Un objectif essentiel de la médecine diagnostique est de pouvoir diagnostiquer les problèmes médicaux le plus rapidement possible, ce qui permet aux cliniciens de traiter les patients avant que des dommages irréversibles ou durables ne se produisent.

Les nanosensors sont fabriqués à partir de nanotubes de carbone, chacun 100 000 fois plus petit qu'un brin de cheveux.

Accélérer le processus de diagnostic est un axe majeur de la recherche. Des études récentes rapportées par Medical-Diag.com Comprennent une étude qui a trouvé un nouveau test sanguin pourrait prédire le risque de récidive du cancer du sein chez une femme près de 8 mois avant l'apparition de signes visibles.

Une autre étude publiée en août 2015 a identifié un composé naturel trouvé dans le souffle comme biomarqueur de la cirrhose au début du foie. Ce biomarqueur pourrait un jour constituer la base d'un test respiratoire pour diagnostiquer cette maladie.

Un problème qui se pose lors du diagnostic des conditions médicales est que les symptômes de certaines conditions surviennent seulement après un certain temps. Au moment où ces symptômes arrivent à la surface, la condition sous-jacente aura progressé à une étape où son traitement est beaucoup plus compliqué qu'il ne l'aurait été si le problème avait été découvert plus tôt.

L'exemple le plus évident de ce problème serait les cancers tels que le cancer du pancréas qui ne causent souvent aucun signe ou symptôme au début de leur étude, provoquant uniquement des symptômes une fois que le cancer s'est propagé à d'autres parties du corps.

Mais ce problème est commun. Un autre exemple serait quand un implant - un implant de hanche, par exemple - est infecté ou une inflammation entraîne la formation de tissu cicatriciel prohibitif. Au moment où il apparaît qu'un implant de hanche est infecté, la seule solution consiste à enlever l'implant et à en insérer un nouveau.

Cette semaine, Medical-Diag.com A parlé à Thomas Webster, professeur et président du Département de génie chimique de l'Université du Nord-Est à Boston, MA, sur le travail actuel de son équipe pour régler ce problème.

"Ce que nous avons rapidement réalisé dans notre système de soins médicaux aujourd'hui, c'est que beaucoup de ce que nous faisons est très réactionnaire", a-t-il déclaré.

Dans ce point de vue, nous examinons comment le Prof. Webster et ses collègues cherchent à s'éloigner d'un modèle réactionnaire de soins de santé avec le développement de Nanosensors - une nouvelle forme de technologie qui permettra de surveiller l'accumulation de bactéries sur les implants et de prévenir les cliniciens lorsque le traitement est nécessaire avant que le problème ne s'aggrave.

Nanotechnologie: petite taille, énorme potentiel

Dire que la nanotechnologie est minuscule serait un euphémisme - un nanomètre unique est un milliardième de mètre. Une feuille de papier mesure environ 100 000 nanomètres d'épaisseur. Un nanotube de carbone à paroi unique d'un diamètre de 1 nanomètre est 100 000 fois plus petit qu'un brin de cheveux. En comparaison, un brin de cheveux est 100 000 fois plus petit qu'une maison de 10 mètres de largeur.

Il peut être difficile de visualiser à quel point il est minime, mais les avantages de l'application de la nanotechnologie à la médecine sont beaucoup plus faciles à voir. Les chercheurs ont déjà réussi à utiliser la nanotechnologie pour améliorer l'imagerie biologique afin que les cliniciens puissent détecter des accumulations de minuscules particules ou des signaux moléculaires associés à des problèmes de santé.

A déclaré le professeur Webster Medical-Diag.com Au sujet de projets antérieurs dans lesquels il et ses collègues ont étudié le potentiel d'utilisation de nanoparticules pour traiter les infections bactériennes et virales.

Certaines infections bactériennes chroniques sont causées par la prolifération de bactéries dans les biofilms - ce que T. Bjarnsholt de l'Université de Copenhague au Danemark décrit comme des «agrégats fermés». Les biofilms sont à l'origine de maladies telles que la pneumonie dans les cas de fibrose kystique et les infections associées aux implants.

"Les drogues et les antibiotiques ne pénètrent pas dans ces biélologues", a expliqué le Prof. Webster, "alors la seule chose à faire est de faire fonctionner et de supprimer ce biofilm presque à la main en l'extrayant du tissu".

Les nanoparticules pourraient changer cet état de choses, cependant, comme l'a informé le Professeur Webster Medical-Diag.com :

Donc, nous avons pu développer ces nanoparticules qui peuvent réellement pénétrer ces biofilms, puis tuer le biofilm, régénérer des tissus sains dans le processus de sorte que vous n'auriez pas besoin de ce type d'opération.

