nano.tul.cz Inovace a rozvoj studia nanomateriálů na TUL

Transkript

1 Inovace a rozvoj studia nanomateriálů na TUL nano.tul.cz Tyto materiály byly vytvořeny v rámci projektu ESF OP VK: Inovace a rozvoj studia nanomateriálů na Technické univerzitě v Liberci

2 NANOTECHNOLOGIE V TRANSPLANTACÍCH Speciální vlastnosti nových materiálů, nové metody pro zkoušení nanomateriálů v transplantaci. Pavla Mičanová Jana Petrášová 2

3 OBSAH PŘEDNÁŠKY: Transplantace Komplikace transplantací Transplantace s pomocí nanotechnologií Nanovlákna jako záchranná síť Druhy transplantací Náročnost transplantací Následná péče o pacientka Aplikace nanotechnologií v medicíně Transplantace buněk do srdce Oblasti využití nanomedicíny Nanotechnologie v chirurgii Využití nanočástic Biomembrány a biočipy Český přístroj Terapie Cílený transport léčiv Možnosti nanomechanismů Nanotechnologie v lékařské diagnostice Nanotechnologie a rakovina Vize budoucnosti Kostní implantáty 3

4 *TRANSPLANTACE* Přenos tkání nebo orgánu na jiné místo téhož jedince nebo na jiného jedince téhož nebo jiného druhu Poškození nebo selhání původního orgánu [1] 4

5 Je možné transplantovat srdce, ledviny, játra, plíce a slinivku břišní [7]. [5] 5

6 [4] Z tkání se transplantují i kosti, šlachy, rohovka, srdeční chlopně, cévy a kůže [7] 6

7 *KOMPLIKACE TRANSPLANTACÍ* Darovaná tkáň je brána jako cizorodá, IS ji aktivně napadá, Pacient je vystaven doživotnímu zvýšenému riziku infekce potlačením IS imunosupresivy, Částečně se tomuto dá předejít transplantacemi od dárce, který je příbuzný s recipientem [7]. 7

8 TRANSPLANTACE S POMOCÍ NANOTECHNOLOGIÍ CÍL: BIOKOMPABILITA ZAJIŠTĚNÍ ŘÍZENÉ INTERAKCE MEZI IMPLANTÁTEM A TKÁNÍ [8] 8

9 NANOVLÁKNA JAKO ZÁCHRANNÁ SÍŤ Nanovlákna jako nosiči imunosupresivních léků, Organismus se brání proti transplantátu pomocí buněk T-lymfocyt, Cyklosporin A - oslabuje reakci imunitního systému, Nevýhoda: Oslabení imunity a náchylnost k dalším nemocem [9]. 9

10 *DRUHY TRANSPLANTACÍ* AUTOLOGNÍ ALLOGENNÍ XENOGENNÍ IMPLANTACE [7] 10

11 *NÁROČNOST TRANSPLANTACÍ* Finanční Organizační Chirurgické (zkušení tým) Péče o pacienty Komplikovaná údržba registrů pacientů [7] 11

12 *NÁSLEDNÁ PÉČE O PACIENTA* Bez tlumení IS imunosupresivy dochází k rejekci transplantátu, Celoživotním podáváním umunosupresiv je možné odhojení předejít, Postupem času je možné tlumení IS zmírnit, ne však zcela léky vysadit, I po několika letech by po vysazení imunosupresiv došlo k odhojení tranplantované tkáně a i následné smrti [7]. 12

13 *APLIKACE NANOTECHNOLOGIE V MEDICÍNĚ* Nanotechnologie se zabývá tvorbou a využíváním technologií v měřítku nanometrů (10-9 m) Vyvinuly se tak nové objekty: uhlíkové nanotrubice, kvantové dráty a doty, tenké filmy, struktury založené na použití DNA, laserové emitory [3]. 13

14 TYPY UHLÍKOVÝCH NANOTRUBIC [5] 14

15 V lékařství se očekávají aplikace zahrnující sondy integrované s implantovanými nano-syntetizátory léčiv, rychlé analyzátory sekvence genů Největší pozornosti medií se ale těší nanonástroje k opravě orgánů na mikroskopické úrovni Nanotechnologie na supramolekulární úrovni má také široké pole aplikace pro konstrukci elektronických nosů a jazyků [3] 15

16 TRANSPLANTACE BUNĚK DO SRDCE Transplantace buněk do lidského srdce-malý účinek. Vytvoření mřížky z vláken o průměru 5 nanometrů a délky 100 nanometrů nanešena směs vaskulárního endoteliálního růstového faktoru(vegf) transplantace do srdce. Látka zůstala na mřížce a postupně se uvolňovala přesídlení k srdci růst nových drobných cév nebo kapilár. Pouze zatím u zvířat [15]. 16

17 *OBLASTI VYUŽITÍ NANOMEDICÍNY* Molekulární medicína (včasná detekce onemocnění, náhrada některých tkání a orgánů). Regenerativní medicína biokompatibilními materiály. Chirurgie v nanoměřítku. Cílený transport léčiv. Studium vlivu nanoobjektů na zdraví a životní prostředí. Aplikace magnetický nanočástic pro diagnostiku a terapii [3]. 17

18 NANOTECHNOLOGIE V CHIRURGII Nejvíce uplatnění nachází v oblasti nanostrukturních materiálů. Nanomateriály: zlepšení vlastností stávajících materiálů a nástrojů. Příklad: použití šicího materiálu s aplikací nanotechnologie napuštěním nanočásticemi stříbra. Antibakteriální účinek, nevzniká rezistence [10]. 18

19 *VYUŽITÍ NANOČÁSTIC* Můžeme je rozdělit do několika typů: Kvantové tečky Dendrimery Kovové a polovodičové nanočástice Magnetické nanočástice [3] 19

20 DENDRIMERY [5] 20

21 BIOMEMBRÁNY A BIOČIPY Syntetická buněčná membrána propojovací vrstva mezi čipem a buňkou. Elektrický puls. Zrekunstruován 1. čip se světelnými sensory. Transplantován slepým pacientům v blízkosti očního nervu [11]. 21

22 4SPIN: snadný, lehce ovladatelný, bezpečný. Slouží k tvorbě nanovláken pro medicínské účely [14]. ČESKÝ PŘÍSTROJ 22

23 *TERAPIE* V terapii se nanočástice mohou použít buď přímo jako aktivní činidla, nebo jako nosiče léků. Například nanočástice s dextranovou vrstvou mohou být použity pro selektivní dopravu léčiva do specifických tkání [3]. 23

24 *CÍLENÝ TRANSPORT LÉČIV* Transport léčiva do cílové tkáně. Nanočástice v sobě inkapsuluje léčivo. Na povrchu buňky umí najít to pravé místo pro účinek. Kontrolované uvolnění léčiva v cílové tkáni [3]. 24

25 *MOŽNOSTI NANOMEDICÍNY* Molekulární medicína zahrnující včasnou detekci onemocnění. Náhrada některých tkání a orgánů. Regenerativní medicína používající biokompatibilní materiály. Chirurgie v nanoměřítku. Systémy pro cílený transport a uvolňování léčiv Studium vlivu nanoobjektů na zdraví a životní prostředí. Aplikaci různým způsobem značených nanočástic pro diagnostiku a terapii. Genovou terapii [3]. 25

26 *NANOTECHNOLOGIE V LÉKAŘSKÉ DIAGNOSTICE* Ultrasenzitivní zařízení pro detekci rakoviny prostaty. Jedná se o mikročip napojeným na 10 křemíkových drátů pouze 10 nanometrů silných nanodrátků, ke kterým jsou připojeny biologické receptory [3]. 26

27 NANOTECHNOLOGIE A RAKOVINA Úspěšná transplantace syntetické náhradní průdušnice. Pacient: poslední stádium rakoviny. Průdušnice: z porézních polymerů+tkání (vlastní kmenové buňky pacienta). Přesná replika pacientovy průdušnice [13]. 27

28 28

29 *VIZE BUDOUCNOSTI* Umělá mechanická červená krvinka. Získávání informací o struktuře různých tkání (molekulové stroje). Nanoroboti. 29

30 UMĚLÉ ČERVENÉ KRVINKY [5] 30

31 ROBOT DOPRAVUJÍCÍ LÉK NA MÍSTO URČENÍ [5] 31

32 KOSTNÍ IMPLANTÁTY Dnes: materiály nevhodné pro lidský org. (chirurgická ocel, atd.). Neorganická látka hydroxyapatit. Nanočástice Hydroxyapatitu + několik vrstev polymerních materiálů spojené metodou stereolitografie = lepší makro i mikroskopické vlastnosti [12]. 32

33 ZDROJE [1] KLIMEŠ, Lumír. Slovník cizích slov. 2. upravené. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, n. p., ISBN [2] KST: Tkáně. Koordinační středisko transplantací [online] [cit ]. Dostupné z: [3] KRÁL, Vladimír. Aplikace nanotechnologie v medicíně. Praha: Technologické centrum AV ČR, [4] [5] Types_of_Carbon_Nanotubes.png [6] J. CARUANA, Carmel. Nanotechnologie v medicíně: (přednáška pro budnoucnost). Brno, 2012, 26 s. Dostupné z: [7] Transplantace: Wikipedie. Transplantace [online] [cit ]. Dostupné z: [8] Technické právo-základní informace: Nanotechnologie. Elearning: SC Bronco a.s. [online] [cit ]. Dostupné z: pr%c3%a1vo-z%c3%a1kladn%c3%ad-informace&itemid=197&limitstart=2 [9] Čteme za vás: Nanovlákna. Nová naděje pro pacienty po transplantaci. Inosfera: Inovace s přehledem [online] [cit ]. Dostupné z: [10] ŠRÁMEK, Jaromír. Nanotechnologie v medicíně [online]. Masarykova univerzita v Brně, 2009 [cit ]. Dostupné z: [11] Věda a technika: Nanotechnologie v medicíně. Miloš Němec [online] [cit ]. Dostupné z: [12] Ostatní: Nanotechnologie:dokonalé kostní implantáty. Businessworld [online] [cit ]. Dostupné z: [13] Poprvé v historii transplantován umělý orgán. Mladá fronta: Zdravotnické noviny [online] [cit ]. Dostupné z: [14] Čteme za vás: Český přístroj umožní nové objevy v regenerativní medicíně. Inosfera: Inovace s přehledem [online] [cit ]. Dostupné z: [15] Nanotechnologie mohou vést k vyléčení při srdečních onemocnění u člověka. Transplantace enews [online] [cit ]. Dostupné z: 33 cs&u=