Нанотехнологии в медицине - ABCD42.RU

Нанотехнологии в медицине

Нанотехнологии в медицине

Без малейшего преувеличения, начало XXI века проходит под знаком нанотехнологий. Нанотехнологии представляют совокупность приемов и методов, применяемых при изучении, производстве и использовании наноструктур, устройств и систем, включающих целенаправленный контроль и модификацию формы, размера, взаимодействия и интеграции составляющих их наномасштабных элементов (1-100 нм), для получения объектов с новыми химическими, физическими, биологическими свойствами. Приставка нано, пришедшая из греческого языка (nanos — гном), означает одну миллиардную долю (1нм=10-9м). Новые соединения и вещества, полученные с помощью нанотехнологий, имеют особую привлекательность для фармакологии, основной задачей которой является поиск новых эффективных лекарственных средств [1,6].

На сегодняшний день нанотехнологии широко применяются для точечной доставки лекарственных средств, что является особенно актуальным для терапии онкологических заболеваний, патологии нервной и сердечно-сосудистой систем, в спортивной медицине. Направленный транспорт лекарств в очаг развития патологического процесса позволяет добиться повышения эффективности уже существующей лекарственной терапии. Для нее служат нанокапсулы (стелс-липосомы) или векторы для генной терапии (вирусные и невирусные). В настоящее время в экспериментальной и клинической фармакологии используют дендримеры (обладающие антибластомным действием, выступают в роли транспортеров лекарственных средств); липосомы (обладают антиагрегантным и антиоксидантным действием, повышают биодоступность и транспортируют лекарства); нанокластеры (обладают антиоксидантным действием, повышают синтез АТФ, усиливают восприимчивость к лекарствам, ускоряют биохимические реакции и метаболизм лекарств в организме) [2,3].

На место наиболее вероятного средства целевой доставки лекарственных препаратов претендуют дендримеры, имеющие ветвящееся строение, к которым можно прикрепить определённое количество различных видов молекул. Так, например, первая группа молекул будет непосредственно бороться с болезнью, в то время как остальные займутся, так сказать, обеспечением процесса: помогут отследить лекарство в организме, выступит в качестве химического триггера, высвобождающего препарат по команде извне, а также будут посылать сигналы о результатах лечения. В данный момент некоторые нанопрепараты уже получили одобрение при лечении различных заболеваний, причём в первую очередь это касается серии препаратов, предназначенных для лечения онкологических заболеваний. Преимуществами дендримеров являются предсказуемость, контролируемость, возможность воспроизводить размеры макромолекул с большой точностью, наличие в макромолекулах пор и каналов, которые имеют хорошо воспроизводимую форму и размеры [2].

Примером нанокапсул являются липосомы, которые нетоксичны и биодеградируемы; их мембрана может сливаться с клеточной мембраной и обеспечивать доставку содержимого в клетку. Липосомы представляют собой наночастицы шаровидной формы, ограниченные билипидной мембраной, в полости которой находится водная среда. Активное вещество может располагаться в ядре липосомы (водорастворимые вещества) или в ее липидной оболочке (жирорастворимые вещества). Несмотря на то, что размеры липосом могут быть очень вариабельными, большинство липосом имеют диаметр менее 400 нм [2-4].

Существенное внимание ученые уделяют фосфолипидным наночастицам, которые применяются для введения вакцин и лекарственных соединений. Задачами лекарственных средств нового поколения является снабжение их такими системами доставки, которые обеспечивают постепенное дробное поступление лекарств в строго определенные органы или клетки-мишени, и оптимизация фармакологических свойств лекарственного вещества. Разработанные системы доставки используются во всех отраслях медицины: в эндокринологии, кардиологии, пульмонологии, онкологии и других. Их эффективность в значительной степени превышает эффективность обычных лекарственных форм [4].

Фуллерены — это сложные органические молекулы, имеющие шарообразную форму и полые внутри. Стенки фуллеренов непроницаемые для каких-либо материальных частиц: ионов, атомов, молекул. На их поверхности упорядоченно располагаются химические группы, подобранные таким образом, чтобы могли связываться с ранее выбранными клетками-мишенями, и были эффективны в борьбе с такими вирусными заболеваниями, как грипп и ВИЧ, а также нейродегенеративными, кардиологическими и онкологическими заболеваниями, остеопорозом и заболеваниями сосудов. Также исследуется возможность фуллеренов играть роль «ловушки» для свободных радикалов и дается оценка их противовирусной активности. Фуллерены обладают хорошей адсорбционной способностью, что способствуют созданию сорбентов на их основе для терапии атеросклероза [2,3].

Актуальным вопросом является возможность использования нанотрубок в качестве носителей лекарственных веществ. Нанотрубки представляют собой цельные цилиндрические структуры, образованные листками графита. Известно, что нанотрубки взаимодействуют с макромолекулами (ДНК, белки). Для доставки и высвобождения лекарственных веществ существуют три способа использования нанотрубок: сорбирование активных молекул препарата на сети нанотрубок или внутри их пучка; химическое присоединение лекарства к функционализированной внешней стенке нанотрубок; помещение молекул активного вещества внутрь просвета нанотрубки. Функционизированные нанотрубки могут служить переносчиками как небольших молекул лекарственных веществ, так и макромолекулярных комплексов[5].

