Διαδικτυακή Εξ Αποστάσεως Εκπαίδευση  

E learning Πανεπιστήμιο Αθηνών

Βρείτε μας στο Facebook - Ενημερωθείτε για όλα τα νέα e learning προγράμματα Έχετε google plus; Ακολουθήστε μας και Ενημερωθείτε Ακολουθήστε μας στο twitter και Ενημερωθείτε για Θέματα και Ζητήματα σχετικά με:#BusinessManagement , #Πληροφορική και Δίκτυα, Ειδικότητες του Μέλλοντος, #Παιδαγωγικά, #Ψυχολογία , #Τουρισμό , #Υγεία Δείτε όλη τη νέα αρθρογραφία και πληροφορίες για νέα  e learning προγράμματα  στο blogspot  του e learning ΕΚΠΑ Ακολουθήστε μας linkedin


Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Συνεργασία E learning UOA με Επιχειρήσεις (Partners)

Εκπαιδευτικό Αντικείμενο

Εισαγωγή στη Νανοϊατρική
Early Entry για αιτήσεις έως 5/9/2016 με έκπτωση 15% στα δίδακτρα και προκράτηση θέσης με 100 ευρώ. Επιπλέον ειδικές εκπτώσεις για Ανέργους (30%), Πολύτεκνους (20%), ΑΜΕΑ (20%), Κατόχους Ευρωπαϊκής Κάρτας Νέων (30%) κ.α.

Εισαγωγή στη Νανοϊατρική

Αίτηση συμμετοχής
Έναρξη Μαθημάτων: 3/10/2016
Το εκπαιδευτικό πρόγραμμα «Εισαγωγή στη Νανοϊατρική» έχει ως στόχο την καθοδήγηση των εκπαιδευομένων για την απόκτηση των βασικών γνώσεων στη νανοϊατρική, καθώς και την παρακίνησή τους να εμβαθύνουν περισσότερο, προκειμένου να εξειδικευτούν στα πλαίσια της αντίστοιχης ειδικότητας. Οι εκπαιδευόμενοι, μετά την ολοκλήρωση του προγράμματος, θα έχουν αποκτήσει μια πλήρη εικόνα σχετικά με τις βασικές γνώσεις και τις κυριότερες εφαρμογές της νανοϊατρικής σήμερα. Το πρόγραμμα απευθύνεται σε εργαζομένους στην Υγεία (γιατρούς, νοσηλευτές, βιολόγους, βιοχημικούς κ.λπ.), αλλά και άλλους επιστήμονες (Φυσικούς, Χημικούς, Μηχανικούς ασχολούμενους με τη βιοϊατρική τεχνολογία), εκπαιδευτικούς λειτουργούς και, γενικότερα, σε όσους ενδιαφέρονται να αποκτήσουν εισαγωγικές γνώσεις στις εφαρμογές της νανοτεχνολογίας στις βιοϊατρικές επιστήμες.

Τίτλος Προγράμματος
Διάρκεια
(μήνες)
Εκτιμώμενη
Διάρκεια
(ώρες)
Πιστωτικές
Μονάδες
ECVET
Τύπος
Πιστοποιη-
τικού
Μαθήματα
- Συμπλήρωμα
Πιστοποιητικού
-Οδηγός Σπουδών
Αίτηση
Συμμετοχής
Ακαδημαϊκός
Υπεύθυνος
Εισαγωγή στη Νανοϊατρική 4 108 9 Επιμόρφωσης Μαθήματα

-Συμπλήρωμα
πιστοποιητικού


-Οδηγός
σπουδών
Υποβολή
αίτησης
Ευστάθιος Ευσταθόπουλος, Μαρία Γαζούλη




Πως διαμορφώνεται η ύλη του προγράμματος

ΜΑΘΗΜΑ - Εισαγωγή στη Νανοτεχνολογία
ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ 1 - Βασικοί όροι και ιστορική αναδρομή
Με τον όρο νανοτεχνολογία αναφερόμαστε στο σύνολο των επιστημών, οι οποίες μελετάνε τις ιδιότητες και εφαρμογές σωματίδων με τουλάχιστον μία διάσταση μικρότερη των 100-200nm. Αρχικά θα περιγραφούν τα βασικά φαινόμενα τα οποία εξηγούν γιατί στις διαστάσεις αυτές η ύλη αποκτά μοναδικές ιδιότητες (φυσικές, χημικές, οπτικές, ηλεκτρικές, μαγνητικές κλπ), ώστε τα νανοσωματίδια να καθίστανται ιδιαίτερα ελκυστικό πεδίο έρευνας. Η νανοτεχνολογία δεν περιορίζεται στην παραγωγή και μελέτη νανοϋλικών, αλλά αφορά ένα σύνολο διαφορετικών επιστημονικών κλάδων που α) πραγματοποιούν βασική έρευνα στο χώρο της φυσικής και της χημείας, β) μελετούν τις θεωρητικές ιδιότητες νέων υλικών, γ) αναπτύσσουν εργαλεία προσομοίωσης, δ) σχεδιάζουν και αξιολογούν νέα υλικά, ε) αναπτύσσουν εργαλεία τα οποία απαιτούνται για την αξιοποίηση των νανοϋλικών, στ) παράγουν νανοϋλικά σε μεγάλη κλίμακα για βιομηχανικές εφαρμογές, οι οποίοι κα θα αναλυθούν. Τέλος θα συζητηθούν οι σημαντικές αλλαγές, που η εισαγωγή της νανοτεχνολογίας έχει επιφέρει την τελευταία κυρίως 20ετία και οι οποίες αντανακλούν τόσο στην εκπαίδευση και την έρευνα, όσο και στη βιομηχανία και την κοινωνία, καθώς και προκλήσεις και ηθικά θέματα που εγείρονται.
Παρόλο που ο όρος νανοτεχνολογία πρωτοεμφανίστηκε στα μέσα της δεκαετίας του 70 και ως επισήμη εδραιώθηκε μετά τη δεκαετία του 90, η νανοτεχνολογία δεν αποτελεί μία νέα επιστήμη, αλλά έχει τις ρίζες της στην αρχαιότητα, όπου τεχνίτες χρησιμοποιούσαν εν αγνοία τους μεθοδολογίες που βασίζονταν νανοσωματίδια. Η ιστορική αναδρομή θα περιλαμβάνει βασικούς σταθμούς που αφορούν α) την ανάπτυξη της θεωρίας των φυσικών και χημικών αρχών, στις οποίες στηρίζεται η νανοτεχνολογία, β) τις πρώτες αναφορές στην επιστήμη της νανοτεχνολογίας και της ανάπτυξης της σχετικής ορολογίας τον περασμένο αιώνα, γ) την εμφάνιση και μελέτη των πρώτων νανοσωματιδίων και νανοδομών, δ) την ανάπτυξη των πρώτων εργαλείων νανοτεχνολογίας, ε) την εμφάνιση των πρώτων προϊόντων βασισμένων στη νανοτεχνολογία και στ) άλλα κομβικά σημεία που επηρέασαν τον κλάδο.
ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ 2 - Tύποι νανοσωματιδίων
Μέχρι σήμερα έχουν ανακαλυφθεί ή συντεθεί ένας μεγάλος αριθμός νανοσωματιδίων, ενώ η διαρκής επιστημονική έρευνα οδηγεί στην παραγωγή νένω νανοδομών ή στην τροποποίηση των ήδη υπαρχόντων. Παρολαυτά, μετά από 3 δεκαετίες συνεχούς έρευνας, υπάρχει σήμερα ένας αριθμός νανοδομών, οι οποίες έχουν ερευνηθεί ενδελεχώς και έχουν οδηγήσει σε πρακτικές εφαρμογές, ακόμα και σε προϊόντα. Στην ενότητα αυτή περιγράφονται α) οι βασικότερες δομές νανοσωματιδίων που υπάρχουν σήμερα, β) οι βασικές μεθοδολογίες και τεχνικές παρασκευής, χαρακτηρισμού και αξιολόγησής τους, γ) οι βασικές φυσικές, χημικές και λοιπές ιδιότητες τους, δ) οι κύριες χρήσεις τους σε μια ποικιλία εφαρμογών, που δεν περιορίζονται στην ιατρική, αλλα αγγίζουν ευρύτερους τομείς της βιομηχανίας και καθημερινότητας. Πιο συγκεκριμένα θα καλυφθούν: α) νανοσωλήνες άνθρακα, β) μαγνητικά νανοσωματίδια, γ) κβαντικές τελείες, δ) δενδριμερή, ε) λιποσώματα, στ) πολυμερή νανοσωματίδια, ζ) άλλοι νέοι τύποι νανοσωματιδίων.
ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ 3 - Οργανολογία νανοτεχνολογίας στην ιατρική
Η νανοτεχνολογία δεν περιορίζεται στη σύνεθση και παρασκευή νανοσωματιδίων, αλλά υπάρχει ένας αριθμός επιστημονικών κλάδων, οι οποίοι την υποστηρίζουν παρέχοντας αναγκαίες τεχνολογίες και εξοπλισμό. Στην ενότητα αυτή θα καλύφθούν βασικά στοιχεία οργανολογίας, που απαιτούνται για μελέτη νανοσωματιδίων και αξιοποίηση των νανοϊδιοτήτων τους. Πιο συγκεκριμένα θα καλυφθούν οι διαφορετικοί τύποι μικροσκοπίων με έμφαση στα Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), Atomic Force Microscopy (AFM) που χρησιμοποιούνται για τη μελέτη τους. Επίσης θα περιγραφούν λοιπές μέθοδοι χαρακτηρισμού, όπως X-Ray Difraction (XRD), Dynamic Light Scattering (DLS), τόσο από άποψη αρχών λειτουργίας, όσο και σχετικής οργανολογίας.
Επίπλέον, καθώς το συγκεκριμένο Μάθημα εστιάζει στη νανοϊατρική θα γίνει επισκόπηση των τεχνικών in vivo απεικόνισης νανοσωματιδίων με έμφαση στην οπτική απεικόνιση κβαντικών τελειών, MRI απεικόνιση μαγνητικών νανοσωματιδίων και απεικόνιση διαφόρων τύπων ραδιοσημασμένων νανοσωματιδίων. Για την καλύτερη κατανόηση θα δοθούν συνοπτικά και οι φυσικές αρχές αυτών των απεικονιστικών τεχνικών. Παράλληλα θα περιγραφούν οι φυσικές αρχές της υπερθερμίας μαγνητικών νανοσωματιδίων, η απαραίτητη οργανολογία για πρόκληση υπερθερμίας και μη επεμβατικής μέτρησης θερμοκρασίας και παραδείγματα σχετικών μελετών. Τέλος θα γίνει επισκόπηση άλλων ενδιαφέροντων εφαρμογών, οι οποίες βασίζονται σε νέες τεχνολογικές εξελίξεις που συνδυάζονται με την ανάπτυξη ειδικών τύπων νανοσωματιδίων.
ΜΑΘΗΜΑ - Εισαγωγή στη Νανοϊατρική
ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ 1 - Εφαρμογές της Νανοϊατρικής in vitro
Η in vitro νανοδιαγνωστική συνοψίζεταιστησήμανσηκυτταρικώνπρωτεϊνώνκαιδομών (μεμβρανικές ή/και ενδοκυτταρικές), σε μονιμοποιημένα ή ζωντανά κύτταρα, στην ανίχνευση ποικίλων υπό μελέτη μορίων και κυττάρων, με τη χρήση πρωτογενών και δευτερογενών αντισωμάτων, αλλά και στη χρήση τους στην τεχνική FISH, με σκοπό τη χαρτογράφηση DNA ή RNA, των υπό μελέτη κυτταρικών πληθυσμών. Η ex vivo ανάλυση βιολογικών δειγμάτων πραγματοποιείται με μία σειρά από φασματοσκοπικές μεθόδους και μεθόδους μικροσκοπίας, με πιο συνηθισμένες την οπτική μικροσκοπία και τις μεθόδους ηλεκτρονικής και μικροσκοπίας κοντινού πεδίου. Επίσης αναλυτικές τεχνικές όπως μικροσκοπία σάρωσης με ακίδα, φασματοσκοπία απεικόνισης μάζας και προηγμένες τεχνολογίες υπέρηχων παρέχουν δυνατότητες για in vitro διάγνωση. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με τη χρήση νανοανιχνευτών-αισθητήρων. Αυτοί αποτελούνται από ένα σύνθετο σύστημα ενόργανης ανάλυσης που περιλαμβάνει ένα βιολογικής προέλευσης αισθητήριο στοιχείο (π.χ. αντίσωμα, DNA, κύτταρο ή μικροοργανισμό), ενσωματωμένο ή στενά συνδεδεμένο με ένα φυσικοχημικό μετατροπέα σήματος. Ο συνήθης στόχος των βιοαισθητήρων είναι η ανίχνευση μιας φυσικοχημικής μεταβολής. Ιδανικά δομικά υλικά για εφαρμογές στους βιοαισθητήρες αποτελούν οι νανοσωλήνες, τακβαντικάκοκκίακ.α. αφούμπορούν ναπροσλαμβάνουνμε ευκολίαενεργές χημικές ομάδες στην πλευρική επιφάνειά τους που χρησιμεύουν ως υποδοχείς για την ανίχνευση χημικών ουσιών ή παθολογικών βιοδεικτών. Τα nano-biochips (lab-on-a-chip or LOC systems) αποτελούν την εξέλιξη των βιοαισθητήρων στην κλινική πράξη. Δημιουργούνται από την ενσωμάτωση ενός πολλαπλού συστήματος νανοβιοαισθητήρων σε ένα στερεό υπόστρωμα. Τα επόμενα χρόνια, τα συστήματα αυτά αναμένεται ότι θα παρέχουν γρήγορη και φθηνή ανάλυση γονιδίων, πρωτεϊνών και βιοχημικών παραμέτρων από μία μόνο σταγόνα βιολογικού υγρού (αντικαθιστώντας τις σύνθετες εργαστηριακές εξετάσεις), ενώ τα εμφυτεύσιμα microchips κάτω από το δέρμα μπορεί να αυξήσουν τις δυνατότητές μας για τη συλλογή ιατρικών δεδομένων. Με την ανάπτυξη της in vitro νανοδιαγνωστικής, μειώνεται σημαντικά ο χρόνος, η προσπάθεια αλλά και η δαπάνη κατά την προετοιμασία και την ανάλυση δειγμάτων DNA, αίματος, δειγμάτων ιστών κτλ. Επίσης, η απαίτηση μικρότερης ποσότητας δειγμάτων σημαίνει ελαχιστοποίηση της επέμβασης στον ανθρώπινο οργανισμό για την εξαγωγή του δείγματος, που είναι μία από τις κύριες επιδιώξεις της Νανοϊατρικής.
ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ 2 - Εφαρμογές της Νανοϊατρικής in vivo
Ο όρος in vivo διάγνωση αναφέρεται γενικά σε τεχνικές απεικόνισης σε πραγματικό χρόνο (π.χ. μοριακή απεικόνιση), ωστόσο περιλαμβάνει και τις εμφυτεύσιμες διαγνωστικές συσκευές. Τα πλεονεκτήματα της μοριακής απεικόνισης είναι η έγκαιρη διάγνωση διαφόρων ασθενειών και η παρακολούθηση της εξέλιξής τους (π.χ. καρκινικές μεταστάσεις). Η στοχευμένη μοριακή απεικόνιση επιτρέπει την αναγνώριση του τόπου ανάπτυξης μιας φλεγμονής, την οπτικοποίηση των αγγειακών δομών ή των σταδίων συγκεκριμένων ασθενειών, την παρακολούθηση της κατανομής ενός φαρμάκου και την ανίχνευση της απρόβλεπτης και πιθανόν επικίνδυνης συσσώρευσης του σε κάποιες περιοχές. Ο κύριος στόχος της in vivo απεικόνισης είναι η ανάπτυξη ιδιαίτερα ευαίσθητων και αξιόπιστων τεχνικών απεικόνισης, κατάλληλων για διάγνωση ασθενειών, απελευθέρωση φαρμάκων και παρακολούθηση της κατανομής τους, και έλεγχο της αποτελεσματικότητας της θεραπείας (theranostics).
Οι μελλοντικοί ερευνητικοί στόχοι σε ότι αφορά την in vivo απεικόνιση είναι οι εξής:
  • Ανάπτυξη βελτιωμένων συστημάτων ανίχνευσης εστιάζοντας σε μικρές, αποτελεσματικές, χαμηλού κόστους κάμερες για απεικόνιση όλου του σώματος με πολλαπλά-ισότοπα και πολλαπλούς ανιχνευτές
  • Βελτίωση των υπαρχόντων ανιχνευτών μέσω βελτίωσης της αρχιτεκτονικής τους ή των υλικών δόμησης τους
  • Ανάπτυξη βελτιωμένων, μη τοξικών ανιχνευτικών μικροδιατάξεων που δεν προκαλούν διέγερση του ανοσοποιητικού συστήματος ενώ διεγείρονται από κάποιο εξωτερικό μαγνητικό ή ηλεκτρομαγνητικό πεδίο (ραδιοσυχνότητα, υπέρηχους, ακτίνες Χ) και διεισδύουν στα κύτταρα ξεπερνώντας τα διάφορα βιολογικά εμπόδια.
  • Βελτίωση των μεθόδων συλλογής σημάτων, ανάλυσης εικόνας και επεξεργασίας σήματος και δεδομένων (π.χ. μετατροπή σήματος από απόσταση, ενδοκυτταρική τομογραφία σε πραγματικό χρόνο, ανίχνευση και διάγνωση με χρήση ηλεκτρονικού υπολογιστή για διευκόλυνση της εξαγωγής πληροφοριών).
Νανοθεραπευτική
Με τη χρήση της νανοβιοτεχνολογίας μπορεί να επιταχυνθεί η θεραπευτική ικανότητα των πρωτεϊνικών και μακρομοριακών φαρμάκων για τη καταπολέμηση των μολυσματικών νόσων και του καρκίνου. Η εφαρμογές των νανοσωματιδίων στη θεραπεία, διακρίνεται σε τρεις ευρείς τομείς:
