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Anwendungsmöglichkeiten der Nanotechnologie in der Medizin

Dr.Med — Tue, 20 Mar 2012 12:30:54 +0000

Die Nanotechnologie ist eine wichtige Zukunftstechnologie, die auch in der Medizin zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten besitzt. Sie kann nicht nur einen entscheidenden Beitrag zur besseren Diagnostik bestimmter Krankheiten, sondern auch zu deren Heilung leisten. Dies gilt in erster Linie für Krebs, aber auch für verschiedene virale oder bakterielle Infektionen sowie für Herz- und Kreislauferkrankungen.

Aufbau und Struktur des Allerkleinsten

Die Strukturen, mit denen sich die Nanotechnologie beschäftigt, sind unvorstellbar klein und keinesfalls mit dem bloßen Auge sichtbar. Sie liegen zwischen einem und 100 Nanometer. 100 Nanometer entsprechen dabei einem Milliardstel Meter. In dieser Welt gelten auch ganz andere Gesetze als in der klassischen Physik. Die Stoffe weisen nicht nur andere Strukturen, sondern auch besondere Formen und spezielle Bewegungsgesetze auf. Diese Gesetze entsprechen im weitesten Sinne der Quantenphysik. Im Laufe der letzten Jahre haben die Wissenschaftler nun entdeckt, dass sich die Gesetze der Nanowelt in vielfältiger Weise für die Medizin nutzbar machen lassen. Dabei kommt auch der Nanobiotechnologie und deren Wechselwirkungen mit der Biologie, der Biotechnologie und der Pharmazie eine ganz besondere Bedeutung zu. Nanostrukturen und ihre Bestandteile sind nach dem neuesten Erkenntnisstand der Wissenschaft in der Lage, Krebszellen zu zerstören und Medikamente so im Körper zu platzieren, dass sie erst am eigentlichen Bestimmungsort zum Einsatz kommen. Diese Vorgehensweise hat den großen Vorteil, dass nicht der ganze Mensch, sondern nur ein eng begrenzter, krankhafter Bereich mit dem Medikament versorgt werden muss. Auf diese Weise lassen sich auch die Nebenwirkungen zahlreicher Medikamente auf ein Mindestmaß reduzieren oder sogar völlig beseitigen. Nanoskalige Strukturen können außerdem zur Messung physikalischer Daten im Inneren des Körpers eingesetzt werden und dort zur Diagnose und zur Steuerung bestimmter Therapiemaßnahmen beitragen.

Nanotechnologie in der Krebstherapie

Mit Hilfe der Nanotechnologie soll es gelingen, entscheidende Fortschritte in der Krebstherapie zu machen und dabei auch solche Krebsarten zu heilen, für die es bisher noch keine wirksamen Therapiemöglichkeiten gibt. Dabei muss jedoch festgestellt werden, dass die Einsatzmöglichkeiten der Nanotechnologie in diesem Bereich noch nicht vollständig erforscht sind und erst ab dem Jahre 2020 in vollem Umfange zum Tragen kommen werden. Das Ziel der Krebstherapie soll es sein, Eisenoxid-Nanopartikel mit Zuckermolekülen zu umhüllen und so direkt in die Krebszellen zu injizieren. Bei diesem Vorgang werden die Nanoteilchen durch ein magnetisches Wechselresonanzfeld zum Schwingen gebracht, wodurch eine Temperatur von 43 Grad Celsius erzeugt wird, welche dann in der Lage ist, die Krebszellen abzutöten. Wissenschaftler gehen heute davon aus, dass die meisten Tumorzellen bei 40 bis 44 Grad Celsius komplett absterben. Darüber hinaus bestünde auch die Möglichkeit, Krebserkrankungen schneller und besser zu diagnostizieren und so bereits im Frühstadium zu erkennen. Auf diese Weise könnten die Heilungschancen deutlich verbessert werden.

