Главная МиссияДокументыРуководствоСтруктураПубликацииНа карте мираНовостиЗаявления

Нанотехнологии станут катализатором развития медицины на Евразийском континенте

В штаб-квартире Евразийской организации экономического сотрудничества (ЕОЭС) 7 декабря состоялся брифинг, посвященный развитию медицинских нанотехнологий дна территории всего Евразийского пространства. С докладом по данному вопросу выступил генеральный директор ЗАО «Концерн «Наноиндустрия», академик РАЕН, д.т.н. Михаил Ананян.

Нанотехнологии – новое и весьма перспективное явление в современном мире, но пока они только начинают выходить лабораторий (их большая часть существует лишь в виде проектов). В то же время ряд экспертов считает, что методы именно нанотехнологий станут основополагающими уже в ближайшее время. В частности, Национальный институт здравоохранения США включил наномедицину в пятерку самых приоритетных областей развития медицины в XXI веке, а Национальный институт рака уже применяет достижения наномедицины при лечении рака.

Более того, научные центры всего мира демонстрируют опытные образцы нанотехнологий в таких областях, как диагностика, лечение, протезирование и имплантирование.

По мнению Михаила Ананяна, преимущества использования новейших методов перед традиционной терапией очевидны.

Возможности нанотехнологий

Практическое применение наночастиц металлов и их оксидов в медицине, фармакологии и косметике определяется широким спектром их функциональных возможностей. В частности, они могут служить диагностическим контрастным агентом, биосенсором, вектором для направленной доставки лекарств, оказывать терапевтическое воздействие. Основное фармакологическое применение существующих в настоящее время наночастиц состоит в использовании их как носителей лекарств. Это может облегчить их всасывание и прохождение через биологические мембраны, защитить от метаболизма, улучшить профиль тканевого распределения и усилить проницаемость в клетку. Вследствие этого существенно повышается безопасность применения лекарств, уменьшаются их токсичность и риск развития побочных эффектов. Это особенно важно при лечении опухолевых процессов, малярии, нозокомиальных инфекций, когда приходится использовать довольно токсичные для здоровых тканей препараты. С другой стороны, важным свойством наночастиц является проявление ими полифункциональности, например, сочетания функций носителя препарата с обеспечением его пролонгированного действия и одновременно прямого влияния на организм за счет выраженного антимикробного эффекта. Известно, что наночастицы в организме выполняют протекторную, иммуномодулирующую и многие другие полезные функции. Особенно следует отметить их возможности по трансдермальной доставке препаратов, которые, по сравнению с традиционной доставкой через кровяное русло, позволяют избежать нежелательных побочных эффектов, снизить эффективную дозу лекарственного или косметического средства за счет существенного повышения его локальной концентрации. Все это позволяет более точно планировать сочетания и дозировки препаратов и пролонгировать их действие.

Имеющиеся разработки

На нашем предприятии осуществляется Концепция «Разработка технологий, производство и внедрение в медицинскую практику, фармакологию и косметику комплексов наночастиц металлов и их оксидов с помощью и на основе использования экстрактов растений». Она ориентирована на завоевание развивающейся ниши «зеленой» химии на глобальном рынке нанотехнологий, опирающейся на использование экстрактов растений («зеленая» химия является альтернативой традиционным физико-химическим методам получения наночастиц металлов и их оксидов).

Существующие технологии получения наночастиц в подавляющем большинстве основаны на физических и физико-химических методах обработки исходных материалов (реагентов и веществ). Для получения наночастиц успешно применяют механоактивацию, ультрафиолетовое облучение, аэрозольные технологии, литографию, лазерную абляцию, методы фотохимического восстановления и ультразвуковые методы. Все эти методы, как правило, характеризуются многостадийностью, требуют значительных энергетических и временных затрат, соблюдения условий безопасности и охраны окружающей среды.

Также известны способы получения наночастиц с использованием биологических объектов: микроорганизмов, растительных экстрактов и ферментов, структур, подобных ДНК, вирусов, водорослей, грибов, дрожжей и т.д. Главным преимуществом таких технологий являются невысокая стоимость культивирования наночастиц, малое время получения конечного продукта, биологическая безопасность процессов производства, возможность их масштабирования при незначительных дополнительных затратах.

