Study BME in Thailand 2007

วันพฤหัสบดีที่ 18 มิถุนายน พ.ศ. 2552

Balloon angioplasty

Your doctor has recommended that you undergo a balloon angioplasty with a stent implant. But what does that actually mean?
The heart is located in the center of the chest. It's job is to keep blood continually circulating throughout the body.
The blood vessels that supply the body with oxygen-rich blood are called arteries.The arteries that supplies blood to the heart muscle itself are called coronary arteries.Sometimes, these blood vessels can narrow or become blocked by plaque deposits, restricting normal blood flow.
In simple terms, a balloon angioplasty with stent insertion is a procedure used to increase the amount of blood flowing through the coronary artery.
During a balloon angioplasty, a heart specialist will insert a thin tube into an artery in your arm or leg and gently guide it towards the problem area in your heart.
Once the tube is in place, a small balloon is briefly inflated in order to widen the narrowed artery.
A short length of mesh tubing called a stent is then inserted into the newly widened artery.During and after the procedure, your doctor will take x-rays in order to monitor your progress.

>http://www.PreOp.comPatient ED @ 617-379-1582 INFO

การขยายหลอดเลือดหัวใจด้วยการใช้บอลลูน
ปัจจุบันโรคหัวใจขาดเลือด หรือโรคหลอดเลือดแดงโคโรนารีที่ไปเลี้ยงหัวใจตีบ (Coronary Artery Disease, CAD) เป็นโรคหัวใจที่พบได้บ่อย และเป็นสาเหตุการตายของผู้ป่วยโรคหัวใจ ผู้ป่วยมักจะมีอาการเจ็บแน่นหน้าอกหรือเหนื่อยง่ายเวลาออกกำลัง และในบางรายก็มีอาการเฉียบพลันเกิดหัวใจวายได้ซึ่งวิธีการรักษา โรคนี้ในปัจจุบันมีอยู่ 3 วิธี คือ การผ่าตัดนำหลอดเลือดที่ขา หรือหลอดเลือดแดงบางที่มาตัดต่อกับหลอดเลือดที่อุดตันทำทางเดินของเลือดใหม่ ซึ่งเราเรียกการผ่าตัดนี้ว่า Coronary Artery Bypass Graft (CABG)การใช้ยารักษาและการใช้บอลลูนขยายหลอดเลือดหัวใจรวมถึงการใส่ขดเลือดในหลอดเลือดหัวใจด้วย
ในเดือนกันยายน ปี ค.ศ. 1977 นายแพทย์ชาวเยอรมันชื่อ Andreas Gruentzigได้ทำการรักษาผู้ป่วยโรคหลอดเลือดหัวใจตีบ โดยการใช้บอลลูนขยายหลอดเลือดเป็นผลสำเร็จตั้งแต่นั้นเป็นต้นมาก็มีการรักษาและพัฒนาวิธีการรักษาแบบใหม่นี้ ทำให้ได้ผลการรักษาที่ดีและยอมรับกันทั่วไป เรียกวิธีการรักษาแบบนี้ว่า Percutaneous Translumianl CoronaryAngioplasty (PTCA)
Percutaneous หมายถึง การรักษาโดยการเจาะรูผ่านทางผิวหนัง บริเวณขาหนีบเพื่อใส่สายสวน หัวใจเข้าไปTranslumianlหมายถึง การรักษานี้กระทำภายในหลอดเลือด (หรือท่อ)Coronary หมายถึงหลอดเลือด Coronary ที่ไปเลี้ยงหัวใจAngioplasty หมายถึง การรักษาด้วยการใส่สายสวนหัวใจที่มี balloon หรือลูกโป่งเล็กๆ อยู่บริเวณปลายของสายสวน ซึ่งบอลลูนนี้จะใส่เข้าไปในหลอดเลือดแดงที่ตีบอยู่ หลังจากนั้นแพทย์จะดันให้ลูกโป่งก็จะดันให้ลูกโป่งพองออกตรงตำแหน่งที่ตีบ แรงกดของลูกโป่งก็จะดันผนังหลอดเลือดที่ตีบนั้นให้ขยายออกทำให้เลือดสามารถไหลผ่านไปเลี้ยงหัวใจได้มากขึ้น
ข้อดีของการทำการขยายหลอดเลือดหัวใจทางหลอดเลือดแดงบริเวณ ข้อมือ (Radial artery)
ข้อดีของวิธีนี้คือ คนไข้สามารถลุกนั่งหรือเดินได้ทันทีหลังจากที่สวนหัวใจเสร็จแต่วิธีนี้ต้องอาศัยความชำนาญของแพทย์ผู้เชี่ยวชาญการขยายหลอดเลือดหัวใจอย่างมาก แตกต่างจากวิธีการสวนหัวใจเข้าทางขาหนีบคนไข้จะต้องนอนราบไม่งอขาข้างที่ทำเป็นเวลาอย่างน้อย 6 ชั่วโมง
ทำไมต้องรักษาโรคหัวใจขาดเลือดด้วยวิธี PTCA ?
ก่อนทำ PTCA ได้แพร่หลายและนิยมกันมากขึ้นเรื่อยๆ ในประเทศไทยก็ได้มีการรักษาโดยวิธี PTCA ในโรงพยาบาลใหญ่ๆ หลายแห่งทั้งของรัฐและเอกชน ระยะเวลาในการทำ PTCA เฉลี่ยส่วนใหญ่จะใช้เวลาประมาณ 1/2 -1 1/2 ซม. ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของหลอดเลือดที่ตีบ และจำนวนของหลอดเลือดที่ตีบด้วย ข้อดีของการทำ PTCA คือการทำให้ผู้ป่วยหายจากการเจ็บหน้าอกได้อย่างรวดเร็ว และระยะเวลาพักฟื้นภายในโรงพยาบาลก็จะสั้นมาก ผู้ป่วยส่วนมากจะสามารถกลับบ้านได้ภายใน 1-2 วัน และกลับไปทำกิจกรรมหรืองานต่างๆ ได้ตามปกติภายใน 1 สัปดาห์ ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบกับการผ่าตัดแล้วพบว่าผู้ป่วยต้องอยู่โรงพยาบาล 1-2 สัปดาห์ และกลับไปทำงานได้ตามปกติภายในประมาณ 3-4 สัปดาห์
พบปัญหาการทำ PTCA หรือไม่
สำหรับปัญหาในการทำบอลลูนในช่วงแรกๆ ที่สำคัญมีอยู่ 2 อย่างคือ การเกิดปิดของเส้นเลือดทันที (Abrupt Closure) หลังจากการทำ PTCA ซึ่งเกิดได้ ประมาณ 3-6 % และอาจจำเป็นต้องไปทำผ่าตัด CABG เป็นกรณีฉุกเฉินถ้าแก้ไขอะไรไม่ได้พบประมาณ 1% ของผู้ป่วยที่มาทำ PTCA และเกิดการตีบใหม่ (Rest enosis) ซึ่งเกิดขึ้นประมาณ 30-40 % และมักเกิดจากภายหลังการทำ PTCA 3-6 เดือนแรก
มีวิธีการลดการตีบใหม่ของหลอดเลือดหรือไม่ ?
ปัจจุบันมีการนำเอาเทคโนโลยีใหม่ๆ ในการขยายหลอดเลือดหัวใจมาใช้กันมากขึ้น เพื่อลดการตีบซ้ำ (Restenosis) เช่น การใช้เครื่องมือตัดก้อนไขมัน หรือแคลเซียมในเส้นเลือด (Directional Coronary Arthrectomy, DCA) การใช้หัวกรอเพชร (Rotablator) การใช้ขดเลือดเล็กๆไปถ่างเส้นเลือดไว้ (Stent) หรือการใช้แสงเลเซอร์ร่วมกับการใช้ ballon เราอาจเรียกวิธีการขยายหลอดเลือดด้วยการใช้บอลลูนร่วมกับเครื่องมือใหม่ๆ เหล่านี้ว่า Percutaneous Coronary Intervention (PCT) และพบว่าการใช้ขดลวดเล็กร่วมกับบอลลูนอาจลดการตีบซ้ำใหม่ เหลือเพียง 10-20 % และสามารถแก้ไขการยุบตัวของหลอดเลือดได้ โดยลดอัตราเสี่ยงที่จะต้องส่งไปผ่าตัดเหลือน้อยกว่า 0.5 %
ผลสำเร็จของการทำด้วยวิธี PCI
อย่างไรก็ตาม การทำ PTCA ด้วยการใช้บอลลูนธรรมดาก็ยังเป็นที่นิยมใช้กันอยู่ โดยมีการใส่ขดลวดร่วมด้วยมากกว่า 80 % และยังมีขดลวดแบบใหม่ที่สามารถลดการตีบแบบใหม่ ที่สามารถลดการตีบใหม่ลงเหลือน้อยกว่า 5 % อีกด้วย ผลการรักษาด้วยวิธี PCI นี้ ปัจจุบันมีผลสำเร็จตั่งแต่ 85-99% ยังมีข้อจำกัดอยู่บ้าง โดยที่เราไม่สามารถใช้การรักษาแบบนี้ทดแทนการผ่าตัดได้ในบางกรณี
ดังนั้น แพทย์ผู้รักษาจะเป็นผู้แนะนำได้ดีที่สุดว่าควรจะให้การรักษาแบบใดในผู้ป่วยรายใด และภายหลังการรักษาแล้ว แพทย์จะอธิบายการปฏิบัติตัว หรือจำกัดกิจกรรมบางอย่าง รวมทั้งเกี่ยวกับการรับประทานยาและอาหารที่จำเป็น ดังนั้นการกลับมาพบแพทย์ตามนัดเป็นสิ่งที่สำคัญมากเพราะอาจต้องมีการตรวจบางอย่างอีกเพื่อให้แน่ใจว่าหลอดเลือดของหัวใจยังมีการไหลเวียนโลหิตได้ดี ทำให้ผู้ป่วยโรคหัวใจนั้นสามารถมีสุขภาพและคุณภาพชีวิตที่ดีขึ้นได้
ขดลวดถ่างเส้นเลือดแบบพิเศษ ดีกว่าขดลวดธรรมดาอย่างไร?
การใช้ขดลวดแบบพิเศษ จะสามารถป้องกันการตีบใหม่ของหลอดเลือดได้มาก ปกติถ้าใช้ขดลวดธรรมดาในการตีบใหม่อยู่ที่ประมาณ 15-20 % แต่ถ้าใช้ขดลวดแบบพิเศษที่มียาเคลือบอยู่นี้ ส่วนใหญ่จะเป็นยาที่ออกฤทธิ์ ต้านการแบ่งตัวของเซลล์ ลักษณะคล้ายกับยาที่ใช้กับโรคมะเร็ง เพราะฉะนั้นถ้าใช้ขดลวดแบบมาตรฐานเกิดการตีบใหม่ประมาณ 10-20 % แต่ถ้าใช้ขดลวดแบบพิเศษปรากฏว่าการตีบใหม่ลดลง เหลือน้อยกว่า 5 % และพบว่าคนไข้จะไม่ค่อยมีปัญหาหลังจากทำไปแล้ว และก็ลดการที่ต้องมาทำใหม่อีกในช่วง 3-6 เดือนแรกที่จะมีการตีบใหม่ นั่นก็คือข้อดีของขดลวดแบบพิเศษที่มียาเคลือบอยู่

Source:>http://www.vibhavadi.com/web/health_detail.php?id=111

More Details see :>http://www.yourhealthyguide.com/article/ah-balloon.html

Drug-delivery




Dr. Lindsay Machan and Dr. William Hunter developed a drug-delivery technique that has revolutionized the treatment of coronary artery disease (CAD) and advanced the science of localized drug delivery. Over 1.8 million TAXUS TM paclitaxel-eluting stents were implanted in patients in the first two years after approval, helping treat CAD, a leading cause of cardiovascular disease.
See http://www.manningawards.ca/awards/wi

More Informations
>http://www.youtube.com/watch?v=mjKd-TO0UOA&feature=related

Drug-Eluting Stents

ประสิทธิภาพและความปลอดภัยของสายสวนหลอดเลือดที่มีส่วนประกอบของยา

(Drug-Eluting Stents)

( สัปดาห์ที่ 2 เดือนตุลาคม พ.ศ.2550)

