ナノメディシン
ナノメディシンは、近い将来、役立つ研究ツールと臨床的に有用なデバイスの一式を提供することを目指している。米国においては、国家ナノテクノロジー・イニシアティブで、高度なドラッグデリバリーシステム、新しい治療法、in vivoイメージングなど、製薬業界における新たな商業的応用を期待している。ナノメディシン研究は、米国国立衛生研究所の共通基金プログラムから資金援助を受けて、4つのナノメディシン開発センターをサポートしている。
ナノメディシンの売上高は2015年に160億ドルに達し、ナノテクノロジー研究開発に毎年最低38億ドルが投資されている。新興ナノテクノロジーへの世界的な資金提供は、ここ数年で年率45%増加し、2013年の製品売上高は1兆ドルを超えた。ナノメディシン産業が成長を続ける中で、経済に大きな影響を与えることが期待されている。
神経電子インターフェースは、コンピュータを神経系に接続してリンクできるようにするナノデバイスの構築を扱う先見の明のある目標である。このアイデアには、外部コンピュータによる神経インパルスの制御と検出を可能にする分子構造の構築が必要である。補給可能な戦略は、エネルギーが連続的または周期的に外部の音波、化学、テザリング、磁気、または生物学的な電源で補給されることを意味する。一方、補給不可能な戦略は、すべての電力が内部のエネルギー貯蔵から引き出され、すべてのエネルギーが排出されると停止することを意味する。人間の血液やスイカなどの生体液からのブドウ糖を利用した、電源内蔵型のナノデバイス用のナノスケール酵素バイオ燃料電池が開発されている。この技術革新の1つの限界は、電力消費による電気的な干渉や漏れ、過熱が起こりうるという事実である。構造物の配線は、神経系内に正確に配置しなければならないため、非常に困難である。また、インターフェイスを提供する構造物は、身体の免疫システムとの適合性も必要である。
トリガー反応は、薬物分子をより効率的に使用するための1つの方法である。薬物は体内に置かれ、特定のシグナル(信号)に遭遇したときにのみ活性化する。例えば、溶解性の低い薬物は、親水性と疎水性の両方の環境が存在するドラッグデリバリーシステムに置き換えられて、溶解性が向上する。ドラッグデリバリーシステムはまた、制御された薬物放出を介して組織の損傷を防止することができ、薬物クリアランス率を低減、または分布量を低下させ、非標的組織への影響を低減できる。しかしながら、これらのナノ粒子の生体内分布は、ナノサイズおよびマイクロサイズの材料に対する宿主の反応が複雑で、体内の特定の器官を標的とすることが困難であるため、依然として不完全である。それにもかかわらず、ナノ粒子システムの可能性と限界を最適化し、よりよく理解するために多くの研究が進行中である。研究の進歩により、ナノ粒子によって標的化および分布の増強が可能であることが証明される一方で、ナノ毒性の危険性は、その医療用途をさらに理解する上で重要な次のステップとなる。ナノ粒子の毒性は、サイズ、形状、および材料によって異なる。これらの要因はまた、発生する可能性のある蓄積や臓器の損傷に影響を及ぼす。ナノ粒子は長持ちするように作られているが、分解や排泄ができないため、臓器、具体的には肝臓や脾臓に捕捉されてしまう。このような非生分解性物質の蓄積は、マウスで臓器障害や炎症を引き起こすことが観察されている。ナノ粒子には、抗生物質耐性を低減させる可能性や、さまざまな抗菌薬としての利用が期待され、研究が進められている。また、ナノ粒子は、多剤耐性(MDR)機構を回避するために用いらる可能性がある。