  • της στοχευμένης θεραπείας (targeted delivery)
  • της αναγεννητικής ιατρικής (regenerative medicine)
  • της χειρουργικής καθοδήγησης
Η πρώτη, συνίσταται στην in vivo μεταφορά φαρμακευτικών ουσιών με χρήση νανοσωματιδίων όπως, νανοκρύσταλοι, νανοσφαίρες και νανοκάψουλες. Λόγω των διαστάσεών τους, αυτά τα νανοσυστήματα μεταφοράς μπορούν να διαπεράσουν κάθε είδους βιολογικές μεμβράνες και να απορροφηθούν στη κυκλοφορία του αίματος. Έτσι, η νανοθεραπευτική εγγυάται την μεταφορά μεγάλης δόσης φαρμάκων σε μια αυστηρά συγκεκριμένη περιοχή, ελαττώνοντας την ολική συγκέντρωση του φαρμάκου στον οργανισμό, την τοξικότητα και τις επακόλουθες παρενέργειες. Η βαθιά κατανόηση των αλληλεπιδράσεων των τεχνητών νανοδομών (π.χ. νανοσωματιδίων) με τον οργανισμό είναι ο βασικότερος παράγοντας για την επιτυχία της στοχευμένης θεραπείας. Μερικούς από τους στόχους της νανοτεχνολογίας είναι ο σχεδιασμός νανοδομών που απορροφώνται από τα κύτταρα (σχήμα, διαστάσεις, χημικά χαρακτηριστικά των επιφανειών των νανοδομών), η αιμοσυμβατότητα και η μελέτη της αλληλεπίδρασης των νανοδομών με τις πρωτεΐνες του πλάσματος, η in vivo μεταφορά-κατανομή και αποικοδόμηση των νανοδομών, η αποβολή των νανοδομών από το σώμα. Επιπλέον, σημαντικός είναι ο τρόπος εισαγωγής των νανοδομών στον οργανισμό, όπως π.χ. με νανοβελόνες, μέσω μικροηλεκτρομηχανικών συστημάτων (ΜΕΜS) που τοποθετούνται στο δέρμα ή με biochips που εμφυτεύονται στο σώμα.
Όσον φορά στην αναγεννητική ιατρική, αναμένεται να θεραπεύσει ασθένειες όπως η οστεοαρθρίτιδα, οι ασθένειες του κεντρικού νευρικού συστήματος και οι καρδιαγγειακές παθήσεις, μέσω της μηχανικής των ιστών (tissue engineering) και της βιομιμητικής στρατηγικής (δηλ. της διαδικασίας προσομοίωσης των φαινομένων που συμβαίνουν στο κύτταρο). Σχετικά με τη χειρουργική καθοδήγηση, η ευαισθησία και η φωτοσταθερότητα των νανοανιχνευτών διαπιστώθηκε μεγαλύτερη συγκριτικά με τις συμβατικές χρωστικές, συνεπώς η χειρουργική αυτή προσέγγιση θα μπορούσε να είναι πολύ αποτελεσματική για την αύξηση της ευαισθησίας στη χειρουργική αφαίρεση π.χ. των μεταστάσεων. Επιπρόσθετα οι νανοανιχνευτές στη χειρουργική θα μπορούσαν να χρησιμεύουν και ως στεγανοποιητές, μια εφαρμογή κατά την οποία θα μπορούσαν για παράδειγμα οι αγγειοχειρουργοί να αποφύγουν τις ανεπιθύμητες διαρροές αίματος κατά την συρραφή αγγειακών μοσχευμάτων νεφρών και καρδιάς.
ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ 3 - Περιορισμοί στη Χρήση και Βιοηθική
Όπως με κάθε νέα θεραπευτική προσέγγιση, ιδιαίτερη προσοχή θα πρέπει να δοθεί σε ποικίλα θέματα ασφαλείας σχετικά με τη χρήση των νανοδομών όπως:
Τη βιοδιασπορά των νανοανιχνευτών δηλαδή την κινητική τους, τις διακυμάνσεις τους ανάλογα με τον τρόπο χορήγησης και την τοξικότητά τους. Για παράδειγμα, τα στοιχεία από τα όποια κατασκευάζεται ο πυρήνας κάπιων νανοσωματιδίων, όπως το Cd, είναι τοξικά για τον οργανισμό, αφού η απελευθέρωση Cd2+ οδηγεί στην καταστροφή των κυττάρων. Αυτό αντιμετωπίζεται μετατρέποντας τα υλικά αυτά σε βιολογικά αδρανή μέσω του περιβλήματος (ZnS) αλλά και τοποθετώντας διάφορα οργανικά μόρια και πολυμερή (PEG) που σταθεροποιούν τα QDs και μειώνουν την τοξικότητα τους.
Μια εναλλακτική τεχνική για την μείωση της τοξικότητας είναι η χρήση QDs κατασκευασμένων από ζελατίνη (“jelly dots”), νανοσωματιδίων χρυσού ή διαμαντιού.
Τη βιοσυσσώρευση των νανοσωματιδίων, δηλαδή σε ποιους ιστούς συσσωρεύονται αυτά και πως αυτοί αποκρίνονται σε συνάρτηση με τη δοσολογία, το μέγεθος, το σχήμα και τις φυσικοχημικές ιδιότητες των νανοσωματιδίων. Είναι απαραίτητο λοιπόν να μελετηθεί σε βάθος ο μηχανισμός με τον οποίο πραγματοποιείται η κυτταρική πρόσληψή τους.
Το κατά πόσο οι νανοανιχνευτές μπορούν να διαταράξουν τον κυτταρικό μεταβολισμό ή ακόμα και τη στερεοδιάταξη-λειτουργία των πρωτεϊνών. Άρα θα πρέπει να μελετηθεί ο μηχανισμός με τον οποίο τα κύτταρα αλληλεπιδρούν με τα νανοσωματίδια.
Η πιθανότητα να εμπλέκονται οι δομές αυτές στη de novo προαγωγή παθολογικών καταστάσεων όπως το σχηματισμό όγκων.
Ως εκ τούτου, γίνεται αντιληπτό πως οι αλλαγές που επέρχονται στις μοριακές ιδιότητες ενός υλικού στη νανοκλίμακα ενισχύουν εξαιρετικά τις φυσικοχημικές του ιδιότητες, αλλά δεν είμαστε ακόμη σε θέση να κατανοήσουμε πλήρως όλες τις λεπτομέρειες που κρύβει το φαινόμενο αυτό. Προκυπτουν λοιπόν ποικίλα βιοηθικά ερωτηματα σχετικά με τη χρήση των νανοσωματιδίων όπως το τι γίνεται αν χάσουμε τον έλεγχό τους, ή το ποιος και κατά πόσο χρήζει θεραπείας, διάγνωσης, πρόγνωσης, πως θα εξασφαλιστεί η ηθική χρήση τέτοιν τεχνολογιών που θα είναι σε θέση να κατασκευάζουν μέχρι και διαγνωστικά νανορομπότ!
ΜΑΘΗΜΑ - Εφαρμογές Νανοσωματιδίων στη Νανοϊατρική
ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ 1 - Νανοογκολογία
