Medizin

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Krankheiten sollen dank der Nanotechnologie besser und schneller diagnostiziert werden können. Aber auch verbesserte Therapien werden in Aussicht gestellt. Neben dem Nutzen birgt die Nanotechnologie in der Medizin auch Risiken. Es stellt sich hauptsächlich die Frage, wie sicher der Einsatz von Nanomaterialien im menschlichen Körper ist. Heute weiss man noch relativ wenig über eine allfällige Nanotoxizität bei Anwendungen der Nanotechnologie in der Medizin.

Die Anwendungen der Nanotechnologie in der Medizin sind enorm breit gefächert, so zum Beispiel:

Nanopharmaceuticals; Nanomedikamente; Therapeutische Nano-Agenzien
Zahnmedizin
Antimikrobielle und wundheilende Agenzien
Drug delivery (Medikamentenabgabe), Intrazelluäre delivery
Impfstoffe: Nanoemulsion für die Abgabe von Impfstoffen
Magnetische Nanopartikel für Hyperthermie-Therapie (Thermo-Chemotherapie)
Diagnostik: Sensoren
Regenerative Medizin, Implantate, Prothesen
Gentherapie, Zelltherapie
etc.

In einer Studie der TA-SWISS wurden Fachleute zur Entwicklung der Nanotechnologie in der Medizin befragt. Es werden vor allem im Bereich der Diagnose von Krankheiten markante Fortschritte erwartet. Auch Therapien sollen bis 2020 dank Nanotechnologie markant verbessert werden können. In erster Linie erhofft man sich Fortschritte in der Früherkennung und Behandlung von Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und viralen Infektionen. Dagegen dürften heute andere Möglichkeiten der Nanotechnologie eher überschätzt werden, beispielsweise Nanoroboter. Die Hälfte der Befragten wies auf die Möglichkeit hin, dass Nanopartikel in der Medizin toxisch sein könnten.

Laufende Entwicklungen

Januar 2020

Empa-Forscher ermitteln derzeit die Risiken einer relativ neuen Stoffklasse aus winzigen Materialien: Medikamente aus Nanomaterialien. Die winzigen Nanopartikel, die als Träger für Medikamente erforscht werden, könnten in Zukunft ihren Weg in Gewässer, Erdreich und die Luft finden. Bekannt ist bereits, dass manche herkömmlichen Pharmaka, nachdem sie eingenommen oder auf die Haut aufgetragen wurden, in die Umwelt gelangen.

September 2018

Das Bundesamt für Gesundheit BAG informiert über Entwicklung von Heilmitteln, welche durch die Nanotechnologie beeinflusst sind. Das Heilmittelgesetz und die entsprechenden Verordnungen enthalten aber keine nano-spezifischen Bestimmungen.

Januar 2018

Khosroshahi (2017) gibt in einem frei verfügbaren Artikel eine ganzheitliche Sicht auf die Nanomedizin. Er präsentiert die Nanomedizin als eine Disziplin, die bildgebende Verfahren (bioimaging) in der Medizin verbessert und die Abgabe (delivery) von Wirksubstanzen erleichtert. So zum Beispiel bei Krebs, indem die Nanosysteme die Hürden zum Krebs überwinden, die Wirksamkeit erhöhen und gleichzeitig Nebeneffekte von Anti-Krebs-Wirkstoffen minimieren. Der Autor betont, dass für solche so genannte theranostische Ziele in der Medizin Nanomaterialien unverzichtbar seien. Unter Theranostik versteht man die engere Verknüpfung von Diagnostik und Therapie. Ziel der Theranostik ist es, die richtige Therapie für den richtigen Patienten zum richtigen Zeitpunkt zu ermöglichen.

Khosroshahi (2017)

November 2017

Ein Editorial in der Zeitschrift Nature Nanotechnology betitelt sich „Skin to e-skin“ (von der Haut zur elektronischen Haut). Die Forschung von in die Haut integrierten Elektroniktechnologien hätte das Potential, einen Durchbruch bei tragbaren Elementen für das Gesundheitsmonitoring und für die Diagnostik (wie Blutdruck, Temperatur, Sauerstoffgehalt, Blutzuckerwerte, etc.) zu produzieren. Das Verwischen der Grenze zwischen Menschen und Maschinen seien ein unumgängliches Resultat dieser technologischen Entwicklung. Die Haut, welche die Grenzfläche zur Umwelt ist, sei die ideale Mensch-Maschine-Schnittstelle. Trotz grosser Fortschritte bei der Entwicklung von elektronischer Haut sei man aber noch weit entfernt für eine Anwendung beim Konsumenten. Aber gemäss den Versprechen der Mensch-Maschinen-Zusammenwirkung lohne es sich, darauf zu warten.

September 2017

Scheinberg et al. (2017) befassen sich in einem Reviewartikel mit den Fortschritten in der klinischen Umsetzung der Nanotechnologie. Sie zeigen wie heute ein breiter Bereich von Anwendungen der Nanotechnologie in der Medizin, so bei Pharmaka oder in der Diagnostik, in der Klinik in Betracht gezogen werden. Neben den neuen Möglichkeiten gäbe es aber auch schwerwiegende Herausforderungen bei Anwendungen von Nanomaterialien beim Menschen, da Nanomaterialien in ungewohnter Weise mit Zellen im Körper interagieren würden. Es bestehe Bedarf nach einem gründlichen Verständnis über die Bioverträglichkeit der synthetischen Nanomaterialien und deren komplexe Pharmakologie (der Wissenschaft von der Wechselwirkung zwischen Stoffen und Lebewesen). Mögliche Toxizitäten (Giftigkeit) durch die ungewöhnlichen Eigenschaften der Nanomaterialien seien heute weder gut verstanden noch vorhersagbar.

Scheinberg et al. (2017)

Juni 2017

Antibiotikaresistenzen sind eines der grössten Probleme in der modernen Medizin. Gunawan et al. (2017) halten fest, dass Nanosilber als alternatives antimikrobielles Agens bereits weitverbreitet ist. Der hohe Gebrauch von Nanosilber hat das Potential für Resistenzbildung bei Bakterien. Angesichts der Entdeckung von bakteriellen Resistenzen gegenüber Nanosilber und bei der gleichzeitigen Zunahme der Verwendung von Nanosilber in medizinischen und Konsumgütern wie Wundverbände oder Lebensmittelzusätzen, argumentieren Gunawan et al. (2017), dass es eine dringende Notwendigkeit gibt, das Vorkommen und die Verbreitung von bakteriellen Nanosilber-Resistenzen zu beobachten. Die Autoren empfehlen, einen rechtlichen Ansatz zum Gebrauch von Nanosilber in Gang zu setzen, damit die Wirksamkeit von Nanosilber als antimikrobielles Agens erhalten bleibt.

Gunawan et al. (2017)

März 2017

Zwei neue Publikationen von Hunter (2017) und Caster et al. (2017) untersuchten den Stand von Nanotech-Medikamenten der nächsten Generation. Die Nanomedizin entwickelt sich schnell: Der Markt von bereits 41 Milliarden Dollar im Jahre 2014 soll sich auf geschätzte 118 Milliarden Dollar im Jahr 2023 vergrössern. Während bereits rund 50 Nanotherapeutika in die klinische Praxis Eingang gefunden hätten, würden zusätzlich eine grosse Anzahl von solchen Verbindungen derzeit klinisch geprüft. Allerdings würden die Aussichten der Nanomedizin auch Fragen nach Risiken sowie gesellschaftlichen und ethischen Folgen mit sich bringen.

