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10億分の1メートルという非常に小さな物質を想像してみてください。次に、同じ材料が人間の身体に送り込まれる様子を想像してみてください。ナノメディシンの驚くべき世界へようこそ。
ナノテクノロジーの医療応用における目覚ましい進歩により、ナノメディシンは、疾病診断、薬物送達、治療の主要な応用分野として使用されるようになりました。特に、ナノメディシンはがん治療において重要な役割を担うようになりました。
実際、ナノメディシンは21世紀における最も重要な科学のひとつとして注目されています。しかし、その使用の背後にある基本原則とは具体的にどのようなものであり、どのように管理されているのでしょうか？
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ナノテクノロジーとは、100ナノメートル以下の寸法や許容値を扱う技術分野です。つまり、1億分の1ミリメートル以下、または1メートルの1,000億分の1です。
この想像を絶する規模を理解するために、ヒトのDNAの1本の鎖は直径2.5ナノメートルです。紙1枚の厚さは約10万ナノメートルです。
ナノテクノロジーの概念は1959年に紹介されましたが、ナノメディシンは1990年代初頭に初めて現代の新たな科学として開発されました。
今日、21世紀の主要な科学分野であるこのナノテクノロジーの変種は、体内から、細胞または分子レベルで病気の治療法を得ることを主な目的としています。
ナノメディシンは、疾病診断、薬物送達、治療において重要な応用を可能にします。
また、ワクチン開発、抗菌診断および画像ツール、ウェアラブルデバイス、インプラント、高処理スクリーニングプラットフォームなど、他の分野にも及びます。
治療または診断を目的としたナノメディシンの開発動向は急速に進化しています。では、医療分野では、ナノメディシンは一般的にどのような用途で用いられているのでしょうか？
腫瘍学では、ナノ素材は、その独特な物理的および化学的特性により、放射線療法の強化に広く使用されています。
詳しく説明すると、ナノメディシンは、細胞死を制御する細胞および分子経路を直接標的にすることで、従来の治療法に抵抗性のあるものも含めたガン細胞の破壊を誘導する強力な戦略を提供します。
同様に、ナノメディシンは、標的抗原の送達により生物学的障壁を克服することで、がん免疫療法に革命をもたらしています。抗原とは、体内で免疫反応、特に抗体産生を誘導する毒素やその他の異物のことです。
ナノテクノロジーは、核酸療法、すなわち細胞内で作用して遺伝子発現（疾患の遺伝的青写真）に影響を与え、最終的にタンパク質の発現を変化させ、潜在的に疾患の経過を変える治療法に適用されています。
ナノメディシンは術後の疼痛管理に使用されます。少量の鎮痛剤に適用されたナノ粒子薬物キャリアは、改善された効果を示し、より長期間にわたって痛みの症状を緩和します。
光熱療法は、電磁放射線を用いてガン細胞を死滅させる方法です。これは、光熱材料（有機色素やナノ粒子など）を利用して光エネルギーを熱に変換する有望な治療技術です。この熱は、がん細胞を選択的に破壊することができます。
セラノスティックスは、放射性核種イメージングと放射線療法を組み合わせ、体内のどこにでも存在するがん細胞を見つけ出し、その細胞を死滅させるために狙いを定めた放射線を照射します。ターゲットとデリバリープロセスを補助するために、治療用ナノ粒子には治療薬、例えば抗がん剤が搭載されています。
ガンやその他の疾患の診断や治療を目的とした臨床現場でのナノ粒子の利用には、ナノロボットの使用が含まれます。
病気の治療に革命をもたらすナノロボットは、非常に特殊な機能を持つ幅わずか50～100ナノメートルの小さな機械です。
多くのナノボットは、有機材料と非有機材料の組み合わせでできています。多孔質シリコンと酸素は、その特性から、よく使用される2つの材料です。
ナノロボットは、紫外線や電界に反応し、さらに最近では近赤外線波長にも反応するため、外科医が制御することが可能となっています。
さらに、これらの極小の技術的驚異は、表面に付着した細菌を使って血流に送り込むことができます。
ナノロボットは柔軟かつ耐久性があります。その表面には、薬物送達のための特定の機能を持つさまざまなコンポーネントが搭載されています。
がんとの闘いにおいて、ナノロボットは隠された武器、すなわち「死受容体」を内包するように設計されています。これらは、固形腫瘍の周辺環境においてのみ活性化されるため、健康な細胞を傷つけることはありません。
ナノメディシンは、早期かつ正確な疾患検出のための高感度かつ特異的なナノデバイスやバイオセンサーの開発を促進することで、血液検査の精度を高めています。これは血液サンプル中のバイオマーカーを分析することで実現されます。
パンデミック発生時には、ファイザーとビオンテックとモデルナが開発したコロナウイルスmRNAワクチンを運ぶドラッグデリバリー担体として、脂質ナノ粒子が使用されました。
ナノ構造は、ナノメディシンをはじめとするさまざまな分野で利用されています。その応用例としては、骨細胞を成長させる足場として使用できるカーボンナノチューブがあります。
科学者たちは、移植を必要とせずに外科医が人間の臓器を採取できるようなナノ構造の開発も進めています。
まず、このプロセスでは、例えば腎臓のような臓器の開発をサポートするために、生分解性の型を作成する必要があります。血管のシステムが適切に開発されれば、型は消えるでしょう。
近い将来、ナノテクノロジー、ひいてはナノメディシンによって、私たち全員が個別化された治療を受けられるようになるかもしれません。
実際、数多くのナノメディシンが登場したことにより、従来の診断や治療法に取って代わる可能性があるほど、疾患の診断と治療の両面でその潜在能力が示されています。
その間、科学者や医療従事者たちは、このワクワクする画期的なナノテクノロジーの医療応用に関する研究開発を続けています。
出典:(ScienceDirect)(Forbes) (AZoNano)(National Institutes of Health)(Nature) (Karolinska Institutet)(National Nanotechnology Initiative)
ナノテクノロジーが医療分野に革命をもたらしている経緯
ナノメディシンとそのさまざまな応用
健康 医学
10億分の1メートルという非常に小さな物質を想像してみてください。次に、同じ材料が人間の身体に送り込まれる様子を想像してみてください。ナノメディシンの驚くべき世界へようこそ。
ナノテクノロジーの医療応用における目覚ましい進歩により、ナノメディシンは、疾病診断、薬物送達、治療の主要な応用分野として使用されるようになりました。特に、ナノメディシンはがん治療において重要な役割を担うようになりました。
実際、ナノメディシンは21世紀における最も重要な科学のひとつとして注目されています。しかし、その使用の背後にある基本原則とは具体的にどのようなものであり、どのように管理されているのでしょうか？
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