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Die Begeisterung für die neuen Möglichkeiten der Nanotechnologie ist groß. Allerdings sind Studien zur Überprüfung von Nanophasenmaterialien erst angelaufen.
 
Orthopädie 16. Juni 2014

Nanotechnik bietet Perspektiven

Vielversprechende Ansätze sind bereits in Entwicklung, genaue Sicherheitsüberprüfungen sind aber unerlässlich.

Gezielte Behandlung von Knochentumorzellen, Quantenpunkte, die einzelne Moleküle sichtbar machen und Polymere, die Gewebewachstum fördern: Die Nanotechnologie könnte die Orthopädie revolutionieren. Auf dem diesjährigen europäischen Orthopäden-Kongress EFORT, der Anfang Juni in London stattfand, forderten allerdings die Experten, die Sicherheit der Technik zu klären.

Viele nanotechnologische Innovationen in der Orthopädie stecken zwar noch in der Entwicklungsphase, aber es gibt vielversprechende Ansätze: Mit der Photoaktivierung von fluoreszierenden Molekülen, die mit subzellulären Nano-Motoren interagieren, dürfte eine Methode gefunden worden sein, um Knochenkrebs zu behandeln, wird vom europäischen Orthopäden-Kongress in London gemeldet. „In diesem Bereich wird fieberhaft nach Möglichkeiten gesucht, um maßgeschneiderte Therapien je nach genetischem Profil anbieten zu können. Theoretisch wäre das bereits machbar, aber die Kosten sind derzeit noch exorbitant“, wird Prof. Dr. Nicola Baldini von der Universität Bologna, Italien, zitiert.

Um biologisch aktive Substanzen genau an der Stelle zu verabreichen, an der sie auch wirken sollen, wurden Nanotransporter entwickelt, die Knochentumore ansteuern und zielgerichtet Tumorzellen mit zytotoxischen Medikamenten oder therapeutischen Molekülen angreifen sollen. „Das ist ein sehr vielversprechender Zugang, denn auf diese Weise könnte man gesundes Zellgewebe schonen“, so Baldini.

Nanoimaging ermöglicht molekulare Bildgebung

Die Annäherung zwischen Nanotechnologie und bildgebender Diagnostik wird in naher Zukunft völlig neue Möglichkeiten der molekularen Bildgebung eröffnen: Das Nanoimaging wird erlauben, einzelne Moleküle oder Zellen auch in einer komplexen biologischen Umgebung zu erkennen, heißt es in der Mitteilung vom EFORT. Dazu würden etwa fluoreszierende Nanokristalle wie Quantenpunkte eingesetzt. Das sind Nanopartikel, die ein spezielles Gewebe oder eine bestimmte Zelle ansteuern können, diese zum Fluoreszieren bringen und somit sichtbar machen. „Die Fachwelt setzt große Erwartungen in die Quantenpunkte, die besonders hilfreich bei der Bildgebung in lebenden Geweben sein könnten, bei denen sonst die Impulse verzerrt und Bilder unscharf werden“, so Baldini.

Nanostrukturierte Materialien

Auch nanostrukturiertes Material bietet zahlreiche Verbesserungsmöglichkeiten für die Orthopädie. Die Oberflächeneigenschaften von Implantaten etwa lassen sich so optimieren, dass sie Osteoblasten besser leiten und das Einwachsen in den Knochen begünstigen. Funktionalisierte Polymere, die die Knochenmatrix nachnahmen, könnten künftig Träger zum Züchten von Ersatzgewebe sein.

Mithilfe von Nanotechnologie werden Materialien in Zukunft stärker und leichter: „Nanokohlenstoffröhrchen zum Beispiel haben die Steifigkeit eines Diamanten und sind hundertmal stärker als Stahl, obwohl sie nur ein Sechstel davon wiegen“, wird Baldini zitiert.

Nanostrukturierte Keramik könne Reibung und somit auch die Verschleißprobleme bei künstlichem Gelenkersatz reduzieren. Erfolgversprechende Neuerungen seien nanokristalline Silbermembrane für Wundverbände, mit denen postoperative Infektionen reduziert und Heilungsprozesse beschleunigt werden sollen. Auch zytokinhaltige Implantat-Nanobeschichtungen sollen Infektionen verhindern, indem sie Makrophagen aktivieren, die in der Immunabwehr eine entscheidende Rolle spielen, heißt es in der Mitteilung vom EFORT.

Bei aller Begeisterung für die neuen Optionen gelte es allerdings zu bedenken, dass die Studien zur Überprüfung von Nanophasenmaterialien erst angelaufen sind, betont Baldini in der Mitteilung. Da Nanopartikel kleiner sind als die Poren vieler biologischer Gewebe, seien rigorose Sicherheitsüberprüfungen unerlässlich.

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