การใส่สายสวนหลอดเลือดชนิดเคลือบยา(Drug-Eluting Stents)นั้นสามารถลดลดความต้องการในการทำ revascularization เนื่องจากการเกิดหลอดเลือดตีบซ้ำ (restenosis) หลังจากการขยายหลอดเลือดหัวใจ percutaneous coronary intervention (PCI) ได้ อย่างไรก็ตามมีรายงานในการเพิ่มขึ้นของการเกิดก้อนลิ่มเลือดอุดตันและความเป็นไปได้ในการเกิด myocardial infarction (MI) และการเสียชีวิตหลังจากการทำ PCI แม้ว่าจะมีการใช้ยา aspirin และ clopidogrel ซึ่งประโยชน์ในการใช้ Drug-Eluting Stents นั้นยังไม่ชัดเจน ในการศึกษานี้ได้เก็บข้อมูลจาก Ontario ประเทศ Canada ระหว่างเดือนธันวาคม พ.ศ. 2546 ถึง มีนาคม พ.ศ. 2548 โดยการศึกษาเป็นแบบ cohort ทำการเปรียบเทียบผลลัพธ์ในผู้ป่วยที่ได้รับการใส่ขดลวดชนิดเคลือบยาและไม่เคลือบยา โดย primary outcome คือ อัตราการทำ target-vessel revascularization, การเกิด MI และการเสียชีวิต ผลการศึกษาพบว่าอัตราการทำ target-vessel revascularization ในระยะเวลา 2 ปีของผู้ป่วยที่ใส่ขดลวดชนิดเคลือบยาต่ำกว่าอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (P<0.001) ซึ่งมีความสัมพันธ์กับในกลุ่มที่มีปัจจัยเสี่ยง 2 หรือ 3 อย่างในการเกิด restenosis (เบาหวาน, small vessel และ long lesion) คือในกลุ่มผู้ป่วยที่มีความเสี่ยงสูง และ อัตราการเสียชีวิตหลังจากติดตามไปเป็นเวลา 3 ปี พบว่าในกลุ่มที่ใส่ขดลวดชนิดที่ไม่เคลือบยาพบได้สูงกว่าในกลุ่มผู้ป่วยที่ใส่ขดลวดชนิดเคลือบยา ในขณะที่อัตราการเกิด MI ใน 2 ปี ไม่พบความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติระหว่าง 2 กลุ่ม จากการศึกษาสามารถสรุปได้ว่า Drug-Eluting Stents มีประสิทธิภาพมากกว่าในการลด target-vessel revascularization ในผู้ป่วยกลุ่มที่มีความเสี่ยงสูงในการเกิด restenosis โดยที่ไม่มีผลเพิ่มอัตราการเสียชีวิตหรือการเกิด MI อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ
Reference : Tu JV et al. Effectiveness and safety of drug-eluting stents in Ontario. N Engl J Med 2007; 357:1393-402.

Drug Eluting Stents



Drug Eluting Stents or better alternatives?

The stop to drug eluting stents has come or at least the process to them has become? Millions of patients have been implanted with these metallic meshes to prevent and cure atherosclerosis, but now many doubts rise on the long term reliability of these biomedical devices, especially on their novel approach provided by drug eluting stents. Cardiologists adopted with enthusiasm this high tech but also high cost solution, with the promise to drastically reduce in stent restenosis, the pathology which leads to stent deployment failure in 15-30% of patients. From 2004, when two types of drug eluting stent have been approved by Food and Drug Administration (FDA), these biomedical endo prostheses shifted their usage from only high risk patients to almost all non-invasive surgical procedures (80% of implanted stents are currently drug eluting stents). Higher costs for the health services, but higher profits for stent manufacturers, that invested a lot of money in drug eluting stent technology. In the middle, rising concern about a crescent incidence of thrombosis and heart attacks following drug eluting stent deployment.

>http://biomedical-engineer.blogspot.com/

ขดลวดเคลือบยา



แนวทางมาตรฐานสำหรับการรักษาหลอดเลือดหัวใจตีบตันแบบสายสวนทางผิวหนัง
นพ.จีระศักดิ์ สิริธัญญานนท์

ปัจจุบันการรักษาโรคหลอดเลือดหัวใจ มักใช้วิธีขยายหลอดเลือดด้วยบัลลูนและค้ำการถ่างขยายหลังทำบัลลูนด้วยขดลวด ที่นิยมใช้มีอยู่สองชนิดคือ ขดลวดเคลือบและไม่เคลือบยา สำหรับขดลวดเคลือบยาที่จัดเป็นมาตรฐาน โดยอาศัยข้อมูลการศึกษาต่างๆทางด้านคลินิก ทำให้มีขดลวดเคลือบยาที่ได้การอนุมัติและยอมรับในปัจจุบันอยู่ 2 ชนิด คือ sirolimus-eluting stent ซึ่งเป็นขดลวดที่มีลักษณะจำเพาะ ใช้อุปกรณ์ที่เป็นเอกลักษณ์ของตัวเองเท่านั้น และ paclitaxel-eluting stent ที่มีความหลากหลายของอุปกรณ์เครื่องมือที่ใช้ โดยมีทั้ง nonpolymer และ polymer based (เป็นลักษณะ plastic acrylic eluting paclitaxel และ polymer eluting paclitaxel) ดังนั้น จึงค่อนข้างง่ายต่อการประยุกต์ข้อมูลของ sirolimus ไปใช้ในทางคลินิก ขณะที่ผลของ paclitaxel ค่อนข้างจะยากในการแปลผลของการใช้ขดลวดชนิดนี้ทางคลินิก เนื่องจากการทดลองมีการใช้ยาทั้ง polymer และไม่มี polymer โดยเฉพาะขดลวดที่ไม่ได้ใช้ยาชนิด polymer เคลือบ จะไม่สามารถแสดงถึง ประโยชน์ทางคลินิกได้ชัดเจน และเกิดผลไม่พึงปรารถนาค่อนข้างสูง ดังเช่นใน SCORE trial1 (Study to Compare REstenosis rate between Quest and Qua DS-QP2) พบอัตราการเกิด stent thrombosis สูงถึง 9.4% ในปัจจุบันจึงมีแต่ polymer eluting paclitaxel ที่ใช้อยู่เท่านั้น
ที่สำคัญอีกประเด็นหนึ่งคือ ข้อจำกัดของการนำการศึกษาทดลองไปใช้ในทางคลินิค เพราะใช้ทดลองกับกลุ่มที่มีความเสี่ยงต่ำ และเป้าหมายหลักของการทดลองในผู้ป่วยกลุ่มนี้ จะพิจารณาผลลัพธ์ที่เกิดขึ้นในทางคลินิกแบบอ้อมๆ หรือที่เรียกว่า surrogate clinical events เพราะในแง่จริยธรรมของการนำขดลวดเคลือบยามาศึกษาในระยะแรกๆ พยายามหลีกเลี่ยงผลข้างเคียงต่างๆที่จะเกิดจากยาทีเคลือบ ดังนั้นในระยะเริ่มแรกจึงไม่มีการศึกษาใดๆที่ ศึกษาผลลัพธ์ของอัตราตาย หรือการเกิดภาวะกล้ามเนื้อหัวใจตาย ส่วนใหญ่มักจะรายงานเป็น ผลของการตีบซ้ำจากการฉีดสารทึบรังสีหลอดเลือดหัวใจในช่วงระยะเวลาที่เหมาะสม ซึ่งมักจะน้อยกว่า 1 ปี ดังนั้นอุบัติการของการเกิดผลที่ไม่พึงประสงค์ทางคลินิกเช่น การเสียชีวิตหรือการเกิดกล้ามเนื้อหัวใจตายที่ 1 ปี อาจถูกปกป้องด้วยการลดการเกิด restenosis2 เพราะถูกดัดแปลงได้แก่ ทำการแก้ไขด้วยการทำซ้ำ หรือจบหัวข้อการวิจัยไปก่อนที่จะเกิดเป็นผลทางคลินิก ดังนั้น จึงเป็นผลของการประเมินอุปกรณ์มากกว่าประเมินผลทางคลินิคของขดลวดเคลือบยา เนื่องจากกลุ่มที่มี restenosis มักจะต้องได้รับการรักษาก่อน ทำให้เวลาดูผลทางคลินิกด้านอัตราตายเมื่อเทียบกลุ่มที่มีการตีบซ้ำกับกลุ่มที่ไม่มีการตีบซ้ำ มักไม่สามารถประเมินได้ชัดเจน เพราะข้อมูลถูกเปลี่ยน แปลงหรือดัดแปลงไปจากการรักษาในกลุ่มที่มีการตีบซ้ำ ทำให้มองดูเหมือนว่า อัตราตายไม่ได้สูงขึ้น
สำหรับการนำข้อมูลมาใช้ทางคลินิกนั้นพบว่า ขดลวดเคลือบยาทั้งชนิด sirolimus-eluting stent และ polymer based paclitaxel-eluting stent สามารถลดอัตราการตีบซ้ำได้ไม่แตกต่างกัน บางการศึกษาให้ความมั่นใจกับแพทย์ผู้ใช้ว่า paclitaxel eluting stent สามารถลดการเกิดเหตุการณ์ไม่พึงประสงค์ที่ 1 ปีได้อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ นอกจากนี้มีความหลากหลายของการศึกษา paclitaxel eluting stent แสดงให้เห็นว่า ขนาดและกลไกการออกฤทธิ์ของยา การออกแบบขดลวด และเทคโนโลยีของการใช้ขดลวดเคลือบยา มีผลกระทบต่อ ปฏิกิริยาของหลอดเลือดและประสิทธิภาพที่เกิดขึ้น ดังเช่นใน ASPECT trial (Asian Paclitaxel Eluting Clinical Trial) ศึกษาผลของการใช้ยาต้านเกร็ดเลือด 2 แบบในผู้ป่วยที่ได้รับการฝังขดลวดเคลือบยา paclitaxel3 ปรากฎว่ากลุ่มที่ใช้ aspirin และ cilostazol มีอัตราไม่พึงประสงค์เพิ่มขึ้น
กลุ่มผู้ป่วยที่คัดเลือกเข้าศึกษา ก็มีส่วนสำคัญในการประเมินผลของ ขดลวดเคลือบยาต่ออัตราการตีบซ้ำ ตัวอย่างเช่น ความแตกต่างของผลการศึกษา การตีบซ้ำของหลอดเลือดโดยการฉีดสารทึบรังสีหลอดเลือดหัวใจ ระหว่าง RAndomised study with the sirolimus eluting Bx Velocity balloon-expandable stent (RAVEL) และ SIRol-imus eluting stents เทียบกับ standard stents in Patients with stenosis in Native Coronary Artery (SIRIUS)5 ซึ่งเป็นการรักษาในกลุ่มที่มีอัตราการเสี่ยงตีบซ้ำสูงปรากฏว่า ได้ประโยชน์สูงมากจากการใช้ขดลวดเคลือบยา ในแง่ของการลดการตีบซ้ำในผู้ป่วยกลุ่มนี้ ดังนั้น น่าจะนำขดลวดเคลือบยาไปใช้กับผู้ป่วยกลุ่มอื่นๆได้ด้วยนอกจากกลุ่มเสี่ยงต่ำ (เช่น ผู้ป่วยกลุ่มเสี่ยงตีบซ้ำสูง) เพราะผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่า ขดลวดเคลือบยา สามารถลดการเกิดอุบัติการณ์ไม่พึงประสงค์ได้ดีในกลุ่มที่มีความเสี่ยงสูง นอกจากนี้ยังมีข้อมูลสนับสนุนว่า ขด ลวดเคลือบยายังให้ประโยชน์เหนือกว่าขดลวดธรรมดาในบริเวณหลอดเลือดที่มีลักษณะซับซ้อน เช่น บริเวณแตกแขนงของหลอดเลือด6 หลอดเลือดขนาดเล็ก หลอดเลือดที่มีการตีบยาว ในขณะเดียวกันต้องเน้นว่า ผู้ป่วยเบา หวานเป็นตัวบ่งชี้ของการกลับมาตีบซ้ำสูง จากข้อมูลต่างๆของขดลวดเคลือบยาเมื่อเทียบกับผู้ป่วยกลุ่มอื่นๆ6 ดัง เช่น ผลการศึกษาใน SIRIUS5 ซึ่งเน้นกลุ่มผู้ป่วยที่มีความเสี่ยงสูงพบว่า การกลับมาตีบซ้ำเกิดขึ้นใน sirolimus 9%ของผู้ป่วยทุกกลุ่ม และสูงถึงอย่างละ 18% ในผู้ป่วยเบาหวานทั้งหมดและผู้ป่วยหลอดเลือดขนาดเล็ก แสดงว่าขดลวดเคลือบยา สามารถลดการตีบซ้ำลงได้อย่างมาก แต่ไม่สามารถลดลงได้ทั้งหมดหรือทำให้เป็น 0% ได้ ซึ่งการศึกษาต่างๆที่ผ่านมา มีผู้ป่วยเบาหวานในสัดส่วนเพียงเล็กน้อย และยิ่งน้อยลงในกลุ่มเบาหวานที่พึ่งอินซูลิน อย่างไรก็ตาม แม้จะมีข้อจำกัดดังที่กล่าวมาบ้าง แต่ผลของ sirolimus และ paclitaxel polymer based eluting stents เมื่อเทียบกับขดลวดธรรมดาแสดงให้เห็นว่า ได้ประโยชน์อย่างชัดเจนและสูงสุดเมื่อไปใช้ในกลุ่มที่มีความเสี่ยงสูง
จากประโยชน์ของขดลวดเคลือบยาในด้านลดการตีบซ้ำ นำไปสู่แนวคิดและการประเมินความคุ้มทุนของการรักษาผู้ป่วยที่มีหลอดเลือดตีบหลายเส้นด้วยขดลวดเคลือบยากับขดลวดธรรมดา7 หรือแม้กับการผ่าตัด มีผลการศึกษาที่แสดงให้เห็นว่า เมื่อสิ้นสุดการศึกษาที่ 1 ปี ค่าใช้จ่ายเปรียบเทียบระหว่างขดลวดเคลือบยากับขด ลวดธรรมดาเกือบจะไม่แตกต่างกัน อันมีผลจากการลดการทำหัตถการซ้ำในกลุ่มขดลวดเคลือบยา ซึ่งแม้ว่าเมื่อเริ่มต้นจะมีราคาสูงกว่าก็ตาม8 เช่นเดียวกันในกลุ่มที่หลอดเลือดตีบหลายเส้น การใส่ขดลวดเคลือบยาทั้งหมด สามารถลดการทำหัตถการซ้ำ ซึ่งเป็นการลดข้อด้อยของการทำหัตถการหัวใจ ที่ฝังขดลวดธรรมดาเมื่อเปรียบ เทียบกับการผ่าตัด ยิ่งไปกว่านั้นจากข้อมูลที่พบว่า อัตราการเกิดการตีบตันของหลอดเลือดดำอย่างฉับพลันในการทำบายพาสสูงถึง 7% ในขณะที่ยังนอนพักในโรงพยาบาลหลังผ่าตัด ดังนั้นในความเป็นจริง ขดลวดเคลือบยาจึงอาจมีความคงทนมากกว่าการผ่าตัด ในทางกลับกัน จากข้อมูลของโรงพยาบาลในสหรัฐอเมริกาพบว่า จะไม่คุ้มทุน ถ้ามีการใช้ sirolimus stent มากกว่า 1.43 stent ต่อ 1 คน ต่อการทำ 1 หัตถการ9 แต่ในอนาคตจะมีขดลวดเคลือบยาที่มีประสิทธิภาพอีกหลายตัว ซึ่งจะทำให้ราคาลดต่ำลง ความคุ้มทุนก็จะมีมากขึ้น
ในแง่ของการเกิดลิ่มเลือดขึ้นภายในขดลวดเคลือบยา (stent thrombosis) โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ในกรณีของ subacute thrombosis ที่มีการกล่าวถึงหรือพิจารณากันมากในกลุ่มแพทย์หัวใจด้วยกันว่า อุบัติการณ์อาจจะสูงขึ้นเพราะ ยาที่เคลือบบนขดลวดอาจจะทำให้ การสมานบาดแผลของหลอดเลือดช้าลง โอกาสการเกิดลิ่มเลือดก็จะมีมากขึ้น แต่จากการศึกษาหลายๆการศึกษารวมทั้ง meta-analysis พบว่า ในกลุ่มที่ได้รับการฝังขดลวด ซึ่งรวม ทั้งกลุ่มที่มีอัตราเสี่ยงสูงต่อการเกิดตีบกลับซ้ำ พบว่า อัตราการเกิด acute และ subacute thrombosis ระหว่างขดลวดเคลือบยาและขดลวดธรรมดาไม่มีความแตกต่างกัน ในข้อมูลของ WISDOM registry (Web base TAXUS Intercontinental obServational Data transitiOnal prograM) พบว่า การเกิดลิ่มเลือดในขดลวดที่ 30 วัน ของ TAXUS เป็น 0.4% และไม่มี late thrombosis เกิดขึ้นใน TAXUS IV นอกจากนี้ที่ 1 ปี อัตราการเกิดลิ่มเลือดในขดลวดที่รายงานจาก e-Cypher international registry10 คิดเป็น 0.6% โดยอัตราการเกิด acute thrombosis 0.1%, subacute thrombosis 0.95% และ late thrombosis 0.3% สันนิษฐานว่า ในสภาพความเป็นจริง อุบัติการณ์ของการเกิดลิ่มเลือดในขดลวด ณ เวลาใดๆ จะประมาณ 1.35% สำหรับอุบัติการณ์ของการเกิดลิ่มเลือดในขดลวดจากการศึกษาแรกๆของ paclitaxel11-12 เชื่อว่า อาจเกิดจากปริมาณยาที่มากเกินไป การใช้ยาต้านเกร็ดเลือดไม่เพียงพอ(ASPECT) หรือตัวขดลวดอาจจะทำให้เกิดลิ่มเลือดได้ง่าย (thrombogenic stent and delivery platform (SCORE))
มีการแสดงให้เห็นว่า ปัจจุบันสามารถฝังขดลวดเคลือบยาไว้ที่ตำแหน่งหลอดเลือดที่ตีบ โดยไม่ต้องขยายด้วยบัลลูนก่อนได้เป็นส่วนใหญ่ ซึ่งปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ ดังนั้นการฝังขดลวดโดยไม่ต้องขยายด้วยบัลลูน จะสามารถลดค่าใช้จ่ายและระยะเวลาของการทำหัตถการ โดยไม่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงทางคลินิกในระยะยาว แพทย์ผู้ทำหัตถการบางท่าน ลังเลที่จะฝังขดลวดโดยไม่ขยายด้วยบัลลูนก่อน เพราะกังวลว่าจะไปทำลายสารนำพาของยา (polymer) และอาจทำให้มีการตีบซ้ำสูง แต่จากข้อมูลล่าสุดจาก DIRECT study (Direct Stenting Using the Sirolimus Eluting Stent13) สนับสนุนความปลอดภัยและประสิทธิภาพของการฝังขดลวดโดยตรง ยิ่งไปกว่านั้นใน SIRIUS trial พบว่า อัตราการตีบซ้ำที่ 8 เดือน แบบ in lesion เกิดน้อยกว่ากลุ่มทีมีการขยายด้วยบัลลูนก่อนฝังขดลวด โดยที่ in-stent stenosisไม่มีความแตกต่างกัน
โดยแนวโน้มของการทำ direct stenting จะเห็นประโยชน์อย่างเด่นชัด ในผู้ป่วยที่มีหลอดเลือดขนาดเล็ก (2.3mm) และในผู้ป่วยเบาหวานที่ต้องพึ่งอินซูลินอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ หากการทำ direct stenting ด้วยขด ลวดเคลือบยาพิสูจน์ได้ว่า มีประโยชน์จริงหรือแม้แต่ไม่ได้ทำให้แย่ลง ก็จะทำให้การฝังขดลวดเคลือบยามีความสะดวกและเกิดความคุ้นเคยกับการใช้อุปกรณ์ดังกล่าวมากขึ้น ในความเป็นจริง มีการใช้ขดลวดเคลือบยากันอย่างแพร่หลายในผู้ป่วยกลุ่มต่างๆทั้งที่มีความเสี่ยงสูง ซึ่งอาจจะไม่เหมือนกับกลุ่มตัวอย่างในการทดลองศึกษา การประเมินผลทางคลินิก และผลกระทบต่อเศรษฐกิจในการรักษาผู้ป่วยที่มีหลอดเลือดขนาดเล็ก หลอดเลือดที่ตีบหลายๆเส้น หรือกลุ่มผู้ป่วยเบาหวาน คงต้องรอหลักฐานเพิ่มเติมจากการศึกษาหลายๆ center ต่อไป
ชนิดและกลไกของยาที่ใช้เคลือบขดลวด
1. Sirolimus eluting stents sirolimus เป็น natural macrocyclic lactone ที่มีคุณสมบัติเป็น potent antiproliferative, antiinflammation และ suppressive effects ออกฤทธิ์โดยการยับยั้งการกระตุ้นของ mammalian target ของ rapamycin (m TOR) ในที่สุดนำไปสู่การยับยั้งวงจรของ G1 cell cycle ทำให้ยับยั้งการเพิ่มจำนวนหรือเคลื่อนย้ายของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันเกิดขึ้น
Sirolimus eluting stent หรือ Cypher stent เป็น stainless steel ที่เคลือบด้วยยา sirolimus ร่วมกับชั้นบางๆของ nonerodable polymer ที่เป็นตัวนำพา โดยรูปแบบที่นิยมและได้การยอมรับจากการศึกษาคือ slow release form
2. Polymeric paclitaxel eluting stents paclitaxel เป็น potent antiproliferative agent ที่ยับยั้งการรวมตัวของ microtubules ซึ่งเป็น M phase ของ cell cycle ทำให้ยับยั้งการรวมตัวของเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน
Paclitaxel eluting stent หรือ TAXUS stent เป็น stainless steel ที่เคลือบด้วยยา paclitaxel ร่วมกับ co-polymer coating คือ translute, angiotech ซึ่งใช้เป็น biphasic release ของ paclitaxel เช่นเดียวกัน รูปแบบที่นิยมใช้คือ slow release
3. ตัวยาอื่นๆ ที่กำลังอยู่ในขั้นวิจัย
3.1 Zotarolimus เป็น sirolimus analogue ซึ่งยับยั้งการทำงานของ m TOR ที่หลั่งออกจาก carrier ที่เรียกว่า phosphorylcholine บนขดลวดที่เป็นแบบ cobalt-based alloy
3.2 Zomaxx stent เป็น zotarolimus บน low profile ของขดลวดที่เป็น tantalum และ stainless steel (Trimaxx) ที่มี modified phosphorylcholine เป็นตัวนำพา ซึ่งตัวยาออกฤทธิ์ได้ดีกว่าของ Medtronic device
3.3 Everolimus เป็น sirolimus analogue ยับยั้งการทำงานของ m TOR เช่นเดียวกัน โดยมี polyhy- droxyacid bioabsorbable polymer เป็นตัวพายาและเคลือบบน chromium cobalt stent
3.4 ตัวยาอื่นๆ ได้แก่ biolimus A9 เป็น sirolimus analogue เช่นเดียวกัน
Taclolimus เป็น sirolimus analogue และ paclitaxel ที่ contain ใน reservoir ภายในขดลวด
ประวัติศาสตร์ของขดลวด
1964 Dotter และ Judkins เป็นคนเริ่มต้นการใช้อุปกรณ์ผ่านทางผิวหนัง เพื่อรักษาระดับของการคงเปิดไว้ของหลอดเลือดที่เคยตีบมาแล้ว
1977 Gruntzig เป็นคนริเริ่มทำการขยายหลอดเลือดหัวใจผ่านทางผิวหนัง
1985 Palmaz et al เป็นคนนำขดลวดเคลือบไว้บนบัลลูนมารักษาหลอดเลือดตีบที่ขา ต่อมามีการดัด แปลงมาใช้กับหลอดเลือดหัวใจโดยให้ชื่อว่า Palmaz-Schatz stent
1986 Puel and Sigwart เป็นกลุ่มแพทย์กลุ่มแรกที่ฝังขดลวดในมนุษย์
1987 Sigwart และคณะ ได้ใช้ขดลวดค้ำยันป้องกันการปิดกลับฉุกเฉินของหลอดเลือดระหว่างการทำบัลลูนขยายหลอดเลือดหัวใจ
1993 มีการศึกษาทางด้านคลินิก 2 การศึกษาคือ BENESTENT และ STRESS trial เปรียบเทียบ Palmaz-Schatz stent กับ balloon angioplasty ทำให้การขยายหลอดเลือดหัวใจด้วยขดลวดจัดเป็นมาตรฐานการรักษา แต่ข้อจำกัดคือ การกลับมาตีบซ้ำของหลอดเลือดหัวใจแบบเนื้อเยื่อเกี่ยวพันนูนขึ้น แทนการเสื่อมของหลอดเลือดแดง จึงได้มีการค้นคิดและพัฒนาขดลวดเคลือบยาขึ้น เพื่อยับยั้งการกลับมาตีบซ้ำ องค์ประกอบของขดลวดเคลือบยาสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ส่วนคือ
1. platform คือ ส่วนของขดลวด
2. carrier คือ ส่วนของ polymer
3. agent คือ ตัวยาที่เคลือบบนขดลวดเพื่อป้องกันการตีบซ้ำ
ส่วนของ carrier หรือส่วนนำพาการออกฤทธิ์ของยามีหลายชนิดได้แก่ phosphorylcholine, biocompatible, noncrodable, biodegradable หรือ bioabsorbable polymers และ ceramic layers8



จาก meta-analysis พบว่า แม้ขดลวดเคลือบยาจะไม่สามารถลดอัตราตายโดยรวม หรือการเกิดภาวะกล้ามเนื้อหัวใจตายเมื่อเทียบกับขดลวดไม่เคลือบยา แต่พบว่าขดลวดเคลือบยา สามารถลดการกลับมาทำหัตถการซ้ำอย่างชัดเจน ทำให้การศึกษาต่อแต่นี้ไป ที่ต้องการเปรียบเทียบการขยายหลอดเลือดด้วยขดลวดชนิดใหม่กับกลุ่ม control คงไม่สามารถใช้ขดลวดที่ไม่เคลือบยาได้อีกต่อไป แม้แต่ในบริเวณที่ตีบแบบขยายได้ง่าย ไม่ซับซ้อนก็ตาม หากต้องการประเมินขดลวดตัวใหม่ ก็คงต้องเปรียบเทียบกับขดลวดเคลือบยาที่มีอยู่อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และเมื่อต้องการศึกษาขดลวดเคลือบยาในกลุ่มประชากรที่มีรอยโรคของหลอดเลือดที่ซับซ้อนเช่น กลุ่มผู้ป่วยเบา หวาน กลุ่มที่ตีบหลายเส้น คงต้องเปรียบเทียบกับการผ่าตัด ดังเช่นการศึกษา FREEDOM trial: Future REvascu-larization Evaluation in patients with Diabetes mellitus: Optimal management of Multi-vessel disease ซึ่งเป็นการเปรียบเทียบขดลวดเคลือบยากับการผ่าตัด หรือเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุมที่เคยทำการผ่าตัดมาก่อนเช่น ART II (Arterial Revascularization Therapy Study II) เทียบกับ ART I (Arterial Revascularization Therapy Study I surgical group) ผลการศึกษาเหล่านี้บ่งชี้แนวโน้มในอนาคตว่า ขดลวดที่ไม่เคลือบยา อาจมีที่ใช้น้อยลงหรือไม่มีการผลิตจำหน่ายอีกต่อไป แม้ขณะนี้จาก evidence based medicine การใช้ขดลวดเคลือบยากับผู้ป่วยทุกราย หรือทุกตำแหน่งที่มีการตีบของหลอดเลือด อาจจะเร็วเกินไปและยังไม่เป็นที่ยอมรับ อย่างไรก็ตาม มันเป็นการยากที่จะจินตนาการว่า การฝังขดลวดธรรมดา (non DES) จะให้ผลดี หรือมีประสิทธิภาพเทียบเท่าขดลวดเคลือบยา และถึงแม้จะมีความเป็นไปได้หลงเหลืออยู่บ้าง ก็ยังเป็นที่น่าสงสัย โอกาสที่จะพิสูจน์สมมติฐานดังกล่าวก็ยังมีความเป็นไปได้ คงจะต้องติดตามกันต่อไป

วันพุธที่ 17 มิถุนายน พ.ศ. 2552

Gel test

บทคัดย่อ (ไทย)
การตรวจหาปฏิกิริยาระหว่างแอนติเจนและแอนติบอดีของเม็ดเลือดแดง ใช้หลักการปฏิกิริยาที่จำเพาะแสดงออกให้เห็นในรูปของการจับกลุ่มของเม็ดเลือดแดง (hemagglutination) หรือการแตกของเม็ดเลือดแดง (hemolysis)

โดยทั่วไปใช้วิธีมาตรฐานหลอดทดลองในตัวกลางนำเกลือ ซึ่งวิธีทดสอบดังกล่าวถูกนำมาใช้ในการตรวจหาแอนติเจนของเม็ดเลือดแดง (red cell typing) ตรวจกรองหาแอนติบอดีในซีรัม (antibody screening test) หรือตรวจหาชนิดของแอนติบอดี (antibody identification) ตลอดจนการทดสอบความเข้ากันได้ของเลือดก่อนให้ผู้ป่วย (crossmatching) ปัจจัยสำคัญอันหนึ่งที่มีผลต่อการตรวจหาปฏิกริยาระหว่างแอนติเจนและแอนติบอดีของเม็ดเลือดแดงคือกระบวนการล้างเซลล์ก่อนเติมน้ำยา antihuman globulin serum และเทคนิคการเขย่าเพื่ออ่านผล ซึ่งต้องอาศัยความชำนาญและต้องมีประสบการณ์สูง โดยเฉพาะปฏิกิริยาที่ให้ผลบวกอย่างอ่อน (weak reaction) จึงมีผู้พัฒนาเทคนิค gel test มาใช้ในการตรวจหาปฏิกริยา โดยอาศัยหลักการให้ gel เป็นตัวกรองปฏิกิริยาการจับกลุ่มของเม็ดเลือดแดง โดยหลังจากนำ gel ไปปั่นในความเร็วที่เหมาะสม เม็ดเลือดแดงที่มีการจับกลุ่มจะค้างอยู่ด้านบนของผิว gel ส่วนเม็ดเลือดแดงที่ไม่เกิดการจับกลุ่มจะตกลงที่ก้นหลอด ทำให้ลดข้อผิดพลาดจากเทคนิคการปั่นและเขย่าอ่านผลได้ ในปัจจุบันมีบริษัทที่ผลิต gel test ออกจำหน่ายในท้องตลาดอย่างน้อย 4 บริษัท แต่มีราคาแพงมาก (ประมาณ 20-23 บาท ต่อการทดสอบ) ทำให้เป็นข้อจำกัดอย่างหนึ่งของ gel test ที่จะนำมาใช้ในงานประจำวัน ดังนั้นคณะผู้วิจัยจึงมีความประสงค์ที่จะพัฒนาและผลิต microtube gel test ขึ้นใช้ในห้องปฏิบัติการคลังเลือด โดยใช้อุปกรณ์พื้นฐานที่มีใช้ในห้องปฏิบัติการ และปรับปรุงให้เหมาะสมกับการใช้งานด้านต่าง ๆ โดยเฉพาะในห้องปฏิบัติการขนาดใหญ่ที่ต้องมีการตรวจสอบปฏิกริยาของเม็ดเลือดแดงเป็นจำนวนมาก ทั้งนี้เพื่อพัฒนาชุดการทดสอบโดยพึ่งพาเทคโนโลยีในประเทศ ลดการนำเข้าของผลิตภัณฑ์ที่มีราคาสูงจากต่างประเทศได้
------------------------------------------------

นักวิจัย ม.ขอนแก่น กับความสำเร็จในการพัฒนาชุดทดสอบ Microtube Gel Test
Source>http://www.myscientists.com/thai_technology/index.php?id=85

ดร.พลาเดช เฉลยกิตติ รักษาการผู้อำนวยการฝ่ายบ่มเพาะธุรกิจเทคโนโลยี อุทยานวิทยาศาสตร์ประเทศไทย ศ.ดร.ชัชนาถ เทพธรานนท์ รองผู้อำนวยการสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ และผู้อำนวยการศูนย์บริหารจัดการเทคโนโลยี และ ดร.กัญญวิมว์ กีรติกร ผู้อำนวยการศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ คุณนพดล พันธุ์พานิช กรรมการ บริษัท อินโนว์ (ประเทศไทย) จำกัด ร่วมลงนามอนุญาติสัญญาให้ใช้สิทธิ “ชุดทดสอบเพื่อใช้ตรวจหาปฏิกิริยาแอนติบอดีต่อแอนติเจนบนเม็ดเลือดแดง”
ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ หรือ ศูนย์ไบโอเทค ภายใต้สังกัด สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติหรือ สวทช. ได้สนับสนุน รศ.ดร.อมรรัตน์ ร่มพฤกษ์ คลังเลือดกลาง คณะแพทย์ศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น ศึกษาวิจัยเรื่อง การพัฒนาชุดทดสอบเพื่อใช้ตรวจหาปฏิกิริยาแอนติเจน-แอนติบอดีต่อเม็ดเลือดแดง โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาชุดทดสอบ Microtube Gel Test เพื่อใช้ตรวจหาปฏิกิริยาการจับกลุ่มของเม็ดเลือดแดง

ในวันนี้ (7 ต.ค. 51) ได้จัดให้มีพิธีลงนามสัญญาอนุญาตให้ใช้สิทธิ “ชุดทดสอบเพื่อใช้ตรวจหาปฏิกิริยาแอนติบอดีต่อแอนติเจนบนเม็ดเลือดแดง” ระหว่างมหาวิทยาลัยขอนแก่น ศูนย์ พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ และบริษัท อินโนว์ (ประเทศไทย) จำกัด

ทั้งนี้ การวิจัยเพื่อพัฒนา ถือเป็นหนึ่งในวิสัยทัศน์ของการสนับสนุนทุนวิจัยของ ศูนย์ไบโอเทค เพื่อให้งานวิจัยเป็นหนึ่งในการขับเคลื่อนศักยภาพด้ายเทคโนโลยีของประเทศไทย ดร.กัญญวิมว์ กีรติกร ผู้อำนวยการศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ กล่าวว่า “โครงการนี้ประสบความสำเร็จเป็นอย่างสูง เนื่องจากสามารถตอบโจทย์ของผู้ใช้ผลิตภัณฑ์ โดยเริ่มต้นจากตอบโจทย์ของหน่วยงานของผู้วิจัยเองที่ต้องใช้ผลิตภัณฑ์นี้เป็นประจำ ต่อมาก็ถูกนำไปขยายออกไปในวงกว้าง เพื่อเผยแพร่ให้ผู้ใช้งานในวงการเดียวกัน จนปัจจุบันถูกนำส่งต่อไปสู่การผลิตในระดับอุตสาหกรรม กระบวนการดังกล่าวนี้เริ่มต้นเมื่อปี 2547 ถือเป็นการเสริมปัจจัยเพื่อสนับสนุน การทำงานของนักวิจัยซึ่งเดิมมีอยู่แล้วในหน่วยงาน และจากการได้ทำงานร่วมกับนักวิจัยอย่างใกล้ชิด ทำให้สามารถปรับปรุง และพัฒนาแนวทางที่เหมาะสมร่วมกันมาอย่างต่อเนื่อง”

สำหรับ มหาวิทยาลัยขอนแก่น เป็นอีกหนึ่งในมหาวิทยาลัยชั้นนำของประเทศไทยที่มุ่งสู่การเป็นมหาวิทยาลัยแห่งการวิจัยและเป็นสถาบันชั้นนำของอาเซียน “การวิจัยครั้งนี้ได้มุ่งแก้ไขปัญหา การนำเข้าชุดทดสอบที่ใช้ตรวจหาปฏิกิริยาแอนติเจนและแอนติบอดีทางเลือด โดยได้ผลิตเพื่อใช้งานภายในโรงพยาบาลศรีนครินทร์ คณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น มาเป็นระยะเวลา 4 ปีแล้ว ซึ่งก็ได้ผลเป็นที่น่าพอใจและนำมาสู่การจดทะเบียนสิทธิบัตร” รศ.กิตติชัย ไตรรัตนศิริชัย รองอธิการบดีฝ่ายวิจัยและการถ่ายทอดเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยขอนแก่น กล่าว

การมอบสิทธิการถ่ายทอดเทคโนโลยี ชุดทดสอบ Microtube Gel Test นี้ให้แก่ บริษัท อินโนว์ (ประเทศไทย) จำกัด ซึ่งเป็นบริษัทของคนไทยที่เป็นสมาชิกของฝ่ายบ่มเพาะธุรกิจเทคโนโลยี อุทยานวิทยาศาสตร์ประเทศไทย สวทช. “ดิฉันขอแสดงความยินดีกับมหาวิทยาลัยขอนแก่นที่สร้างสรรค์ผลงานวิจัยที่มีคุณค่า และบริษัท อินโนว์ฯ ที่ได้เล็งเห็นถึงประโยชน์ของงานวิจัยนี้ จนนำไปสร้างเป็นผลิตภัณฑ์ออกสู่ตลาดในอนาคตอันใกล้ นอกจากนี้ขอขอบคุณ ไบโอเทค และอุทยานวิทยาศาสตร์ประเทศไทย ที่อยู่เบื้องหลังความสำเร็จที่คอยสนับสนุน และส่งเสริมให้เกิดการนำงานวิจัยไปใช้ในเชิงพาณิชย์” ศ.ดร.ชัชนาถ เทพธรานนท์ รองผู้อำนวยการสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ และผู้อำนวยการศูนย์บริหารจัดการเทคโนโลยี กล่าว

ด้าน ดร.พลาเดช เฉลยกิตติ รักษาการผู้อำนวยการฝ่ายบ่มเพาะธุรกิจเทคโนโลยี อุทยานวิทยาศาสตร์ประเทศไทย กล่าวเสริมว่า “ภายใต้ฝ่ายฯการถ่ายทอดดังกล่าวมีวัตถุประสงค์เพื่อให้เกิดการนำงานวิจัยสามารถถ่ายทอดสู่เชิงพาณิชย์ รวมทั้งทำให้สามารถเผยแพร่เทคโนโลยีไปสู่วงกว้าง”

คุณนพดล พันธุ์พานิช กรรมการ บริษัท อินโนว์ (ประเทศไทย) จำกัด กล่าวว่า “ชุดทดสอบ Microtube Gel Test ได้ทำให้การตรวจหมู่เลือดของผู้บริจาคเลือดและผู้รับเลือด มีความถูกต้อง แม่นยำ สะดวก และรวดเร็วยิ่งขึ้นจากวิธีดั้งเดิม และมีต้นทุนถูกกว่าสินค้านำเข้ามาก บริษัทจึงได้เสนอแผนธุรกิจสำหรับชุดทดสอบเจลสำหรับธนาคารเลือดแก่ไบโอเทคและมหาวิทยาลัยขอนแก่น และได้มีการประชุมกันทั้ง 3 ฝ่ายและมีความเห็นร่วมกันที่จะพัฒนาโครงการนี้สู่เชิงพาณิชย์ จึงได้เกิดพิธีลงนามในวันนี้ขึ้น”

ในสถานภาพปัจจุบัน ชุดทดสอบ Microtube Gel Test ที่ รศ.ดร.อมรรัตน์ พัฒนาสำเร็จ ได้มีการยื่นขอรับความคุ้มครองด้านทรัพย์สินทางปัญญาประเภทสิทธิบัตรเรียบร้อยแล้ว จากนี้ไปประเทศไทยจะได้ใช้ผลิตภัณฑ์ที่พัฒนา และผลิตขึ้นจากฝีมือนักวิจัยไทยกันอย่างแพร่หลายต่อไป

วันพฤหัสบดีที่ 11 มิถุนายน พ.ศ. 2552

Breath analyzer

Nanotechnology breath analyzer for kidney failure
(Nanowerk Spotlight)

High blood pressure and diabetes, increasingly common signs of the unhealthy lifestyle in most Western societies, often are the cause for chronic kidney disease (or chronic renal disease; CKD). CKD is a long-standing, progressive deterioration of renal function. In its end-stage, the disease is a debilitating medical condition of chronic kidney failure which requires intensive and costly treatments through dialysis or even transplantation. Initially, as renal tissue loses function, there are few abnormalities because the remaining tissue increases its performance. Diagnosis of CKD is mostly based on laboratory testing of renal function such as plasma levels of creatinine and urea, sometimes followed by renal biopsy. Imaging techniques are also applied to detect changes in size, texture, and position of the kidneys. These measurements are performed using ultrasound and are suitable only in patients suffering from progressive renal failure. Presently, renal biopsy remains the most definitive test to specifically diagnose chronic and acute renal failure. This method is invasive and thus comprises the risk of infections and bleeding among other possible complications. "So far, blood tests and urinalysis are the golden standard to identify a decline in kidney filtration, wherein high levels of creatinine and blood urea nitrogen usually reflect renal dysfunction – however, these tests tend to be highly inaccurate and may remain within the normal range even while 65-75% of kidney function is lost." Hossam Haick, senior lecturer in the Faculty of Chemical Engineering and the Russell Berrie Nanotechnology Institute at Technion-Israel Institute of Technology, tells Nanowerk. "Given the difficulties in separating healthy renal function from dysfunction, it is perhaps not too surprising that precise biochemical or clinical criteria for diagnosis of acute renal failure have been elusive. Therefore, there is an unmet need for a noninvasive method for detection of renal failure of various etiologies. Furthermore, the challenge remains to diagnose renal disorders with sufficient sensitivity and specificity to provide a large-scale screening technique, feasible for clinical practice, for people at increased risk of developing renal dysfunction." Haick, Zaid Abassi and coworkers from Technion used an experimental model of end stage renal disease (ESRD) in rats to identify by advanced, yet simple nanotechnology-based approach to discriminate between exhaled breath of healthy states and of ESRD states. The team reported their findings in the April 27, 2009 online edition of ACS Nano ("Sniffing Chronic Renal Failure in Rat Model by an Array of Random Networks of Single-Walled Carbon Nanotubes"). In their work, Haick and his team used gas chromatography/ mass spectroscopy in conjugation with solid phase microextraction of healthy and ESRD breath, collected directly from the trachea of the rats, to identify 15 common volatile organic compounds (VOCs) in all samples of healthy and ESRD states and 27 VOCs that appear in diseased rats but not in healthy states.
Online breath analysis via an array of chemiresistive random network of single walled carbon nanotubes (SWCNTs) coated with organic materials showed excellent discrimination between the various breath states. Furthermore, the analysis shows the adequacy of using representative simulated VOCs to imitate the breath of healthy and ESRD states and, therefore, to train the sensors’ array the pertinent breath signatures. "Using SWCNT networks circumvents the requirement of position and structural control (as is the case in devices based on individual SWCNT) because the devices display the averaged usual properties of many randomly distributed SWCNTs," says Haick. "An additional feature of SWCNT networks is that they can be processed into devices of arbitrary size using conventional microfabrication technology." An important implication of these findings, besides the detection of diseases directly related to the respiratory, cardiovascular, and renal systems, is the fact that VOCs are mainly blood borne and the concentration of biologically relevant substances in exhaled breath closely reflects that in the arterial system. Therefore, breath is predestined for monitoring different processes in the body.
Apart from the odor impression of chronic kidney failure, much about the biochemical processes and the formation of marker substances is already known. Haick notes that analysis of the various breath samples by an array of chemiresistive random network of SWCNTs showed excellent discrimination between the various breath states, while revealing significantly enhanced discriminations at lower humidity levels in the breath. "Furthermore, we show that it is enough to use selected number of simulated VOCs to 'train' the sensors’ array system to discriminate between the electronic patterns of healthy states and chronic failure states," says Haick. "Experiments to distinguish less severe kidney failure (e.g., 35-70% reduction in kidney function) and to distinguish chronic kidney failure from other disease (or patho-physiological) states that have a potential to produce a distorted profile of breath VOCs (e.g., liver failure, systemic infection, pneumonia, heart failure, etc.) are underway and will be published soon." The excellent discrimination between the various breath states obtained in this study provides expectations for future capabilities for diagnosis, detection, and screening various stages of kidney disease, especially in the early stages of the disease, where it is possible to control blood pressure, fat, glucose and protein intake to slow the progression. In terms of the devices, the challenges could be summarized in how to bring the sensing technology to a level that it will be very simple to use, lightweight, low-power, and able to detect diseases in noninvasive way (i.e., via breath samples) in real time.
By Michael Berger.
Nanowerk LLC

Biosensing

Nanoparticle Libraries for Biosensing Over the past couple of years, researchers have developed a number of standardized techniques for attaching an antibody or protein to the surface of a nanoparticle in order to create a targeted drug delivery vehicle or imaging agent. This approach works well when trying to target a known cancer biomarker, but the fact is that today, researchers have only a few such markers to choose from, and many types of cancers do not express those few known markers.
In an attempt to overcome this limitation, a team of researchers at the Massachusetts General Hospital has taken a different approach, creating a large library of nanoparticles, each with a different small molecule decorating its surface. They then screen this library to see if any of the nanoparticles will bind to any number of cancer cells while ignoring healthy cells.
Reporting its work in the journal Bioconjugate Chemistry, a team led by Ralph Weissleder, M.D., and Lee Josephson, Ph.D., describes the methods they use for attaching a variety of small organic molecules to the surface of a magnetic and fluorescent nanoparticle. The researchers chose to use small molecules of “nonbiological origin” with an eye on keeping costs and regulatory burdens low should any of these nanoparticles prove clinically useful.
The researchers also worked out a method to ensure that each chemical preparation went as planned. This latter step is critically important in order to distinguish between modified nanoparticles that have no biological activity and those that have no activity because the expected chemical modifications never occurred in the first place. Finally, in order to automate the screening process, the researchers also developed two techniques for “printing” the resulting libraries of modified nanoparticles onto glass slides or for adding each member of the library to the tiny indentations on a standard 96-well assay plate used in a wide variety of screening technologies.
In a demonstration experiment, the investigators prepared a 96-well plate in which each well contained macrophages, a type of immune system cell that has a propensity to engulf nanoparticles. They then added individual members of the library to each well and identified modified nanoparticles that were not taken very effectively by macrophages (see illustration). The macrophage-avoiding nanoparticles may be able to more effectively deliver drugs to tumors since more of them may be able to reach their target rather than be eliminated from the body by macrophages.
This work, which was funded by the National Cancer Institute, is detailed in a paper titled, “Development of nanoparticle libraries for biosensing.” This paper was published online in advance of print publication.
An abstract is available at the journal’s website.
Source>http://www.nanotechwire.com/news.asp?nid=2838

Nanoparticle

Combining Two Drugs in One Nanoparticle Overcomes Multidrug Resistance
Cancer cells, like bacteria, can develop resistance to drug therapy. In fact, research suggests strongly that multidrug-resistant cancer cells that remain alive after chemotherapy are responsible for the reappearance of tumors and the poor prognosis for patients whose cancer recurs. One new approach that shows promise in overcoming such multidrug resistance is to combine two different anticancer agents in one nanoscale construct, providing a one-two punch that can prove lethal to such resistant cells. This work appears in the journal Molecular Pharmaceutics.
Mansoor Amiji, Ph.D., principal investigator of the National Cancer Institute-funded Nanotherapeutic Strategy for Multidrug Resistant Tumors Platform Partnership at Northeastern University, and postdoctoral fellow Srinivas Ganta, Ph.D., created a nanoemulsion entrapping both paclitaxel and curcumin. The former compound is a widely used anticancer agent, whereas the latter comes from the spice tumeric and has been shown to inhibit several cancer-related processes.
The investigators prepared their nanoformulation by mixing the two drugs with flaxseed oil, the emulsifier lecithin from egg yolks, and the biocompatible polymer polyethylene glycol. To help track this nanoformulation, the investigators also added a fluorescent dye to the mixture. Ultrasonification for 10 minutes produced stable, nanosize droplets that were readily taken up by tumor cells grown in culture. In addition, the nanoformulation had significant anticancer activity that surpassed that of either of the two drugs administered together or separately, particularly in multidrug-resistant cells. Biochemical assays showed that the curcumin component inhibited P-glycoprotein, which tumor cells use to excrete anticancer agents and protect themselves from the effects of those agents. Both drugs also had the effect of triggering apoptosis in the treated cells.
This work, which was detailed in the paper “Coadministration of paclitaxel and curcumin in nanoemulsion formulations to overcome multidrug resistance in tumor cells,” was supported by the NCI Alliance for Nanotechnology in Cancer, a comprehensive initiative designed to accelerate the application of nanotechnology to the prevention, diagnosis, and treatment of cancer.
An abstract is available at the journal’s Web site.
>http://www.nanotechwire.com/news.asp?nid=7861

Capsules Encapsulated

Drug Deliver With Nanotechnology:
Capsules Encapsulated

When cells cannot carry out the tasks required of them by our bodies, the result is disease. Nanobiotechnology researchers are looking for ways to allow synthetic systems take over simple cellular activities when they are absent from the cell. This requires transport systems that can encapsulate medications and other substances and release them in a controlled fashion at the right moment.
The transporter must be able to interact with the surroundings in order to receive the signal to unload its cargo. A team led by Frank Caruso at the University of Melbourne has now developed a microcontainer that can hold thousands of individual "carrier units"—a "capsosome". These are polymer capsules in which liposomes have been embedded to form subcompartments.
Currently, the primary type of nanotransporter used for drugs is the capsule: Polymer capsules form stable containers that are semipermeable, which allows for communication with the surrounding medium. However, these are not suitable for the transport of small molecules because they can escape. Liposomes are good at protecting small drug molecules; however, they are often unstable and impermeable to substances from the environment. The Australian researchers have now combined the advantages of both systems in their capsosomes.
Capsosomes are produced by several steps. First, a layer of polymer is deposited onto small silica spheres. This polymer contains building blocks modified with cholesterol. Liposomes that have been loaded with an enzyme can be securely anchored to the cholesterol units and thus attached to the polymer film. Subsequently, more polymer layers are added and then cross-linked by disulfide bridges into a gel by means of a specially developed, very gentle cross-linking reaction. In the final step, the silica core is etched away without damaging the sensitive cargo.
Experiments with an enzyme as model cargo demonstrated that the liposomes remain intact and the cargo does not escape. Addition of a detergent releases the enzyme in a functional state. By means of the enzymatic reaction, which causes a color change of the solution, it was possible to determine the number of liposome compartments to be about 8000 per polymer capsule.
"Because the capsosomes are biodegradable and nontoxic", says Brigitte Staedler, a senior researcher in the group, "they would also be suitable for use as resorbable synthetic cell organelles and for the transport of drugs." In addition, the scientists are planning to encapsulate liposomes filled with different enzymes together and to equip them with specific "receivers" which would allow the individual cargo to be released in a targeted fashion. This would make it possible to use enzymatic reaction cascades for catalytic reaction processes.
Frank Caruso. A Microreactor with Thousands of Subcompartments: Enzyme-Loaded Liposomes within Polymer Capsules. Angewandte Chemie International Edition, 2009, 48, No. 24, 4359-4362 DOI: 10.1002/anie.200900386
>http://www.nanotechwire.com/news.asp?nid=7944

