„Nanobiomechanik“ ist ein relativ selten verwendetes Wort, das verwendet wird, um die Mechanik lebender Zellen in Aktion zu beschreiben. Das Präfix „Nano“ ist so etwas wie ein Schlagwort, denn die relevanten Längenskalen lebender Zellen werden in Mikrometern und nicht in Nanometern gemessen, obwohl einige der relevanten Kräfte auf der Nanometerskala auftreten. Da Zellen die Bausteine aller Lebewesen sind, ist das Verständnis ihrer Nanobiomechanik hilfreich, um ihre Eigenschaften auf Makroebene vorherzusagen und zu analysieren.
Ein Forscher auf dem Gebiet der Nanobiomechanik, Subra Suresh, ein Materialwissenschaftler am MIT, ist ein Pionier bei der Anwendung von nanoskaligen Messungen auf lebende Zellen. In einem Experiment maß er den Unterschied in den physikalischen Eigenschaften zwischen gesunden roten Blutkörperchen und roten Blutkörperchen, die mit Malariaparasiten infiziert waren. Mit winzigen Sensoren, die Kräfte messen können, die so klein wie ein Piconewton (ein Billionstel Newton) sind, stellte Suresh fest, dass mit Malaria infizierte rote Blutkörperchen zehnmal steifer waren als gesunde rote Blutkörperchen, drei- bis viermal steifer als zuvor geschätzt. Die Nanobiomechanik dieser Zellen ist wichtig, da starre Zellen Kapillaren verstopfen können, was zu Hirnblutungen führen kann.
Die Forscher hoffen, dass die Nanobiomechanik uns helfen wird, mehr über bestimmte Krankheiten zu erfahren und neue Behandlungen oder Heilungen für sie zu entwickeln. Malaria ist ein Ziel, andere sind Muskeldystrophie, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Leber- und Bauchspeicheldrüsenkrebs sowie Sichelzellenanämie. Bei jeder dieser Krankheiten zeigen einzelne Zellen Veränderungen der physikalischen Eigenschaften, die theoretisch gemessen werden können, um die Krankheit besser zu verstehen.
Nanobiomechanik kann auch eine Rolle bei der Entwicklung neuer nanoskaliger Materialien oder Geräte spielen, die in den menschlichen Körper implantiert werden sollen, wie Herzschrittmacher, Prothesen oder futuristischere Implantate wie Hippocampusersatz. Derzeitige menschliche Implantate sind in der Regel nicht nanoskalig strukturiert, da unser Wissen über vorteilhafte Muster auf dieser Skala aufgrund unzureichender Untersuchungen begrenzt ist. Langfristig hoffen die Forscher, dass mithilfe von Nanobiomechanik Implantate hergestellt werden können, die so gut mit dem menschlichen Körper verschmelzen, dass die Wahrscheinlichkeit einer Abstoßung nahe Null ist und die Implantate so effizient und natürlich sind wie die Organe selbst.