Nanomedycyna 

 

 

Nanomedycyna

         Jest to dziedzina, która zajmuje się 

diagnozowaniem, naprawą, konstrukcją 
(rozbudowa systemu obronnego) i analizą 
ludzkiego organizmu na poziomie 
molekularnym przy zastosowaniu 
nanorobotów i nanostruktur (Robert A. 
Freitas).

 

 

 

Sztuczne komórki –nanoroboty

fantazja czy niedaleka przyszłość? 

• Respirocyty - sztuczne erytrocyty, 

czyli komórki krwi  odpowiedzialne za 

transport tlenu w żywym organizmie.

• Urządzenia o wysokiej wydajności, 

pracujące w sposób odwracalny, 

wytwarzające we wnętrzu, ciśnienie 

do 1000atm.

• Dostarczające tlen do organizmu

   

(R.A.Freitas, Artificial Cells,Blood Substitutes, and Immobil.Biotech. 
26,1999,411-430)

 

 

Zakażenia bakteryjne

• Sztuczna komórka fagocytująca – 

bakteriofag.

• Komórka wypełniona odpowiednimi 

substancjami białkowymi

• Posiadająca zdolność przyłączania się 

do  błony otaczającej bakterie

 

 

Nanomedycyna  - definicja 

Nanomedycyna to jedna z dziedzin 

wchodzących w skład 
nanotechnologii, zajmująca się 
wysoko wyspecjalizowanymi 
działaniami medycznymi mającymi 
na celu leczenie lub regeneracje 
tkanek

 

 

Nanomedycyna obszary badań

• Analityka
• Nanowizualizacja
• Nanomateriały i nanourządzenia
• Nowe rodzaje terapii
• Systemy dozowania leków
• Normy, badania toksyczności, 

związane z nanotechnologiami 
stosowanymi w medycynie.

 

 

Terapia i diagnostyka przy zastosowaniu nanocząstek – 

badania kliniczne

(w niektórych przypadkach niedaleka przyszłość) 

Czynniki decydujące o atrakcyjności 

(przydatności) nanocząstek w medycynie to;

• Rozmiar

 pozwalający na swobodną 

migracje przez membrany biologiczne (błona 
komórkowa)

• Chemiczne właściwości powierzchni

 

pozwalające na jej modyfikacje w szerokim 
zakresie, immobilizacja; leków, białek, 
genów…

 

 

Czynniki wpływające na 
właściwości biologiczne 

nanocząstek

• Wysoka powierzchnia rozwinięcia
• Wysoka zdolności do modyfikacji 

chemicznej (wielopoziomowe układy 
z elementami nawigacyjnymi)

• Rozmiar i kształt – penetracja w 

układy biologiczne pozbawiona 
ograniczeń

 

 

Funkcjonalizacja 

nanocząstek

• Proces polegający na modyfikacji 

warstwy powierzchniowej czynnikami 
chemicznymi i biologicznym

• Proces polegający na nadawaniu 

nanocząstce odpowiednich 
właściwości terapeutycznych  lub 
diagnostycznych

 

 

Rodzaje nanocząstek stosowanych w 

medycynie

• Polimerowe, metaliczne, ceramiczne, 

węglowe

• Płytki, cząstki kuliste, włókna
• Biodegradowalne
• Magnetyczne  

 

 

Nanotechnologie w 

wytwarzaniu

biomateriałów 

• Nanokompozyty polimerowe
• Nanofunkcjonalizacja powierzchni 

implantów (nanokompozyty warstwowe)

Dla produkcji
• Podłoży dla inżynierii tkankowej
• Nośników leków
• Biozgodnych, biofunkcyjnych implantów 

(zwłaszcza dla regeneracji tkanek)

 

 

Nanomedycyna – najbliższe zastosowania kliniczne

• Nośniki leków – nanocząstki jako urządzenia 

„naprowadzające”

• Nanocząstki magnetyczne - hipertermia

• Sensory 

• Kropki kwantowe – zastosowania analityczne

• Nanostrukturalne implanty, podłoża dla inżynierii 

tkanek,  materiały dla medycyny regeneracyjnej

 

 

Nośniki leków; nanocząstki magnetyczne 

(Fe

2

O

3

) jako urządzenia „naprowadzające”, 

przy zastosowaniu zewnętrznego pola 

magnetycznego

Terapia ogólnoustrojowa

Terapia przy zastosowaniu cząstek 

magnetycznych, kierujących lek do 

chorej tkanki

Sposoby wprowadzania

magnetycznych nośników
 leków

 do organizmu;

1. Iniekcja  
2. Inhalacja  

Lek 

rozprowadzany

w całym

 organizmie

pomaga

ale może

też szkodzić

Lek 

wprowadzany

jedynie

do chorej tkanki

 

 

Nośniki leków – nanocząstki jako 

urządzenia „naprowadzające”

Terapia przy zastosowaniu cząstek 

magnetycznych, kierujących lek do 

chorej tkanki, przy zastosowaniu 

inhalacji lub iniekcji 

Inhalacja

nanocząstki

Iniekcja

nanocząstki

Nowotwór

Pole

Magnetyczne

 

 

Nanometryczne cząstki  magnetyczne

w terapii rakowej - hipertermia

Metoda wykorzystuje dużą wrażliwość komórek 

nowotworowych na podwyższenie temperatury. 

Metoda składa się z następujących etapów; 

wprowadzenie bezpośrednio do chorej tkanki lub do 

krwiobiegu cząstek magnetycznych a następnie 

przyłożenie zmiennego pola magnetycznego o takiej 

amplitudzie i częstości by spowodować grzanie się 

cząstek. 

• Hipertermia – parametry terapii

• Pacjent po iniekcji nanocząstek

• Pole magnetyczne ~ 100 KHz ~ 30 minut

• Temperatura 41-45

0

C 

 

 

Quantum Dot

kropka kwantowa

Nanokryształy zbudowane z dwóch warstw 

półprzewodnika;

nanokryształ CdSe pokryty ZnS, otoczony TOPO 

(topotektanem). 

„Twór” z pogranicza materii i cząstki kwantowej.

1. Wielkość strefy wzbronionej zależy do wielkości 

kropki          kwantowej i wraz z jej spadkiem, 
rośnie

2. Zdolność adsorpcji i emisji światła o różnej 

długości fali

3. Fotostabilność większa od znaczników 

organicznych 100 –200x.

 

 

Kropki kwantowe

Zdolność rozkodowywania dużej liczby biomolekuł
 przy użyciu kolorów i różnych ich poziomów 
intensywności 

Obserwacje zjawisk zachodzących w żywych 
tkankach
 w długich okresach czasu .

Możliwości wykrywania komórek rakowych i 
śledzenia ich wędrówki

Nie stosowane do tej pory w klinice
Aktualnie - Intensywne  badania nanokropek przez 
fizyków, chemików, biologów

 

 

Kropki kwantowe wizualizacja in vivo

Kroki kwantowe, pokryte białkiem i PEG

(PEG obniża zdolność do aglomeracji 

poprawia rozpuszczalność) 

Zdolność przyłączania biologicznych

 molekuł; białka, kwasy nukleinowe –

 nawigacja typu, przeciwciało -antygen 

Wielowymiarowa detekcja – emisja (dł. fali)

zależy od wielkości cząstki

Kontrowersje w dziedzinie ich toksyczności

  

 

 

Zagadnienia

• Nanocząstki w medycynie
• Co to jest hipertermia ?
• Do czego stosowane być mogą w 

medycynie kropki kwantowe ?

• Nanonośniki leków