Diagnosticeren van ziekten
De gezondheidszorg maakt in toenemende mate gebruik van nanotechnologie om de nauwkeurigheid en snelheid van tests te verbeteren en de oorzaken van bepaalde gezondheidsproblemen te achterhalen. Nanomaterialen kunnen ook bijdragen tot het verminderen van het risico op verkeerde diagnoses.
Medische beeldvorming van hogere kwaliteit
Beeldvormingsinstrumenten zoals röntgencomputertomografie (CT) en magnetische resonantie (MRI) zijn onmisbaar geworden wanneer artsen een gedetailleerd beeld van het binnenste van het lichaam van de patiënt nodig hebben. Om de kwaliteit van deze afbeeldingen te verbeteren, worden bij zowel CT- als MRI-scans speciale stoffen gebruikt, zogenoemde contrastmiddelen.
Sommige van deze contrastmiddelen veroorzaken echter ongewenste bijwerkingen zoals misselijkheid of lichte huiduitslag. Nanodeeltjes kunnen worden gebruikt als alternatief voor traditionele middelen, aangezien is gebleken dat ze minder bijwerkingen veroorzaken.
Bij CT-scans wordt gebruikgemaakt van nanodeeltjes van goud, bismut en wolfraam, omdat deze de intensiteit van röntgenstralen helpen verminderen. Dit zorgt voor een beter contrast en maakt het uiteindelijke beeld duidelijker. Voor MRI’s worden verschillende nanodeeltjes op basis van gadolinium, mangaan en op ijzer gebaseerde nanodeeltjes onderzocht.
Het oppervlak van deze nanodeeltjes kan met behulp van verschillende moleculen worden gewijzigd om het gedrag in het lichaam te veranderen. Hierdoor kunnen nanodeeltjes op specifieke weefsels of cellen worden gericht, wat kan helpen om kankerformaties in een vroeg stadium beter op te sporen of om atherosclerotische plaque met een hoog risico te identificeren dat hartproblemen veroorzaakt.
Snellere, goedkopere en nauwkeurigere biomoleculaire detectie
De moderne geneeskunde maakt ook gebruik van de analyse van biologische vloeistoffen, zoals bloed en urine, voor het opsporen van specifieke biomoleculen zoals DNA, antilichamen en eiwitten die op een ziekte kunnen wijzen. De detectie en analyse van deze biomoleculen kan ervoor zorgen dat elke patiënt de meest doeltreffende behandeling krijgt.
Nanomaterialen kunnen een snelle en betrouwbaardere methode bieden om verschillende biomarkers op te sporen en te monitoren hoe goed een patiënt reageert op een behandeling. Bij deze methoden wordt gebruikgemaakt van diverse materialen, waaronder goud, silica, kwantumpunten en materialen op basis van grafeen. De optische, magnetische en katalytische eigenschappen van deze materialen kunnen worden gemanipuleerd om verschillende detectiemethoden mogelijk te maken.
Verschillende biomoleculen zoals DNA kunnen aan het oppervlak van nanomaterialen worden bevestigd om nanostructuren te vormen. Samen werken ze als kleine nanofakkels die een signaal afgeven wanneer een specifieke ziektemarker wordt aangetroffen in een monster biologische vloeistof.
Draagbare gezondheidssensoren mogelijk gemaakt door nanotechnologie
De huid is het grootste orgaan van ons lichaam. Zweet en andere vloeistoffen onder de huid hebben tal van biologische markers die ons informatie kunnen geven over onze gezondheid. Anders dan de meeste andere organen gemakkelijk toegankelijk voor het monitoren van onze gezondheid zonder invasieve tests.
De markt voor draagbare sensoren groeit snel en nanomaterialen zullen naar verwachting een belangrijke rol spelen in de toekomstige ontwikkeling daarvan. Draagbare sensoren kunnen alleen werken als ze flexibel en licht zijn en verschillende biologische signalen nauwkeurig detecteren. Door hun kleine afmetingen maken nanomaterialen zoals koolstofnanobuizen, grafeen en verschillende metalen nanodeeltjes het mogelijk miniatuursensoren toe te voegen aan materialen zoals textiel of draagbare apparatuur.
Hoewel voor veel van deze ontwikkelingen meer onderzoek nodig is, waaronder veiligheidsbeoordelingen, zullen nanomaterialen de komende jaren een belangrijke rol gaan spelen in de medische diagnostiek.