Die Nanotechnologie und die Medizin der Zukunft

Die Nanotechnologie gilt als eine der wichtigsten Zukunftstechnologien überhaupt. Mit ihrer Hilfe sollen nicht nur bestimmte technologische Neuerungen eingeführt, sondern auch wirksame Diagnose- und Therapiemöglichkeiten in der Medizin entwickelt werden. Dadurch erhoffen sich die beteiligten Wissenschaftler einen Durchbruch in der Behandlung von Herz-Kreislauferkrankungen, Krebs und verschiedenen viralen oder bakteriellen Infektionen.

Bild von: Frank Wagner – Fotolia

Nanotechnik – Hoffnung im Kampf gegen den Krebs?

Dr.Med — Sat, 17 Mar 2012 12:31:04 +0000

Die Forschung für eine effektivere Krebstherapie ist in den letzten Jahren mit Riesenschritten vorangekommen. Aber immer noch sind es die gefürchteten Nebenwirkungen, die eine Heilung schwierig gestalten. Mit den Ansätzen der Nanotechnik könnten diese Nebenwirkungen bald der Vergangenheit angehören.

Klassische Krebsbehandlung beinhaltet zahlreiche Nebenwirkungen

Wirkungsvolle Krebstherapien werden oftmals durch die vielfältigen Nebenwirkungen der hoch dosierten Medikamente zunichte gemacht. Denn die Wirkstoffe verteilen sich im ganzen Körper und schädigen nicht nur die Krebszellen, sondern auch gesundes Gewebe. Will man die Nebenwirkungen gering halten, minimiert sich dadurch auch die Effektivität des Medikamentes. Dies ist ein Teufelskreis, der oftmals die Krebsbehandlung schwierig und für den Patienten höchst belastend gestaltet. Das Ziel der Forschung ist es derzeit, die Medikamente in einer wirkungsvollen, sehr hohen Konzentration direkt in die Krebszelle zu transportieren. Es wird mit Minikapseln experimentiert, die, mit dem Medikament beladen, in die kranke Zelle geschickt werden. Solche Minikapseln sind nur unglaubliche Millionstel Millimeter klein, also für das menschliche Auge nicht erkennbar. Sie bestanden bisher aus einer abbaubaren Kunststoffsubstanz, allerdings wurde das Transportmedium oftmals zu schnell als Fremdkörper von der körpereigenen Abwehr erkannt und wieder ausgeschieden. Die Verweildauer im Körper betrug nur wenige Stunden und war somit nicht effektiv genug.

Mit Nanotechnologie zum Erfolg?

Nun wurde eine sogenannten Tarnkappe als Schutz für diese Medikamententransporte entwickelt. Es handelt sich hier um die Zellmembran eines körpereigenen Blutkörperchens. Vereinfacht gesagt werden diese Zellmembranen über die Medikamentenkapseln gestülpt und sind so vom Immunsystem nicht mehr von anderen Blutkörperchen zu unterscheiden. Die Medikamentenkapseln können derart ihren Weg in die kranke Krebszelle ungehindert zu Ende bringen. Versuche an Mäusen haben eine Nachweisbarkeit dieser Transportmedien von bis zu drei Tagen nach der Injektion erbracht. So können Medikamente in einer wesentlich höheren Konzentration direkt in die Krebszelle gebracht werden, ohne eine körperschädigende Nebenwirkung befürchten zu müssen. Bei einem Einsatz der Nanopartikeltransporter in menschlichen Patienten müssten die Tarnkappen vom Blut des jeweiligen Patienten hergestellt werden. Dafür ist lediglich eine geringe Blutentnahme erforderlich. Zum noch effektiveren Einsatz werden in die Partikeltransporter spezielle Proteine eingebaut, die sich nur an die Oberfläche von Krebszellen andocken. Erst wenn ein “Andocker” erfolgreich war, werden die mitgebrachten Medikamente freigesetzt. Derart wird verhindert, dass gesunde Zellen geschädigt werden. Auch können so verschiedene Medikamente in hoher Dosis gleichzeitig auf den Weg geschickt werden. Derzeit können, wegen der Nebenwirkungen, immer nur einzelne Medikamente eingesetzt werden, diese erzeugen im ungünstigsten Fall widerstandsfähige Tumorzellen, welche später erneut zu einer Krebserkrankung führen können.

