο σύστημα. Για τον λόγο αυτό, οι διαδικασίες που καθορίζουν αν είμαστε άρρωστοι ή υγιείς είναι αυτές που συμβαίνουν μέσα στα κύτταρα μας σε νανοκλίμακα. Εκεί όπου η ιατρική αδυνατεί να θεραπεύσει ορισμένες ασθένειες, τότε αναλαμβάνουν δράση οι πιο ελπιδοφόρες εφαρμογές της νανοτεχνολογίας, όπως έξυπνα χάπια, έξυπνοι επίδεσμοι, τσιπ, νανορομπότ και άλλα. Αν και αυτές οι εφαρμογές στην ιατρική είναι σχετικά νέες, επηρεάζουν ήδη τον τρόπο με τον οποίο κάνουμε διαγνώσεις, θεραπεύουμε και αποτρέπουμε ένα ευρύ φάσμα ασθενειών.
Τα έξυπνα χάπια αλλάζουν τη διάγνωση – Η λανθασμένη διάγνωση είναι ένα πολυδιάστατο πρόβλημα που σκοτώνει περίπου 40.000 έως 80.000 ανθρώπους κάθε χρόνο και επηρεάζει την ανάρρωση εκατομμυρίων άλλων. Ένα εξαιρετικό παράδειγμα νανοτεχνολογίας είναι τα “έξυπνα χάπια”, που επιτρέπουν στους γιατρούς και τους ασθενείς να παρακολουθούν έναν μεγάλο αριθμό ασθενειών επειδή χρησιμοποιούν αισθητήρες νανοκλίμακας που έχουν σχεδιαστεί για να ανιχνεύουν την παρουσία νόσου πολύ προτού γίνουν εμφανή τα συμπτώματα της στον ασθενή. Το πρώτο έξυπνο χάπι, το PillCam, που εγκρίθηκε από τον Οργανισμό Τροφίμων και Φαρμάκων των ΗΠΑ το 2001, περιείχε μια κάμερα-μινιατούρα σχεδιασμένη να παρακολουθεί τα έντερα ή το κόλον για να ανιχνεύει τη νόσο του Crohn, την εσωτερική αιμορραγία ή τους πολύποδες. Τα δεδομένα που συλλέγονται από το χάπι μεταδίδονται ασύρματα σε μια συσκευή που ελέγχεται από τον ασθενή και αυτός με τη σειρά του είναι σε θέση να παρακολουθεί συνεχώς την εσωτερική του υγεία.
Πώς λειτουργούν τα νανορομπότ – Αυτά περιέχουν μικρούς κινητήρες που τους επιτρέπουν να πλοηγούνται σε συγκεκριμένες περιοχές του σώματος και που μπορούν να καταποθούν ή να χορηγηθούν με ένεση και να φτάσουν στον πυρήνα της νόσου, να τραβήξουν φωτογραφίες και να τις στείλουν στον γιατρό ή τον ασθενή. Ενώ τα νανορομπότ έχουν δείξει ότι είναι πολλά υποσχόμενα ως διαγνωστικό εργαλείο, η κύρια εφαρμογή τους μέχρι στιγμής είναι ως παράγοντες χορήγησης φαρμάκων. Λειτουργούν ως εξής:
ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1. Ερευνητές στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Αριζόνα έχουν αναπτύξει το λεγόμενο «νανορομπότ origami» που αποτελείται από ένα επίπεδο φύλλο συνθετικού DNA που είναι επικαλυμμένο με ένα ένζυμο πήξης του αίματος και μπορεί να διπλωθεί σε διάφορα σχήματα. Το φύλλο DNA σε νανομεγέθη εγχέεται στη συνέχεια στην κυκλοφορία του αίματος και προγραμματίζεται να αναζητά καρκινικά κύτταρα, να προσκολλάται στην επιφάνειά τους και να εγχέει το ένζυμο πήξης του αίματος, το οποίο κάνει το καρκινικό κύτταρο να “λιμοκτονεί” και να μην επιβιώνει. Αυτό το νανορομπότ βοηθά να ξεπεραστούν ένα από τα πιο δύσκολα προβλήματα στη θεραπεία του καρκίνου, που είναι ο τρόπος καταστροφής των καρκινικών κυττάρων με χειρουργική ακρίβεια χωρίς να βλάψει τους γειτονικούς υγιείς ιστούς.
ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 2. Τα NanoFlares είναι σωματίδια που προορίζονται να προσκολληθούν στους γενετικούς στόχους των καρκινικών κυττάρων και να εκπέμπουν φως όταν εντοπιστεί ο συγκεκριμένος γενετικός στόχος.
Η νανοτεχνολογία στην πρόληψη ασθενειών – Η δυνατότητα φθηνού και αποτελεσματικού ελέγχου για την παρουσία μικροβιακών ρύπων στο νερό είναι μια ισχυρή οδός για τη μείωση των υδατογενών ασθενειών και των θανάτων που προκαλούν στις περιοχές που δεν υπάρχει καθαρό νερό. Πρόσφατα, μια ομάδα ερευνητών στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα ανέπτυξε μια τεχνική που χρησιμοποιεί ένα τσιπ χαρτιού επικαλυμμένο με νανοσωματίδια ενός φθορίζοντος πολυμερούς παρόμοιου με το φελιζόλ. Κάθε σωματίδιο είχε αντισώματα ενάντια στον νοροϊό, ένα κοινό ιικό παθογόνο. Όταν το νερό που περιέχει τον νοροϊό πέφτει στο τσιπ, οι ιοί προσκολλώνται στα σωματίδια, τα οποία αρχίζουν να φθορίζουν έτσι ώστε να ανιχνευθούν μέσω ενός συνηθισμένου μικροσκοπίου. Αυτό μειώνει δραματικά το κόστος ανίχνευσης νοροϊού σε μια παροχή νερού, κάτι που συνήθως απαιτεί την αποστολή δείγματος σε εργαστήριο και πολλές ημέρες αναμονής για ένα αποτέλεσμα.
Έξυπνοι επίδεσμοι και θεραπεία πληγών – Οι νανοτεχνολογίες βοηθούν ακόμη και στην πρόληψη μολυσματικών πληγών μέσω έξυπνων επιδέσμων που περιέχουν νανοσωματίδια παραγόντων πήξης του αίματος, αυξητικές ορμόνες ή αισθητήρες που μπορούν να ανιχνεύσουν τη μόλυνση και να απελευθερώσουν αντιβιοτικά. Σε πολλές περιπτώσεις, αυτοί οι επίδεσμοι κατασκευάζονται από βιοφιλικά υλικά που τους επιτρέπουν να αφήνονται στην πληγή μέχρι να διαλυθούν. Τα νανοσωματίδια που στοχεύουν τους συνδέτες σε κύτταρα ή ιστούς θα μπορούσαν να βοηθήσουν τις πληγές να θεραπευθούν καλύτερα και πιο γρήγορα. Αυτό επιτρέπει στους χειρουργούς και τους ακτινολόγους να διακρίνουν πιο αποτελεσματικά τον άρρωστο ιστό από τον υγιή, να βελτιώσουν τη θεραπεία της ασθένειας και να μειώσουν τον κίνδυνο βλάβης του υγιούς ιστού.
Μηχανική ιστών και κυτταρική επεξεργασία – Στην αναγεννητική ιατρική, ειδικά στη μηχανική ιστών και στην κυτταρική θεραπεία, η νανοτεχνολογία παρέχει δομικά «ικριώματα» (σκαλωσιές) για τη δημιουργία νέων λειτουργικών δομών που μοιάζουν με τους φυσικούς ιστούς στους οποίους μπορούν να εισαχθούν ζωντανά κύτταρα και να ενισχύεται η αναγέννηση τους. Οι νέοι ιστοί επωφελούνται από τη βιοσυμβατότητα των νανοσωματιδίων και των κυττάρων με την πηγή του δείγματος. Ο ιστός που προκύπτει μπορεί στη συνέχεια να ρυθμιστεί και οι γιατροί μπορούν να επηρεάσουν τις διαδικασίες σχηματισμού, ανάπτυξης και επιδιόρθωσης των κυττάρων. Πολλοί ασθενείς με ανεπάρκεια οργάνων, οι οποίοι έχουν υποστεί σοβαρούς τραυματισμού ή ακόμα και ακρωτηριασμό των μελών τους ελπίζουν σε νέες προσεγγίσεις στην αναγεννητική ιατρική. Το τεχνητό δέρμα, τα οστά και οι χόνδροι ήδη προχωρούν, εν μέρει, στην αγορά σήμερα.
Νανοτεχνολογία και Αθλητισμός: Η χρήση νανοτεχνολογίας από αθλητές και προπονητές θα μπορούσε επίσης να είναι μια πρόσθετη εφαρμογή για την αξιολόγηση των μυών που έχουν εξαιρετικό κυκλοφορικό και αναπτύσσουν χαμηλότερο γαλακτικό οξύ. Αυτό θα επιτρέψει στους αθλητές να επεμβαίνουν στους λιγότερο αποτελεσματικούς μυς τους αλλάζοντας τη συχνότητα του προπονητικού τους προγράμματος. Έτσι θα μπορέσουν να προσαρμόσουν την αποτελεσματικότητά τους και να βοηθήσουν το λιγότερο αποτελεσματικό μυϊκό δυναμικό τους να μεγιστοποιηθεί.
Καλύτερη προληπτική διαδικασία – Ο θεμελιώδης στόχος της Νανοϊατρικής είναι να μετατρέψει την υγειονομική περίθαλψη σε μια εντελώς προληπτική διαδικασία. Τα νανοσωματίδια σε προϊόντα καθαρισμού και σε ατομικό προστατευτικό εξοπλισμό μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αναστολή της μετάδοσης. Η νανοϊατρική μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη ρύθμιση του ανοσοποιητικού συστήματος για την ενίσχυση των ανοσολογικών αποκρίσεων έναντι της μόλυνσης. Τέλος, η νανοϊατρική μέσω της νανοτεχνολογίας δημιουργεί μεγάλες ελπίδες για καλύτερη, πιο αποτελεσματική και πιο οικονομική υγειονομική περίθαλψη για εκατομμύρια ασθενείς με απώτερο στόχο να διαγνωστεί μια ασθένεια το συντομότερο δυνατό. Τα πλεονεκτήματα της νανοτεχνολογίας επηρεάζουν και ωφελούν σήμερα σχεδόν όλους τους τομείς της τρέχουσας ιατρικής.
ΠΗΓΕΣ
– https://www.forbes.com/sites/forbestechcouncil/2022/07/20/three-ways-nanotechnology-is-changing-the-healthcare-industry/?sh=64ea88bd5be8
– https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2414644723000337 – REVIEW – Applications of nanotechnology in medical field: a brief review
Δέσποινα Ιωαννίδου
Δημοσιογράφος, Προπονήτρια Σωματικής Διάπλασης
(Bodybuilding & Fitness) της Γεν. Γραμματείας Αθλητισμού
