Een toepassingsgebied waar nanotechnologie erg waardevol zal zijn is de geneeskunde. Met het ontwikkelen van betere en efficiëntere pillen en zogenaamde ‘labs-on-a-chip’ wordt het veel eenvoudiger om diagnoses te stellen en medicaties toe te dienen. Een meer futuristisch voorbeeld is een ‘nanorobot’ die in staat is om kankercellen te vernietigen.
Slimme medicijnen
Lab on chip?
• Bekijk de volgende Animatie over nanogeneeskunde. (6 mb)
Met slimme medicijnen worden pillen bedoeld die op het juiste moment de juiste dosering afgeven. Er wordt bijvoorbeeld gewerkt aan medicijnen die omgeven zijn door nanopartikels. Dit zijn vloeistofdruppeltjes die zijn omgeven door lipiden (lipiden zijn moleculen die een hydrofoob en een hydrofiel gedeelte hebben). Deze lipiden worden langzaam afgebroken in het lichaam. Hierdoor komt steeds een bepaalde hoeveelheid medicijn in het lichaam vrij. Dit zou je bijvoorbeeld kunnen toepassen op mensen die erg last van hooikoorts hebben. Door het immuunsysteem al lange tijd, gelijkmatig te prikkelen voor het hooikoortsseizoen, zal de allergische reactie veel minder hevig zijn.
Met deze medicijnen zou je zover kunnen gaan dat ze zelfs concentraties van stoffen in je lichaam kunnen meten. Zo gauw er te weinig of teveel van een bepaalde stof aanwezig is, zal het medicijn stoffen afgeven.
Nanocopters
Een ontwikkeling die bijvoorbeeld tot geneeskundige toepassingen zou kunnen leiden is de zogenaamde nanocopter. Deze is in 2000 al ontwikkeld in het Cornell Nanobiotechnology Center. De nanocopter is een moleculaire motor die kleine metalen propellers kan laten draaien. De propellers zijn gemaakt van nikkel en zijn ongeveer 750 bij 150 nanometer klein. De motor bestaat uit een molecuul dat in het menselijke lichaam ook als brandstofcel dient. De propellers kunnen op deze brandstof ruim 2 uur draaien.
|
De kracht die de motor levert is gemiddeld 120 piconewton. Een newton is ongeveer gelijk aan de zwaartekracht op een appel. De motor haalt een rendement van 50%. De verwachting is dat 80% haalbaar is. Bron: Montemango research group, Cornwell University, Powering an Inorganic Nanodevice with a Biomolecular Motor, Science, November 24, 2000 |
Leren van de biologie
De biologie in het algemeen, en wat specifieker ons eigen menselijk lichaam, vormt een grote bron van inspiratie. Net zoals de vormen van vogels en vissen ons informatie geven over stroomlijning, kunnen menselijke cellen de nanotechnologie informatie geven. Neem bijvoorbeeld het dupliceren van een DNA-molecuul. Met behulp van basismoleculen van enkele atomen groot, weet de cel een complexe nanostructuur zoals het DNA te maken. Je kunt een cel zelfs wel een beetje vergelijken met een assembler.
Een ander voorbeeld zijn de eiwitten in ons lichaam. Dit zijn eigenlijk ook kleine nanomachines. De eiwitten zorgen op die schaal ook voor specifieke acties, zoals katalyse, transport van energie, communicatie en nog veel meer. DNA en eiwitten zijn niet alleen een inspiratiebron, maar kunnen ook gebruikt worden als een bouwsteen. Britse wetenschappers hebben bijvoorbeeld van een DNA molecuul een magnetische switch op nanoschaal gemaakt. Duitse wetenschappers hebben een nieuw soort eiwitmotor ontdekt: de zogenaamde forisomen. Dit zijn lange eiwitten die krimpen en uitzetten ten gevolge van de zuurgraad waarin ze zich bevinden.
