Нанотехнологии в медицине

Нанотехнологии для медицины

2017 год

Приставка "нано", пришедшая из греческого языка ("нанос" по ‑ гречески ‑ гном), означает одну миллиардную долю.

Один нанометр (нм) – одна миллиардная доля метра

1 нм = 0,000000001 м

Термин "нанотехнология" был введен в 1974 году профессором ‑ материаловедом

из Токийского университета

Норио Танигучи ,

который определил его

как "технология производства, позволяющая достигать сверхвысокую точность и

ультрамалые размеры ...порядка 1 нм ...".

Без малейшего преувеличения, начало XXI века проходит под знаком нанотехнологий

фотографии моделей различных «нанообъектов»

Перечислить все области, в которых эта глобальная технология может существенно повлиять на технический прогресс, практически невозможно. Можно назвать только некоторые из них:

• устройства микро‑ и наномеханики, в том числе наномоторы, нанороботы;
• авиационные, космические и оборонные приложения;

• фармацевтика и целевая доставка лекарств ,
• клиническая и медицинская диагностика,
• создание искусственных мускулов, костей, имплантация живых органов;

Нанотехнологии в медицине

В медицине проблема применения нанотехнологий заключается в необходимости изменять структуру клетки на молекулярном уровне, т.е. осуществлять "молекулярную хирургию" с помощью нанороботов.

медицинские нанороботы

1. Адресная доставка лекарств

Многие специалисты утверждают, что если человека не убивает болезнь, то его убивает лечение. В данном случае имеется в виду длиннейший список побочных эффектов и предупреждений, которые, к сожалению, присутствует в инструкции почти к каждому современному лекарственному средству. По словам учёных, конечной цели в организме достигает всего лишь одна из ста тысяч молекул препарата, ведённого внутривенно.

Добиться увеличения «адресности» лекарств, уменьшив их преждевременное выведение из организма, можно в том случае, если их молекулы поместить в своего рода «конверт», нечувствительный к внешним агрессивным воздействиям до тех пор, пока такая «посылка» не будет доставлена в конкретный пункт. В качестве таких «конвертов» решили использовать наночастицы.

Адресная доставка лекарств  – метод введения фармацевтических препаратов для достижения терапевтического эффекта у людей и животных. Чтобы лекарство было эффективным, важно, чтобы его молекулы попали к нужным клеткам: антидепрессанты попали в мозг, противовоспалительные средства - в места воспалений, антираковые препараты - в опухоль и т. д.

Нанокапсула

Ретровирусный вектор

Направленный транспорт лекарств в очаг развития патологического процесса позволяет добиться повышения эффективности уже существующей лекарственной терапии. Такая адресная доставка обеспечивает более эффективное действие лекарства и сохраняет окружающие ткани. Для нее служат нанокапсулы (стелс-липосомы) или векторы для генной терапии (вирусные и невирусные).

Техника «Нановзрыва»

Используя технику «нановзрыва», в результате которого в мембранах клеток образуются мельчайшие «дыры», исследователи продемонстрировали новые возможности для направленной доставки химических веществ в клетку. С помощью такой методики возможна доставка лекарств небольшой молекулярной массы, протеинов и ДНК непосредственно. 

Дендримеры

На место наиболее вероятного средства целевой доставки лекарственных препаратов претендуют дендримеры, 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.

на фото наноробот «делает укол» эритроциту

2. Нанокосметология

Секрет нанотехнологий в том, что очень-очень маленькие частицы обладают свойствами «больших» объектов. Благодаря наноизмельчению активные вещества легче взаимодействуют с клетками и воспринимаются ими как дружественные и полезные. Именно благодаря нанокомплексам кожа получает все необходимое, чтобы запустить естественные процессы омоложения, регенерации.

Нанокремы — это средства с уникальными частицами, которые проникают вглубь кожи и восстанавливают поврежденные участки, возвращая молодость, здоровье и красоту. Причем их эффективность намного превосходит действие «обычных» косметических средств.

Увлажняющий 

Нанокрем для подтяжки контура лица

нанокрем

Нанокрем для лица

Кроме того, нанокомплексы способны не только притягивать поверхностные загрязнения, омертвевшие клетки и токсины, но и успешно их выводить.

Токсины

Теперь профилактику старения можно начинать в любом возрасте, а возрастные изменения корректировать без инъекций и скальпеля хирурга.

Oмолаживающий нанокрем

Действие нанокомплексов не ограничивается хранением и перевозкой биологически активных веществ.

Нанокомплексы действуют подобно губке, удерживая активные вещества и витамины, несут их точно к цели, и высвобождают их только там, где необходимо по сигналу от клеток, испытывающих потребность в этих веществах.

Нанокомплексы притягивают и удерживают отмершие клетки и поверхностные загрязнения, вредные для кожи.

Нанокомплексы, благодаря особым биологическим механизмам, выводят токсины из глубоких слоев кожи.

Вывод:

В последние десять лет наблюдается экспоненциальный рост числа публикаций, посвященных новому разделу медицинских знаний – 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 и медицину.

Основными направлениями, в которых сосредоточились наномедицинские исследования, являются разработка способов направленной доставки лекарственных препаратов в поврежденные ткани, изучение диагностических подходов с использованием молекулярной визуализации, повышение чувствительности и разрешающей способности методов лабораторной диагностики.

Для решения этих задач в арсенале наномедицины имеются самые различные наноматериалы – дендримеры.

Нанотехнологии – это технологии сегодняшнего дня. Нанотехноло́гия — междисциплинарная область фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретического обоснования, практических методов исследования, анализа и синтеза, а также методов производства и применения продуктов с заданной атомарной структурой путём контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами.