Nanomedicin - Elbo

mEDIcIN
Nanomedicin
– fagre nye verden
Succesfuld administration af nanomedicin afhænger primært af tre forhold: Effektiv indkapsling af lægemidlet i en nanopartikel,
effektiv transport af lægemidlet til det ønskede sted og effektiv frigivelse af lægemidlet ved det ønskede sted.
[ Anders Permin ]
Dyrlæge, ph.d.,
freelancejournalist
Betegnelsen nanoteknologi bruges i dag
inden for forskellige fagområder fx fysik,
kemi, biologi, medicin og materialevidenskab.
Disse felter har alle over
længere tid arbejdet med forskning og
anvendelser på nanoniveau, så betegnelsen
er ikke ny som sådan. Det nye
er, at al nanorelateret forskning og udvikling
er samlet i et begreb på tværs af
faggrænserne. Endvidere er forskningen
inden for nanoteknologien langt mere
anvendelsesorienteret i forhold til anden
grundforskning.
Årsagen til den senere tids fokus på
nanoteknologi er netop de mulige anvendelser:
• Inden for elektronikken har man indtil
nu opereret på mikroniveau (dvs.
over 100 nm), men i kampen for at
gøre komponenterne hurtigere og
strukturerne mindre må man gå over
til nanoniveau. De nyeste processorer
opererer fx på 90 nm, og de er
derfor pr. definition nanoteknologi.
• Inden for kemi og materialevidenskab
har man i længere tid været i stand til
at designe stoffer og strukturer nærmest
atom for atom og molekyle for
molekyle. Det nye nu er, at teknikkerne
er blevet bedre, og strukturerne
kan laves større og mere komplicerede.
• Genteknologien inden for biologi
og medicin, som er et felt i voldsom
vækst, opererer naturligt på nanoniveau.
Visionen er blandt andet lægemidler,
der kun er aktive, når organismen
har brug for dem - det vil
betyde lav dosis og langt færre bivirkninger.
Nanomedicin
En lidt klodset bred definition på nanomedicin
er monitering, reparation, konstruktion
og kontrol af pattedyrs biologiske
systemer på molekylært niveau,
hvor der bruges konstruerede nanomaterialer
og nanostrukturer. Omsat til lidt
12 Dansk Veterinærtidsskrift 2009 · 1. februar · Nummer 3 · Årgang 92

Med nye farmaceutiske administrationsmåder kan nanopartikler
forbedrer behandlingsmulighederne inden for en lang række sygdomsområder.
Teknologien har også stort potentiale inden
for fx kirurgi og hygiejne
mere brugbare termer er det den medicinske
anvendelse af nanoteknologien.
Forskning og udvikling finder sted i følgende
områder:
Drug delivery (administration): Nanomedicinsk
tilgang til drug delivery fokuserer
på udviklingen af nanopartikler,
som øger biotilgængeligheden af et givent
lægemiddel. Biotilgængeligheden
henviser til tilstedeværelsen af et lægemiddel,
hvor det skal bruges i en organisme,
fx en kræftknude eller en lokal
infektion. Drug delivery fokuserer på
øget tilgængelighed i specifikke områder
såvel som over tid. Derved vil et lægemiddel
bliver mere virksomt og have
færre bivirkninger.
Kræft: Inden for kræftforskning, diagnose
og behandling spås nanoteknologien
store muligheder. Fx giver kombinationen
af nanopartikler som kontrastmiddel
og MRI skanning mulighed
for at producere billeder af kræftceller
på en mere præcis måde end nuværende
metoder. Anvendelsen af nanopartikler
i kræftbehandling ser lovende ud, idet
nanopartikler akkumulerer i kræftknuder
(blandt andet på grund af et manglende
lymfekarsystem i kræftknuder) og kan
således øge biotilgængeligheden af cytostatika
i knuden. Succesfuld drug delivery
afhænger primært af tre forhold:
Effektiv indkapsling af lægemidlet i en
nanopartikel, effektiv transport af lægemidlet
til det ønskede sted og effektiv
frigivelse af lægemidlet ved det ønskede
sted. Endelig kan nanochips bedre
detektere proteiner og andre biomarkører
dannet af fx kræftceller. Dette vil
på sigt øge muligheden for tidlig dia-
gnosticering af kræft.
Et eksempel på et nanomedicinsk mid-
Hvad er nanoteknologi?
Nanoteknologi er fælles betegnelsen
for anvendelse af strukturer i størrelsesorden
fra 0,1 til 100 nm (nanometer).
En nanometer er en milliontedel
(10 -6 ) millimeter. Karakteristisk for
disse strukturer er, at de er for store
til at kunne beskrives af enkle atommodeller,
men de er samtidig for små
til at kunne beskrives med de klassiske
teorier. Her tænkes der på klassisk
termodynamik, klassisk elektromagnetisme
og Newton fysik.
Mange strukturer i naturen er i
nanostørrelse:
• Enkeltatomer har en størrelse på
0,1 nm.
• Vira er de mindste og mest simple
af alle mikroorganismer. De fleste
vira er fra 30-200 nm.
• Synligt lys har en bølgelængde i
størrelsesordenen 400-700nm.
• En celle i menneskekroppen
er normalt på 10-100µm, dvs.
10.000-100.000nm, men organellerne
er på nanoniveau.
• Protein er typisk mellem 5 og
100nm, og er dermed i en størrelse,
hvor de kan interagere med
nanostrukturer.
• Bakterier er i størrelsen ca. 1/1000
mm. Der findes dog typer af
»kæmpe« bakterier, som er op
mod 0,5 mm lange.
• Parasitæg findes i størrelser fra
40µm til 200µm, dvs. 40.000-
200.000nm, som er langt over
nanoniveau.
del i handlen er Doxil. På www.doxil.
com står der:
How is DOXIL Different? DOXIL is
a reformulated version of doxorubicin.
DOXIL takes the active agent doxorubicin
and places it into a fat bubble called
a liposome and another layer of hairlike
strands made from methoxypolyethylene
glycol - a type of rubber. This
coating allows DOXIL to evade detection
and destruction by the immune system,
which increases the time the drug
is in the body. The majority of the drug
stays inside the liposome while in the
blood (at least 90%). Therefore, DOXIL
has more time to reach the tumor tissue,
where the medication slowly leaks out.
However, DOXIL may also leak out and
affect normal tissue.
Også det danske firma LiPlasome er
med i kapløbet om at komme på markedet
med medicin baseret på nanoteknologien.
LiPlasome er ved at udvikle en ny
kræftmedicin, hvor lægemidlet er bundet
i lipidnanobærepartikler. Nanopartiklerne
er designet til at opløses I kræftknuder
af phospholipase A2 (PLA2), som er (naturligt)
forekommende i tumormikromiljøet
ved adskillige kræftformer.
(Læs mere på www.liplasome.com).
Andre anvendelsesmuligheder
Kirurgi: En kødsvejser har været udviklet
til at svejse to stykker kylling sammen.
Svejsningen omfatter blandt andet
en væske med nanoguldpartikler, som
så bestråles med en laser, hvorved de
to stykker kød bindes sammen. Denne
teknik spås en fremtid ved organtransplantation.
Neuro-elektroniske interfaser: Visionen
er at udvikle nanostrukturer, som
Dansk Veterinærtidsskrift 2009 · 1. februar · Nummer 3 · Årgang 92 13
>

mEDIcIN
kan forbinde computer med centralnervøse-systemet
(CNS). Ideen er så,
at computeren dermed måske vil kunne
registre, tolke og respondere til signaler
fra en organisme. Dette kunne få store
anvendelsesmuligheder i behandling af
sclerose og andre CNS-sygdomme.
Nanorobotter: En del spekulationer om
brugen af nanorobotter har fundet sted.
Her skilles vandene, og nogle forskere
kalder det for nanotrash (nanoskrald),
og andre forudser store muligheder for
at have små robotter, som kan reparere
fx genskader. Men disse overvejelser er
stadig meget teoretiske.
Forebyggelse: Køleskabe med nanosølvbehandlede
overflader findes i dag i
handlen. Det er vist, at nanosølv har en
bakteriostatisk effekt. Den nye generation
af biocidholdige præparater er delvis
baseret på nanoteknologien og har markante
effekter overfor kontrol af bakterier
i forskellige miljøer.
Begrænsninger for
nanoteknologien
Anvendelsesmulighederne af nanopartikler
er meget lovende, og der er spændende
udsigter for udvikling af nye diagnose
og behandlingsmuligheder af en
række sygdomme. Et stort problem er
dog, at forståelsen af toksiciteten og miljøpåvirkning
af nanobaserede produkter,
herunder medicin, stadig mangler
at blive belyst. Fx kunne man for nylig
læse i Ingenøren:
»I jordmiljøer med kulstofnanorør nedsættes
forplantningsevnen hos regnorme
og væksten af hurtigvoksende
bakterier, viser en unik undersøgelse
fra Danmarks Miljøundersøgelser.«
Sølv-nanopartikler erstatter antibiotika
Et nyt forskningsprojekt på KU LIFE vil
undersøge, om sølv-nanopartikler kan
erstatte antibiotika i landbruget. Nanopartiklerne
vil virke som vækstfremmere,
som samtidig bekæmper sygdomsfremkaldende
mikrober i dyr.
Baggrunden for projektet er, at det
fortsatte brug af store mængder antibiotika
i landbruget øger risikoen for, at
multiresistente bakterier opstår. Forskerne
vil derfor se nærmere på, om sølvnanopartikler
som vækstfremmere kan
være et sundere og mere miljøvenligt
alternativ til den udbredte anvendelse
af antibiotika i landbruget:
»Resultaterne fortæller os, at der er
grund til at være varsom med at sprede
nanopartikler i miljøet – i hvert fald
indtil vi har forstået deres økotoksikologiske
effekter bedre og ved mere om
deres opførsel og levetid i miljøet.«
»Om effekterne skyldes, at kulstofnanorørene
har en direkte toksisk virkning
på organismerne, eller at de binder næringsstoffer
til sig og dermed forårsager
en mangel, ved forskerne endnu ikke.«
I maj sidste år var den store nyhed fra
universitetet i Edinburgh, Center for In-
- Vi kan allerede nu se, at sølv-nanopartikeler
nedsætter risikoen for at resistente
bakterier opstår. Men nanopartiklers
virkning på mennesker og dyr er
endnu meget lidt undersøgt, så der vil
være behov for en masse undersøgelser,
før vi kan anbefale sølv-nanopartikler
til landbruget, siger lektor Jan Elnif,
KU LIFE.
Han håber, at sølv-nanopartikler vil
kunne gøre det muligt at udvikle effektive
og miljøvenlige vækstfremmere,
som samtidig er sikre for både mennesker
og dyr.
flammationsforskning, at carbon-nanotubes
(lange, tynde kulstofnanorør) kan
forårsage forstadiet til lungehindekræft
hos mus. Der har dog efterfølgende været
mange diskussioner om, hvorvidt forsøgene
var opstillet korrekt.
I alle tilfælde har den megen negative
omtale af nanoteknologien i medier
skabt en vis skepsis hos den almindelige
forbruger, om end forskerne spår store
muligheder i nanoteknologien. Indtil det
er bevist, at der ikke er nogle farer forbundet
med brugen af nanoteknologien,
vil der fortsat være en skepsis forbundet
med brugen af nanoteknologien.
14 Dansk Veterinærtidsskrift 2009 · 1. februar · Nummer 3 · Årgang 92