Krebstherapie im Hightech-Zeitalter

Die effektive Krebstherapie scheiterte bisher in vielen Fällen an der Unverträglichkeit der hoch dosierten Medikamente und den stark belastenden Nebenwirkungen auf den Patienten. Durch die Entwicklung der Nanopartikeltransporter mit einer Tarnkappe aus menschlichen Blutkörpermembranen ist es gelungen, die Medikamente direkt in die Krebszelle zu transportieren. So können mehrere, sehr hoch dosierte Medikamente kombiniert eingesetzt werden, die nur in der kranken Zelle aktiv werden und die gesunden Zellen nicht in Mitleidenschaft ziehen.

Foto: svedoliver – Fotolia

Womit muss ein Rettungswagen ausgestattet sein?

Dr.Med — Wed, 14 Mar 2012 12:32:19 +0000

Die Notärzte und Sanitäter auf Rettungs- und Notarztwagen retten jährlich das Leben vieler Menschen. Sie haben die Aufgabe Notfallpatienten zu versorgen, sowie die diese in das nächstgelegene Krankenhaus zu transportieren. Das Ziel ist es, Menschenleben zu retten und 24 Stunden täglich für Notfälle zur Verfügung zu stehen.

Ein Arzt auf vier Rädern

Rettungswagen sind grundsätzlich mit einem Arzt besetzt. Dieser wird von einem oder mehreren Rettungssanitätern begleitet. Typische Einsätze für Notarztwagen sind Patienten mit Atemnot oder bewusstlose Personen. Auch bei Verkehrsunfällen wird, je nach Ausmaß, oft ein Notarztwagen hinzugezogen. Aus diesem Grund ist bei Anruf von Notrufnummern darauf zu achten, Informationen zu Patienten und Unfallhergang so detailliert wie möglich zu berichten. Falls erforderlich kann auch ein Notarztwagen nach dem Einsatz direkt den Transport des Patienten in ein Krankenhaus vornehmen

Der Ausstattung

Die Ausstattung eines Notarztwagens ist ähnlich der eines Rettungswagens. Die Mindestanforderungen sind europaweit durch Normen und Standards geregelt. Zusätzlich zur Grundausstattung eines Rettungswagens, ist ein Notarztwagen in der medikamentösen Bestückung und Medizintechnik besser ausgestattet. Zur technischen Ausstattung zählen in etwa ein EKG mit Defibrillator zur Herzschlagüberwachung und gegebenenfalls Wiederbelebung, sowie ein Herzschrittmacher. Absauggeräte und Beatmungsgeräte, wie dezentralisierte Sauerstoffversorgung, sind ebenfalls fixer Bestandteil der Ausstattung. Viele Geräte sind in zweifacher Ausführung vorhanden. Um für alle Einsätze gerüstet zu sein, zählt ein Notfallrucksack sowie ein Verbrennungsset und die Standardausstattung für Erste Hilfe Maßnahmen zur Ausstattung. Für kleine Patienten führt der Notarztwagen ein spezielles Kindernotfallset mit. Dieses Set ist auf die Bedürfnisse und Größe von Kindern angepasst. Um einen Patienten transportieren zu können, ist der Wagen mit einer Schaufeltrage ausgestattet. Diese ist im Gegensatz zur Trage von Rettungswagen rundum begehbar. Der Notarztwagen führt auch eine Wagenapotheke mit sich. In dieser sind verschiedenste Medikamente wie Betäubungsmittel und zusätzliche Ausstattung wie Spritzen und Infusionen enthalten. Diese umfangreiche Ausstattung ermöglicht Notärzten direkt am Einsatzort oder im Wagen mit der Behandlung zu starten und so wertvolle Minuten zu gewinnen.

Sofortige Hilfe garantiert

Die Helfer auf Rettungswagen und Notarztwagen haben das gleiche Ziel – Menschen zu retten. Ein Notarztteam besteht ausschließlich aus medizinischem Fachpersonal, wie Ärzten. Der Notarztwagen ist ein kleines Krankenhaus auf Rädern. So können erste Eingriffe direkt am Unfallort oder auf der Fahrt ins Krankenhaus vorgenommen werden. Notarztwagen habe die gleichen Kompetenzen und Verpflichtungen wie praktische Ärzte. Bei Notfällen gilt oft: Jede Minute zählt, gerade aus diesem Grund ist die Arbeit von Notärzten oft lebensrettend.

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Der Herzschrittmacher – ein Minicomputer für den regelmässigen Herzschlag!

Dr.Med — Sun, 11 Mar 2012 12:33:51 +0000

Das Herz ist das wichtigste Organ des Menschen. Aus diesem Grund sollte jeder auf sein Herz hören. Auch in der heutigen Medizin werden viele Maßnahmen gesetzt, um einem Herzen neue Kräfte zu verleihen. Menschen mit schwachem Herzen benötigen meist einen Herzschrittmacher. Dieses Gerät regt die Herzmuskeln wieder zum Schlagen an. Durch Herzschrittmacher kann die regelmäßige Taktzahl des Herzschlages auf künstliche Weise stimuliert werden. Je nach Stimulationsort unterscheidet die Medizin unterschiedlichste Gerätetypen.

Ein Herzschrittmacher – oft die letzte Hilfe für kranke Herzen!

Bei den permanenten Herzschrittmachern ist die am häufigsten verwendete Lösung ein Kammerschrittmacher. Dieser Schrittmacher schickt nur bei Bedarf Impulse und ist bei ausreichender Herzfunktion nicht aktiv. Sobald das eingestellte Intervall nicht vom Körper selbst erzeugt wird, kommt der Bedarfsschrittmacher automatisch zum Einsatz. Doch nicht nur bei langsamen Herzen, sondern auch bei erhöhtem Herzrhythmus ist ein Schrittmacher hilfreich. Bei erhöhter Herzfrequenz hat er die Funktion, den Körper wieder in seinen regulären Herzrhythmus zu führen. Waren die ersten Schrittmacher noch relativ große Geräte, sind sie in heutiger Verwendung etwa briefmarkengroß. Im normalen Krankheitsverlauf wird der Schrittmacher unter dem Schlüsselbein oder im linken Teil des Bauches eingesetzt, niemals direkt am Herzen. Das Einsetzen eines Herzschrittmachers zählt heutzutage bereits zu einer Routineoperation und der Eingriff kann mit lokaler Narkose vorgenommen werden.

Technik auf höchstem Niveau ist in einem Herzschrittmacher vereint!

Der Aufbau eines Herzschrittmachers entspricht einem hoch elektronischen Gerät. Ein Herzschrittmacher setzt sich aus einem Impulsgeber und einer Elektrode zusammen. Als Impulsgeber ist ein mit Batterie gesteuertes Gerät und als Elektrode eine Sonde in Verwendung. Die Sonde dient als Verbindung vom Impulsträger mit der Herzkammer. Die Elektrode steuert den Kreislauf der Impulse. Signale werden durch sie zum Herzen und wieder retour weitergeleitet. Dieser Kreislauf dient zur Steuerung des Herzschrittmachers. Über die Sonden wird im Herzschrittmacher ein EKG aufgenommen. Wird ein abnormaler Herzschlag festgestellt und ist nach bestimmter Zeit kein Herzschlag feststellbar, wird ein elektrischer Impuls als Stimulation ausgelöst. Um ideal eingesetzt werden zu können, sind Herzschrittmacher auf den Verwender individuell programmiert. Die heutigen Geräte sind derart ausgereift, dass ein Wechseln der Batterie, abhängig von der Häufigkeit der Impulsabgabe, lediglich im Abstand von mehreren Jahren notwendig ist.

Jeder Mensch sollte ein offenes Ohr für sein Herz haben!

Oft wird im Alltag auf das Herz zu wenig wert gelegt. Bluthochdruck und Cholesterin, die Krankheiten unserer Zeit, wirken sich nicht positiv auf unsere Herzen aus. Durch Ernährung und Bewegung kann jeder versuchen, einen richtigen Schritt zur persönlichen Herzgesundheit zu setzen. Doch auch bei gesunden Menschen ist ein schwaches Herz nicht selten zu finden. Ein Herzschrittmacher ist eine geniale Erfindung der Medizin, um Menschen noch weitere schöne Jahre zu ermöglichen. Heute ist das Leben vieler Menschen der Verwendung eines Herzschrittmachers zu.

Bild : beerkoff – Fotolia

Wie funktioniert ein Hirnschrittmacher?

Dr.Med — Mon, 05 Mar 2012 12:35:23 +0000

Während jeder mit dem Begriff des Herzschrittmachers etwas anfangen kann, zählt ein Hirnschrittmacher zu den Begriffen, der nicht Jedermann geläufig ist. Wahrscheinlich wissen viele von Ihnen noch nicht einmal, dass ein solches medizinisches Instrument bereits auf dem Markt ist und aktiv eingesetzt wird. Im folgenden Beitrag wird erläutert, was ein Hirnschrittmacher ist, wie dieser funktioniert, wo sein Anwendungsbereich liegt und welche Risiken und Nebenwirkungen mit einem Hirnschrittmacher verbunden sind.

Funktionsweise und Anwendungsbereich

Bei einem Hirnschrittmacher werden Elektroden direkt auf dem Hirn platziert. Zusätzlich wird ein Impulsgeber im Brustbereich oder am Oberbauch platziert. Mittels des Hirnschrittmachers wird das Hirn unter Strom gesetzt, um gestörte Regelkreise zu stimulieren, damit diese wieder ganz oder teilweise arbeiten. Mittels Stromfrequenz werden Ziele im Hirn punktuell mit Stromstößen bearbeitet, so dass diese, je nach Therapieform, entweder deaktiviert oder stimuliert werden. Ein Hirnschrittmacher kann bei Depressionen sowie der Krankheit Morbus Parkinson angewendet werden. Während der Hirnschrittmacher bei Morbus Parkinson schon länger seine Anwendung findet, befindet er sich bei Behandlungen von Depressionen noch im Anfangsstadium. Ein Hirnschrittmacher wird zu einer Alternative bei der Behandlung einer Krankheit, wenn alternative Therapiemethoden, wie beispielsweise Medikamente, keine Wirkung zeigen. Durch den Hirnschrittmacher wird es möglich, dass sich depressive Patienten wieder gut und motiviert fühlen. Bei Patienten mit Morbus Parkinson wird es möglich, das Zittern der Muskeln teilweise oder ganz abzustellen.

Risiken und Nebenwirkungen

Ein großes Risiko beim Einsatz eines Hirnschrittmachers ist, dass die Forschung die Funktionsweise des Gehirns noch nicht genau erforscht hat. Dadurch kann nicht genau gesagt werden, wie sich äußere Einflüsse, sprich der Einsatz eines Hirnschrittmachers, auf das Gehirn und dessen Funktionsweise auswirken. Ein weiterer Risikofaktor ist die Transplantation eines Hirnschrittmachers, da es sich dabei um einen chirurgischen Eingriff handelt und es zu Komplikationen während des Eingriffs kommen kann. Eine Nebenwirkung könnte das Unwohlbefinden des Patienten sein. Dieses kann dadurch zustande kommen, dass der Patient genau weiß, dass sein Wohlbefinden mittels Elektroden an seinem Gehirn gesteuert wird und er keinen direkten Einfluss darauf hat. Er ist diesen quasi schutzlos ausgeliefert und muss ihnen und ihrer Funktionsweise sein Vertrauen schenken. Bei Patienten mit Depressionen konnte vermehrt beobachtet werden, dass diese ihre Entscheidungen deutlich impulsiver treffen als zuvor. Vor dem Einsatz eines Hirnschrittmachers trafen diese ihre Entscheidungen ruhiger und sachlicher. Finanziell gesehen ist diese Methode deutlich teurer als herkömmliche Therapiemethoden.