Februar 2017

Hunter (2017) untersuchte den Stand von Nanotech-Medikamenten der nächsten Generation. Nanopartikel werden seit mehr als zehn Jahren in der Medizin verwendet. Eine der ersten Anwendungen waren Silber Nanopartikel in Wundverbänden zur Prävention von Infektionen und Entzündungen. Die meisten Nanopartikel werden heute für die Abgabe von Medikamenten (drug delivery) verwendet und sind ein schnell wachsender Markt von 41 Milliarden Dollar (2014) auf geschätzte 118 Milliarden Dollar im Jahr 2023. In den meisten Fällen handelt es sich um organische Nanopartikel, welche den therapeutischen Wirkstoff einkapseln und an den Zielort bringen. Die Forschung hat aber auch ein immer grösser werdendes Interesse an anorganischen (metallischen) Nanopartikeln. Erste klinische Versuche mit solchen Nanopartikeln sind im Gange. Die potentiellen Anwendungen von anorganischen Nanopartikeln sind unter anderem die Diagnostik und Therapeutik für degenerative und onkologische Erkrankungen, wie auch Infektions- und Immun- sowie Entzündungskrankheiten.

März 2016

Die Plattform DaNa gibt auf einer Informationsseite einen Überblick zur Nanomedizin. Nanomaterialien sollen künftig dazu dienen, neuartige Behandlungsmethoden bei vielfältigen Erkrankungen zu ermöglichen. Die Medizin macht sich bereits heute Nanomaterialien für Medikamente, Diagnostika und Implantate zunutze. Es wird intensiv an weiteren Möglichkeiten geforscht. Die Informationsseite von DaNa zeigt, welche neuen Arzneimittel in absehbarer verfügbar sein könnten, aber auch wie man sich vor übertriebenen Erwartungen hüten muss, denn die Nanomedizin wird nicht in Kürze die gesamte Medizin revolutionieren.

Februar 2016

Eine wissenschaftliche Publikation von Mitragotri et al. 2015 beschreibt die immer schnellere Umsetzung von Nanomaterialien in der Biomedizin. Wegen der Partikelgrösse und der Möglichkeit, die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Partikel masszuschneidern, seien Nanomaterialien eine aufkommende Klasse von Substanzen für biomedizinische Anwendungen. Es würden bereits prominente Beispiele vorliegen, wie Nanomaterialien zur Verbesserung der menschlichen Gesundheit gebraucht werden können. Die Anwendungsbereiche sollen sich von Bildgebungsverfahren, Diagnostik, Therapeutik bis in die regenerative Medizin erstrecken. Die Publikation gibt eine Übersicht von solchen Beispielen und diskutiert den aktuellen Stand und das zukünftige Potential von vielfältigen Nanomaterialien, die den Schritt aus dem Forschungslabor in die klinische Anwendung erfahren.

Rechtliche Grundlagen zur Medizin

In der Schweiz fallen Nanomaterialien je nach Anwendung unter bestehende Produkteregelungen aus dem Chemikalien-, Lebensmittel- und Arzneimittelrecht.

Die zentrale Informationsstelle des Bundes zur Nanotechnologie, InfoNano, gibt einen Überblick zu wichtigen Gesetzen und Verordnungen im Umgang mit Nanomaterialien. Für den Bereich Medizin wird auf das Heilmittelgesetz (HMG) und die Arzneimittelverordnung (VAM) verwiesen und vermerkt, dass in diesen Vorschriften eine Zulassungspflicht enthalten ist. Weder das Heilmittelgesetz noch die Arzneimittelverordnung gehen aber explizit auf Nanomaterialien ein.

Im zweiten Bericht des Bundesrates zum Aktionsplan Synthetische Nanomaterialien wird denn auch festgehalten, dass in der Schweiz das Zulassungsverfahren für Arzneimittel keine nanospezifischen Anforderungen enthält (seit Oktober 2012 muss die Gesuchstellerin Angaben zu Partikel der Grösse 1–1000nm mit nanotechnologischen Eigenschaften zur Kenntnis der Zulassungsbehörde machen). Medizinprodukte, welche Nanopartikel oder Nanostrukturen enthalten, müssen aber nicht besonders deklariert werden.

Damit liegen für Medizinprodukte und Arzneimittel weder in der Schweiz noch in der EU nano-spezifische gesetzliche Vorgaben vor. Angesichts der breiten und rasanten Entwicklung von Nanomaterialien in pharmakologischen und biomedizinischen Anwendungen drängt sich aber eine gesetzliche Regelung auf.

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