Среди биологических объектов своей технологической доступностью выделяются растительные экстракты и ферменты, продуцирующие создание комплексов наночастиц металлов. Их гигантское биоразнообразие позволит осуществить отбор наиболее эффективных методов синтеза, сочетающих в себе высокий выход конечного продукта и его качество (состав, размер, форма, дисперсность и т.д.). Использование в качестве базового сырья экстрактов растений обеспечит более гибкий контроль за размером и формой наночастиц (например, путем изменения pH-среды и температуры проведения реакции), а также будет способствовать простой последующей очистке материала, что крайне важно для промышленного масштаба производства.

Взаимодействие живых клеток из растений с металлами

Важным качеством растительных экстрактов является наличие в них полифенолов, углеводов и белков, которые содержат различные группы (фенольные, альдегидные, сульфгидрильные), способные восстанавливать ионы металлов. При этом продукты окисления адсорбируются на образующихся наночастицах, связываясь с поверхностями металлов. Таким образом, на поверхности образующихся наночастиц металлов возникает «шуба» («crown») из органических молекул. «Шуба» играет решающую роль в стабилизации получающейся нанодисперсии как вследствие стерических причин, так и вследствие электростатических сил отталкивания. При этом очевидно, что вещества, адсорбировавшиеся на наночастицах, будут проявлять биологические свойства, которые определяются составом используемых экстрактов растений. Это явление приводит к модулированию биологических свойств, характерных для наночастиц данного металла или его оксида. Например, получение наночастиц серебра в растворе экстракта растения, традиционно используемого для лечения гельминтозов, свидетельствует о потенцировании их биологических свойств. В связи с этим важным положением настоящей Концепции является проведение широкого круга исследований физико-химических и биологических свойств наночастиц металлов и их оксидов, полученных с использованием экстрактов растений с известными биологическими свойствами с целью выявления синергизма комплексов «наночастица – компоненты экстракта».

Роль наноструктуры

Вещества нашей «шубы» могут служить «молекулярным адресом», который позволяет комплексу наночастицы специфически связываться с определенной мишенью в организме. Для прогнозирования возможной мишени (или группы мишеней) необходимо достаточно точно решить сложную научно-техническую задачу – определить химический состав и геометрические параметры «шубы».

В настоящее время начаты работы по исследованию состава высокомолекулярных и низкомолекулярных соединений, адсорбированных на наночастицах серебра, с целью выяснения их возможной биологической роли. Кроме того, «шуба» может быть использована и для присоединения к комплексам наночастиц специфических «узнающих» молекул (антител, лигандов для клеточных рецепторов, аптамеров и др.), так как высокомолекулярные компоненты (белки и полисахариды) содержат нуклеофильные группы (аминогруппы, гидроксильные, сульфгидрильные группы), для связывания с которыми существует обширный набор реагентов.

Не менее важным представляется направление работ по созданию лечебно-терапевтических комплексов: наночастица – пептид, наночастица – ДНК, наночастица – стволовая клетка и т.д. В перспективе методы биотехнологий, позволяя проводить молекулярное клонирование и генетическую инженерию генов, кодирующих специфические ферменты или компоненты, участвующие в биовосстановлении ионов металлов, могут быть использованы для создания синтетических (содержащих конгломераты металлов) наноматериалов нового поколения.

В область наномедицины в настоящее время перемещаются очень многие исследования. Есть большая надежда на то, что в ближайшем будущем с помощью них можно будет не только побороть многие болезни, но и предотвратить их появление.

Напомним, что основными показателями, на которые ориентируется государство и общество при оценке системы здравоохранения являются качество жизни и активное долголетие. Качественное активное долголетие – это своего рода индикатор экономического благополучия и успешности социальной политики любого государства, что напрямую связано с оздоровлением населения. Стратегия поощрения здорового образа жизни сегодня становится одним из элементов государственной политики во многих странах Большой Евразии. Такая стратегия активно поддерживается ЕОЭС, где одной из основных задач своей деятельности видят содействие внедрению передовых медицинских нанотехнологий на всем евразийском пространстве.