Ailleurs, le Professeur Webster et ses collègues ont travaillé sur le développement de nanoparticules conçues pour détruire des virus spécifiques. Les nanoparticules d'or sont faites pour attacher à des virus tels que l'Ebola ou la grippe; En chauffant les particules avec certaines longueurs d'ondes infrarouges, les nanoparticules peuvent alors détruire la structure du virus.

Le professeur Webster résume ce qu'il considère comme les avantages de la nanotechnologie pour Medical-Diag.com :

"Nous pensons qu'il existe une forte promesse pour les nanotechnologies qui est utilisé dans la médecine, évidemment parce que la petite taille vous permet de pénétrer les cellules, d'entrer dans les cellules et de manipuler leur fonction de manière que vous ne pouvez pas faire avec du matériel classique".

Il existe d'énormes étapes qui peuvent être prises en médecine avec l'aide de la nanotechnologie. À l'heure actuelle, cependant, l'accent pour le Prof. Webster et son équipe est de voir comment cette technologie peut être utilisée pour améliorer les formes conventionnelles de traitement, et c'est là où Nanosensors entrer en jeu.

Un médecin à l'intérieur du corps

"Idéalement, nous voulons créer des capteurs qui se comportent comme des cellules naturelles dans le corps", a expliqué le Professeur Webster à Medical-Diag.com "Beaucoup d'entre nous diraient que le corps humain est le capteur ultime. Nous pouvons sentir beaucoup mieux que tout ce que nous avons fait synthétiquement jusqu'à présent."

Construire un capteur utilisant la nanotechnologie pour imiter les cellules immunitaires humaines qui circulent autour du corps, indiquant quand quelque chose ne va pas et répondant positivement à tout problème que la surface pourrait être possible un jour à l'avenir, mais pour l'instant, il reste un grand pas à franchir.

Jusqu'à présent, l'équipe a trialé ses nanosensors en les cultivant sur des implants et des cathéters en titane de la hanche.

Au lieu de cela, le Professeur Webster et son équipe ont choisi de transformer des dispositifs médicaux conventionnels qui sont implantés dans le corps en leur donnant des capteurs - des nanosensors - qui peuvent déterminer un problème et y répondre si et quand cela se produit.

«Ce que nous avons fait en première étape, on prend des implants de titane en forme de titane - comme un hôpital achèterait - et a ensuite développé des matériaux hors de la surface de cet implant de hanche qui peut effectivement détecter le type de cellule qui se rattache à la surface», Il a rapporté.

Les capteurs, construits à partir de nanotubes de carbone, sont capables de détecter si les cellules attachées à l'implant sont des cellules osseuses (comme on l'espère), des bactéries ou des cellules inflammatoires. Les deux derniers types de cellules pourraient indiquer une infection ou une formation de tissu cicatriciel pouvant causer des problèmes au patient.

Intégrer dans le capteur est une radiofréquence qui envoie des signaux à un ordinateur externe, à partir duquel un clinicien peut accéder à toutes les informations transmises par le capteur. À partir de cette information, par exemple, un clinicien peut voir si l'implant est exempt de bactéries, possède une petite quantité de bactéries que le corps traitera ou un grand nombre de bactéries nécessitant un traitement antibiotique avant qu'une infection à part entière puisse prendre de l'ampleur.

"Évidemment, ce dernier scénario serait un scénario bien meilleur que ce qui se passe aujourd'hui", a déclaré le Professeur Webster. Essentiellement aujourd'hui, nous ne savons pas quand il y a eu trop d'infection ou trop de tissu cicatriciel jusqu'à ce qu'il soit trop tard et que nous devons Retirez l'implant."

En plus des implants de la hanche, l'équipe a testé leurs nanosensors sur les cathéters en utilisant la même approche. Les personnes qui reçoivent des cathéters permanents sont sensibles à une infection, ce qui signifie que les nanomètres surveillant les niveaux de bactéries pourraient avoir un impact important sur leurs soins.

Une préoccupation commune que les gens ont avec la nanotechnologie à l'intérieur du corps humain est de savoir si les matériaux utilisés sont toxiques. Le professeur Webster et son équipe ont passé beaucoup de temps à s'assurer que les matériaux qu'ils utilisaient - les nanotubes de carbone et certains polymères supplémentaires - ne sont pas toxiques.

De plus, ils ont observé dans certains essais précoces avec des modèles animaux que les matériaux utilisés ont même réussi à améliorer la croissance osseuse lorsqu'ils sont utilisés avec des implants de hanche. Donc, même si le capteur n'indique aucun problème, il est encore capable de promouvoir la croissance osseuse plus qu'un implant titane régulier.

"C'est la première étape vers un meilleur implant", a déclaré le Prof. Webster, "mais finalement notre objectif est de vraiment concevoir ces capteurs qui agissent comme le fait le corps humain".

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