Dead or alive

Nanotechnology technique tells the difference
(From Nanowerk Spotlight)

A major concern in microbiology is to determine whether a bacterium is dead or alive. This crucial question has major consequences in food industry, water supply or health care. While culture-based tests can determine whether bacteria can proliferate and form colonies, these tests are time-consuming and work poorly with certain slow-growing or non-culturable bacteria. They are not suitable for applications where real-time results are needed, e.g. in industrial manufacturing or food processing. A team of scientists in France has now discovered that living and dead cells can be discriminated with a nanotechnology technique on the basis of their cell wall nanomechanical properties. This finding is totally new and has been made possible thanks to an interdisciplinary approach which mixes physics, biology and chemistry. This work is a key stone in the understanding of bacterial cell wall behavior. "We have developed a method to probe the mechanical properties of living and dead bacteria via atomic force microscope (AFM) indentation experimentations," Aline Cerf tells Nanowerk. ". Indeed, we provide a new way to probe bacterial cell viability based on cell wall nanomechanical properties, independently from cell ability to grow on a medium or to be penetrated by a fluorescent dye." Cerf, a PhD student in the NanoBioSystems group at LAAS-CNRS, is first author of a recent paper in Langmuir ("Nanomechanical Properties of Dead or Alive Single-Patterned Bacteria") where she and collaborators from LAAS-CNRS describe their findings. "We wanted to explore the modifications that could occur in the nanomechanical properties of a single E. coli bacterium, while it is alive and while it is dead," says Etienne Dague, a researcher in the NanoBioSystems group. "To reach this goal, it has been of first importance to immobilize the living bacteria in an aqueous environment to avoid any cell wall modifications due to a drying step." Thus, in developing a technique to probe the mechanical properties of bacteria via AFM indentation experiments, the French team also came up with an immobilization method for bacteria that doesn't require a chemical fixation.
The researchers set up a fast and simple procedure – based on a conventional microcontact printing and a simple incubation technique to generate functionalized patterns so as to induce local bacteria deposition – that allowed them to produce reliable chemical patterns exhibiting different surface properties to induce selective adsorption of individual bacteria in liquid media at registered positions. "We have evidenced a selective adsorption of bacteria on these local chemical patterns, producing highly ordered arrays of single living bacteria with a success rate close to 100%," says Cerf. The team then used this controlled immobilization method to study the mechanical properties of dead or alive bacterial cell in aqueous environment. Using force spectroscopy before and after heating , they measured the Young moduli of the same cell. The cells with a damaged membrane (after heating) present a Young modulus twice as high (6.1 ? 1.5 MPa versus 3.0 ? 0.6 MPa) as that of healthy bacteria. At the same time it has been impossible to evidence a difference between the AFM images of the living and the dead cell. "We have shown that we are capable of engineering large areas with patterns of single bacteria and this will be of major interest for future applications," says Dague. "Indeed, thanks to a periodic arrangement of cells, the process consisting in measuring the nanomechanical properties of cells could possibly be automated and a tool to count live or dead bacteria could be designed."

By Michael Berger.
Nanowerk LLC >http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=10816.php

What is nanotechnology?(8)

What is nanotechnology?
(1):> 1. The Significance of the Nanoscale
(2):>2. New Materials: Nanomaterials
(3):>2.1 Nanomaterials
(4):>3. Nanomaterial Science
(5):>3.1 Nanoscale in Two Dimensions
(6):>3.2 Nanoscale in Two Dimensions(cont.)
(7):>3.3 Nanoscale in Three Dimensions(cont.)
(8):>3.4 Nanoscale in Three Dimensions(cont.)

-----------------------------------------------------------
3.3 Nanoscale in Three Dimensions(cont.)

b) Fullerenes (carbon 60)
Model C60In the mid-1980s a new class of carbon material was discovered called carbon 60 (C60).Harry Kroto and Richard Smalley, the experimental chemists who discovered C60 named it "buckminsterfullerene", in recognition of the architect Buckminster Fuller, who was well-known for building geodesic domes, and the term fullerenes was then given to any closed carbon cage. C60 are spherical molecules about 1nm in diameter, comprising 60 carbon atoms arranged as 20 hexagons and 12 pentagons: the configuration of a football. In 1990, a technique to produce larger quantities of C60 was developed by resistively heating graphite rods in a helium atmosphere. Several applications are envisaged for fullerenes, such as miniature ‘ball bearings’ to lubricate surfaces, drug delivery vehicles and in electronic circuits.

c) DendrimersDendrimers are spherical polymeric molecules, formed through a nanoscale hierarchical self-assembly process. There are many types of dendrimer; the smallest is several nanometres in size. Dendrimers are used in conventional applications such as coatings and inks, but they also have a range of interesting properties which could lead to useful applications. For example, dendrimers can act as nanoscale carrier molecules and as such could be used in drug delivery. Environmental clean-up could be assisted by dendrimers as they can trap metal ions, which could then be filtered out of water with ultra-filtration techniques.
d) Quantum DotsNanoparticles of semiconductors (quantum dots) were theorized in the 1970s and initially created in the early 1980s. If semiconductor particles are made small enough, quantum effects come into play, which limit the energies at which electrons and holes (the absence of an electron) can exist in the particles. As energy is related to wavelength (or colour), this means that the optical properties of the particle can be finely tuned depending on its size. Thus, particles can be made to emit or absorb specific wavelengths (colours) of light, merely by controlling their size. Recently, quantum dots have found applications in composites, solar cells (Gratzel cells) and fluorescent biological labels (for example to trace a biological molecule) which use both the small particle size and tuneable energy levels. Recent advances in chemistry have resulted in the preparation of monolayer-protected, high-quality, monodispersed, crystalline quantum dots as small as 2nm in diameter, which can be conveniently treated and processed as a typical chemical reagent.

What is nanotechnology?(7)

What is nanotechnology?
(1):> 1. The Significance of the Nanoscale
(2):>2. New Materials: Nanomaterials
(3):>2.1 Nanomaterials
(4):>3. Nanomaterial Science
(5):>3.1 Nanoscale in Two Dimensions
(6):>3.2 Nanoscale in Two Dimensions(cont.)
(7):>3.3 Nanoscale in Three Dimensions(cont.)
(8):>3.4 Nanoscale in Three Dimensions(cont.)

3.3 Nanoscale in Three Dimensions

a) NanoparticlesNanoparticles are often defined as particles of less than 100nm in diameter. We classify nanoparticles to be particles less than 100nm in diameter that exhibit new or enhanced size-dependent properties compared with larger particles of the same material. Nanoparticles exist widely in the natural world: for example as the products of photochemical and volcanic activity, and created by plants and algae. They have also been created for thousands of years as products of combustion and food cooking, and more recently from vehicle exhausts. Deliberately manufactured nanoparticles, such as metal oxides, are by comparison in the minority.Nanoparticles are of interest because of the new properties (such as chemical reactivity and optical behaviour) that they exhibit compared with larger particles of the same materials. For example, titanium dioxide and zinc oxide become transparent at the nanoscale, however are able to absorb and reflect UV light, and have found application in sunscreens. Nanoparticles have a range of potential applications: in the short-term in new cosmetics, textiles and paints; in the longer term, in methods of targeted drug delivery where they could be to used deliver drugs to a specific site in the body. Nanoparticles can also be arranged into layers on surfaces, providing a large surface area and hence enhanced activity, relevant to a range of potential applications such as catalysts.Manufactured nanoparticles are typically not products in their own right, but generally serve as raw materials, ingredients or additives in existing products. Nanoparticles are currently in a small number of consumer products such as cosmetics and their enhanced or novel properties may have implications for their toxicity. For most applications, nanoparticles will be fixed (for example, attached to a surface or within in a composite) although in others they will be free or suspended in fluid. Whether they are fixed or free will have a significant affect on their potential health, safety and environmental impacts.

What is nanotechnology?(6)

What is nanotechnology?(1):> 1. The Significance of the Nanoscale(2):>2. New Materials: Nanomaterials(3):>2.1 Nanomaterials(4):>3. Nanomaterial Science(5):>3.1 Nanoscale in Two Dimensions(6):>3.2 Nanoscale in Two Dimensions(cont.)(7):>3.3 Nanoscale in Three Dimensions(cont.)(8):>3.4 Nanoscale in Three Dimensions(cont.)

3.2 Nanoscale in Two Dimensions(cont.)

b) Inorganic NanotubesInorganic nanotubes and inorganic fullerene-like materials based on layered compounds such as molybdenum disulphide were discovered shortly after CNTs. They have excellent tribological (lubricating) properties, resistance to shockwave impact, catalytic reactivity, and high capacity for hydrogen and lithium storage, which suggest a range of promising applications. Oxide-based nanotubes (such as titanium dioxide) are being explored for their applications in catalysis, photo-catalysis and energy storage.

c) NanowiresNanowires are ultrafine wires or linear arrays of dots, formed by self-assembly. They can be made from a wide range of materials. Semiconductor nanowires made of silicon, gallium nitride and indium phosphide have demonstrated remarkable optical, electronic and magnetic characteristics (for example, silica nanowires can bend light around very tight corners). Nanowires have potential applications in high-density data storage, either as magnetic read heads or as patterned storage media, and electronic and opto-electronic nanodevices, for metallic interconnects of quantum devices and nanodevices. The preparation of these nanowires relies on sophisticated growth techniques, which include selfassembly processes, where atoms arrange themselves naturally on stepped surfaces, chemical vapour deposition (CVD) onto patterned substrates, electroplating or molecular beam epitaxy (MBE). The ‘molecular beams’ are typically from thermally evaporated elemental sources.

d) BiopolymersThe variability and site recognition of biopolymers, such as DNA molecules, offer a wide range of opportunities for the self-organization of wire nanostructures into much more complex patterns. The DNA backbones may then, for example, be coated in metal. They also offer opportunities to link nano- and biotechnology in, for example, biocompatible sensors and small, simple motors. Such self-assembly of organic backbone nanostructures is often controlled by weak interactions, such as hydrogen bonds, hydrophobic, or van der Waals interactions (generally in aqueous environments) and hence requires quite different synthesis strategies to CNTs, for example. The combination of one-dimensional nanostructures consisting of biopolymers and inorganic compounds opens up a number of scientific and technological opportunities.

What is nanotechnology?(5)

What is nanotechnology?(1):> 1. The Significance of the Nanoscale(2):>2. New Materials: Nanomaterials(3):>2.1 Nanomaterials(4):>3. Nanomaterial Science(5):>3.1 Nanoscale in Two Dimensions(6):>3.2 Nanoscale in Two Dimensions(cont.)(7):>3.3 Nanoscale in Three Dimensions(cont.)(8):>3.4 Nanoscale in Three Dimensions(cont.)

3.2 Nanoscale in Two Dimensions

Two dimensional nanomaterials such as tubes and wires have generated considerable interest among the scientific community in recent years. In particular, their novel electrical and mechanical properties are the subject of intense research.

a) Carbon NanotubesCarbon nanotubes (CNTs) were first observed by Sumio Iijima in 1991. CNTs are extended tubes of rolled graphene sheets. There are two types of CNT: single-walled (one tube) or multi-walled (several concentric tubes). Both of these are typically a few nanometres in diameter and several micrometres to centimetres long. CNTs have assumed an important role in the context of nanomaterials, because of their novel chemical and physical properties. They are mechanically very strong (their Young’s modulus is over 1 terapascal, making CNTs as stiff as diamond), flexible (about their axis), and can conduct electricity extremely well (the helicity of the graphene sheet determines whether the CNT is a semiconductor or metallic). All of these remarkable properties give CNTs a range of potential applications: for example, in reinforced composites, sensors, nanoelectronics and display devices.Watch an animation of various nanotubes and a fullerene (buckyball):



CNTs are now available commercially in limited quantities. They can be grown by several techniques. However, the selective and uniform production of CNTs with specific dimensions and physical properties is yet to be achieved. The potential similarity in size and shape between CNTs and asbestos fibres has led to concerns about their safety.

What is nanotechnology?(4)

What is nanotechnology?(1):> 1. The Significance of the Nanoscale(2):>2. New Materials: Nanomaterials(3):>2.1 Nanomaterials(4):>3. Nanomaterial Science(5):>3.1 Nanoscale in Two Dimensions(6):>3.2 Nanoscale in Two Dimensions(cont.)(7):>3.3 Nanoscale in Three Dimensions(cont.)(8):>3.4 Nanoscale in Three Dimensions(cont.)

3. Nanomaterial Science

Nanomaterials are not simply another step in the miniaturization of materials. They often require very different production approaches. There are several processes to create nanomaterials, classified as ‘top-down’ and ‘bottom-up’. Although many nanomaterials are currently at the laboratory stage of manufacture, a few of them are being commercialised.Below we outline some examples of nanomaterials and the range of nanoscience that is aimed at understanding their properties. As will be seen, the behaviour of some nanomaterials is well understood, whereas others present greater challenges.
3.1 Nanoscale in One DimensionThin films, layers and surfacesOne-dimensional nanomaterials, such as thin films and engineered surfaces, have been developed and used for decades in fields such as electronic device manufacture, chemistry and engineering. In the silicon integrated-circuit industry, for example, many devices rely on thin films for their operation, and control of film thicknesses approaching the atomic level is routine. Monolayers (layers that are one atom or molecule deep) are also routinely made and used in chemistry. The formation and properties of these layers are reasonably well understood from the atomic level upwards, even in quite complex layers (such as lubricants). Advances are being made in the control of the composition and smoothness of surfaces, and the growth of films.Engineered surfaces with tailored properties such as large surface area or specific reactivity are used routinely in a range of applications such as in fuel cells and catalysts. The large surface area provided by nanoparticles, together with their ability to self assemble on a support surface, could be of use in all of these applications.Although they represent incremental developments, surfaces with enhanced properties should find applications throughout the chemicals and energy sectors. The benefits could surpass the obvious economic and resource savings achieved by higher activity and greater selectivity in reactors and separation processes, to enabling small-scale distributed processing (making chemicals as close as possible to the point of use). There is already a move in the chemical industry towards this. Another use could be the small-scale, on-site production of high value chemicals such as pharmaceuticals.

What is nanotechnology?(3)

What is nanotechnology?(1):> 1. The Significance of the Nanoscale(2):>2. New Materials: Nanomaterials(3):>2.1 Nanomaterials(4):>3. Nanomaterial Science(5):>3.1 Nanoscale in Two Dimensions(6):>3.2 Nanoscale in Two Dimensions(cont.)(7):>3.3 Nanoscale in Three Dimensions(cont.)(8):>3.4 Nanoscale in Three Dimensions(cont.)

2.1 Nanomaterials

DefinitionAlthough a broad definition, we categorise nanomaterials as those which have structured components with at least one dimension less than 100nm. Materials that have one dimension in the nanoscale (and are extended in the other two dimensions) are layers, such as a thin films or surface coatings. Some of the features on computer chips come in this category. Materials that are nanoscale in two dimensions (and extended in one dimension) include nanowires and nanotubes. Materials that are nanoscale in three dimensions are particles, for example precipitates, colloids and quantum dots (tiny particles of semiconductor materials). Nanocrystalline materials, made up of nanometre-sized grains, also fall into this category. Some of these materials have been available for some time; others are genuinely new. The aim of this chapter is to give an overview of the properties, and the significant foreseeable applications of some key nanomaterials.Two principal factors cause the properties of nanomaterials to differ significantly from other materials: increased relative surface area, and quantum effects. These factors can change or enhance properties such as reactivity, strength and electrical characteristics. As a particle decreases in size, a greater proportion of atoms are found at the surface compared to those inside. For example, a particle of size 30 nm has 5% of its atoms on its surface, at 10 nm 20% of its atoms, and at 3 nm 50% of its atoms. Thus nanoparticles have a much greater surface area per unit mass compared with larger particles. As growth and catalytic chemical reactions occur at surfaces, this means that a given mass of material in nanoparticulate form will be much more reactive than the same mass of material made up of larger particles.To understand the effect of particle size on surface area, consider a U.S. silver dollar. The silver dollar contains 26.96 grams of coin silver, has a diameter of about 40 mm, and has a total surface area of approximately 27.70 square centimeters. If the same amount of coin silver were divided into tiny particles – say 1 nanometer in diameter – the total surface area of those particles would be 11,400 square meters. When the amount of coin silver contained in a silver dollar is rendered into 1 nm particles, the surface area of those particles is 4.115 million times greater than the surface area of the silver dollar!
In tandem with surface-area effects, quantum effects can begin to dominate the properties of matter as size is reduced to the nanoscale. These can affect the optical, electrical and magnetic behaviour of materials, particularly as the structure or particle size approaches the smaller end of the nanoscale. Materials that exploit these effects include quantum dots, and quantum well lasers for optoelectronics.For other materials such as crystalline solids, as the size of their structural components decreases, there is much greater interface area within the material; this can greatly affect both mechanical and electrical properties. For example, most metals are made up of small crystalline grains; the boundaries between the grain slow down or arrest the propagation of defects when the material is stressed, thus giving it strength. If these grains can be made very small, or even nanoscale in size, the interface area within the material greatly increases, which enhances its strength. For example, nanocrystalline nickel is as strong as hardened steel. Understanding surfaces and interfaces is a key challenge for those working on nanomaterials, and one where new imaging and analysis instruments are vital.

What is nanotechnology?(2)

What is nanotechnology?(1):> 1. The Significance of the Nanoscale(2):>2. New Materials: Nanomaterials(3):>2.1 Nanomaterials(4):>3. Nanomaterial Science(5):>3.1 Nanoscale in Two Dimensions(6):>3.2 Nanoscale in Two Dimensions(cont.)(7):>3.3 Nanoscale in Three Dimensions(cont.)(8):>3.4 Nanoscale in Three Dimensions(cont.)

2. New Materials: Nanomaterials

Much of nanoscience and many nanotechnologies are concerned with producing new or enhanced materials. Nanomaterials can be constructed by 'top down' techniques, producing very small structures from larger pieces of material, for example by etching to create circuits on the surface of a silicon microchip. They may also be constructed by 'bottom up' techniques, atom by atom or molecule by molecule. One way of doing this is self-assembly, in which the atoms or molecules arrange themselves into a structure due to their natural properties. Crystals grown for the semiconductor industry provide an example of self assembly, as does chemical synthesis of large molecules. A second way is to use tools to move each atom or molecule individually. Although this ‘positional assembly’ offers greater control over construction, it is currently very laborious and not suitable for industrial applications.It has been 25 years since the scanning tunneling microscope (STM) was invented, followed four years later by the atomic force microscope, and that's when nanoscience and nanotechnology really started to take off. Various forms of scanning probe microscopes based on these discoveries are essential for many areas of today's research. Scanning probe techniques have become the workhorse of nanoscience and nanotechnology research. Here is a Scanning Electron Microscope (SEM) image of a gold tip for Near-field Scanning Optical Microscopy (SNOM) obtained by Focussed Ion Beam (FIB) milling. The small tip at the center of the structure measures some tens of nanometers.
Current applications of nanoscale materials include very thin coatings used, for example, in electronics and active surfaces (for example, self-cleaning windows). In most applications the nanoscale components will be fixed or embedded but in some, such as those used in cosmetics and in some pilot environmental remediation applications, free nanoparticles are used. The ability to machine materials to very high precision and accuracy (better than 100nm) is leading to considerable benefits in a wide range of industrial sectors, for example in the production of components for the information and communication technology, automotive and aerospace industries.

What is nanotechnology? (1)

What is nanotechnology?(1):> 1. The Significance of the Nanoscale(2):>2. New Materials: Nanomaterials(3):>2.1 Nanomaterials(4):>3. Nanomaterial Science(5):>3.1 Nanoscale in Two Dimensions(6):>3.2 Nanoscale in Two Dimensions(cont.)(7):>3.3 Nanoscale in Three Dimensions(cont.)(8):>3.4 Nanoscale in Three Dimensions(cont.)

The Significance of the Nanoscale

A nanometer (nm) is one thousand millionth of a meter. For comparison, a red blood cell is approximately 7,000 nm wide and a water molecule is almost 0.3nm across. People are interested in the nanoscale (which we define to be from 100nm down to the size of atoms (approximately 0.2nm)) because it is at this scale that the properties of materials can be very different from those at a larger scale. We define nanoscience as the study of phenomena and manipulation of materials at atomic, molecular and macromolecular scales, where properties differ significantly from those at a larger scale; and nanotechnologies as the design, characterisation, production and application of structures, devices and systems by controlling shape and size at the nanometer scale. In some senses, nanoscience and nanotechnologies are not new. Chemists have been making polymers, which are large molecules made up of nanoscale subunits, for many decades and nanotechnologies have been used to create the tiny features on computer chips for the past 20 years. However, advances in the tools that now allow atoms and molecules to be examined and probed with great precision have enabled the expansion and development of nanoscience and nanotechnologies.Watch an introduction to nanotechnology, starting with Richard Feynman's classic talk in December 1959 "There's Plenty of Room at the Bottom - An Invitation to Enter a New Field of Physics."



The bulk properties of materials often change dramatically with nano ingredients. Composites made from particles of nano-size ceramics or metals smaller than 100 nanometers can suddenly become much stronger than predicted by existing materials-science models. For example, metals with a so-called grain size of around 10 nanometers are as much as seven times harder and tougher than their ordinary counterparts with grain sizes in the hundreds of nanometers. The causes of these drastic changes stem from the weird world of quantum physics. The bulk properties of any material are merely the average of all the quantum forces affecting all the atoms. As you make things smaller and smaller, you eventually reach a point where the averaging no longer works. The properties of materials can be different at the nanoscale for two main reasons: First, nanomaterials have a relatively larger surface area when compared to the same mass of material produced in a larger form. This can make materials more chemically reactive (in some cases materials that are inert in their larger form are reactive when produced in their nanoscale form), and affect their strength or electrical properties. Second, quantum effects can begin to dominate the behaviour of matter at the nanoscale - particularly at the lower end - affecting the optical, electrical and magnetic behaviour of materials. Materials can be produced that are nanoscale in one dimension (for example, very thin surface coatings), in two dimensions (for example, nanowires and nanotubes) or in all three dimensions (for example, nanoparticles).

Source:>http://www.nanowerk.com/nanotechnology/introduction/introduction_to_nanotechnology_1.html

Nanomedicine

Nanomedicine

From >Wikipedia, the free encyclopedia

Nanomedicine is the medical application of nanotechnology. The approaches to nanomedicine range from the medical use of nanomaterials, to nanoelectronic biosensors, and even possible future applications of molecular nanotechnology. Current problems for nanomedicine involve understanding the issues related to toxicity and environmental impact of nanoscale materials.
Nanomedicine research is directly funded, with the US National Institutes of Health in 2005 funding a five-year plan to set up four nanomedicine centers. In April 2006, the journal Nature Materials estimated that 130 nanotech-based drugs and delivery systems were being developed worldwide.
Nanomedicine seeks to deliver a valuable set of research tools and clinically helpful devices in the near future.The National Nanotechnology Initiative expects new commercial applications in the pharmaceutical industry that may include advanced drug delivery systems, new therapies, and in vivo imaging.Neuro-electronic interfaces and other nanoelectronics-based sensors are another active goal of research. Further down the line, the speculative field of molecular nanotechnology believes that cell repair machines could revolutionize medicine and the medical field.
Nanomedicine is a large industry, with nanomedicine sales reaching 6.8 billion dollars in 2004, and with over 200 companies and 38 products worldwide, a minimum of 3.8 billion dollars in nanotechnology R&D is being invested every year.As the nanomedicine industry continues to grow, it is expected to have a significant impact on the economy.
------------------------------------------------------
Drug delivery
Nanomedical approaches to drug delivery center on developing nanoscale particles or molecules to improve the bioavailability of a drug. Bioavailability refers to the presence of drug molecules where they are needed in the body and where they will do the most good. Drug delivery focuses on maximizing bioavailability both at specific places in the body and over a period of time. This will be achieved by molecular targeting by nanoengineered devices.It is all about targeting the molecules and delivering drugs with cell precision. More than $65 billion are wasted each year due to poor bioavailability. In vivo imaging is another area where tools and devices are being developed. Using nanoparticle contrast agents, images such as ultrasound and MRI have a favorable distribution and improved contrast. The new methods of nanoengineered materials that are being developed might be effective in treating illnesses and diseases such as cancer. What nanoscientists will be able to achieve in the future is beyond current imagination. This will be accomplished by self assembled biocompatible nanodevices that will detect, evaluate, treat and report to the clinical doctor automatically.
Drug delivery systems, lipid- or polymer-based nanoparticles, can be designed to improve the pharmacological and therapeutic properties of drugs.The strength of drug delivery systems is their ability to alter the pharmacokinetics and biodistribution of the drug. Nanoparticles have unusual properties that can be used to improve drug delivery. Where larger particles would have been cleared from the body, cells take up these nanoparticles because of their size. Complex drug delivery mechanisms are being developed, including the ability to get drugs through cell membranes and into cell cytoplasm. Efficiency is important because many diseases depend upon processes within the cell and can only be impeded by drugs that make their way into the cell. Triggered response is one way for drug molecules to be used more efficiently. Drugs are placed in the body and only activate on encountering a particular signal. For example, a drug with poor solubility will be replaced by a drug delivery system where both hydrophilic and hydrophobic environments exist, improving the solubility. Also, a drug may cause tissue damage, but with drug delivery, regulated drug release can eliminate the problem. If a drug is cleared too quickly from the body, this could force a patient to use high doses, but with drug delivery systems clearance can be reduced by altering the pharmacokinetics of the drug. Poor biodistribution is a problem that can affect normal tissues through widespread distribution, but the particulates from drug delivery systems lower the volume of distribution and reduce the effect on non-target tissue. Potential nanodrugs will work by very specific and well-understood mechanisms; one of the major impacts of nanotechnology and nanoscience will be in leading development of completely new drugs with more useful behavior and less side effects.

