Høsten 2009 startet et nytt fagtilbud ved NTNU i medisinsk nanoteknologi og nanomedisin. Fagene er obligatoriske for siving/master i nanoteknologi studieretning bionanoteknologi og er åpent for andre med relevant bakgrunn og praksis, i hovedsak molekylærmedisinere ved DMF, bioteknologer og medisinske teknologer ved NT, samt en del andre interessenter fra medisinstudiet og doktorgradsprogrammer.
Fagområdet er i oppbygging og er bygd opp rundt biomedisinsk forskningsaktivitet ved NTNU som kan ha nytte av et møte med nanoteknologi. Nanoteknologi vil etter hvert strømme gjennom de fleste biomedisinske disipliner og presentere muligheter for uløste problemer. Gjennom den nasjonale satsingen NTNU Nanolab åpenbarer det seg mange muligheter for forskning og nyskapning. Men selv om medisinsk teknologi og nanoteknologi er hovedsatsingsområder ved NTNU er oppfølgingen mot medisinsk nanoteknologi beskjeden, og fagene i nanomedisin står uten finansiering allerede fra høsten 2010.
Enormt potensial
Det er et enormt potensial i medisinsk nanoteknologi, det som er kalt 3dje generasjons teknologier og terapier. Globalt vil det rundt 2020 brukes årlig om lag 10.000 MRD USD på helse, det er forventet at en betydelig del av dette vil utgjøres av nanoteknologiske nyvinninger, estimert til 1000 MRD USD allerede i 2015 (2006 tall). Internasjonalt etableres det store sentra for å bygge kompetanse rundt de nye mulighetene nanoteknologi gir. Og biomedisin vil være et hovedfokus for nanoteknologi i all fremtid.
Nanoteknologi er studier, manipulasjon og konstruksjon av enheter i skala 0.1-100nm (0.0000000001-0.0000001m), tilsvarende mellom en tusendel eller milliondel av en hårsbredd. Levende vesener er i all hovedsak konstruert av hundretusener av komponenter i tilsvarende størrelsesskala, satt sammen til enheter i mikrometerskala og videre til hele mennesker. Det er derfor et helt naturlig skritt i utviklingen å ta i bruk nano- og mikroteknologiske verktøy til biologiske studier og terapier, og motsatt å ta i bruk biologiens komponenter til nanoteknologiske konstruksjoner. I tusener år har man beskrevet kroppen i millimiterskala, i 150 år i mikrometerskala og i 50 år i nanometerskala. Fremskrittene innen nano- og mikroteknologi, materialteknologi, bioteknologi og molekylærbiologi gir oss mulighet til enda bedre verktøy og kontroll for analyser, vevsregenerering og medikamentlevering.
Ikke mål i seg selv
Fagfelt i utvikling har ofte identitetsproblemer i løsrivingsfasen og det er følgelig også en del diskusjon om hvorvidt medisinsk nanoteknologi skiller seg fra etablerte og tilstøtende fagfelt som bioteknologi og molekylærbiologi. De konservative sier at det ikke er noe nytt under solen og at bionanoteknologi er mer av det gamle, mens de progressive gir skinn av nanoteknologisk fokus selv om formål og metoder gammelskole. Det kan derfor være problematisk for en tid å skille ”hype” fra virkelighet. Medisinsk nanoteknologi er ikke et mål i seg selv, og vil ikke på noen måte erstatte molekylærmedisinen, men vil introdusere et nytt lag av kontroll i forhold til eksisterende metoder. Medisinsk nanoteknologi er en muliggjørende teknologi for biomedisinsk forskning og praksis. Medisinsk nanoteknologi og nanomedisin utgjøres av tre hovedkomponeneter, forskning/diagnose, vevsregenerering og medikament-levering. Medisinsk nanoteknologi er muligens det mest tverrfaglige av alle felt og har i seg elementer fra fysikk, kjemi, elektronikk, materialteknologi, bioteknologi, molekylærbiologi og cellebiologi fokusert på medisinske formål med nano- og mikroskala kontroll.
Forskning og diagnose
Dagens målemetoder for forskning og diagnose krever ekspertise og utstyr og gjøres i stor grad på dedikerte laboratorier. Fremtiden går mot individuelt tilpasset medisinering begrunnet i gjennomgående analyser av pasienten og sykdommen. I fremtiden vil folk også kreve å få vite mer om sin helsetilstand oftere, men dette krever helt nye tilnærmingsmåter. Nano- og mikroteknologiske tilnærmingsmåter for bioanalyse vil gjøre det mulig for forskere og leger å få raske og omfattende svar, i real-time for eksempel ved operasjonsbordet, på legekontorene, i hjemmene eller ute i felten (for eksempel i utviklingsland). HUNT-materialet ligger og venter på nanoteknologiske bioanalysesystemer. Vi vil få helt nye sett med verktøy for å gi etterlengtede svar på gamle problemer og skape nye spørsmål. Nanoteknologien bringer inn i dette muligheter for å biofunksjonalisere nano- og mikrokonstruksjoner i 2D og 3D og vil kunne lette de forskningsmessige og diagnostiske begrensningene man har i dag. I denne sammenhengen ligger medisinsk nanoteknologi i krysningen av molekylær- og cellebiologi med kjemi, bioteknologi, materialer, fysikk og ikke minst elektronikk.
Vevsregenerering
Det har vært gjort mange forsøk på å lage komplekse vev i laboratoriet for å erstatte ødelagt vev i pasienter, men hovedbegrensning er at dagens laboratorieteknikker ikke har kontroll over 3D mikromiljø for cellevekst. For å lykkes må man kunne fabrikkere funksjonaliserte bioaktive multilags stillaser av degraderbart materiale for å oppnå vevsarkitektur kompatibel med funksjon og transplantasjon. Nanoteknologien har i seg mange av de mulighetene som må til for å konstruere og karakterisere biostillasene for vevsregenerering. Vev man i første omgang ønsker å erstatte (fordi det er enklest) er bein, blodårer, hud og hornhinner. Etter hvert vil man også lære seg å lage andre mer komplekse vev. Mye forskning går i dag på nervegjenvekst (for eksempel ved Alzheimer eller lammelser), nyrer og immunologiske organer. Vevsregenerering ligger i krysning mellom stamcelle- og molekylærbiologi, bioteknologi, materialer og kjemi.
Drug discovery and delivery
Drug delivery utgjør hittil den største andelen av nanomedisin (ca ¾ i 2006). Fokus på avanserte nanoteknologiske drug delivery systemer kommer av man har mange virkningsfulle bioaktive stoffer som har dårlig farmakokinetikk og mange bivirkninger fordi man behandler hele kroppen hele tiden. I over hundre år (Paur Ehrlich formulerte magic bullets for sykdomsbehandling i 1906) har man ønsket seg medikamenter som går direkte og kun på de syke kroppsdelene. Mange av dagens medikamenter begrenses av toksisitet og dårlig biotilgjengelighet som man prøver å løse ved å lage multifunksjonelle medikamentpakker som aktiveres ved ulike teknikker og kun på rett sted. Utviklingen av nye kjemiske entiteter tenkt for medisinsk bruk begrenses av manglende screening- og testsystemer. Også når det gjelder drug discovery forventes derfor mye av nanoteknologiske løsninger. Bioprospektering av nye medikamentelle virkestoffer vil få seg et oppsving gjennom nanoteknologiske screening-systemer. Drug delivery og dicovery har i seg elementer av farmasi, molekylær- og cellebiologi, bioteknologi, fysikk, kjemi og materialer.
Må på dagsorden
Med satsingen på NTNU Nanolab og gjennom de fremvoksende multiskala, multidisiplinære forskningsfelt med medisinsk formål hvor nanoteknologi vil bli en integrert del med stort nedslagsfelt, er det nødvendig å sette medisinsk nanoteknologi på dagsordenen. Mulighetene for fremtidens elegante nanoteknologiske løsninger innen biomedisin er for store og for mange til å bli oversett. Og NTNU Nanolab er for bra til at de medisinske miljøene ikke bør være interessert. Det er et stykke igjen til nødvendig basiskompetanse og selvoppholdelsesdrift gjør giftermålet mellom nanoteknologi og medisin til en slagkraftig satsing, men det er ingen grunn til å vente på at andres forsprang øker. Fremtiden er her ved NTNU allerede.
