Ditulis oleh:

Nanoteknologi merupakan satu cabang ilmu sains yang melibatkan penghasilan dan aplikasi bahan yang bersaiz nano dalam keadaan fizikal, kimia dan biologi. Nanoteknologi berfokus pada struktur dan bahan yang mempunyai dimensi antara 1 hingga 100 nanometer.  Sebagai perbandingan, atom yang membentuk jirim air mempunyai julat saiz antara 0.1 nanometer (nm), saiz sel darah merah adalah 5 mikrometer (μm) dan saiz rambut pula dalam lingkungan 100 μm. Gambar 1 menunjukkan skala perbandingan saiz sesuatu bahan.

Bahan bersaiz nano mempunyai banyak kelebihan yang unik jika dibandingkan dengan bahan bersaiz makro seperti mempunyai kekuatan dan ketahanan mekanikal serta sifat termal dan konduktiviti yang lebih tinggi. Nanoteknologi berkemungkinan besar akan memberi impak yang mendalam kepada ekonomi dan masyarakat kita pada abad ke-21 ini. Lebih-lebih lagi apabila penyelidikan nanoteknologi telah menampakkan kejayaan dalam pelbagai bidang seperti bahan, elektronik, tenaga, bioteknologi, teknologi maklumat, keselamatan negara, penjagaan kesihatan dan perubatan.

Dalam bidang perubatan, nanoteknologi telah berkembang pesat dan menawarkan pelbagai faedah dalam menambahbaik teknik-teknik pencegahan, pengesanan dan rawatan pelbagai penyakit kronik seperti kanser. Kepelbagaian inovasi dalam perubatan nanoteknologi atau nanoperubatan menawarkan penyelesaian untuk penjagaan kesihatan yang lebih baik, efisien dan berpatutan. Kaedah inovasi ini telah diaplikasikan dalam beberapa bidang perubatan yang penting antaranya: 

1. Agen penyampai ubat: Partikel yang bersaiz nano (nanopartikel) boleh direka sebagai pembawa ubat ke kawasan tertentu di dalam badan untuk rawatan sesuatu penyakit. Sasaran ubat yang dihantar oleh pembawa bersaiz nano (nanocarrier) kepada tisu kanser atau tisu berpenyakit ini tidak akan melibatkan sel badan yang sihat. Teknik nanopartikel membolehkan ubat disalut oleh bahan bersaiz nano sebagai kapsul dan seterusnya diubahsuai secara spesifik terhadap bahagian organ yang disasarkan. Pengkapsulan ubat ini dapat meningkatkan kecekapan serta ketepatan penyampaian dos ubat yang diberikan kepada pesakit, disamping dapat mengurangkan kesan sampingan terhadap organ badan lain yang sihat. Perkembangan terbaru penggunaan nanopartikel tertumpu kepada nanopartikel berasaskan logam, seperti nanopartikel emas. Kajian menunjukkan nanopartikel emas mempunyai ciri-ciri unik yang sesuai untuk penghantaran ubat dan juga untuk pengimejan dalam diagnosis penyakit.2 Pengubahsuaian juga boleh dilakukan pada permukaan kapsul ubat nanocarrier seperti penambahan liposom, polimer dan dendrimer yang berfungsi untuk meningkatkan kestabilan nanocarrier dalam sel badan manusia. Sehingga kini kajian yang lebih terperinci masih aktif dijalankan untuk memastikan tahap penyampaian ubat dapat dimaksimumkan pada organ sasaran yang dirawat.

2. Agen pengimejan: Nanopartikel boleh digunakan sebagai agen kontras dalam teknik pengimejan di hospital seperti pengimejan resonans magnetik (MRI), tomografi berkomputer (CT) dan ultrabunyi (ultrasound). Sebagai contoh, dalam proses mengesan penyakit kanser, nanopartikel daripada elemen logam gadolinium boleh digunakan dalam proses pengimejan CT. Ia digunakan untuk tujuan memperbaiki pengesanan organ dan struktur dalaman tubuh yang tidak normal secara visual. Kehadiran nanopartikel ini sebagai agen kontras mampu memaksimumkan resolusi visual sel-sel tertentu membantu pengesanan awal penyakit dan diagnosis yang tepat.