Fazit

Sollte die Erforschung des menschlichen Gehirnes in den nächsten Jahren weitere Fortschritte machen, so dass die möglichen Risiken bei dem Einsatz eines Hirnschrittmachers besser verifiziert werden können, könnte dieser eine tragende Rolle beim Heilungsprozess von Erkrankungen spielen, die mit dem Gehirn und dessen Funktionsweise in Verbindung stehen. In den bislang eingesetzten Bereichen konnte bei den Patienten deutliche Fortschritte diagnostiziert werden, so dass der Hirnschrittmacher auf diesem Gebiet in Sachen Heilung eine echte Alternative werden könnte, wenn nicht sogar eine Art Allheilmittel. Da der Einsatz eines Hirnschrittmachers bislang deutlich kostspieliger ist als die Behandlung durch alternative Therapien, wird sich in der Zukunft zeigen, ob dieser vermehrt für den Heilungsprozess bei Patienten eingesetzt wird oder nicht.

Image: Andrea Danti – Fotolia

Chancen und Risiken der Nanotechnologie

Dr.Med — Thu, 01 Mar 2012 09:45:03 +0000

In vielen Bereichen taucht das Schlagwort Nanotechnologie auf, doch nur wenige wissen, was es damit auf sich hat. Diese Technologie ist vielseitig einsetzbar und wird auch jetzt schon angewendet. Viele sind bereits, wenn auch unwissend, damit in Berührung gekommen. Doch wie jede neue Technologie birgt sie nicht nur Chancen, sondern auch Risiken.

Was ist Nanotechnologie und wo wird sie eingesetzt?

Vorbild für die Nanotechnologie ist die Natur – eines der bekanntesten Schlagworte ist hier der sogenannte Lotus-Effekt. Hierbei perlt das Wasser von Blättern ganz einfach ab und Schmutz bleibt nicht so einfach haften bzw. wird von den Wassertröpfchen einfach mitgenommen. Dies war einer der ersten Effekte, die man mit Nanotechnologie versuchte zu realisieren. Durch das Aufbringen von Beschichtungen mit Teilchen, die etwa 100 Nanometer klein sind – daher auch der Name “Nanotechnologie” – konnte man die physikalischen und auch chemischen Eigenschaften von Oberflächen verändern und so beispielsweise eben diesen Lotus-Effekt nachbilden. Mit den gewonnenen Erkenntnissen ließen sich nun Produkte wie Lacke oder Reinigungsmittel entwickeln, die verhinderten, dass Schmutz einfach an Oberflächen haftet. Aber auch in Textilien wird Nanotechnologie verarbeitet um beispielsweise besser den Schweiß vom Körper wegtransportieren zu können. Auch in der Medizin oder in der Lebensmittelindustrie wird verstärkt geforscht, wie man dort diese Technologie einsetzten kann. So kann etwa die Haltbarkeit von Lebensmitteln entscheidend verlängert werden, indem man sie mit diesen Nanopartikel überzieht.

Vorteile und Nachteile der Nanotechnologie

Wo bereits die Nanotechnologie eingesetzt wird, hat sie den Menschen bisher nur Vorteile gebracht und ihnen das Leben erleichtert. Dennoch birgt diese Technologie auch noch Gefahren. Derzeit sind noch keine Langzeitstudien verfügbar, wie sich die Partikel auf die Gesundheit des Menschen auswirken. So könnten sich beispielsweise Partikel in der Lunge absetzen und dort Schaden verursachen. Außerdem können sich auch die Nanoteilchen im zentralen Nervensystem absetzten. Fakt ist, dass man sich zwar die Technologie bereits zu Nutze machen konnte, dennoch aber gerade im Bereich Langzeitfolgen noch intensive Studien betrieben werden müssen.

Technologie mit Zukunftspotential?

Der Mensch hatte schon immer das Bedürfnis die Natur zu kopieren – egal ob es das Fliegen oder Schwimmen war. Die Natur hat bereits perfekte Modelle in Serie produziert und der Mensch schafft es immer wieder sich diese Technologien zu eigen zu machen. Die Nanotechnologie ist mit Sicherheit eine Technologie mit Zukunft. Denn gerade im Bereich Medizin könnte man mit dieser Technologie viel erreichen. In der Produktentwicklung sieht man ebenfalls für die Nanotechnologie ein großes Potential. Denn damit könnten bald Lacke noch länger halten oder auch etwa das Putzen wegfallen. Denn der lästige Schmutz würde erst gar nicht an Häusern, Möbeln und ähnlichem haften und somit das Leben des Menschen noch etwas mehr erleichtern.

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