----------------------------------------------------

Cancer
The small size of nanoparticles endows them with properties that can be very useful in oncology, particularly in imaging. Quantum dots (nanoparticles with quantum confinement properties, such as size-tunable light emission), when used in conjunction with MRI (magnetic resonance imaging), can produce exceptional images of tumor sites. These nanoparticles are much brighter than organic dyes and only need one light source for excitation. This means that the use of fluorescent quantum dots could produce a higher contrast image and at a lower cost than today's organic dyes used as contrast media. The downside, however, is that quantum dots are usually made of quite toxic elements.
Another nanoproperty, high surface area to volume ratio, allows many functional groups to be attached to a nanoparticle, which can seek out and bind to certain tumor cells. Additionally, the small size of nanoparticles (10 to 100 nanometers), allows them to preferentially accumulate at tumor sites (because tumors lack an effective lymphatic drainage system). A very exciting research question is how to make these imaging nanoparticles do more things for cancer. For instance, is it possible to manufacture multifunctional nanoparticles that would detect, image, and then proceed to treat a tumor? This question is under vigorous investigation; the answer to which could shape the future of cancer treatment.A promising new cancer treatment that may one day replace radiation and chemotherapy is edging closer to human trials. Kanzius RF therapy attaches microscopic nanoparticles to cancer cells and then "cooks" tumors inside the body with radio waves that heat only the nanoparticles and the adjacent (cancerous) cells.
Sensor test chips containing thousands of nanowires, able to detect proteins and other biomarkers left behind by cancer cells, could enable the detection and diagnosis of cancer in the early stages from a few drops of a patient's blood.
The basic point to use drug delivery is based upon three facts: a) efficient encapsulation of the drugs, b) successful delivery of said drugs to the targeted region of the body, and c) successful release of that drug there.
Researchers at Rice University under Prof. Jennifer West, have demonstrated the use of 120 nm diameter nanoshells coated with gold to kill cancer tumors in mice. The nanoshells can be targeted to bond to cancerous cells by conjugating antibodies or peptides to the nanoshell surface. By irradiating the area of the tumor with an infrared laser, which passes through flesh without heating it, the gold is heated sufficiently to cause death to the cancer cells.
Additionally, John Kanzius has invented a radio machine which uses a combination of radio waves and carbon or gold nanoparticles to destroy cancer cells.
Nanoparticles of cadmium selenide (quantum dots) glow when exposed to ultraviolet light. When injected, they seep into cancer tumors. The surgeon can see the glowing tumor, and use it as a guide for more accurate tumor removal.
One scientist, University of Michigan’s James Baker, believes he has discovered a highly efficient and successful way of delivering cancer-treatment drugs that is less harmful to the surrounding body. Baker has developed a nanotechnology that can locate and then eliminate cancerous cells. He looks at a molecule called a dendrimer. This molecule has over one hundred hooks on it that allow it to attach to cells in the body for a variety of purposes. Baker then attaches folic-acid to a few of the hooks (folic-acid, being a vitamin, is received by cells in the body). Cancer cells have more vitamin receptors than normal cells, so Baker's vitamin-laden dendrimer will be absorbed by the cancer cell. To the rest of the hooks on the dendrimer, Baker places anti-cancer drugs that will be absorbed with the dendrimer into the cancer cell, thereby delivering the cancer drug to the cancer cell and nowhere else (Bullis 2006).
In photodynamic therapy, a particle is placed within the body and is illuminated with light from the outside. The light gets absorbed by the particle and if the particle is metal, energy from the light will heat the particle and surrounding tissue. Light may also be used to produce high energy oxygen molecules which will chemically react with and destroy most organic molecules that are next to them (like tumors). This therapy is appealing for many reasons. It does not leave a “toxic trail” of reactive molecules throughout the body (chemotherapy) because it is directed where only the light is shined and the particles exist. Photodynamic therapy has potential for a noninvasive procedure for dealing with diseases, growths, and tumors.

----------------------------------------------------------

Surgery
At Rice University, a flesh welder is used to fuse two pieces of chicken meat into a single piece. The two pieces of chicken are placed together touching. A greenish liquid containing gold-coated nanoshells is dribbled along the seam. An infrared laser is traced along the seam, causing the two sides to weld together. This could solve the difficulties and blood leaks caused when the surgeon tries to restitch the arteries he/she has cut during a kidney or heart transplant. The flesh welder could meld the artery into a perfect.
-----------------------------------------------------------Visualization
Tracking movement can help determine how well drugs are being distributed or how substances are metabolized. It is difficult to track a small group of cells throughout the body so scientists used to dye the cells. These dyes needed to be excited by light of a certain wavelength in order for them to light up. While different color dyes absorb different frequencies of light, there was a need for as many light sources as cells. A way around this problem is with luminescent tags. These tags are quantum dots attached to proteins that penetrate cell membranes. The dots can be random in size, can be made of bio-inert material, and they demonstrate the nanoscale property that color is size-dependent. As a result, sizes are selected so that the frequency of light used to make a group of quantum dots fluoresce is an even multiple of the frequency required to make another group incandesce. Then both groups can be lit with a single light source

---------------------------------------------------------------

Nanoparticle targeting
It is greatly observed that nanoparticles are promising tools for the advancement of drug delivery, medical imaging, and as diagnostic sensors.[who?] However, the biodistribution of these nanoparticles is mostly unknown due to the difficulty in targeting specific organs in the body. Current research in the excretory systems of mice, however, shows the ability of gold composites to selectively target certain organs based on their size and charge. These composites are encapsulated by a dendrimer and assigned a specific charge and size. Positively-charged gold nanoparticles were found to enter the kidneys while negatively-charged gold nanoparticles remained in the liver and spleen. It is suggested that the positive surface charge of the nanoparticle decreases the rate of osponization of nanoparticles in the liver, thus affecting the excretory pathway. Even at a relatively small size of 5 nm , though, these particles can become compartmentalized in the peripheral tissues, and will therefore accumulate in the body over time. While advancement of research proves that targeting and distribution can be augmented by nanoparticles, the dangers of nanotoxicity become an important next step in further understanding of their medical uses.
---------------------------------------------------------------------

Neuro-electronic interfaces
Neuro-electronic interfaces are a visionary goal dealing with the construction of nanodevices that will permit computers to be joined and linked to the nervous system. This idea requires the building of a molecular structure that will permit control and detection of nerve impulses by an external computer. The computers will be able to interpret, register, and respond to signals the body gives off when it feels sensations. The demand for such structures is huge because many diseases involve the decay of the nervous system (ALS and multiple sclerosis). Also, many injuries and accidents may impair the nervous system resulting in dysfunctional systems and paraplegia. If computers could control the nervous system through neuro-electronic interface, problems that impair the system could be controlled so that effects of diseases and injuries could be overcome. Two considerations must be made when selecting the power source for such applications. They are refuelable and nonrefuelable strategies. A refuelable strategy implies energy is refilled continuously or periodically with external sonic, chemical, tethered, magnetic, or electrical sources. A nonrefuelable strategy implies that all power is drawn from internal energy storage which would stop when all energy is drained.
One limitation to this innovation is the fact that electrical interference is a possibility. Electric fields, electromagnetic pulses (EMP), and stray fields from other in vivo electrical devices can all cause interference. Also, thick insulators are required to prevent electron leakage, and if high conductivity of the in vivo medium occurs there is a risk of sudden power loss and “shorting out.” Finally, thick wires are also needed to conduct substantial power levels without overheating. Little practical progress has been made even though research is happening. The wiring of the structure is extremely difficult because they must be positioned precisely in the nervous system so that it is able to monitor and respond to nervous signals. The structures that will provide the interface must also be compatible with the body’s immune system so that they will remain unaffected in the body for a long time.In addition, the structures must also sense ionic currents and be able to cause currents to flow backward. While the potential for these structures is amazing, there is no timetable for when they will be available.

----------------------------------------------------

Medical applications of molecular nanotechnology
Molecular nanotechnology is a speculative subfield of nanotechnology regarding the possibility of engineering molecular assemblers, machines which could re-order matter at a molecular or atomic scale. Molecular nanotechnology is highly theoretical, seeking to anticipate what inventions nanotechnology might yield and to propose an agenda for future inquiry. The proposed elements of molecular nanotechnology, such as molecular assemblers and nanorobots are far beyond current capabilities.
-------------------------------------------------

Nanorobots
The somewhat speculative claims about the possibility of using nanorobots in medicine, advocates say, would totally change the world of medicine once it is realized. Nanomedicine would make use of these nanorobots (e.g., Computational Genes), introduced into the body, to repair or detect damages and infections. According to Robert Freitas of the Institute for Molecular Manufacturing, a typical blood borne medical nanorobot would be between 0.5-3 micrometres in size, because that is the maximum size possible due to capillary passage requirement. Carbon would be the primary element used to build these nanorobots due to the inherent strength and other characteristics of some forms of carbon (diamond/fullerene composites), and nanorobots would be fabricated in desktop nanofactories specialized for this purpose.
Nanodevices could be observed at work inside the body using MRI, especially if their components were manufactured using mostly 13C atoms rather than the natural 12C isotope of carbon, since 13C has a nonzero nuclear magnetic moment. Medical nanodevices would first be injected into a human body, and would then go to work in a specific organ or tissue mass. The doctor will monitor the progress, and make certain that the nanodevices have gotten to the correct target treatment region. The doctor will also be able to scan a section of the body, and actually see the nanodevices congregated neatly around their target (a tumor mass, etc.) so that he or she can be sure that the procedure was successful.
-------------------------------------------------------------

Cell repair machines
Using drugs and surgery, doctors can only encourage tissues to repair themselves. With molecular machines, there will be more direct repairs. Cell repair will utilize the same tasks that living systems already prove possible. Access to cells is possible because biologists can stick needles into cells without killing them. Thus, molecular machines are capable of entering the cell. Also, all specific biochemical interactions show that molecular systems can recognize other molecules by touch, build or rebuild every molecule in a cell, and can disassemble damaged molecules. Finally, cells that replicate prove that molecular systems can assemble every system found in a cell. Therefore, since nature has demonstrated the basic operations needed to perform molecular-level cell repair, in the future, nanomachine based systems will be built that are able to enter cells, sense differences from healthy ones and make modifications to the structure.
The possibilities of these cell repair machines are impressive. Comparable to the size of viruses or bacteria, their compact parts would allow them to be more complex. The early machines will be specialized. As they open and close cell membranes or travel through tissue and enter cells and viruses, machines will only be able to correct a single molecular disorder like DNA damage or enzyme deficiency. Later, cell repair machines will be programmed with more abilities with the help of advanced AI systems.
Nanocomputers will be needed to guide these machines. These computers will direct machines to examine, take apart, and rebuild damaged molecular structures. Repair machines will be able to repair whole cells by working structure by structure. Then by working cell by cell and tissue by tissue, whole organs can be repaired. Finally, by working organ by organ, health is restored to the body. Cells damaged to the point of inactivity can be repaired because of the ability of molecular machines to build cells from scratch. Therefore, cell repair machines will free medicine from reliance on self repair.
------------------------------------------------

Nanonephrology
Nanonephrology is a branch of nanomedicine and nanotechnology that deals with 1) the study of kidney protein structures at the atomic level; 2) nano-imaging approaches to study cellular processes in kidney cells; and 3) nano medical treatments that utilize nanoparticles and to treat various kidney diseases.
The creation and use of materials and devices at the molecular and atomic levels that can be used for the diagnosis and therapy of renal diseases is also a part of Nanonephrology that will play a role in the management of patients with kidney disease in the future. Advances in Nanonephrology will be based on discoveries in the above areas that can provide nano-scale information on the cellular molecular machinery involved in normal kidney processes and in pathological states. By understanding the physical and chemical properties of proteins and other macromolecules at the atomic level in various cells in the kidney, novel therapeutic approaches can be designed to combat major renal diseases. The nano-scale artificial kidney is a goal that many physicians dream of. Nano-scale engineering advances will permit programmable and controllable nano-scale robots to execute curative and reconstructive procedures in the human kidney at the cellular and molecular levels. Designing nanostructures compatible with the kidney cells and that can safely operate in vivo is also a future goal. The ability to direct events in a controlled fashion at the cellular nano-level has the potential of significantly improving the lives of patients with kidney diseases.