Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Swiss Nano-Cube Lerchenfeldstrasse 5, 9014 St.Gallen Tel. +41 (0) 71 278 02 04, Bildungsplattform zur Mikro-

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Swiss Nano-Cube Lerchenfeldstrasse 5, 9014 St.Gallen Tel. +41 (0) 71 278 02 04, Bildungsplattform zur Mikro-"—  Präsentation transkript:

1 Swiss Nano-Cube Lerchenfeldstrasse 5, 9014 St.Gallen Tel. +41 (0) , Bildungsplattform zur Mikro- und Nanotechnologie für Berufsfach- und Mittelschulen sowie Höhere Fachschulen Nanomedizin Gesamtversion

2 © Swiss Nano-Cube 1 1. Einführung

3 © Swiss Nano-Cube Quellen: Diverse Die Dimension des Nanometers 2

4 © Swiss Nano-Cube Quellen: Diverse nm nm nm nm μm μm μm mm mm mm mehrzellige Organismen eukaryotische Zellen Bakterien Viren org. Moleküle Atome Makromoleküle Zellorganellen 1 nm = m Die Dimension des Nanometers 3 Menschliches Haar

5 © Swiss Nano-Cube Quellen: sinnesphysiologie.de / kt.infrarot.de / uni-saarland.de / NANO-4-SCHOOLSsinnesphysiologie.dekt.infrarot.deuni-saarland.de nm nm nm nm μm μm μm mm mm mm menschliches Auge Lichtmikroskopie Elektronenmikroskopie Rastersondenmikroskopie mehrzellige Organismen eukaryotische Zellen BakterienVirenorg. Moleküle Atome Makromoleküle 0.2 nm0.2 μm0.2 mm Blick in die Nanowelt 4

6 © Swiss Nano-Cube Detektor (Photodiode) piezogesteuerte Messeinheit mit Federbalken Probe (Oberfläche = Topographie) Laserstrahl Quelle: Nanosurf 5 Das Rasterkraftmikroskop (AFM)

7 © Swiss Nano-Cube Quelle: EMPA Topographie-Lernprogramm; almaden.ibm.com/vis/stm/gallery.html Alpenlandschaft (25 km 2 ) Reliefdarstellung einer sandgestrahlten Oberfläche (0.25 mm 2 ) (AFM-Aufnahme) STM-Aufnahme einer Kupferoberfläche (ca. 5 nm 2 ) 6 Topographie: eine Frage der Grössenordnung

8 © Swiss Nano-Cube Was ist Nanomedizin? Einsatz von Nanotechnologie für  Diagnose  Monitoring  Behandlung von Krankheiten Voraussetzung:  Wissen um die Funktionen der Gene und Proteine, damit Krankheiten auf molekularer Ebene diagnostiziert und behandelt werden können. Beispiele:  Gentherapie  Proteintherapeutika  Einsatz von Antikörpern zur gezielten Medikamentenabgabe in kranken Geweben. 7

9 © Swiss Nano-Cube Fünf Hauptanwendungsfelder  Wirkstofftransport  Neue Therapien und Wirkstoffe  In-vivo-Diagnostik  In-vitro-Diagnostik  Medizinische Implantate 8 Quelle: Hessen-Nanotech Broschüre „Nanomedizin“ (Band 2) Die meisten Firmen entwickeln Wirkstofftransportsysteme. Aufgliederung der Unternehmen (weltweit) mit Nanomedizin- Aktivitäten nach Anwendungsfeldern. (Quelle: VDI Technolgoie-zentrum GmbH)

10 © Swiss Nano-Cube 9 2. Anwendungen

11 © Swiss Nano-Cube Nanoroboter 10

12 © Swiss Nano-Cube Verbreitung am Markt Markteintritt Prototyp Konzept Antimikrobielle Beschichtungen Biosensoren Nanoskalige Kontrastmittel Nanokrebstherapie Neuro-Kopplung Nanopartikel als Markerstoffe Nanopartikel zum Wirkstofftransport Lab-on-a-chip Systeme Biokompatible Implantate Theranostik Tissue Engineering Intelligente Drug Delivery- Systeme Molekulare Krebs- früherkennung Quelle: Hessen Nanotech „Nanomedizin“ 0-5 Jahre 5-10 Jahre Jahre Anwendungen der Nanotechnologie in der Medizin 11

13 © Swiss Nano-Cube Quelle: DiaCCon GmbH Mit nanometergrossen Diamantpartikeln beschichtete Gelenkimplantate haben besonders gute Gleiteigenschaften und zeigen zudem eine stark verminderte Abriebsbildung. > erhöhte Biokompatibilität und Langzeitstabilität Knieprothese Schenkelhalsprothese Biokompatible Implantate 12

14 © Swiss Nano-Cube Quelle: MagForce GmbH Nano-Eisenpartikel lagern an die Zellen des Glioblastoms resp. werden in diese aufgenommen. Nano-Eisenpartikel werden in das Tumorgewebe eingespritzt. Mit Hilfe eines magnetischen Wechselfeldes werden die magnetischen Nano-Eisenpartikel erwärmt, dadurch wird der Tumor zerstört! Glioblastom: aggressiver, schnell wachsender Hirntumor Nanokrebstherapie 13

15 © Swiss Nano-Cube Quelle: krankes Gewebe oder Krankheitserreger Y Marker („Schloss“) Y Y Y Nanopartikel z.B. Phosphor Zielfindungsmolekül („Schlüssel“) z.B. Oligo- nukleotid oder Eiweiss Kontrastmittel z.B. Lanthanide als Quantenpunkte (Dots) Das Kontrastmittel und das Zielfindungsmolekül werden an einen Nanopartikel gekoppelt. Durch das Zielfindungsmolekül erfolgt die Anreicherung im kranken Gewebe oder auf einem Krankheitserreger. Nanoskalige Kontrastmittel 14

16 © Swiss Nano-Cube Liposomen sind nanoskalige Aggregate bestehnd aus einer Doppelschicht Phospholipid-Molekülen. Damit lassen sich Wirkstoffe einkapseln und im Körper gezielt transportieren. Die gleiche Funktion haben Micellen, Polymer-Nanopartikel, Polymer- Wirkstoff-Konjugate oder anorganische Nanopartikel. Beispiel: PEGASYS (Polymer- Protein-Konjugat). hydrophober Schwanz hydrophiler Kopf Micelle Phospholipid- Molekül Liposom Quellen: Encyclopedia Britannica Wirkstofftransport: Liposomen 15

17 © Swiss Nano-Cube Quellen: wikipedia; Gambro Micelle Semipermeable, nanoporöse Filtermembranen bilden wirksame Barrieren für Viren. Dadurch sinkt bei der Blutdialyse das Infektionsrisiko! Nanoporöse Membran aus Silicium 50 nm Nanofiltration 16

18 © Swiss Nano-Cube Nanomedizin: Anwendungen

19 © Swiss Nano-Cube Selbstdiagnostika Microarrays Lab-on-a-chip- Systeme Übersicht Nanoanalytik 18

20 © Swiss Nano-Cube Quellen: Migros; NANO-4-SCHOOLS negativ positiv Selbstdiagnostika 19

21 © Swiss Nano-Cube Biochip mit Biosensor Lab-on-chip-Systeme 20

22 © Swiss Nano-Cube Aufbau Biochip 21 Quelle: thinXXS Microtechnology AG

23 © Swiss Nano-Cube Goldelektroden Fänger- molekül gesuchte Probe (DNS) Biotin alkalische Phosphatase Substrat Phosphat aus Substrat Reduktions-Oxi- dationszyklus des Phosphates löst Stromfluss aus Quelle: Pictures of the future. Herbst 2004 Biosensor – Funktionsprinzip Quicklab 22

24 © Swiss Nano-Cube Cantilever werden mit Fängermolekülen bestückt. Binden passende Moleküle aus der Probe an ein Fängermolekül, führt dies zu einer Auslenkung des Cantilevers. Dies kann mit einem Laser gemessen werden. Quelle: Concentris Biosensor auf Basis der Cantilevertechnik 23

25 © Swiss Nano-Cube Microarrays – Gen-Chips mm

26 © Swiss Nano-Cube Auswertung Microarrays I 25

27 © Swiss Nano-Cube Auswertung Microarrays II 26 Quelle:

28 © Swiss Nano-Cube  Komplexe Analysen dezentral, direkt in der Arztpraxis oder beim Patienten (Lab-on-a-chip Systeme)  Einfache Bedienbarkeit  Kleine Probemengen  schnelle Resultate (Sekunden bis Minuten)  Modulartiger Aufbau der Systeme erlaubt unterschiedliche Analysen mit dem gleichen Gerät  Personalisierung der Medizin  Kosteneinsparung (?) Auswirkungen der Miniaturisierung 27

29 © Swiss Nano-Cube Personalized Genomics – Sinn und Unsinn 28


Herunterladen ppt "Swiss Nano-Cube Lerchenfeldstrasse 5, 9014 St.Gallen Tel. +41 (0) 71 278 02 04, Bildungsplattform zur Mikro-"

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen