И в наши дни встречаются
загадочные технологии,
которые в будущем
овладеют всем миром...
В последние годы быстрыми темпами развивается наномедицина, ко-торая привлекает всеобщее внимание не только чисто научными достиже-ниями, но и социальной значимостью. Под этим термином сегодня понимают применение нанотехнологий в диагностике, мониторинге и лечении заболе-ваний.
Выделяют 5 основных областей применения нанотехнологий в меди-цине: доставка активных лекарственных веществ, новые методы и средства лечения на нанометровом уровне, диагностика in vivo, диагностика in vitro, медицинские имплантаты (Wagner V., Wechsler D., 2004).
Интерес фармацевтической и медицинской промышленности к нано-технологиям в последние годы значительно повысился, поэтому следует ждать значительных вложений в эту область. В недалеком будущем нанотех-нологии будут играть одну из ведущих ролей в качестве движущей силы ин-новаций в медицине. Уже в 2004 г. мировой оборот наномедицинских препа-ратов оценивался экспертами в 6 млрд. долл. Правда, в этих подсчетах экс-перты относят к наномедицинским любые медицинские технологии, в кото-рых используются наноматериалы или нанотехнологии. Так, применение на-ночастиц золота в экспресс-диагностике является лишь одной из составных частей диагностического теста, но их присутствие дает основание экспертам причислить данный способ диагностики к нанотехнологиям.
Системы доставки активных веществ В 60-е годы прошлого века были получены липосомы, способные доставлять в орган-мишень лекарст-венное вещество. Различают два вида липосом: мультиламелларные липосо-мы, диаметр которых может составлять до 10 микрометров, и состоящие из одной ламеллы (пластинки) с диаметром примерно от 20 до 50 нанометров. Последние используются в качестве средства доставки активного лекарст-венного вещества.
Активные вещества и новые способы лечения Нанометровые мо-лекулы могут применяться непосредственно в качестве активных веществ. В частности, интересным классом молекул с этой точки зрения являются денд-римеры. Эти разветвленные, как крона дерева, молекулы (отсюда их назва-ние) могут достигать размера мелких протеинов. По сравнению с классиче-скими полимерными молекулами они обладают тем преимуществом, что можно контролировать их синтез с заданными свойствами, т.е. запрограмми-ровать для определенного медицинского применения. Кроме того, на поверх-ности можно расположить специфическим образом определенные функцио-нальные группы, так что они будут особенно эффективно взаимодействовать с вирусами и клетками. Одним из новых принципов является размельчение активных лекарственных веществ до нанометровых размеров. Так пытаются решить проблему недостаточной растворимости ЛС: 40% новых активных веществ, которые сейчас находятся в разработке, растворяются плохо и, со-ответственно, обладают недостаточной биодоступностью. Иная концепция заложена в основу термотерапии наночастицами. Это новый способ лечения раковых опухолей. Суть метода в том, что наночастицы вводят в опухоль, а затем либо за счет воздействия магнитного поля, либо лазерного облучения их нагревают, при этом опухолевые клетки разрушаются.
Диагностика in vivo Революционные достижения геномики и моле-кулярной биологии привели к лучшему пониманию молекулярных процес-сов, которые лежат в основе болезней. Диагностику, основанную на передаче визуальной информации о молекулярных структурах, можно назвать молеку-лярной визиографией. Здесь используется тот же принцип, что и при тради-ционных методах получения изображений – радиографии, эхографии, УЗИ и т.д., только требуется иное контрастное вещество, а также специальные ме-дицинские приборы и системы обработки данных. Контрастное вещество для молекулярной диагностики состоит из наночастиц, с которыми соединены визуализирующие компоненты и определенные антитела либо какие-нибудь другие молекулы, способные отыскать цель. Когда контрастное вещество вводится в кровеносное русло, его поисковые компоненты взаимодействуют с целевыми структурами на поверхности больной клетки по принципу «ключ-замок», и визуализирующие компоненты попадают в больные ткани. После этого остается «считать» визуализированную информацию. Сложные молекулярные контрастные вещества, создаваемые на основе нанотехнолоий, пока еще не доступны для клинической практики. Но уже внедрены простые контрастные вещества, которые состоят из наночастиц окиси железа. Они обеспечивают высокую контрастность в диагностике заболеваний печени.
Диагностика in vitro Эксперты указывают, что нанотехнологии спо-собствовали ренессансу биосенсорики, т.к. они позволили осуществить со-вершенно новые сенсорные концепции. Нанотехнологии в диагностике in vitro развиваются в двух направлениях: 1) использование наночастиц как маркеров биологических молекул; 2) применение инновационных нанотех-нологических способов измерения. Фирма Nanosphere из Иллинойса разрабо-тала новые диагностические тесты для выявления онкологических заболева-ний, болезни Альцгеймера и муковисцидоза. Причем заявлено, что новый ди-агностический тест для муковисцидоза будет стоить в 10 раз дешевле имею-щихся сегодня.
Имплантаты и биоматериалы Имплантология получила в послед-ние десятилетия импульс для развития в связи с потребностью в способах и средствах восстановления или замещения органов и тканей. Ряд фирм уже давно работают с нанокристаллическими материалами и покрытием поверх-ности имплантатов гидроксиапатитом. Материалы из нанокристаллического гидроксилапатита применяются для лечения костных дефектов, причем бла-годаря нанокристаллической структуре в таком имплантате могут закреп-ляться костеобразующие клетки и процесс остеогенеза практически включает искусственный материал в естественную кость. Недавно начало развиваться еще одно направление нанотехнологических биоматериалов - нановолокна, которые ученые предполагают использовать при тканевом инжиниринге – создании искусственных тканей (в перспективе – возможно также и органов) на основе клеточных технологий.
Заключение. Таким образом, сегодня закладывается фундамент при-менения нанотехнологий практически во всех областях медицины. При этом в системах доставки и в диагностике in vivo в настоящее время преимущест-венно используются наночастицы как носители активных лекарственных или контрастных веществ в пораженные органы и ткани-мишени.