3. Kejuruteraan sel tisu: Contoh aplikasi nanoteknologi dalam perubatan regeneratif dan pembedahan plastik adalah dengan menggunakan nanopartikel yang serasi dengan badan pesakit. Ia bertindak sebagai faktor penggalak pertumbuhan dan penyembuhan tisu yang telah rosak.  Ia juga menyokong pertumbuhan sel baru untuk menggantikan sel-sel penyakit yang sudah mati dan sudah dibuang ketika pembedahan.3 Bahan yang bersaiz nano ini membolehkan visual yang lebih baik, meningkatkan fungsi biologi tisu, membaiki atau menggantikan tisu lembut dan keras, saraf dan vaskular dalam bidang pembedahan plastik.4

4. /Terapeutik: Nanoteknologi boleh digunakan dalam terapi atau rawatan sesuatu penyakit. Contohnya rawatan bersasar kanser, dimana nanopartikel menghantar ubat secara selektif kepada sel kanser sahaja. Dalam masa yang sama juga, penghantaran ubat tersebut mampu mengurangkan kerosakan pada tisu lain yang sihat. Nanopartikel juga digunakan dalam terapi gen (genetic) dengan bertindak sebagai penghantar ubat terapeutik gen untuk membetulkan gangguan genetik dalam penyakit tertentu.

5. Diagnostik: Alat pengesan (sensor) telah dicipta menggunakan bahan berskala nano untuk tujuan pengesanan (diagnosis) dan pemantauan awal penyakit. Bahan bersaiz nano ini yang mempunyai ciri-ciri optikal, magnetik dan elektrikal yang unik, yang mengesan biopenanda (biomarker) penyakit tertentu. Seterusnya alat ini boleh menghasilkan isyarat diagnostik penyakit tersebut dengan tepat. Perkembangan dalam bidang ini membuatkan pengesanan sesuatu penyakit menjadi lebih sensitif dan spesifik.

6. Biopenderia (biosensor) : Alat pengesan berskala nano berfungsi memantau pelbagai parameter biologi dalam tubuh manusia seperti aras glukosa, skala pH dan biopenanda. Alat ini membolehkan kesihatan dipantau secara berterusan dan mencegah sebarang kemudaratan dengan pantas. Pada peringkat diagnosis penyakit, terdapat alat biopenderia yang dinamakan nanoarrays. Ia adalah alat yang mengandungi susunan tiub atau wayar, bersaiz kira-kira beberapa nanometer. Ia boleh digunakan untuk mengesan molekul biologi DNA atau protein secara satu persatu, mengesan cas elektrik yang mengikat molekul-molekul tersebut, dan juga mampu mengesan gula dalam darah.5

7. Aplikasi antibakteria:  Nanopartikel juga mempunyai ciri-ciri unik seperti aktiviti antimikrob yang membolehkan bahan tersebut digunakan sebagai salutan pada alat perubatan, pembalut luka dan permukaan-permukaan sesuatu bahan. Bahan ini bertindak sebagai penghalang bagi sebarang jangkitan dan melawan bakteria yang kebal kepada sistem imun badan atau ubat.

Nano robotik: Bidang ini membawa harapan baru dalam pelbagai aspek perubatan, termasuk agen penyampaian ubat dan pembedahan invasif minimum. Prosedur pembedahan ini melibatkan teknik akses dalam badan melalui sayatan yang sangat kecil dan minimum sahaja. Nanorobot dapat digunakan untuk mencapai akses yang tepat dalam badan manusia, membantu doktor dalam menjalankan pembedahan yang lebih selamat, mengurangkan risiko komplikasi dan mempercepat pemulihan pesakit. 

Secara keseluruhan, nanoteknologi telah membawa kemajuan yang penting dalam bidang perubatan. Penggunaan nanoteknologi dalam perubatan telah mengembangkan teknik-teknik diagnosis penyakit, penghantaran ubat tersasar, perubatan regeneratif, dan pembedahan plastik. Aplikasi ini memberi harapan untuk terapi yang diperibadikan (personalized therapy) dan ramalan rawatan (prognosis) yang lebih baik. Ini hanyalah sebahagian kecil aplikasi penggunaan nanoteknologi dalam perubatan. Sehingga kini masih banyak kajian dan perkembangan yang berterusan dalam meningkatkan tahap kesihatan secara menyeluruh. Dengan perkembangan berterusan bidang nanoperubatan ini, diharapkan akan ada lebih banyak inovasi dalam penjagaan kesihatan dan perubatan pada masa hadapan. 

Sumber:

1. https://question.pandai.org/uploads/image/2145/CH-11-05-05-nano-BI.png

2. Ozeki T, Tagami T. Development of Drug Delivery Technology and Nanomedicine by Using Gold Nanoparticles. Yakugaku Zasshi [Internet]. 2021 [cited 2022 Apr 25];141:323–326. Available from: https://www.jstage.jst.go.jp/article/yakushi/141/3/141_20-00179-3/_article/-char/ja/. 

3. Boisseau P, Loubaton B. Nanomedicine, nanotechnology in medicine. C R Phys. 2011;12:620–636. 

4. Amin K, Moscalu R, Imere A, et al. The future application of nanomedicine and biomimicry in plastic and reconstructive surgery. Nanomedicine. 2019;14:2679–2696.

5. Bhushan B. Introduction to Nanotechnology. In: Bhushan B, editor. Springer Handbook of Nanotechnology. Springer-Verlag Berlin Heidelberg; 2010. p. 1–13.