Diagnose von Krankheiten
Das Gesundheitswesen nutzt zunehmend Nanotechnologie, um die Genauigkeit und Geschwindigkeit von Tests zu verbessern und die Ursachen bestimmter Gesundheitsprobleme zu ermitteln. Nanomaterialien können auch dazu beitragen, die Gefahr von Fehldiagnosen zu verringern.
Bessere medizinische Bildgebung
Bildgebende Verfahren wie Röntgen-Computertomographie (CT) und Magnetresonanztomographie (MRT) sind unentbehrlich geworden, sofern Ärzte eine detaillierte Sicht in den Körper eines Patienten benötigen. Zur Verbesserung der Qualität dieser Bilder werden sowohl bei der CT als auch bei der MRT spezialisierte Stoffe, sogenannte Kontrastmittel, verwendet.
Einige dieser Kontrastmittel verursachen jedoch unerwünschte Nebenwirkungen wie Übelkeit oder leichte Hautausschläge. Nanopartikel können alternativ zu traditionellen Mitteln verwendet werden, da sie nachweislich weniger Nebenwirkungen verursachen.
Gold-, Bismut- und Wolfram-Nanopartikel werden bei CT-Aufnahmen verwendet, da sie dazu beitragen, die Intensität von Röntgenstrahlen zu verringern. Dies schafft einen besseren Kontrast und macht das endgültige Bild klarer. Bei der MRT werden verschiedene Gadolinium-, Mangan- und Eisen-Nanopartikel untersucht.
Die Oberfläche dieser Nanopartikel kann mithilfe verschiedener Moleküle verändert werden, um ihr Verhalten im Körper zu ändern. Dadurch können Nanopartikel auf spezifische Gewebe oder Zellen ausgerichtet werden, was dazu beitragen kann, Krebsbildungen in einem frühen Stadium besser zu erkennen oder risikoreiche atherosklerotische Plaques zu erkennen, die Herzprobleme verursachen.
Schnellere, kostengünstigere und genauere biomolekulare Feststellung
Die moderne Medizin stützt sich auch auf die Analyse biologischer Flüssigkeiten wie Blut und Urin zum Nachweis spezifischer Biomoleküle wie DNA, Antikörper und Proteine, die auf eine Krankheit hinweisen können. Durch den Nachweis und die Analyse dieser Biomoleküle kann sichergestellt werden, dass jeder Patient die wirksamste Behandlung erhält.
Nanomaterialien können eine schnelle und zuverlässigere Methode bieten, um verschiedene Biomarker zu erkennen und zu überwachen, wie gut ein Patient auf eine Behandlung reagiert. Bei diesen Methoden wird eine Vielzahl von Materialien verwendet, darunter Gold, Siliziumdioxid, Quantenpunkte und graphenbasierte Materialien. Ihre optischen, magnetischen und katalytischen Eigenschaften können manipuliert werden, um verschiedene Arten der Feststellung zu ermöglichen.
Verschiedene Biomoleküle wie DNA können an der Oberfläche von Nanomaterialien befestigt werden, um Nanostrukturen zu bilden. Zusammen wirken sie als winzige Nanofackel, die ein Signal abgeben, wenn in einer Probe einer biologischen Flüssigkeit ein spezifischer Erkrankungsmarker gefunden wird.
Tragbare Gesundheitssensoren, die durch Nanotechnologie ermöglicht werden
Die Haut ist das größte Organ unseres Körpers. Schweiß und andere Flüssigkeiten unter der Haut haben viele biologische Marker, die uns über unsere Gesundheit informieren können. Da die Haut im Gegensatz zu den meisten anderen Organen exponiert ist, können wir sie nutzen, um unsere Gesundheit ohne invasive Tests zu überwachen.
Tragbare Sensoren sind ein expandierender Markt, und Nanomaterialien dürften bei ihrer künftigen Entwicklung eine wichtige Rolle spielen. Damit tragbare Sensoren funktionieren können, müssen sie flexibel und leicht sein und unterschiedliche biologische Signale genau erkennen. Aufgrund ihrer geringen Größe ermöglichen Nanomaterialien wie Kohlenstoff-Nanoröhren, Graphen und verschiedene Metall-Nanopartikel das Hinzufügen von Miniatursensoren in Materialien wie Textilien oder tragbaren Geräten.
Obwohl viele dieser Entwicklungen mehr Forschung – einschließlich der Bewertung ihrer Sicherheit – erfordern, werden Nanomaterialien in den kommenden Jahren eine wichtige Rolle bei der medizinischen Diagnostik spielen.