Η Νανοογκολογία αναφέρεται στην εφαρμογή της νανοτεχνολογίας στην αντιμετώπιση του καρκίνου, και περιλαμβάνει τόσο τη διάγνωση όσο και τη θεραπεία αυτού. Η χρήση της νανοβιοτεχνολογίας στην ογκολογία οφείλεται στο γεγονός ότι τα νανοσωματίδια έχουν οπτικά, μαγνητικά ή/και δομικά χαρακτηριστικά που δεν διαθέτουν άλλα μεγαλύτερα μόρια. Μετά τη σύνδεσή τους με μόρια στόχευσης, όπως είναι τα μονοκλωνικά αντισώματα, τα πεπτίδια ή άλλα μικρά μόρια, τα νανοσωματίδια μπορούν στοχευμένα να εντοπίζουν αντιγόνα που υπάρχουν στην επιφάνεια του όγκου (τους λεγόμενους βιοδείκτες) με υψηλή συγγένεια και εξειδίκευση. Με μέγεθος που κυμαίνεται από 5 έως 100 nm, τα νανοσωματίδια έχουν μεγάλη επιφάνεια και διαθέτουν μεγάλο αριθμό λειτουργικών ομάδων, ικανών να δεσμεύουν πολλαπλούς διαγνωστικούς και θεραπευτικούς αντικαρκινικούς παράγοντες. Σε αυτήν την ενότητα θα αναφερθούμε σε εξειδικευμένα νανοσωματίδια για μοριακή και κυτταρική απεικόνιση, στοχευμένα νανοσωματιδιακά φάρμακα για θεραπεία του καρκίνου, και εξειδικευμένες νανοσυσκευές για έγκαιρη ανίχνευση της νόσου. Πιο συγκεκριμένα, θα αναφερθούμε στα παρακάτω:
  • Η Νανοβιοτεχνολογία στην Ανίχνευση του Καρκίνου
  • Η Μεταφορά Αντικαρκινικών Φαρμάκων με Χρήση Νανοσωματιδίων
  • Η Νανοβιοτεχνολογία στη Θεραπεία του Καρκίνου
ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ 2 - Νανονευρολογία
Η Νανονευρολογία είναι η εφαρμογή της νανοβιοτεχνολογίας στη μελέτη και διαχείριση παθήσεων του νευρικού συστήματος. Η Νανονευρολογία έχει ευρεία εφαρμογή σε νευροφυσιολογικές μελέτες, στη διάγνωση νευρολογικών παθήσεων και στην εξέλιξη χειρουργικών εργαλείων στη νευροχειρουργική. Σε αυτήν την ενότητα θα δούμε:
  • Η Νανοβιοτεχνολογία σε Νευροφυσιολογικές Μελέτες
  • Νανοδιάγνωση: Απεικόνιση του Εγκεφάλου με Χρήση Νανοσωματιδίων
  • Μεταφορά Φαρμάκων στο ΚΝΣ με Χρήση Νανοσωματιδίων
  • Η Νανοβιοτεχνολογία στην Αναγέννηση και Επισκευή του ΚΝΣ
  • Νανοχειρουργική
ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ 3 - Νανοκαρδιολογία και Νανοοφθαλμολογία
Η Νανοκαρδιολογία είναι η εφαρμογή της νανοβιοτεχνολογίας στην αντιμετώπιση καρδιαγγειακών παθήσεων. Οι πρόσφατες εξελίξεις στον τομέα της νανοβιοτεχνολογίας προσφέρουν πολλές νέες δυνατότητες στους τομείς της διάγνωσης και της θεραπείας καρδιοαγγειακών νόσων. Στην ενότητα αυτή θα αναφερθούμε στα παρακάτω:
  • Διάγνωση Καρδιοαγγειακών Παθήσεων με Χρήση Νανοτεχνολογίας
  • Θεραπεία Καρδιοαγγειακών Παθήσεων με Νανοσωματίδια
  • Η Νανοτεχνολογία στην Αναγέννηση του Καρδιοαγγειακού Συστήματος
Η Νανοοφθαλμολογία περιγράφει την εφαρμογή της Νανοτεχνολογίας σε παθήσεις των οφθαλμών. ΗΝανοοφθαλμολογίαασχολείταιμε τηνμεταφοράφαρμάκωνστονπάσχονταοφθαλμό, με τημελέτη νόσων του οφθαλμού, αναγέννησης του οπτικού νεύρου και με την αντιμετώπιση νεοαγγειογένεσης σχετιζόμενης με εκφυλιστικές παθήσεις του οφθαλμού. Συγκεκριμένα, θα εστιάσουμε στα ακόλουθα σημεία:
  • Νανοφορείς για Μεταφορά Οφθαλμικών Φαρμάκων
  • Θεραπευτική Αντιμετώπιση Οφθαλμικών Διαταραχών με Χρήση της Νανοτεχνολογίας
ΜΑΘΗΜΑ - Nανοσωματίδια οξειδίου του σιδήρου ως σκιαγραφικά μέσα αντίθεσης
ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ 1 - Nανοσωματίδια οξειδίου του σιδήρου ως σκιαγραφικά μέσα αντίθεσης
Τα σκιαγραφικά μέσα αντίθεσης παίζουν καθοριστικό ρόλο στην ιατρική απεικόνιση και ιδιαίτερα στη μοριακή αφού αυξάνουν σημαντικά την ευαισθησία της απεικονιστικής τεχνικής. Την τελευταία δεκαετία η έρευνα για την απεικόνιση με τη χρήση νανοσωματιδίων έχει αυξηθεί σημαντικά. Τα νανοσωματίδια λόγω των ελκυστικών τους ιδιοτήτων μπορούν να δράσουν ως σκιαγραφικά μέσα παρουσίαζοντας αρκετά πλεονεκτήματα σε σχέση με τα συμβατικά σκιαγραφικά.
Μέχρι στιγμής, τα μόνα νανοσωματίδια που έχουν πάρει έγκριση για κλινική χρήση σε ασθενείς από την Υπηρεσία Τροφίμων και Φαρμάκων των ΗΠΑ (FDA) είναι τα μαγνητικά νανοσωματίδια οξειδίου του σιδήρου (ΝΟΣ) τα οποία χρησιμοποιούνται ως σκιαγραφικά μέσα στην απεικόνιση με μαγνητικό συντονισμό (Magnetic Resonance Imaging-MRI).
Δρουν κυρίως ως αρνητικά σκιαγραφικά υλικά προκαλώντας κυρίως μείωση των χρόνων Τ2, Τ2*. Το μέγεθός τους δεν ξεπερνά τα 200 nm. Οι ιδιότητές τους μεταβάλλονται ανάλογα με το υλικό του πυρήνα, το υλικό που περιβάλλονται αλλά και το μέγεθός τους και επηρεάζουν σημαντικά την βιοκατανομή και τη βιοσυμβατότητα των νανοσωματιδίων. Τα ΝΟΣ προσλαμβάνονται από τα κύτταρα του δικτυοενδοθηλιακού σύστηματος (ήπαρ, σπλήνας, λεμφαδένες, μυελός των οστών). Η απεικόνισή τους βασίζεται στην πρόσληψή τους από τα μακροφάγα με τη χρήση κυρίως Τ2, Τ2* ακολουθιών. Εμφανίζουν ελάχιστη τοξικότητα.
ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ 2 - Κλινικές εφαρμογές των νανοσωματιδίων οξειδίου του σιδήρου στην απεικόνιση με μαγνητικό συντονισμό
Η μοριακή απεικόνιση με τη χρήση μαγνητικού συντονισμού (Magnetic Resonance Imaging–MRI) κατέχει σημαντικό ρόλο ως κλινικά απεικονιστική μέθοδος για τη διάγνωση και τη διαχείριση σημαντικού αριθμού παθήσεων.
Μέχρι στιγμής, τα συμβατικά σκιαγραφικά που έχουν ως βάση το γαδολίνιο είναι το “gold standard” για το MRI. Ωστόσο, θεωρούνται ανεπαρκή για την ανίχνευση μοριακών δομών λόγω της χαμηλής ευαισθησίας τους. Στην κλινική πρακτική, τα ΝΟΣ έχουν χρησιμοποιηθεί επιτυχώς στην ογκολογία και στην απεικόνιση καρδιαγγειακών νοσημάτων.
