Нанотехнологии в медицине

1. Что такое нанотехнологии?

В нашей стране
правительство приняло
программу по развитию
наноиндустрии в России.
Слово «нанотехнологии» в
одночасье стало модным,
СМИ живо обсуждают
перспективы страны в свете
развития этой
многообещающей научной
отрасли. А что такое
нанотехнологии и чем они
могут быть полезны?
Мы хорошо знаем что
сантиметр – сотая доля метра,
миллиметр – тысячная, а
нанометр - миллиардная
часть метра. Нано обозначает миллиардную
долю чего-либо.

2.

3.

Нанотехнологии – это
способы создания
наноразмерных структур,
которые придают
материалам и устройствам
полезные, а иногда просто
необыкновенные свойства,
технологии изготовления
сверхмикроскопических
конструкций из
мельчайших частиц
материи. Нанотехнологии
это возможность создавать
новые материалы с
заданными свойствами из
мельчайших элементов –
атомов, и со временем они
кардинально изменят нашу
жизнь к лучшему.

4. Нанотехнологии в медицине

От нанотехнологических
разработок в медицине ждут
революционных достижений в
борьбе с раком, с особо
опасными инфекциями, в ранней
диагностике, в протезировании.
По всем этим направлениям
ведутся интенсивные
исследования. Некоторые их
результаты уже пришли в
медицинскую практику. Вот
лишь два ярких примера:
Убивая микробов и разрушая
опухоль, лекарства обычно
наносят удар и по здоровым
органам и клеткам организма.
Именно из-за этого некоторые
тяжелейшие болезни до сих пор
не удается надежно вылечить –
лекарства приходится
использовать в слишком малых
дозах. Выход - доставлять
нужное вещество прямо в
пораженную клетку, не задевая
остальные.

5.

Для этого создаются
нанокапуслы, чаще всего
биологические частицы
(например, липосомы),
внутрь которых
помещается нанодоза
препарата. Ученые
пытаются «настроить»
капсулы на
определенные виды
клеток, которые они
должны уничтожить,
проникая через
мембраны. Совсем
недавно появились
первые промышленные
препараты такого типа
для борьбы с некоторыми
видами рака, другими
заболеваниями.

6.

Наночастицы помогают решить и
другие проблемы с доставкой
лекарств в организме. Так,
человеческий мозг серьезно защищен
природой от проникновения ненужных
веществ по кровеносным сосудам.
Однако эта защита неидеальна. Ее
легко преодолевают молекулы
алкоголя, кофеина, никотина и
антидепрессантов, но она блокирует
лекарства от тяжелых болезней
самого мозга. Чтобы их ввести,
приходится делать сложные
операции. Сейчас испытывается новый
способ доставки лекарств в мозг с
помощью наночастиц. Белок, который
свободно проходит «мозговой
барьер», играет роль «троянского
коня»: к молекулам этого белка
«пристегивается» квантовая точка
(нанокристалл полупроводника) и
вместе с ним проникает к клеткам
мозга. Пока квантовые точки лишь
сигнализируют о преодолении
барьера – в будущем планируется
использовать их и другие наночастицы
для диагностики и лечения.

7.

Давно завершился
всемирный проект
расшифровки генома
человека – полное
определение структуры
молекул ДНК, которые
находятся во всех клетках
нашего организма и
непрерывно управляют их
развитием, делением,
обновлением. Однако для
индивидуального
назначения лекарств, для
диагностики и прогноза
наследственных болезней
нужно расшифровать не
геном вообще, а геном
данного пациента. Но
процесс расшифровки пока
очень длителен и дорог.

8.

Нанотехнологии
предлагают интересные
пути к решению этой
задачи. Например,
использование нанопор –
когда молекула проходит
через такую пору,
помещенную в раствор,
датчик регистрирует ее по
изменению электрического
сопротивления. Впрочем,
очень многое можно
сделать и не дожидаясь
полного решения такой
сложной проблемы. Уже
существуют биочипы,
распознающие у пациента
за один анализ более
двухсот «генетических
синдромов», отвечающих
за различные болезни.

9.

Диагностика состояния
индивидуальных живых клеток
прямо в организме – еще одно
поле приложения
нанотехнологий. Сейчас
испытываются зонды, состоящие
из оптоволкна толщиной в
десятки нанометров, к которому
присоединен химически
чувствительный наноэлемент.
Зонд вводится в клетку, и по
оптоволкну передает
информацию о реакции
чувствительного элемента.
Таким путем можно исследовать
в реальном времени состояние
различных зон внутри клетки,
получать очень важную
информацию о нарушениях ее
тонкой биохимии. А это – ключ к
диагностике серьезных болезней
на этапе, когда внешних
проявлений еще нет – и когда
вылечить болезнь гораздо
проще.

10. Информационные нанотехнологии

На наших глазах стремительно
развиваются информационные
технологии. Нанотехнологии
революционным образом их
преобразуют в связи с
возможностью сделать
аппаратуру более миниатюрной
и более приспособленной для
индивидуальных потребностей
человека. Известен целый ряд
органических молекулярных
групп, которые могут
функционировать как
выпрямитель, проводящая шина
или запоминающее устройство.
Для хранения одного бита
информации теоретически
нужна всего одна молекула.
Изготовленный таким образом
накопитель на жестком диске
мог бы во много раз превзойти
по емкости сегодняшние
аналоги.

11.

Индустрия красоты – одна из
областей, в которой новейшие
технологии находят применение
быстрее всего. Нанотехнологии,
сравнительно недавно
переставшие применяться
исключительно в технических
устройствах, сегодня все чаще
могут быть обнаружены в
продуктах косметики.
Установлено, что 80 процентов
всех косметических веществ,
нанесенных на кожу, так на ней и
остаются, вне зависимости от
стоимости. Это означает, что
эффект от их применения
сказывается, в основном, лишь на
состоянии самой верхней части
кожи. Поэтому успех
косметической отрасли все больше
зависит от развития систем
доставки активных ингредиентов в
глубокие слои кожи. На помощь в
решении этой проблемы, давно
стоящей перед косметологами,
пришли нанотехнологии.

12.

Старение кожи связано с тем, что с
возрастом обновление клеток
замедляется. Чтобы стимулировать рост
молодых клеток, от количества
которых зависит упругость кожи, ее
цвет и отсутствие морщинок,
необходимо воздействовать на самый
глубокий, ростковый слой дермы. Он
отделен от поверхности кожи барьером
из роговых чешуек, скрепленных
между собой липидной прослойкой.
Сделать это можно лишь через
межклеточные промежутки, диаметр
которых ничтожно мал – не более 100
нм. Но микроскопические «ворота» – не
единственное препятствие. Есть и
другая сложность: вещества,
заполняющие эти промежутки, «не
пропускают» водорастворимые
соединения. Но эти вещества,
называемые липидами, можно
«обмануть», если использовать
нанотехнологии. Одним из решений
проблемы доставки биологически
активных веществ, стало создание
искусственных «контейнеров», липосом,
которые, во-первых, обладают малыми
размерами, проникая в межклеточные
промежутки, а, во-вторых,
распознаются липидами как
«дружественные»

13. Нанотехнологии и еда

Если такое понятие как нанотехнологии
и завоевывает сейчас все большую
известность в силу своего применения во
многих важных сферах человеческой
деятельности, то такой термин как
наноеда еще практически никому не
известен. Однако, и в этой сфере
нанотехнологии являются очень
востребованными. Особенно учитывая
то, что непрекращающийся рост
населения Земли наряду с ростом
потребления в последние годы
становится одной из наиболее острых
глобальных проблем. Знаете ли вы, что
значительная часть биологически
активных добавок, применяемых в
животноводстве, попросту не
усваивается животными? И здесь, как и
в случае с косметикой, на помощь
приходят нанотехнологии –
биологически активные добавки и
витамины, заключенные в мицеллы
диаметром в несколько десятков
нанометров, усваиваются организмом
гораздо лучше, чем растворенные в
воде или жидкой пище. А раз витамины
и биологически активные добавки
усваиваются лучше, рост мышечной
массы происходит быстрее, и на
прилавки магазинов мясо поступает
гораздо раньше, чем обычно.