Nanotekniken revolutionerar världen.

Transkript

1 The Ångström Laboratory Nanotekniken revolutionerar världen. Maria Strømme Professor i Nanoteknologi Uppsala Universitet

2 REVOLUTIONERANDE KRAFTER Grundläggande framsteg i vetenskap och teknik kommer ~ två gånger per sekel och skapar en massiv värdeökning samt ändrar vårt sätt att leva radikalt. SOURCE: Norman Poire, Merrill Lynch

3 Nanopartiklar som läkemedelsbärare Mål Att utveckla nanopartiklar som kan laddas med läkemedel för kontrollerad frisättning in vivo

4 Läkemedelsleverans med mesoporösa nanopartiklar Nanopartiklar som skräddarsys för cellulärt upptag och kontrollerad frisättning in vivo. Framtid: Läkemedel och vacciner med mycket bättre precision

5 Nanopartiklar som läkemedelsbärare Injicerbara guldnanoskal. Framtid: Nya möjligheter att eliminera lokaliserade cancertumörer utan användning av cytostatika Rice University Prof Naomi Halas Nanopartiklar som skräddarsys för cellulärt upptag och kontrollerad frisättning in vivo. Framtid: Läkemedel och vacciner med mycket bättre precision Uppsala Universitet Ass. Prof. Alfonso Garcia Bennett och Prof Maria Strømme Cytostatika som styrs till tumören med nanobärare. Framtid: säkrare cancerbehandlingar med färre biverkningar West Virginia University, Zhejiang University etc.

6 Nanopartiklar som läkemedelsbärare Avidimer:Dendrimerer som bär methotrexate (behandling av vissa tumörtyper) funktionaliserade med folsyra för targetting AuroShell:för termisk eliminering av tumörer Injicerbara guldnanoskal. Framtid: Nya möjligheter att eliminera lokaliserade cancertumörer utan användning av cytostatika Rice University Prof Naomi Halas Aurimune: TNF- (tumor necrosis factor) bundet till PEG belagda guldpartiklar Abraxane: paclitaxel (cellgift) bundet i nanohölje av albumin Schematic illustrations of nanotech cancer applications. Not drawn to scale. From top left, Avidimer s folic acid and methotrexate functionalized dendrimers, Nanospectra AuroShells used for thermal ablation of tumors, CytImmune Sciences AurImmune, and Abraxane, which is albumin-stabilized paclitaxel. Scott E. McNeil (ed.) Characterization of nanoparticles Intended for drug delivery, methods in Molecular Biology, vol. 697, 2011, Ch. 1 Cytostatika som styrs till tumören med nanobärare. Framtid: säkrare cancerbehandlingar med färre biverkningar West Virginia University, Zhejiang University etc.

7 Diagnostik med magnetiska nanokulor Med hjälp av hänglåsprober kan nanometer långa DNA molekyler göras till mikrometerstora nystan som kan detekteras på olika sätt. Framtid: Känslig diagnostik tillgänglig för allmänheten Uppsala Universitet Prof Ulf Landegren och Prof. Mats Nilsson Bär min partner på ogynnsamma arvsanlag? Bakterier eller virus? Riskerar jag få diabetes? mag-tarmcancer? Kommer jag att få Alzheimers när jag är 65? Uppsala Universitet Prof Maria Strømme och Prof. Mats Nilsson Magnetic suceptibility Real part Rotation frequency Imagniary part DNAfunktionaliserade magnetiska nanokulor används för detektion. Framtid: BILLIG och känslig diagnostik i hemmet, lokala läkarkontor, i utvecklingsländer => Ökad insikt i, och kontroll över, det personliga hälsotillståndet

8 Hur miljöförstörande alger skapar nya möjligheter för enkla bioteknologiska membran och batterier Landplant cellulose Surface area 1 m 2 /g

9 Vad händer om man belägger varje cellulosafiber med ett nanotunnt lager av ett material som kan leda ström och även transportera laddade atomer och molekyler? Oxidation, e - N A - H denna är tusen gånger tunnare än ett hårstrå N H n - A A - Polymerisation * N H H N N H A - H N * n

10 Algbatteriet..

11 Kan nanobioteknologi få förlorad mänsklig vävnad att växa ut igen? Material som stimulerar kroppens egna celler (stamceller) att migrera till materialet och bilda nytt ben, brosk, senor eller muskel. Syntes: Lego med kroppens egna substanser Kliniskt applicerbart med spruta ersätter öppen operation Lårben i råtta samt nytt levande ben bildat efter insprutning Uppsala Universitet Prof Jöns Hilborn

12 Behoven av ny funktionell vävnad är enorma Problem Status idag Vår forskning idag Avsaknad av ben Artros, slitet ledbrosk Avsaknad av muskel (ex. urinär inkontinens) 2.2 millioner transplantationer/år 19 millioner i USA (behandling saknas) 60% av alla världens kvinnor över 60 år ålder Två kliniska studier pågår* (Karolinska sjukhuset) Läkning visat i kanin Regenerering av muskel visat i mus Diabetes >10% av alla människor (insulinspruta) Stamcellsbaserade koncept studeras

13 Framtid: injicerbar vävnad Pågående studier i människa: Återskapa ben vid öppen operation Nästa steg (1-3 år): Återskapa ben med injektion < 5 år: Läka broskskador med injektion Ny muskel, nerver, insulinproducerande celler (diabetes)

14 Kan nanoteknologi få förlamade att gå? Aktivitetsrelaterade ryggmärgsskador skador i USA varje år - 45% av alla skador är fullständiga (d.v.s. ingen känsel eller rörlighet under skadeområdet) - Reducerad livskvalitet och stora kostnader för samhället - Inga kliniskt lyckade behandlingar existerar

15 Kan nanoteknologi få förlamade att gå? - Perifera nervtrådar används för att brygga över det skadade området - Nervtrådarna hålls på plats av ett nanostrukturerat resorberbart keramiskt biomaterial som leder trådarna från vit till grå substans i ryggmärgen Uppsala Universitet Prof Håkan Engqvist

16 Prekliniska studier - Mer än 100 råttor opererade Samtliga återfick motorisk funktion Uppsala Universitet Prof Håkan Engqvist