Второе направление использования нанотехнологий в фармакологии – создание новых лекарственных средств, совершенствование хорошо известных лекарственных препаратов с целью повышения эффективности действия, улучшения биодоступности и уменьшения побочных эффектов. Кроме этого, наноносители обладают такими преимуществами, как высокая способность к проникновению активных компонентов внутрь клетки, улучшенные фармакокинетические показатели, возможность создания альтернативных лекарственных форм, а также переход от инъекционных форм преператов к назальным и трансдермальным. Еще одним важным преимуществом наночастиц как лекарственной формы выступает постепенное высвобождение лекарственного вещества, содержащегося в них, что ведет к пролонгированию времени его действия [2].

Необходимо подчеркнуть, что в настоящее время обширные перспективы использования в качестве лекарственных средств для диагностики и лечения ряда заболеваний имеют наночастицы металлов. Это обусловлено, прежде всего, широким спектром возможностей их практического применения, в которых используются специфические свойства как самих наночастиц, так и модифицированных ими материалов. Показано, в частности, что наночастицы серебра могут использоваться для получения разнообразных материалов с бактерицидными свойствами, наночастицы золота — для повышения эффективности и уменьшения побочных эффектов в радиотермальной терапии опухолей [7].

В то же время, за последнее десятилетие установлено, что наночастицы различных видов, особенно наночастицы металлов, попадая в организм человека, могут стать причиной серьезных заболеваний (нанопатологий), представляющих реальную угрозу здоровью и жизни людей. Известно, что наночастицы металлов могут проникать в организм человека разными путями: через слизистые оболочки дыхательных путей и пищеварительного тракта, трансдермально (например, при использовании косметических средств), через кровоток в составе вакцин и сывороток и т.д. Опасность распространения нанопатологий, хотя еще и не вполне осознана, но, несомненно велика уже сегодня, и, очевидно, будет нарастать в будущем. Выяснение причин патологического действия наночастиц и разработка способов борьбы с заболеваниями, вызванными проникновением в организм наночастиц, становятся сейчас предметом нового направления в экспериментальной медицине[8].

Вывод. В последние десять лет возросло число публикаций, посвященных наномедицине. Этот факт свидетельствует о том, что нанотехнологии, долгое время находившиеся почти исключительно в поле зрения материаловедения, физики и химии, сейчас активно внедряются в биологию, медицину, в частности, в фармакологию. Проведенные в последние годы исследования по созданию и изучению фуллеренов, дендримеров липосом, нанотрубок, наночастиц металлов показывают, что нанотехнологии открывают новые возможности в получении наночастиц и препаратов с принципиально новыми, еще не изученными свойствами. Таким образом, перспектива использования достижений нанотехнологии в фармакологии предвещает решение многих поставленных задач.

Стоматология: от зубного червя до нанороботов.

Современный мир стремительно развивается и новые технологии входят в нашу жизнь. Реальностью скоро станет 3D печать тканей, искусственный интеллект, нанотехнологии, глобальное упрощение доступа пациентов к получению медицинской помощи не только в своей стране, но и в любой клинике мира, которую они выберут, исходя из своих финансовых возможностей и доверия к клинике.

Нанотехнологии

Это область новых технологий, которую сегодня осваивают многие отрасли медицины и различные сферы бизнеса. По мнению большинства научных экспертов, именно нанотехнологии в медицине станут основополагающими в 21 веке.

Стоматология не является исключением, последние годы в ней активно разрабатываются и внедряются достижения нанотехнологий и ученые прогнозируют, что в течение последующих 50 лет сформируется и займет свое почетное место новая отрасль остеопатии в стоматологии – наностоматология.

Если говорить об истории, то наши предки, которые почти до середины 19 века верили, что причиной разрушения зубов был зубной червь и лечение зубов проводили странствующие лекари и цирюльники, сегодня были бы очень удивлены тем, что на службе врача стоматолога скоро станут нанороботы.

Начало нанотехнологий («нано», в переводе с греческого, означает карлик) было положено физиком Ричардом Фейнманом, который в 1959 году получил Нобелевскую премию за предложение использовать микроскопические наночастицы (по наношкале это 1 биллионная метра), микрооборудование и нанороботов, которые будут проникать в живые структуры на атомном уровне, выполнять самые разные лечебные процедуры и творить чудеса.

Сегодня нанотехнологии развиваются и находят свое применение в таких областях стоматологии, как местное обезболивание, нанодиагностика, восстановление зубов нанокомпозиционными материалами при кариесе и генерализованной стираемости, устранение повышенной чувствительности эмали наноматериалами, профилактическое восстановление твердых тканей зубов у детей и взрослых при начальном кариесе (биомиметическая регенерация), использование наночастиц для покрытия зубных имплантатов, нано-восстановительные костные цементы, нанооттискные материалы.

Использование нанотехнологий позволяет изменить подходы в диагностике и лечении многих стоматологических заболеваний и делает услуги врача стоматолога больше профилактическими, чем лечебными и требующими вмешательств.
Наностоматология — это начало новой эры лечения пациентов без боли, почти совершенная профессиональная гигиена благодаря использованию различных наноматериалов, нанороботов и биотехнологий, позволяющих восстанавливать твердые ткани зубов на микроскопическом уровне.

Читайте также  Разработка технологического процесса восстановления коленчатого вала компрессора КаМАЗ

Использование наноматериалов в стоматологии

Медицинский центр «Призма», следуя инновациям, предлагает услуги по профилактике кариеса у детей и взрослых (метод биомиметической регенерации), устранению повышенной чувствительности зубов и восстановлению зубов при кариесе и генерализованной стираемости с использованием наноматериалов.

Только после тщательно проведенной диагностики врачи-профессионалы медицинского центра, прошедшие обучение по использованию нанотехнологий в стоматологии, предложат вам индивидуальную программу профилактики и лечения для вашего конкретного клинического случая и дадут рекомендации по уходу за полостью рта.

Прекрасным профилактическим выбором на сегодняшний день является инновационная система Innodent, хорошо зарекомендовавшая себя во времени и показывающая видимый, положительный результат при обработке слабой, не полностью созревшей эмали у детей (особенно при несовершенной гигиене у ребенка), а также при начальном кариесе и повышенной чувствительности зубов у детей и взрослых.

Медицинский центр также предлагает программы по эстетической реставрации зубов при лечении множественного кариеса и системной генерализованной стираемости зубов, основными клиническими проявлениями которой является значительная потеря эмали и дентина, обнажение корней зубов и рецессия десен.

Реставрационные работы выполняются с использованием современных нанокомпозиционных материалов в одно или два посещения со щадящим и максимально сохраняющим ткани зубов подходом. Пломбирование зубов проводится по всей жевательной поверхности и в области корней с одновременным восстановлением утерянной высоты прикуса.

Частой причиной стираемости зубов является бруксизм, который проявляется множественными сколами, прогрессирующей потерей твердых тканей зубов в результате повышенного тонуса жевательных мышц при длительном эмоциональном стрессе, больших физических нагрузках. Лечение бруксизма, как и системной патологической стираемости, требует неотложных стоматологических вмешательств, так как при этом страдают не только твердые ткани зубов, но также происходит снижение высоты прикуса, наблюдаются патологические изменения в височнонижнечелюстных суставах, которые сопровождается болью, нарушением функции суставов и повышением тонуса жевательных мышц.

Тщательное комплексное обследование пациента, правильная диагностика, гнатологическое исследование перед реставрацией и использование нанокомпозиционных реставрационных материалов позволяют получить долгосрочные положительные результаты.

Важным этапом является период реабилитации после реставрационной работы. В этот период максимальное внимание уделяется поврежденным височно-нижнечелюстным суставам и повышенному тонусу мышц челюстно-лицевой области.

Обязательным является выполнение комплексной реабилитационной программы, которую назначают совместно врач травматолог-ортопед и остеопат. Очень хорошие клинические результаты получены при использовании современной терапии ударной волны в сочетании со специальными процедурами по миорелаксации мышц не только челюстно-лицевой области, но и проблемных зон тела пациента. Ведь костно-мышечная система челюстно-лицевой области тесно связана с организмом в целом.

Обязательным после реставрации являются регулярные осмотры и ношение окклюзионной каппы.

Повышенная чувствительность зубов и системная патологическая стираемость.

Давайте разберемся, что же такое повышенная чувствительность зубов и почему она возникает? Повышенная чувствительность зубов является достаточно распространенной проблемой в стоматологии и может проявляться дискомфортом или даже болью в одном или нескольких зубах при воздействии на зубы различных температур (холод, тепло) или определенных веществ (кислое, сладкое). Боль может быть острой и внезапной, хотя и быстро проходящей.

Что может быть причиной появления повышенной чувствительности?

1. Во-первых, это слишком интенсивная чистка зубов жесткой зубной щеткой и абразивной зубной пастой, при которой эмаль убывает с поверхности зубов, делая зуб менее защищенным и чувствительным. Чрезмерная чистка также приводит к опусканию десны (рецессии) и обнажению корней зубов, которые тоже может реагировать повышенной чувствительностью, так как в норме должны быть прикрыты и защищены десной.

2. Рецессия десны и повышенная чувствительность зубов часто бывают у людей, страдающих заболеваниями тканей пародонта, при которых наблюдаются воспалительно-дистрофические изменения в твердых и мягких тканях, окружающих зубы.

3. Сколы, трещины эмали и кариес тоже часто сопровождаются повышенной чувствительностью зубов.

4. Содержащая кислые продукты пища, включая газированные напитки (даже те, которые не содержат сахар), определенные фрукты (цитрусы), фруктовые соки, спортивные напитки и пища, содержащая много сахара. Длительное неконтролируемое использование ополаскивателей полости рта (некоторые из них содержат кислоты), поэтому лучше консультироваться со специалистом и выбирать нейтральные и фторсодержащие лечебно-профилактические средства.

Повышенная чувствительность может быть у людей, страдающих рефлюксом, когда эмаль разрушается под воздействием попадающего в полость рта желудочного сока, или у беременных при выраженном токсикозе и частой рвоте.

5. Повышенная чувствительность зубов при патологической стираемости один из самых значимых и ранних симптомов потери тканей зуба. Частой причиной стираемости является бруксизм и травматическая окклюзия, которые требуют неотложных стоматологических вмешательств, так как при этом страдают не только твердые ткани зубов, но также происходит снижение высоты прикуса, наблюдаются патологические изменения в височнонижнечелюстных суставах, которые сопровождаются болью, нарушением работы суставов и повышением тонуса жевательных мышц. Частыми жалобами, кроме боли в суставах, при патологической стираемости и травматической окклюзии, являются частые сколы зубов и реставраций, ангулярный хейлит, изменение внешности — опущение углов рта, укорочение нижней трети лица.

Тщательное комплексное обследование пациентов, правильная диагностика, гнатологическое исследование перед реставрацией и использование нанокомпозиционных реставрационных материалов позволяют получить долгосрочные положительные результаты. Реставрационные работы выполняются с использованием современных нанокомпозиционных материалов в одно или два посещения со щадящим и максимально сохраняющим ткани зубов подходом. Обязательным после реставрации являются регулярные осмотры и ношение окклюзионной каппы. Если же у вас возникли осложнения после удаления зуба, читайте одноименную статью нашего блога.

Что такое наносенсоры и как они помогают при диагностировании и лечении заболеваний

Советник гендиректора Международного медицинского кластера

Фаина Филина, советник гендиректора Международного медицинского кластера, рассказывает, как нанотехнологии применяются в медицине, каких результатов уже удалось достичь и какие перспективы ожидают индустрию в будущем.

Наночастицы, нанотехнологии и другие слова с «нано» появились в лексиконе россиян примерно с десяток лет назад, когда Россия взяла курс на инновационную экономику и развитие наноиндустрии.

Однако история нанорешений гораздо длиннее, а их применимость очень широка. Особенных успехов в применении нанотехнологий достигла медицина.

Как появились нанотехнологии?

История нанотехнологий начинается с лауреата Нобелевской премии по физике Ричарда Фейнмана, который в 1959 году прочитал лекцию с забавным названием There’s Plenty of Room at the Bottom («Внизу полным-полно места»).

Тогда он отметил, что с точки зрения законов физики нет никаких ограничений для работы на молекулярном и атомном уровнях. Для подобной работы, конечно же, нужно соответствующее оборудование, которое может измерять, оценивать, анализировать столь маленькие объекты.

Термин же «нанотехнологии» предложил в 1974 году японский физик Норио Танигути. Под этим названием подразумеваются манипуляции с мельчайшими объектами — их размеры составляют от одной десятой нанометра до ста нанометров. Для сравнения: диаметр человеческого волоса составляет восемьдесят тысяч нанометров.

В чем же привлекательность нанообъектов? Маленькие объекты приобретают специфические свойства: к примеру, небольшие группы атомов золота и серебра проявляют каталитические (ускоряющие процесс) свойства, в то время как большие группы чаще инертны.

Такая особенность маленьких частиц объясняется тем, что у них увеличивается отношение поверхности к объему — это позволяет им легче вступать в химические реакции.

«Медицинские нанороботы в действии»

Что такое наносенсоры

Существенный прогресс в области нанотехнологий стал возможен после создания методов, позволяющих проводить формирование наноструктур и наблюдение за ними (сканирующая туннельная микроскопия в 1981 году и атомно-силовая микроскопия в 1986 году).

В дальнейшем это привело к появлению наносенсоров — объектов, содержащих чувствительные наноэлементы, которые воспринимают параметры анализируемого объекта (например, состав воздуха или крови) и передают их в виде пригодного для практического использования сигнала.

По типу анализируемых объектов наносенсоры делятся на три класса:

  • физические наносенсоры — выявляют физические параметры анализируемых объектов;
  • химические наносенсоры — выявляют химический состав объекта и наличие тех или иных веществ в окружающей среде;
  • биологические наносенсоры (бионаносенсоры) — выявляют физиологическое состояние анализируемых объектов, наличие биологических веществ в окружающей среде.

Наносенсорами интересуются представители разных сфер деятельности, в том числе и медицины. Важнейшая цель диагностической медицины — выявление проблемы в максимально короткий срок, чтобы позволить врачам лечить пациентов до того, как произойдут необратимые или долгосрочные повреждения.

Одна из проблем, возникающих при диагностике медицинских состояний, состоит в том, что симптомы некоторых заболеваний проявляются только после определенного периода времени.

К тому моменту заболевание уже достигает той стадии, когда лечение становится более сложным, дорогим и зачастую менее результативным, чем если бы эта проблема была обнаружена раньше.

Наиболее яркий пример — это диагностика злокачественных новообразований, таких, как рак поджелудочной железы, который часто не сопровождается симптомами на ранней стадии.

Другим примером может служить инфицирование имплантата, что приводит к избыточному формированию рубцовой ткани. Когда инфицирование протеза становится очевидным, единственным решением становится его удаление и замена на новый.

Наносенсоры, созданные из углеродных нанотрубок (углеродные пластинки, свернутые в крошечные трубки), позволяют ускорить процесс диагностики. Они позволяют обнаружить заболевание на начальных стадиях развития за счет того, что их малый размер дает возможность точно регистрировать параметры объектов, локализованных в очень малых объемах.

Читайте также  Технология обработки древесины

К примеру, бионаносенсоры могут свободно циркулировать в потоке крови и скапливаться около клеток-мишеней или возле конкретных молекул, обнаруживая генетические дефекты в ДНК, поврежденные клетки или токсические вещества. Разработаны биосенсоры и для селективного определения фенолов, глутамина, молочной и аскорбиновой кислот, глюкозы, аммония и других веществ.

Существует и другой вариант наносенсора — нанопроволока, перспективный материал для диагностики. Ее поверхность без труда поддается химической модификации, что позволяет легко нанести на нее распознающие элементы для различных молекул и получать актуальную информацию о процессах, происходящих в живой клетке, без нарушения ее целостности и жизнеспособности.

Кроме диагностики, наносенсоры уже сейчас проявляют себя в терапии. У углеродных нанотрубок есть огромный потенциал для доставки лекарственных препаратов в необходимую локацию, а также для роли нагревательного элемента, способного разрушительно воздействовать на новообразования.

Нанотехнологии значительно улучшают систему доставки лекарств и делают ее безопаснее, нацеливая их терапевтические свойства только на пораженные участки тела, что особенно актуально в онкологии.

Как еще нанотехнологии используют в медицине

Ученые активно исследуют нанотехнологии и успешно находят им новое применение. Так, исследователи из Вустерского политехнического института используют антитела, прикрепленные к углеродным нанотрубкам в чипах, чтобы обнаружить раковые клетки в кровотоке или небольшом количестве крови, взятой у больного раком.

Исследователи считают, что этот метод может быть использован в простых лабораторных тестах, которые могут обеспечить раннее обнаружение онкологического заболевания.

Американские ученые также работают над повышением эффективности лучевой терапии колоректального рака с использованием наночастиц серебра и пегилированного графена (соединенного с полиэтиленгликолем) в качестве радиосенсибилизаторов.

In vitro наночастицы продемонстрировали впечатляющие результаты по внутриклеточному поглощению радиационно-чувствительными и относительно радиационно-устойчивыми клетками колоректального рака.

После введения наночастиц мышам с опухолями и проведения радиосенсибилизации значительно снизился рост колоректальных опухолей и увеличилось время выживания по сравнению с результатами лечения только облучением.

Перспективы рынка наносенсоров

По прогнозам, рынок наносенсоров с 2017 года по 2023 вырастет в среднем на 33,73% и достигнет общего размера рынка в $1,1 млрд. Широкий спектр применения нанотехнологий (энергетика, оборонная промышленность, экология, здравоохранение) побуждает крупнейшие компании инвестировать в эту сферу.

Таким образом, при активном развитии нанотехнологий мельчайшие частицы смогут радикально изменить современную медицину — уже сегодня нанотехнологии используются в глобальном масштабе и предлагают широкие возможности для улучшения диагностики и лечения ряда заболеваний.

Медицина

  • Проекты РОСНАНО для медицины и здравоохранения
  • Материалы для медицины

Наномедицина — нанонаука и наноинженерия, применяющие комплекс подходов для обеспечения применения нанотехнологических разработок в сфере практической медицины и здравоохранения.

Нанобиотехнология — область нанонауки и наноинженерии, применяющей методы и подходы нанотехнологии для создания устройств для изучения биологических систем. В рамках нанобиотехнологии также изучаются возможности использования живых систем для создания наноустройств.

Медицинская диагностика на основе наноустройств

Проведение медицинской диагностики заболеваний путем непосредственного наблюдения за молекулярными системами позволяет снизить ограничения традиционных методик, связанные с низкой чувствительностью и производительностью.

Внедрение нанотехнологических подходов в практику медицинской диагностики позволяет обеспечить следующие практические результаты:

  • повышение чувствительности и экспрессности анализа позволяет осуществлять раннюю диагностику заболеваний, что уже в ближайшее время может быть использовано для обнаружения онкологических, эндокринных и сердечно-сосудистых заболеваний, вирусных и бактериальных инфекций;
  • повышение производительности позволяет проводить комплексное обследование по набору диагностических критериев, что может быть использовано для индивидуализированного подхода к лечению и профилактике.

С учетом существующего в России задела в период 3—5 лет будут интенсивно развиваться, сертифицироваться и внедрятся в практику методики медицинской нанодиагностики онкологических заболеваний, вирусных гепатитов, ВИЧ-инфекций, методы оценки лекарственной устойчивости бактериальных возбудителей (в том числе туберкулеза), системы фармакологического мониторинга для оценки индивидуальной переносимости лекарств.

Системы адресной доставки лекарств

Направленный транспорт лекарств в очаг развития патологического процесса позволяет добиться повышения эффективности уже существующей лекарственной терапии. Мировой объем продаж лекарств с модифицированной системой доставки в настоящее время составляет 20% от общего объема рынка фармпрепаратов.

В России разработки систем адресной доставки ведутся по двум направлениям: пассивный направленный транспорт (облегченное проникновение естественных барьеров) и специфическая доставка («узнавание» патологической ткани), что отвечает мировому уровню развития исследований в этой области. Практические результаты уже в ближайшее время могут быть достигнуты в области использования фосфолипидных частиц, липосом и фуллеренов в качестве контейнеров для доставки препаратов (в том числе вакцин).

В долгосрочной перспективе существующий в России научный задел позволяет довести до коммерческих прототипов специфические системы доставки на основе антител или аптамеров, способных избирательно связываться с патологически измененными клетками.

Выполнение программы в части разработки систем адресной доставки лекарств позволит предложить новые терапевтические средства для лечения онкологических заболеваний, осложнений при трансплантации органов и тканей, гепатитов различной этиологии.

Биосовместимые наноматериалы

Особые свойства наноматсриалов могут быть использованы для выращивания искусственных органов и тканей. За рубежом разработана методика восстановления хрящевой ткани, которая имела механические и биохимические свойства, близкие к естественному хрящу. В России научно-практический задел по направлению сделан в области использования наноматсриалов для восстановления механических свойств зубной эмали. Ведутся разработки и в области разработки технологии обработки поверхностей методом нанонапыления с целью придания им антибактериальных свойств.

Дальнейшие перспективы развития включают комплекс согласованных опытно-конструкторских разработок, направленных на достижение практических результатов по двум направлениям: разработка способов улучшения эксплуатационных характеристик сертифицированных биоматериалов (как для нужд эндопротезирования и имплантации, так и для нужд медицинской технической промышленности) и разработка материалов с принципиально новыми качествами.

Государственная корпорация «Российская корпорация нанотехнологий» (РОСНАНО), выступая соинвестором в нанотехнологических проектах со значительным экономическим или социальным потенциалом, уже утвердила и реализует несколько проектов, продукция которых может использоваться в медицине и здравоохранении.

Важнейшей задачей нанотехнологий в ближайшие 10–20 лет, по мнению большинства экспертов, будет разработка материалов для медицины. Считается, что за эти годы будут созданы наноматериалы для целевой доставки лекарств, «умных» имплантатов (искусственных сосудов, искусственной кожи и т.д.) и искусственных органов, для интерфейса электронных устройств, вживляемых в человеческие органы, и самих органов для поддержания жизнедеятельности человека.

Научно-исследовательская работа на тему «Наномедицина: от идеи до воплощения»

Новые аудиокурсы повышения квалификации для педагогов

Слушайте учебный материал в удобное для Вас время в любом месте

откроется в новом окне

Выдаем Удостоверение установленного образца:

«Наномедицина: от идеи до воплощения»

Преподаватель физики Чикунова Л.В.

ОБПОУ «Курский электромеханический техникум»

« Здоровье — не всё, но всё без здоровья — ничто .»

Древнегреческий философ Сократ

Актуальность работы: будущее за наномедициной и нанофармакологией, их применение востребовано и незаменимо.

Гипотеза исследования: с помощью высоких технологий, таких как наномедицина и нанофармакология, можно победить болезни, которые сейчас считаются неизлечимыми.

Цель : изучить проблему использования нанотехнологий в медицине и фармакологии и привлечь внимание общественности к данной теме.

Из поставленной цели вытекают следующие задачи:

Познакомиться с понятиями «нанотехнология» и «наномедицина».

Рассмотреть развитие нанотехнологий в медицине.

Объяснить возможные причины вреда от их создания.

Выявить перспективы развития наномедицины в России и в Курском крае.

Объект исследования: наномедицина и нанофармакология.

Предмет исследования: сферы применения, возможности и перспективы наномедицины.

Методы исследования: сбор материала по теме, его анализ и обработка, оформление работы, тестирование, создание презентации.

Практическая значимость работы состоит в популяризации знаний по данной теме для людей, интересующихся этими вопросами.

Научная значимость: наномедицина является одним из активно развивающихся научных направлений медицинской науки.

Введение. В 21 веке современная наука достигла немыслимых высот в изучении молекулярного уровня, и поэтому перспективным направлением современной медицины и фармацевтики являются нанотехнологии.

Современная медицина сегодня начинает активно использовать достижения нанотехнологий, тем самым обретает новое направление своего развития- под названием наномедицина.

На сегодняшний день для понятия наномедицина , пожалуй, не существует исчерпывающего определения. Единственно, можно сказать, что наномедицина — это медицина, основанная на достижениях современной науки, охватывающих практически все знания, накопленные человеком.

Наномедицина является одним из активно развивающихся научных направлений медицинской науки и подразумевает — слежение, исправление, генетическую коррекцию и контроль биологических систем организма человека на молекулярном уровне, используя наноустройства, наноструктуры и информационные технологии.

Рассмотренная в данной работе проблема в настоящее время находится в центре внимания научной общественности как у нас в стране, так и за рубежом.

Сбор информации. При сборе информации для написания своей работы я убедилась, что многие газеты и журналы печатают по этому вопросу очень мало, поэтому большинство информации я почерпнула из интернет-сайтов.

В 1959 нобелевский лауреат Ричард Фейнман заявил, что однажды мы научимся двигать единичные атомы, помещать их в определенное место и приклеивать друг к другу. Когда мы этому научимся, сказал Фейнман, то мы сможем строить, разбирать и модифицировать любые объекты, состоящие из атомов, включая человеческие кости, кожу, органы, кровь и даже ДНК.

Новое междисциплинарное направление медицинской науки в настоящее время находится в стадии становления. Ее методы только выходят из лабораторий, а большая их часть пока существует только в виде проектов. Однако большинство экспертов полагает, что именно эти методы станут основополагающими в 21 веке. Так, например, Американский Национальный институт здоровья включил наномедицину в пятерку самых приоритетных областей развития медицины в XXI веке, а Национальный институт рака США собирается применять достижения наномедицины при лечении рака. Ряд зарубежных научных центров уже продемонстрировали опытные образцы в областях диагностики, лечения, протезирования и имплантирования.

Читайте также  Инновационная сфера деятельности в машиностроении

Классик в области нанотехнологических разработок и предсказаний Эрик Дрекслер в своих фундаментальных работах описал основные методы лечения и диагностики на основе нанотехнологий. Ключевой проблемой достижения этих поразительных результатов является создание машин ремонта клеток, прототипами которых являются нанороботы,

Медицинские нанороботы должны уметь диагностировать болезни, циркулируя в кровеносных и лимфатических системах человека и внутренних органов, доставлять лекарства и даже делать хирургические операции. Они смогут уничтожать болезни еще в момент их зарождения и возвращать молодость. Кроме того, представляется актуальным нахождение нанороботов в нервной системе для анализа ее деятельности, а также возможность корректировки собственной ДНК, например, для лечения аллергии и диабета.

Управление нанороботами будет осуществляться акустически путем подачи команд через компьютер.

Эти машины позволят прекращать кровотечения в течение1секунды, будучи более эффективными своих природных аналогов во много раз. Их работа будет заключаться в быстрой доставке к месту кровотечения связывающей сети. Эта искусственная сеть будет задерживать кровяные клетки, останавливая ток крови.

С помощью достижений нанотехнологии в целом, и наномедицины в частности, станет возможной имплантация наноустройств в человеческий мозг, многократно увеличивая знания человека и скорость его мышления.

Помимо медицинских нанороботов, существующих пока только в головах ученых, в мире уже созданы ряд технологий для наномедицинской отрасли. К ним относятся: адресная доставка лекарств к больным клеткам, диагностика заболеваний с помощью квантовых точек, лаборатории на чипе, новые бактерицидные средства.

Адресная доставка лекарств к больным клеткам позволяет медикаментам попадать только в больные органы, избегая здоровые, которым эти лекарства могут нанести вред.

По результатам исследований огромного числа ученых я сделала вывод о том, что в ближайшем будущем ожидается создание молекулярных роботов-врачей, которые могут «жить» внутри человеческого организма, устранять все возникающие повреждения или предотвращать возникновение таковых. Манипулируя отдельными атомами и молекулами, наноботы смогут осуществлять ремонт клеток.

Мои исследования . В рамках работы по данной теме мною были проведены статистические исследования, в результате которых было выявлено на сколько обучающиеся и педагоги Курского электромеханического техникума осведомлены о понятиях «нанотехнология» и «наномедицина», о применении нанотехнологии в медицине. Мною было опрошено 56 обучающих первого и второго курса и 14педагогов. Анкета включала в себя следующие вопросы:

1. Имеете ли вы какое-либо представление о нанотехнологиях?

2. Что вам известно о наночастицах?

3. Где применяются нанотехнологии?

4. Как вы считаете, можно ли использовать нанотехнологии в медицине и фармакологии?

5. Какие, по вашему мнению, неизлечимые заболевания можно вылечить с помощью наномедицины?

6. Можно ли считать наномедицину настоящим прорывом в развитии фундаментальной медицины?

7. Могут ли нанотехнологии в медицине и фармакологии представлять какую-либо опасность для здоровья человека?

8. Какие вам известны научные центры в России, Курском крае, занимающиеся изучением данной проблемы?

По результатам анкетирования я сделала вывод, что заявленная мною тема практически неизвестна ни обучающимся, ни педагогам несмотря на то, что весь прогрессивный мир, в том числе и научный, делает ставку на развитие высоких технологий, которыми являются также наномедицина и нанофармакология. И так как мы хотим считать себя частью цивилизованного общества, жить полноценной творческой жизнью, много работать и созидать, мы должны беречь своё здоровье. А помочь нам в этом могут только эти самые высокие технологии, ведь существующие на данный момент методы диагностики и лечения некоторых заболеваний себя исчерпали.

Мне захотелось разобраться, на каком уровне наномедицина и нанофармакология используются в Курском крае.

Я выяснила, что 18 октября 2012 года на базе Курского государственного университета был открыт Междисциплинарный нанотехнологический центр.

В нём действуют два уникальных микроскопа: электронный и атомно- силовой, использование которых даёт возможность молодым учёным проникнуть в наномир.

В частности, ведётся работа по исследованию межклеточных мембран. Мембрана- это важная составляющая часть клетки, режимы её работы позволяют исследовать, как клетка сопротивляется тем или иным вирусам, предсказать работу над какими-то конкретными лекарствами.

В Курске функционирует лаборатория органического синтеза, у истоков которой стоял доктор химических наук Юрий Маркович. Им были заложены главные направления работы лаборатории. Сегодня молодые учёные трудятся над новыми формами лекарственных препаратов. Аспирант Кирилл Богатырёв ведёт поиск соединений, которые не только обладают антимикробной активностью, но и не наносят большого вреда организму человека. Учёный работает с такими известными микроорганизмами как кишечная палочка, стафилакок и грибок Кандида.

Как известно, микроорганизмы с течением времени мутируют. У них появляется невосприимчивость к уже имеющимся лекарственным препаратам. Задача курских учёных модифицировать существующие химические соединения, перед которыми даже изменившиеся микроорганизмы не смогут устоять.

У другого курского учёного- Павла Сысоева, цель- найти новые методы борьбы с палочкой Коха (инновационный подход к решению сверхтрудной задачи). Для лечения туберкулёза исследователь предлагает использовать серу, кислород и азот. Чтобы получить лекарственный препарат простого набора этих трёх элементов недостаточно. Надо скомпоновать эти элементы так, чтобы они были полезны организму, т.е составить формулу.

Ещё одно направление работы лаборатории органического синтеза- микрокапсулирование. Это достаточно молодая, но интенсивно развивающаяся область науки. Путём химических реакций учёные получают из уже имеющихся лекарственных препаратов частицы размером в 50 микрон.

Курских учёных прежде всего интересует применение микрокапсулирования в фармацевтической отрасли. Этот метод позволяет защитить лекарственный препарат от кислой среды желудка и начать работать там , где необходимо.

Ученые Курского государственного медицинского университета – пионеры по части применения в отечественной хирургии имплантов. Импланты сегодня используются в таких медицинских областях, как хирургия, травматология, пластическая хирургия, офтальмология, гинекология, нейрохирургия, урология, сосудистая хирургия и других.

Современные приборы и реактивы, дополненные уникальными возможностями наноцентра, позволят курским учёным уже в скором времени выйти на новый уровень исследования.

Большие перспективы несут в себе и большие опасности. В этом отношении человек должен с максимальной осторожностью отнестись к небывалым возможностям нанотехнологий, направляя свои исследования на мирные цели. В противном случае он может подставить под удар свое собственное существование. Так, например, учёные установили, что некоторые наночастицы, напротив, могут вызывать рак в организме человека. Наночастицы из диоксида титана (TiO 2 ) накапливаются в организме и приводят к системным генетическим повреждениям. Они приводят к разрыву одно- и двухцепочечных ДНК, а также приводят к повреждению хромосом. Использование наночастиц в косметике не менее вредно, чем добавки мышьяка и свинца.

В частности, некоторые ученые полагают, что появление наночастиц в атмосфере в промышленных масштабах может изменить климат Земли, а также предупреждают об опасности употребления пищи, созданной с использованием нанотехнологий.

Кроме того, отмечают ученые, распространение наночастиц в воздухе может обострить такие заболевания, как астму, эмфизему и другие легочные заболевания.

Как видим, наночастицы – это уже настоящее. Пока мы не можем точно сказать, принесут ли они пользу или вред человечеству. Но одно ясно, современный человек должен знать и хорошо ориентироваться в новых направлениях науки, тем более, что нам придется жить в мире нанотехнологий.

Заключение. Перспективы развития наномедицины велики. Утверждается, что в ближайшем будущем, с помощью нанотехнологий можно будет не только побороть любую физическую болезнь, но и предотвратить ее появление. Поэтому, я считаю, что медицина на нано уровне будет намного эффективней, чем прежняя. Мы должны использовать её с умом там, где она по настоящему необходима. Она, не в коем случае, не должна становиться чем-то вроде пластической хирургии, которую используют люди, у которых и так здоровый организм.

Из проделанной работы делаю вывод, что нанотехнологии — это прорыв, дорога в будущее. Наномедицина — это путь к здоровому человеку.

Алфимов.М.В. Научно-технический журнал » Российские нанотехнологии», том 5, №9-10 2010 г.

Балабанов В., Балабанов И. Нанотехнологии. Наука будущего. — М.: Эксмо, 2009.

Байбурин В.Б. Нанотехнологические методы в биологии клеток /В.Б. Байбурин, Ю.П. Волков, Н.П. Коннов // Вопр. прикладной физики. — 2000. — Вып. 6. — С. 108-109

Волков А. Наноробот под названием «микроб»? / А. Волков // Знание — сила. — 2007. — N 11. — С. 4-11

Макаров Н.В. Нанотехнологии для решения экологических и медицинских проблем / Н.В. Макаров // Строит. материалы, оборудование, технологии ХХI века. — 2007. — N 3. — С. 58-59

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: