Нанотехнологии в медицине

Нанотехнологии в медицине.
Слайд 1. Заглавие.
Слайд 2.Нанотехнологии
Нанотехнологии - совокупность методов и приемов, обеспечивающих возможность
контролируемым образом создавать и модифицировать объекты, включающие
компоненты с размерами от 1 до 100 нанометров (нм).
Объекты нанотехнологий могут иметь характеристические размеры:
- наночастицы
- нанопорошки (объекты, у которых три характеристических размера находятся в
диапазоне до 100 нм)
- нанотрубки, нановолокна (объекты, у которых два характеристических размера
находятся в диапазоне до 100 нм)
- наноплёнки (объекты, у которых один характеристический размер находится в диапазоне
до 100 нм).
В практическом аспекте это технологии производства устройств и их компонентов,
необходимых для создания, обработки и управлении атомами, молекулами и частицами,
размеры которых находятся в пределах от 1 до 100 нанометров. Однако, нанотехнология
сейчас находится в начальной стадии развития.
В 1959 году нобелевский лауреат Ричард Фейнман в своём выступлении предсказал, что в
будущем, научившись манипулировать отдельными атомами, человечество сможет
синтезировать все, что угодно.
Нанотехнологии делят на три направления:
-изготовление электронных схем, элементы которых состоят из нескольких атомов
-создание наномашин, то есть механизмов и роботов размером с молекулу
-непосредственная манипуляция атомами и молекулами и сборка из них чего угодно.
Слайд 3. Наночастицы.
Наночастицы могут служить транспортом для лекарств, принося активное вещество
именно в зараженные места. Очередным шагом в разработке этой новейшей терапии стали
успешные опыты излечения опухолей у лабораторных мышей с помощью радиоактивных
золотых наночастиц.
Исследование было проведено учеными Каттешем Катти (Kattesh Katti) и Рагураманом
Каннаном (Raghuraman Kannan) из Университета Миссури в Колумбии. Вначале ученые
подготовили золотые наночастицы, используя радиоактивный изотоп золота 198. Затем
наночастицы были покрыты гликопротеином, для того, чтобы сделать наночастицы
биосовместимыми и дать им возможность свободно двигаться в токе крови. Опыты,
проведенные на мышах, показали, что после введения в кровь наночастицы
концентрируются в привитых мышам тканях опухоли простаты человека, практически не
передавая радиоактивность другим органам.
За мышами, получившими наночастицы, наблюдали в течение трех недель. К концу этого
срока объем опухолей сократился на 82% по сравнению с животными, которые получали
наночастицы без радиации. Также ученые провели тесты крови мышей и не обнаружили
признаков радиационного облучения.
Слайд 4,5.Метод транспортировки лекарств.
Распространение раковых клеток происходит из-за того, что адекватного иммунного
ответа организма на опухоль не происходит. Однако ученые собираются снабдить
иммунную систему человека оружием против онкологии и тем самым усилить
противодействие болезни. (в презентации)
Заключается метод в том, что наночастицы современных препаратов, которые доказали
свою эффективность в лечении рака, будут доставляться по назначению, находясь прямо
на иммунных клетках человека — так называемых Т-клетках или Т-лимфоцитах,
отвечающих за иммунный ответ. Для этого какое-то количество таких клеток
предварительно извлекают, «модифицируют», покрывая лекарством, и затем снова вводят
в организм.
Слайд 6. Нагретые наночастицы убивают раковые опухоли.
Исследователи провели опыт на мышах - у трех из четырех подопытных животных
нагретые наночастицы уничтожили раковые опухоли без последующего восстановления.
Исследователи выяснили, что покрытые декстраном - водорастворимым
высокомолекулярным полимером глюкозы - наночастицы оксида железа диаметром около
100 нм уничтожают раковую опухоль вследствие возникающего между ними
взаимодействия, которого не наблюдается между наночастицами меньшего размера. Оно
заключается в том, что в переменном магнитном поле крупные наночастицы сильней
нагреваются. Исследователей привлек тот факт, что нагрев наночастиц эффективно
разрушает раковые клетки, не повреждая здоровые.
Слайд 7. Наночастицы вместо химиотерапии.
Х.М. Перес и его коллеги работали с распространенным препаратом таксолом синтетическим веществом, обладающим митогенными свойствами в отношении
лимфоцитов.
Ученые создали наночастицы, задачей которых является транспортировка таксола
непосредственно к опухолевой ткани. Такого результата удалось добиться, присоединив к
наночастицам молекулы производных фолиевой кислоты, которые потребляются
раковыми клетками в большом количестве. Помимо этого, наночастицы также несут
молекулы флуоресцентной краски и намагниченное ядро оксида железа, что дает
возможность легко наблюдать за их перемещениями в организме с помощью оптического
или магнитно-резонансного отображения. Таким образом, врачи могут наблюдать за тем,
как протекает лечение опухоли. Частицы могут вовсе не содержать лекарственного
препарата и использоваться для диагностики опухоли. Если таковая не будет обнаружена,
наночастицы будут без вреда для организма разложены в печени, а оксид железа
переработан организмом, как железо, поступающее с пищей.
Слайд 8. Нановещество, мгновенно заживляющее раны.
Американские ученые разработали нановещество, которое способно мгновенно
останавливать кровотечение. В ближайшее время должно состояться испытание нового
наноматериала.
В первую очередь это вещество планируют применять в хирургии для остановки и даже
предотвращения кровотечения. По словам ученых, этот материал может найти
широчайшее применение в хирургии, особенно при сложных операциях на мозге, сердце,
брюшной полости. Например, при удалении больших опухолей кровотечение бывает
настолько сильным, что все ассистенты некоторое время занимаются лишь её
промакиванием губками и термокоагуляцией.
Помимо сохранения времени, препарат снизит необходимость в переливании крови и
дополнительных операциях на кровеносной системе. Более того, он сокращает риск
проникновения инфекции, например, при проведении полостных операций на кишечнике.
Слайд 9. Наномагниты, очищающие кровь.
Каждый наномагнит имеет 30 нанометров в диаметре и одного грамма таких магнитов
достаточно, чтобы очистить кровь одного человека от конкретного токсина за несколько
часов. Ученые выяснили, что находящиеся в крови магниты можно заставить притягивать
к себе молекулы токсинов. Поскольку кровь довольно вязкая, магниты были примешаны к
крови с помощью легкого встряхивания. Менее чем через пять минут магниты притянули
к себе все молекулы соответствующего токсина. Скорость определяется константой
связывания, причем чем выше этот показатель, тем быстрее антитело притягивается к
антигену. После процедуры очистки наномагниты отфильтровываются из крови с
помощью большого постоянного магнита на внешней стенке сосуда. Магниты можно
достаточно точно настроить на строго определенные молекулы, так, чтобы магниты не
влияли на работу антител, эритроцитов или белков крови.
Слайд 10. Использование витамина Е в наномедицине.
Новую методику лечения больных раком c помощью использования нанотехнологий
разрабатывают британские ученые. В своих экспериментах они заметили, что экстракт
витамина Е при введении в кровоток оказывает почти мгновенный противоопухолевый
эффект. И уже через сутки раковая опухоль уменьшается. Через 10 дней она практически
полностью испаряется. На данный момент, ученые работают только с больными раком
кожи.
В витамине Е содержатся антиоксиданты, которые защищают наше тело от болезней,
блокируя действие свободных радикалов — болезнетворных молекул. В витамине Е
содержится также вещество токотриенол (экстракт витамина Е). Именно он и привлек в
последнее время ученых. Токотриенол в изобилии содержится в ячмене, кокосовом и
пальмовом масле, пшеничных ростках. Уже около 20 лет назад учеными было обнаружено
свойство токотриенола сокращать рост раковых клеток.
Ученых останавливала только высокая токсичность этого вещества. Для устранения этой
проблемы исследователи поместили наночастицы экстракта витамина Е внутрь тысяч
сделанных из жира микроскопических пузырьков. В результате испытаний установлено,
что токотриенол никак не затрагивает здоровые ткани, воздействуя напрямую на раковые
клетки.
Слайд 11. Наномедицина в России.
РОСНАНО – масштабный государственный проект, конечной целью которого является
перевод страны на инновационный путь развития и вхождение России в число лидеров
мирового рынка нанотехнологий.
РОСНАНО создано для «реализации государственной политики в сфере нанотехнологий,
развития инновационной инфраструктуры в сфере нанотехнологий, реализации проектов
создания перспективных нанотехнологий и наноиндустрии». Корпорация выступает
соинвестором в нанотехнологических проектах со значительным экономическим или
социальным потенциалом. Финансовое участие корпорации на ранних стадиях проектов
снижает риски ее партнеров – частных инвесторов. Корпорация участвует в создании
объектов нанотехнологической инфраструктуры, например, центров коллективного
пользования, бизнес-инкубаторов и фондов раннего инвестирования.
"Роснано" инвестирует 1,3млрд руб. в производство препаратов для лечения рака. В
рамках проект планируется создать производство нанолекарств с целенаправленной
доставкой для лечения злокачественных новообразований. Общий бюджет проекта
составит 3,9 млрд. руб. Начало производства запланировано на 2013-2014 гг.
В результате выполнения проекта в России будет создано производство эффективных и
доступных по цене противораковых препаратов с системой адресной доставки в форме
липосом, иммунолипосом и моноклональных антител, надеются в «Роснано».
Липосомальные препараты представляют собой пузырьки размером порядка 100
нанометров из одного или нескольких слоев фосфолипидов, содержащие действующее
лекарственное начало и водную фазу. Липосомы относятся к системам пассивной
адресной доставки - они выходят из кровяного русла в ткани там, где проницаемость
сосудов повышена, то есть в растущих злокачественных опухолях. Иммунолипосомы
сочетают пассивную адресную доставку с активной. На их поверхности закреплены
антитела, способные распознавать специфические для опухоли молекулярные метки
(опухоль-ассоциированные антигены). Еще один класс нанопрепаратов с активной
адресной доставкой - моноклональные антитела к опухолевым антигенам, связанные с
разрушающими опухолевые клетки веществами. Такие антитела вырабатываются в
растительных клетках.