Grundprinzipien der Nanotoxikologie

Der Bedarf an multifunktionalen Nanomaterialien und Nanobiotechnologien wird durch eine breite Entwicklung moderner Industrien wie Landwirtschaft, Pharmazie und Medizin bestimmt. Die nicht adressierte Wirkung von Krebsmedikamenten verursacht jedoch schwere Nebenwirkungen im Körper, was ein großes Problem in der antitumorösen Chemotherapie darstellt. Dieses Problem könnte durch die Immobilisierung traditioneller Antitumor-Medikamente auf Nanoplattformen verschiedener Struktur umgangen werden, die die Wirksamkeit der Antitumor-Medikamente erhöhen und ihre allgemeine Toxizität im Organismus reduzieren könnten. Ein weiteres Problem, das bei der Verwendung traditioneller antitumoröser Chemotherapie auftritt, ist die schnelle Entwicklung einer Mehrfachmedikamentenresistenz von bösartigen Neoplasmen, die hauptsächlich durch das Funktionieren eines speziellen Transportsystems in der Plasmamembran der Zellen verursacht wird. Entwickelte Nanoträger könnten die Krebsmedikamente für dieses System „unsichtbar“ machen. Auf den ersten Blick erscheint das Problem der schlechten Wasserlöslichkeit vieler natürlicher (z. B. Taxol) und synthetischer (verschiedene heterozyklische Verbindungen) Antitumor-Substanzen einfach, ist aber tatsächlich recht schwierig zu lösen. Diese Substanzen sind nur in organischen Lösungsmitteln (z.B. Dimethylsulfoxid) gut löslich, die für den Körper hochtoxisch sind. Die Verwendung spezifischer Nanoplattformen zur Immobilisierung biologisch aktiver Substanzen, die schlecht in Wasser löslich sind, hat eine Reihe von Vorteilen, einschließlich Biokompatibilität, der Möglichkeit, die gewünschte Größe, Architektur des Moleküls und seine chemische Funktionalisierung zu wählen. Die chemischen und physikochemischen Eigenschaften dieser Nanoplattformen sind so gestaltet, dass sie für die Konjugation verschiedener Medikamente, einschließlich Antitumor-Medikamente, geeignet sind. Bis vor wenigen Jahrzehnten fiel die Umweltauswirkung von Nanomaterialien, die weit verbreitet für biomedizinische Zwecke verwendet wurden, aus dem Blickfeld der Ermittler. Heutzutage ist jedoch klar erkennbar, dass die biomedizinischen Nanomaterialien aufgrund ihrer erhöhten biologischen Wirksamkeit sogar gefährlicher für lebende Organismen, einschließlich Menschen, sein könnten als traditionelle Medikamente.