- Ογκολογία: Τα ΝΟΣ χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση πρωτοπαθών όγκων και τη διάγνωση μεταστάσεων σε λεμφαδένες. Αρκετές μελέτες έχουν δείξει ότι τα ΝΟΣ προσλαμβάνονται από το δικτυοενδοθηλιακό σύστημα και προσφέρουν υψηλότερη διαγνωστική ακρίβεια, ευαισθησία και ειδικότητα στην ανίχνευση μεταστάσεων.
- Καρδιαγγειακή απεικόνιση: Στον καρδιαγγειακό τομέα, ο ρόλος της MRI με χρήση σκιαγραφικών ΝΟΣ δεν έχει ακόμη καθιερωθεί πλήρως. Ωστόσο, η χρήση των ΝΟΣ στις καρδιαγγειακές παθήσεις έχει αρχίσει και αποκτά ιδιαίτερη αποδοχή, λόγω της ευρείας πλέον χρήσης της μοριακής απεικόνισης. Κλινικές μελέτες έχουν δείξει ότι τα ΝΟΣ χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση της αθηρωματικής πλάκας, του ανευρύσματος κοιλιακής αορτής καθώς και των φλεγμονών μετά από έμφραγμα του μυοκαρδίου.
ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ 3 - Προκλινικές εφαρμογές των νανοσωματιδίων στην απεικόνιση με Υπολογιστική Τομογραφία και Υπερήχους
Εκτός από την απεικόνιση με μαγνητικό συντονισμό, τα νανοσωματίδια χρησιμοποιούνται προκλινικά στην υπολογιστική τομογραφία και στους υπερήχους.
- Υπολογιστική Τομογραφία: Πολύ πρόσφατες μελέτες έχουν στρέψει το ενδιαφέρον τους στην ανάπτυξη σκιαγραφικών από νανοσωματίδια ιωδίου καθώς και από νανοσωματίδια χρυσού ή άλλων βαρέων μετάλλων. Καθώς τα νανοσωματίδια απομακρύνονται από όργανα όπως το ήπαρ, τα σκιαγραφικά αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη διάγνωση ηπατικών όγκων ή μεταστάσεων ήπατος. Επιπλέον, εκτιμάται ότι τα νανοσωματίδια λόγω του μεγάλου χρόνου παραμονής τους στην κυκλοφορία θα είναι πολύ χρήσιμα για την απεικόνιση αιμοφόρων αγγείων αλλά και όγκων.
- Υπέρηχοι: Το πιο σύνηθες σκιαγραφικό αντίθεσης νανοσωματιδίων είναι οι νανόφουσκες (nanobubbles) οι οποίες έχουν κύρια εφαρμογή στην απεικόνιση όγκων. Άλλα ήδη νανοσωματιδίων είναι τα στερεά νανοσωματίδια τα οποία χρησιμοποιούνται προκλινικά για την απεικόνιση του ήπατος και για την ανίχνευση γλοιωμάτων καθώς επίσης και τα νανοσωματίδια υπερφθοροκαρβονίου (PFC nanoparticles) τα οποία λόγω της σταθερότητας τους και του μεγάλου χρόνου παραμονής τους στην κυκλοφορία βρίσκουν εφαρμογές στην απεικόνιση θρόμβων, αθηρωματικών πλακών και στην ανίχνευση της αγγειογένεσης (σημαντική σε περιπτώσεις φλεγμονών και επούλωσης τραυμάτων).
ΜΑΘΗΜΑ - Εφαρμογές της νανοϊατρικής στη χειρουργική
ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ 1 - Νανο-απεικονιστικά κατευθυνόμενη χειρουργική
Στα πλαίσια των προοπτικών που προσφέρουν οι εφαρμογές της νονοϊατρικής, διάφοροι τύποι νανοσωματιδίων έχουν αξιολογηθεί για την ανάπτυξη αποτελεσματικότερων θεραπειών ενάντια στον καρκίνο. Ωστόσο, η βελτίωση τέτοιων δυνατοτήτων ενέχει σημαντικές προκλήσεις. Η ανάπτυξη μιας καινοτόμας πλατφόρμας ταυτόχρονα θεραπευτικής και διαγνωστικής καθοδηγούμενης από νανο-ανιχνευτές απεικονιστικής μεθόδου αποτελεί σήμερα μία πολλά υποσχόμενη και ελπιδοφόρα στρατηγική για την ενίσχυση της θεραπευτικής αποτελεσματικότητας και τη μείωση των παρενεργειών. Οι συμβατικές απεικονιστικές μέθοδοι απεικόνισης, πέραν των δυνατοτήτων που προσφέρουν στο σχεδιασμό της χειρουργικής παρέμβασης, χαρακτηρίζονται από εγγενείς αδυναμίες και δεδομένα μειονεκτήματα που περιορίζουν τις δυνατότητες τους, όσον αφορά την ολοκληρωμένη πληροφόρηση του χειρουργού και τη δυνατότητα απόκτησης από μέρους του της πλήρους αντίληψης για την έκταση και το εύρος του κακοήθους όγκου. Το κενό αυτό μπορεί να αναπληρωθεί με την ενσωμάτωση νανο-βιοϋλικών με ειδική συγγένεια με τους καρκινικούς ιστούς, τα οποία θα εμπλουτίσουν την πολυδύναμη προ- και δι-εγχειρητική απεικόνιση της κακοήθους μάζας και θα συντελέσουν στην πλήρη και ριζική αφαίρεσή της.
Η αξιολόγηση της επέκτασης του καρκίνου στους πέριξ ιστούς και η παρουσία μεταστατικής νόσου στους επιχώριους λεμφαδένες αποτελούν ουσιώδους σημασίας παραμέτρους στον καθορισμό της θεραπευτικής στρατηγικής. Το βασικό μειονέκτημα των συμβατικών απεικονιστικών τεχνικών (αξονική τομογραφία, μαγνητική τομογραφία, τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων) είναι η αδυναμία εκτίμησης σε πραγματικό χρόνο, δηλαδή διεγχειρητικά, τόσο της ακριβούς έκτασης όσο των λεμφαδενικών μεταστάσεων του όγκου. Είναι γνωστό ότι οι εναπομείνασες, μετά το πέρας της ογκολογικής επέμβασης, εναποθέσεις καρκινικών κυττάρων, εφόσον αυτές δεν ανιχνευθούν και, επομένως, αφαιρεθούν χειρουργικά, αποτελούν το βασικό αίτιο της υποτροπής του καρκίνου και της προγνωστικής επιβάρυνσης των ασθενών. Τα οπτικά και απτικά ερεθίσματα του χειρουργού κατά τη διάρκεια της επέμβασης δεν είναι επαρκή για την ανίχνευση μικρών καρκινικών εστιών, οι οποίες εύκολα μπορούν να διαλάθουν των εντοπιστικών προσπαθειών με τα προαναφερεθέντα αρνητικά επακόλουθα. Με τη βοήθεια της διεγχειρητικής απεικόνισης που μπορεί να προσφέρει ο φθορισμός πλησίον του υπερύθρου φάσματος (near infrared fluorescence, NIR), συζευγμένοι νανο-ανιχνευτές μπορούν να αποτελέσουν τη βάση πλατφόρμας για το διεγχειρητικό εντοπισμό καρκινικών εναποθέσεων τόσο στους γειτονικούς του όγκου ιστούς όσο και στους λεμφαδένες της περιοχής. Οι τεχνικές αυτές μπορούν να οδηγήσουν σε ουσιώδεις εξελίξεις στις τεχνικές ανίχνευσης και ταυτοποίησης του «φρουρού» λεμφαδένα. Σε σύγκριση με τις χαμηλού μοριακού βάρους οργανικές χρωστικές που έχουν χρησιμοποιηθεί σε τεχνικές ΝΙR, η χρήση φθοριζόντων νανο-ανιχνευτών μπορούν να βελτιώσουν τόσο την ευαισθησία του σήματος όσο και τη βιοδιαθεσιμότητα του φθορισμού. Συνοπτικά το μέλλον της νανο-κατευθυνόμενης χειρουργικής βρίσκεται στα παρακάτω:
Α. Στην οριοθέτηση των καρκινικών ορίων
Β. Στην ανίχνευση υπολειπόμενων καρκινικών κυττάρων και μικρομεταστάσεων
Γ. Στην πληρέστερη ανίχνευση μεταστάσεων στο «φρουρό» λεμφαδένα, αλλά και σε ολόκληρη την επιχώρια λεμφαδενική άλυσο
Δ. Στην επιβεβαίωση ότι όλοι οι καρκινικοί ιστοί έχουν εξαιρεθεί κατά το πέρας του χειρουργείου
ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ 2 - Υποβοηθούμενη από νανοσωματίδια καταστροφή των καρκινικών ιστών
Εκτός από τις συμβατικές μεθόδους θεραπείας του καρκίνου, όπως η χημειοθεραπεία και η ακτινοθεραπεία συγκεκριμένοι τύποι νανοσωματιδίων μπορούν να βοηθήσουν στην ανάπτυξη θεραπειών που βασίζονται στις υπερθερμικές, φωτοθερμικές και φωτοδυναμικές ιδιότητές τους. Η θερμική καταστροφή και εξάχνωση των καρκινικών ιστών αποτελεί μία από τις αναπτυσσόμενες ελάχιστα επεμβατικές μεθόδους για την καταπολέμηση του καρκίνου, ιδιαίτερα σε περιπτώσεις δύσκολα προσβάσιμων ή οριακά εξαιρέσιμων νεοπλασμάτων, οπότε οι συμβατικές χειρουργικές τεχνικές μπορεί να μην είναι οι κατάλληλες να εφαρμοστούν. Η εξάχνωση με ραδιοσυχνότητες, μικροκύματα ή laser είναι λιγότερο τραυματική από τη χειρουργική αφαίρεση, απαιτεί, ωστόσο, την εισαγωγή ειδικών καθετήρων στις προς καταπολέμηση περιοχές. Κύτταρα που θερμαίνονται σε θερμοκρασίες 41°C–47°C δείχνουν σημάδια απόπτωσης, ενώ η ιστική υπερθερμία αυξάνει την αιματική ροή και τη δραστικότητα της χημειοθεραπείας αλλά και της ακτινοθεραπείας. Στοχευμένη υπερθερμία μπορεί να επιτευχθεί με τη χρήση μεταλλικών νανοσωματιδίων που μετατρέπουν την ηλεκτρομαγνητική ενέργεια σε θερμοκρασία. Νανοσωματιδία οξειδίου του σιδήρου έχουν χρησιμοποιηθεί διαγνωστικά και θεραπευτικά στην αντιμετώπιση συμπαγών όγκων. Έχουν ελάχιστη τοξικότητα και ικανότητα να προκαλούν ταχεία θέρμανση των ιστών. Κβαντικά κοκκία έχουν επίσης τη δυνατότητα να πετύχουν φωτοδυναμικές θεραπείες, δρώντας είτε ως φωτο-ευαισθητοποιητές ή ως φορείς.
ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ 3 - Νανο-εργαλεία
Η εξέλιξη στην τεχνολογία των laser έχει οδηγήσει στη δημιουργία νανο-εργαλείων, όπως του femtosecond laser, που έχουν ήδη εφαρμοστεί κυρίως σε in vitro τεχνικές χειρισμού κυττάρων και ιστών. Η νανοχειρουργική έχει την ικανότητα να καταστρέψει μικρο-δομές μεγέθους έως και 300 nm, όπως ινίδια ακτίνης, στοιχεία του κυτταροσκελετού, δεξαμενές του ενδοπλασματικού δικτύου, κλπ. Το femtosecond laser μπορεί να «κόψει» μικροσωληνίσκους, προκαλώντας τον από-πολυμερισμό της μιτωτικής ατράκτου. Σε μελλοντικές υβριδικές εφαρμογές της, όμως, φαίνεται να αποκτά σημαντικό ρόλο και σε in vivo εφαρμογές, με κύριες αυτές που θα αφορούν τη γονιδιακή θεραπεία, την αναγέννηση νευρικών κυττάρων και τη θεραπεία κακοηθειών.
ΜΑΘΗΜΑ - Χρήση της Νανοτεχνολογίας στην Αναγεννητική Ιατρική
ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ 1 - Ο ρόλος της Νανοτεχνολογίας στην Αναγεννητική Ιατρική
Το ενδιαφέρον έχει πρόσφατα στραφεί στο πεδίο της Αναγεννητικής Ιατρικής συγκεκριμένα στη χρήση βλαστικών ή πρόδρομών κυττάρων και νανοτεχνολογίας για την αποκατάσταση βλάβης σε διάφορες νόσους, ιστικές δυσλειτουργίες ή τραυματισμούς. ΗΑναγεννητική Ιατρική έχει εισαγάγει νέες μεθόδους για την αντικατάσταση ή την αναγέννηση κυττάρων, ιστών ή οργάνων που περιλαμβάνουν μεταξύ άλλων κυτταρική θεραπεία, χρήση βιοϋλικών νανοϋλικών ή χρήση ικριωμάτων (scaffolds). Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται αυτόλογα ή αλλογενή κύτταρα (cell replacement), γενετικά τροποποιημένα κύτταρα (cell based gene therapy), βλαστικά ή πρόδρομα κύτταρα καλλιεργημένα σε ικριώματα (tissue engineering). Η Κυτταρική Θεραπεία παρουσιάζει πολλά πλεονεκτήματα καθώς είναι λιγότερο επεμβατική μέθοδος, σχετίζεται με μικρότερα ποσοστά θνησιμότητας και νοσηρότητας, προκαλεί χαμηλότερη ανοσολογική απόκριση και επιπλέον μπορεί δυνητικά να αποτελέσει ιδανική θεραπεία επειδή δεν χρειάζεται να πραγματοποιηθεί ολοκληρωτική αντικατάσταση του οργάνου, αλλά μία μικρή ποσότητα κυττάρων με την χρήση του κατάλληλου βιοϋλικού μπορεί να συντελέσει στην ανάκτηση της μεταβολικής λειτουργίας του κατεστραμμένου ιστού.
ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ 2 - Τύποι βιοϋλικών και νανο-ικριωμάτων που χρησιμοποιούνται στην Αναγεννητική Ιατρική
Η επιλογή του κατάλληλου βιοϋλικού θα πρέπει να εξετάζεται ενδελεχώς πριν την πιθανή χρήση τους την στην Aναγεννητική Iατρική. Για το σκοπό αυτό έχουν σχεδιαστεί διάφορες κατηγορίες νανοσωματιδίων. Για παράδειγμα, νανοσωματίδια υδρογέλης χρησιμοποιούνται στην κατασκευή ικριωμάτων όσο και για την μεταφορά επιλεγμένων siRNAs σε νοσούντα κύτταρα ή ιστούς. Νανοσωματίδια συζευγμένα με χιμαιρικές πρωτεΐνες (πχ. ελαστίνης) μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην ταχύτερη επούλωση τραυμάτων. Παράλληλα, έχει δειχθεί ότι νανοσωματιδία χρησιμοποιώντας μεθόδους νανοτεχνολογίας (όπως nanopatterning ή electrospinning) μπορούν να μιμηθούν δομή των εξωκυττάριων ουσιών.
Τρέχουσες ερευνητικές κατευθύνσεις της νανοτεχνολογίας εστιάζουν σε βιοαποικοδομήσιμα βιοϋλικά με βιοδραστικές επιφάνειες και ελεγχόμενους ρυθμούς αποικοδόμησης, καθώς επίσης και σε βιοϋλικά που είναι δυνατόν να ενεργοποιούν γονίδια ειδικά σχεδιασμένα για συγκεκριμένες ασθένειες.
Πρόσφατες μελέτες έχουν επικεντρωθεί σε εφαρμογές που στηρίζονται σε μεταμόσχευση βλαστικών ή πρόδρομών κυττάρων μέσω ικριωμάτων. Τα ικριώματα, κατασκευάζονται από φυσικά ή συνθετικά υλικά με ποικίλες βιοδραστικές και μηχανικές ιδιότητες, παρέχουν το κατάλληλο περιβάλλον για την κυτταρική ανάπτυξη, διαφοροποίηση καθώς και την οργανογένεση. Επιπλέον, τα ικριώματα είναι δυνατόν να έχουν κατάλληλη δομή έτσι ώστε να μιμούνται τις κυτταρικές μεμβράνες, ιδιότητα χρήσιμη για την μηχανική ιστών. Παράλληλα, έχει αναπτυχθεί η τεχνολογία «αισθητήρων», μέσω νανοσωματιδίων, που σκοπό έχει τον έλεγχο της ενσωμάτωσης και λειτουργικότητας των εμφυτευμάτων και της ανάπτυξης των κυττάρων.
ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ 3 - Εφαρμογές της Νανοτεχνολογίας στην Αναγεννητική Ιατρική
Είναι φανερό πώς ο τύπος των κυττάρων μαζί με την επιλογή του κατάλληλου βιοϋλικού παραμένουν θεμελιώδους σημασίας για το αποτέλεσμα της εν λόγω θεραπείας. Στο πλαίσιο αυτό, η νανοτεχνολογία έχει συμβάλλει ενεργά κατασκευάζοντας ιστοειδικά νανο-ικριώματα τα οποία μιμούνται το κυτταρικό μικροπεριβάλλον. Τα νανο-ικριώματα αυτά έχουν βιοχημικές και μηχανικές ιδιότητες που προσομοιάζουν με αυτές των ιστών και συμβάλλουν ενεργά στην βελτίωση του κυτταρικού πολλαπλασιασμού, της διαφοροποίησης και της κυτταρικής μετανάστευσης και εμφύτευσης.
Έχουν προταθεί και εφαρμοστεί τουλάχιστον τρεις διαφορετικοί τρόποι που για τη χρήση κυττάρων σε νανο-ικριώματα. Κατά την πρώτη μέθοδο τα κύτταρα προσδένονται στα ικριώματα in vitro, και μετά από μια σύντομη επώαση για να διασφαλιστεί η επιτυχής πρόσδεση, εμφυτεύονται στην περιοχή της ιστικής βλάβης. Κατά την δεύτερη μέθοδο, το ικρίωμα σε συνδυασμό με τα κύτταρα επωάζεται σε καλλιεργητικό μέσο που επάγει την διαφοροποίηση προς συγκεκριμένες κυτταρικές προβαθμίδες (πχ. πρόδρομα οστεοκύτταρα, χονδροκύτταρα και λιποκύτταρα) και μετά την πάροδο 7-14 ημερών εμφυτεύεται στην προκαθορισμένη θέση βλάβης του ιστού ή οργάνου.
Για παράδειγμα, είναι γνωστό ότι τα μεσεγχυματικά στρωματικά κύτταρα (MSCs) μπορούν να διαφοροποιηθούν σε κύτταρα μεσοδερμικής προέλευσης. Ως εκ τούτου, έχει μελετηθεί η καλλιέργεια τους σε ιστοειδικά ικριώματα και η μετέπειτα εμφύτευσή τους σε περιοχές του ιστού που απαιτείται αποκατάσταση. Προκλινικές μελέτες σε τρωκτικά, σκύλο και στον άνθρωπο έχουν δείξει πως η χρήση αυτόλογων μεσεγχυματικών στρωματικών κυττάρων του μυελού των οστών (BM-MSCs) που έχουν τοποθετηθεί σε πορώδες κεραμικό φωσφορικού ασβεστίου οδηγεί στην αποκατάσταση μακρών οστών. Ομοίως, νανο-ικριώματα υαλουρονικού οξέος και πολυμερών που φέρουν ΒΜ-ΜSCs έχουν χρησιμοποιηθεί για την επισκευή χόνδρου και οστού. Εναλλακτικά, τα κύτταρα μαζί με το ικρίωμα περιλαμβάνονται σε προστατευτικά «καλύμματα» (πχ υδρογέλη - hydrogel) βασισμένα σε νανοσωματίδια χρυσού επιτρέποντας έτσι την ωρίμανση του ικριώματος in vivo.
Εντούτοις, πριν να είναι εφικτή η κλινική χρήση της νανοτεχνολογίας στην Ανεγεννητική Ιατρική, απαιτείται να απαντηθούν επαρκώς τα παρακάτω σημεία που εστιάζονται:
1. Στην επαρκή κατανόηση της βασικής βιολογίας των κυττάρων που χρησιμοποιούνται στην Αναγεννητική ιατρική.
2. Στην επιλογή του κατάλληλου βιοϋλικού.
3. Στους μηχανισμοί που ελέγχουν την in vivo διαφοροποίηση, μετανάστευση και εποικισμό των κυττάρων στους διάφορους ιστούς μέσω των βιοϋλικών.
4. Στον μηχανισμός δράσης τους.

Επιστροφή

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 

E learning ΕΚΠΑ  Πανεπιστήμιο Αθηνών - Κέντρο Συνεχιζόμενης Εκπαίδευσης και Κατάρτισης
E-Learning Πανεπιστήμιο Αθηνών E-Learning Πανεπιστήμιο Αθηνών
Κέντρο εξ Αποστάσεως Εκπαίδευσης
Π.Ε. Πετράκης

Διεύθυνση: Σταδίου 5, T.K. 10562, Αθήνα

e-mail: elearn-secretariat@elke.uoa.gr Τηλέφωνα: 2103689354 , 2103689381

Copyright 2014
 

ΙΕΣΟΕΛ - e learning ΕΚΠΑ | Προγράμματα στη Λογιστική και Ελεγκτική

E learning Κατευθύνσεις Προγράμματων

Νέα γενιά e learning προγραμμάτων | Εκμάθηση Λογισμικών Προγραμμάτων και Πρακτική Εφαρμογή