Нанотехнологии. Правда и вымысел - Виктор Балабанов

Ожидается, что применение этих и других нанотехнологий в области медицины будет способствовать появлению недорогих и оперативных методов диагностики заболеваний на раннем этапе, новых способов разработки и применения лекарственных препаратов, возможности восстановления поврежденной структуры ДНК.

В отчете Института биомедицинской химии РАМН указано, что российские ученые-медики в 1998–2005 годах опубликовали более 200 научных работ, доказывающих высокую эффективность нанотехнологий при лечении целого ряда заболеваний, включая рак, рассеянный склероз, менингит, СПИД, грипп и туберкулез. Указывается, что отечественная наука получила убедительные данные о возможности использования наночастиц для производства эффективных вакцин. Так, в Институте молекулярной биологии им. В. А. Энгельгардта РАН на базе нанотехнологий создан биочип, позволяющий за несколько часов диагностировать ряд опасных заболеваний, к которым относится, например, туберкулез. Раньше только на необходимые медицинские исследования требовалось не меньше месяца. Даже если не учитывать социальный фактор, экономический эффект от снижения затрат на диагностику составляет 20 тыс. рублей на одно исследование. При этом в настоящее время в России исследования нанотехнологий в медицине проводятся двумя десятками научных организаций.

Пломбировочные нанокомпозитные материалы нашли широкое применение в отечественной стоматологии для лечения и реставрации зубных дефектов. На российском рынке такие препараты представлены следующими наиболее известными компаниями (препаратами) в области производителей стоматологических материалов, в основном из США и Германии: Kerr (Herculite XRV Ultra), Heraeus Kulzer (Charisma OPAL), VOCO GmbH (Grandio Flow), Vivadent Ivoclar (Tetric N-Ceram), 3M.ESPE (Filtek Supreme XT) и др.

Особенность разработки таких нанокомпозиционных препаратов заключается в усовершенствовании состава и строения наполнителя за счет введения в его состав так называемых нанокластеров. Для этого дополнительно к достаточно крупному предварительно полимеризированному наполнителю (PPF) на основе композиционной смолы (размером около 0,7 мкм) и бариевого стекла (с размерами 0,4 мкм) вводится наполнитель на основе наночастиц диоксида кремния размером около 20–50 нм (рис. 79).

Рис. 79. Структура наногибридного композиционного материала: 1 – предварительно полимеризированный наполнитель (около 0,7 нм); 2 – наполнитель на основе бариевого стекла (0,4 мкм); 3 – наполнитель на основе диоксида кремния (20–50 нм)

Изолированные друг от друга неагломерированные частицы значительно повышают содержание наполнителя в материале (по объему – 71,4 %, по весу – 87 %). При этом увеличение содержания наполнителя и снижение его дисперсности до нанометрического размера обеспечивают:

• высокие прочностные (антиизносные) свойства (высокая долговечность);

• снижение полимеризационой усадки;

• превосходную полируемость;

• повышение эстетических свойств и светостабильности.

Кроме того, нанокомпозиционные материалы обеспечивают оптимальный баланс рабочих характеристик (свойств) материала: снижение объема полимеризационной матрицы; низкую прилипаемость материала к инструменту; легкость моделирования (формирования и пакуемости при реставрации зубов) и другие преимущества по сравнению с обычными материалами.

К сожалению, в этой области главенствующую роль занимают импортные материалы, хотя появляются и отечественные аналоги, а также собственные разработки.

Можно привести множество других примеров, подтверждающих, что в целом российская медицина имеет все потенциальные возможности для широкого внедрения нанотехнологий как зарубежных, так и отечественных производителей.

Например, российская компания ООО «РА» разработала аппарат для мембранного лечебного и/или донорского плазма-фереза и гемосорбции АМПлд-ТТ «ГЕМОФЕНИКС» и плазмо-фильтр «РОСА» на основе новейших мембранных технологий.

Плазмаферез является не только высокоэффективным, но и наиболее физиологичным, безопасным, доступным и относительно недорогим методом лечения. Разработанное оборудование предназначено для устранения последствий воздействия на организм человека отрицательных токсических факторов. Клинические исследования показали высокую эффективность применения данного оборудования в терапии многих острых, хронических и профессиональных заболеваний, в акушерстве и гинекологии, перинатологии, онкологии, хирургии, педиатрии, в лечении наркомании и алкоголизма, медицине катастроф, при массовых отравлениях.

Академик Российской академии медицинских наук (РАМН), главный акушер-гинеколог России Владимир Николаевич Серов высоко оценивает роль экстракорпоральных методов в комплексной терапии акушерских осложнений, эфферентной терапии в оказании медицинской помощи беременным, роженицам, новорожденным.

Не только ведущие специалисты из 94 лечебных учреждений страны, но и зарубежные ученые-медики подтвердили эффективность методики лечебного мембранного плазмафереза в оказании медицинской помощи. При этом отмечается, что отечественные медицинские учреждения остро нуждаются в установке такого оборудования для экстракорпоральных методов лечения.

Медицинские нанотехнологические исследования также развиваются стремительными темпами. При этом уже сейчас полученные на подопытных животных результаты обещают значительные перспективы в лечении людей.

В средствах массовой информации рассказывается об исследовании так называемых реликтовых бактерий, относящихся к плейстоценовому периоду (возраст 30–35 тыс. лет), которые были обнаружены при бурении арктических скважин и прекрасно сохранили свою жизнеспособность.

Исследования, проведенные в научно-образовательном центре «Биокосные системы криосферы Земли» Тюменского государственного нефтегазового университета на опытных мышах, показали, что эти бактерии способны наделять организмы млекопитающих своей уникальной жизнестойкостью.

По словам доктора медицинских наук, профессора, заместителя председателя президиума Тюменского научного центра СО РАН Юрия Геннадьевича Суховея, уже прошли успешные исследования влияния препаратов, выделенных из этих реликтовых бактерий, на теплокровных животных. В результате подопытные мыши, которые должны были бы давно умереть, прекрасно ориентируются в пространстве, мышечная сила у них увеличилась в 5-10 раз, при этом они продолжают интенсивно размножаться.

В настоящее время готовится переход на клинические исследования влияния разработанных препаратов на человеческий организм. Для восстановления, заживления и регенерации тканей будут созданы особые гели и мази, для других целей – инъекции или специальные биостимуляторы.

Если к нанотехнологиям отнести эти и подобные исследования, а также достижения в генной инженерии, результаты вообще окажутся фантастическими, но в целом это уже другое направление, которое потребует написания отдельной книги, которую должны выпустить специалисты в данной области.

Как уже отмечалось ранее, к медицинским нанотехнологическим исследованиям и созданию нового лабораторного и клинического оборудования на основе нанотехнологий также необходим комплекс мероприятий по привлечению молодых специалистов и повышению квалификации (обучению) уже работающего персонала клиник и больниц.

При этом, конечно, нельзя говорить о том, что у нас в стране полностью отсутствуют высшие учебные заведения, где уже готовятся медицинские кадры в области нанотехнологий. Таких вузов более десятка, и их количество постоянно увеличивается.

Нанотехнологии, экология и сельское хозяйство

Не будем слишком обольщаться нашими победами над природой. За каждую такую победу она мстит нам.

Фридрих Энгельс, экономист, философ

Следует отметить, что мир населен самыми разными (биологического и небиологического вида) объектами наноразмерного уровня (не более 100 нм хотя бы в одном измерении). В основном, все они достаточно недружественны для нашего организма. К ним относятся и вирусы, и обыкновенная сажа, присутствующая в отработавших газах дизельных двигателей, и наночастицы износа автомобильных шин, и даже обыкновенная нить паутины, представляющая собой жгут из множества переплетенных нановолокон.

Многие специальные медицинские исследования выявили, что наночастицы с размерами, позволяющими им достигать наиболее чувствительных тканей легких, вызывают воспаление. Так, Джон Джеймс (John James) из Космического центра Джонсона (Johnson Space Center) NASA в Хьюстоне и его коллеги вводили наночастицы в дыхательные пути мышей и затем наблюдали за ними в течение трех месяцев. Фуллерены не вызывали явных повреждений тканей, но углеродные нанотрубки влияли на работу легких и провоцировали смерть нескольких животных.