História vývoja nanotechnológie a jej aplikácie v medicíne. Nanotechnológia v medicíne je naša budúcnosť! Recenzia na tému nanotechnológie v medicíne

Medicína a liečivá v nanosvete

Redaktori STRF pokračujú vo vydávaní materiálov o nanotechnológiách. Tentoraz budeme hovoriť o nanomedicíne, ktorá sa v posledných rokoch rozvíja mimoriadne rýchlym tempom a púta pozornosť všetkých nielen pre svoje čisto skutočné úspechy, ale aj pre svoj spoločenský prínos.

Nanotechnológia je interdisciplinárny odbor základnej a aplikovanej vedy a techniky, ktorý je súborom teoretického zdôvodnenia, techník a metód používaných pri štúdiu, navrhovaní, výrobe a využívaní nanoštruktúr, zariadení a systémov, vrátane cielenej kontroly a modifikácie tvaru, nanotechnológie a nanotechnológie. veľkosť, interakcia a integrácia ich komponentov nanoprvkov (asi 1–100 nm), aby sa získali objekty s novými chemickými, fyzikálnymi a biologickými vlastnosťami.

Nanotechnológia v zásade umožní vytvárať úplne akékoľvek predmety manipuláciou s jednotlivými atómami látky. Nahradením iných technológií nielenže porazí starnutie a choroby, ale poskytne ľudstvu aj fantastické materiálne bohatstvo. V praxi dnes nanotechnológie v medicíne, farmácii a príbuzných oblastiach riešia tieto hlavné problémy:

• Vytváranie pevných látok a povrchov s modifikovanou molekulárnou štruktúrou. V praxi to poskytne kovy, anorganické a organické zlúčeniny, nanorúrky, biologicky kompatibilné polyméry (plasty) a ďalšie materiály, ktoré napodobňujú tkanivá živých organizmov, slúžiace ako nosiče liekov alebo implantáty.
• Vývoj nanokontajnerových technológií pre vektorové podávanie liekov.
• Syntéza nových chemických zlúčenín tvorbou molekúl bez chemických reakcií. V najbližších 10 – 20 rokoch to povedie k vytvoreniu zásadne nových liekov, ktoré syntetici, farmaceuti a lekári „navrhnú“ na základe konkrétnej choroby, a dokonca aj konkrétneho pacienta.
• Vývoj samoreprodukujúcich sa (samomnožiacich) systémov založených na bioanalógoch - baktérie, vírusy, prvoky.
• Tvorba presných medicínskych nanomanipulátorov a diagnostických prístrojov.

Vzhľadom na jeden atóm ako súčasť vyvíjajú nanotechnológovia metódy na konštrukciu materiálov so špecifickými vlastnosťami z týchto častí. Mnoho spoločností už vie, ako poskladať atómy a molekuly do určitých štruktúr. V budúcnosti budú všetky molekuly zostavené ako detská stavebnica, pretože je možné postaviť akúkoľvek chemicky stabilnú štruktúru, ktorú možno opísať vhodným vzorcom.

Vývoj nanomedicíny

Podľa kanonickej definície popredného vedca v tejto oblasti R. Freitasa je nanomedicína: „monitorovanie, korekcia, návrh a kontrola ľudských biologických systémov na molekulárnej úrovni pomocou vyvinutých nanozariadení a nanoštruktúr“. V medicíne teda perspektíva využitia nanotechnológií spočíva v konečnom dôsledku v potrebe zmeniť štruktúru bunky na molekulárnej úrovni pomocou nanorobotov alebo iných nanotechnológií.

Nanomedicína sa v posledných rokoch rozvíja mimoriadne rýchlym tempom a priťahuje pozornosť všetkých nielen pre svoje čisto skutočné úspechy, ale aj pre svoj spoločenský prínos. Pod týmto pojmom (odrážajúcim aj budúcnosť) sa dnes rozumie využitie nanotechnológií pri diagnostike, monitorovaní a liečbe chorôb.

Rozvoj nanomedicíny úzko súvisí s revolučnými pokrokmi v genomike a proteomike, ktoré umožnili vedcom priblížiť sa k pochopeniu molekulárnej podstaty chorôb. Nanomedicína sa rozvíja, kde sa genomické a proteomické údaje kombinujú so schopnosťami, ktoré umožňujú vytvárať materiály s novými vlastnosťami na nanometrickej úrovni.

Existuje 5 hlavných oblastí aplikácie nanotechnológií v medicíne: dodávka aktívnych liečiv, nové metódy a prostriedky liečby na nanometrovej úrovni, in vivo diagnostika, in vitro diagnostika, lekárske implantáty.

Miesto liekov a bioaktívnych molekúl v nanometrovom svete

V roku 1959 slávny americký teoretický fyzik R. Feynman povedal, že „existuje úžasne zložitý svet malých foriem a jedného dňa (napríklad v roku 2000) budú ľudia prekvapení, že pred rokom 1960 nikto nebral výskum tohto sveta vážne. Medicína a farmácia patria medzi najdôležitejšie praktické aplikácie práce nanotechnológov, pretože vyššie opísaný svet je svetom týchto vedných disciplín. Sú to rozmery, ktoré sú charakteristické pre hlavné biologické štruktúry – bunky, ich zložky (organely) a molekuly. Prvýkrát myšlienku využitia mikroskopických zariadení (ktoré by mali zahŕňať nanočastice) v medicíne vyjadril R. Feynman vo svojej slávnej prednáške „Tam dole je veľa miesta“. Ale až v posledných rokoch sa Feynmanove návrhy približujú realite, aj keď, poznamenávame, sú stále ďaleko od mikrorobota, ktorého navrhoval, schopného preniknúť do srdca cez obehový systém, vykonávať tam operáciu chlopní a tiež vykonávať celý rad podobné postupy, ktoré oklamú predstavivosť.

Konkretizujúc vyššie prezentované názory, dnešné špecifické úlohy nanotechnológií v medicíne možno rozdeliť do niekoľkých skupín: nanoštruktúrne materiály vrátane povrchov s nanoreliéfom, membrány s nanodierami; nanočastice (vrátane fullerénov a dendrimérov); mikro- a nanokapsuly; nanotechnologické senzory a analyzátory; lekárske aplikácie mikroskopov so skenovacou sondou; nanonástroje a nanomanipulátory; mikro- a nanozariadenia s rôznym stupňom autonómie .

To znamená „nano“ ( grécky– časť na miliardu) pri aplikácii na opísané objekty znamená, že ich veľkosti sú v rozmedzí 10 -9 m, čo zodpovedá úrovniam biologickej organizácie od atómovej po subcelulárnu. Definícia „nanočastíc“ teda zahŕňa takmer všetky supramolekulové (supramolekulárne) komplexy, to znamená tvorbu „malých“ aj veľkých organických molekúl (v modernej terminológii „hostiteľ“) s iónovými alebo kovalentne konštruovanými molekulami („hosť“ "). Podľa už zavedenej tradície v biologickej a lekárskej literatúre však nanočastice znamenajú veľmi špecifické (a predovšetkým umelo vytvorené) molekulárne štruktúry.

Tieto myšlienky si dnes vyžadujú extrémnu špecifikáciu.

Vo svojej recenzii, uverejnenej len pred niekoľkými dňami (13. septembra, časopis Nature Nanotechnológia, 2009, DOI: 10.1038/nnano.2009.242), výskumníci zo Spojených štátov a Francúzska sa snažia prehodnotiť pojem „nanočastice“. Domnievajú sa, že je potrebná presnejšia systematizácia týchto častíc pre ďalší výskum a praktické využitie v rôznych oblastiach. S týmto názorom nemožno inak, než súhlasiť, hoci podobné návrhy, poznamenávame, už predtým zazneli pomerne často.

Tu sú napríklad veľkosti (tabuľka 1) molekúl niektorých látok (molekúl, častíc) v nanometroch:

Stôl 1.

Odborníci vyjadrujú najdôležitejšiu myšlienku, že klasifikácia nových objektov ako nanomateriálov by sa nemala zakladať „slepo na ich veľkosti“ – ale na základe toho, či táto veľkosť vedie k vzniku nových vlastností takýchto objektov.

Napriek tomu, že v mnohých krajinách už nanomateriály našli široké uplatnenie dokonca aj v kozmetike a opaľovacích prípravkoch, v tých istých krajinách neexistujú jasné pravidlá upravujúce bezpečné používanie nanočastíc a je zrejmé, že bez jasnej definície pojmu „nanočastice“ ”, vznik takých Sotva je vhodné očakávať pravidlá. Hoci existuje názor, že za nanoobjekt by sa mal považovať každý objekt, ktorého veľkosť v aspoň jednom z jeho rozmerov je menšia ako 100 nm, v recenzii publikovanej v r. Prírodné nanotechnológie, výskumníci trvajú na zavedení prísnejšej klasifikácie.

Autori recenzie poznamenávajú, že nie je možné jednoducho klasifikovať nanočastice, „prečesať ich všetky jednou kefkou“, dodávajú však, že nie všetko, čo je „malé“, sú nevyhnutne nanomateriály. Vynára sa otázka, aké kritériá by sa mali použiť pri systematizácii nanomateriálov? Preskúmanie skúma rôzne fyzikálno-chemické vlastnosti, ktoré môžu tvoriť základ navrhovanej novej klasifikácie. Napríklad veľkosť nanosystému ovplyvňuje štruktúru jeho kryštálovej štruktúry, ktorá zase určuje reaktivitu nanočastíc a charakteristiky ich interakcie s prostredím. Zistilo sa napríklad, že vlastnosti nanočastíc s veľkosťou 10–30 nm sa výrazne líšia od väčších útvarov.

Čo je to - nanotechnológia vo farmácii?

Odvetvie cieleného dizajnu nových liekov alebo liekového dizajnu (drog – drug, design – design, construction) priamo súvisí s predmetom nanotechnológie, keďže interagujúce objekty – liek a cieľ – sú molekulárne objekty. Základnými pojmami používanými pri navrhovaní ťahadiel sú cieľ a liek. Cieľ je makromolekulárna biologická štruktúra, pravdepodobne spojená so špecifickou funkciou, ktorej porušenie vedie k ochoreniu a na ktorú je potrebné urobiť určitý vplyv. Najčastejším cieľom sú receptory a enzýmy. Liečivo je chemická zlúčenina (zvyčajne s nízkou molekulovou hmotnosťou), ktorá špecificky interaguje s cieľom a tak či onak modifikuje bunkovú odpoveď vytvorenú cieľom. Ak je cieľom receptor, potom liekom bude s najväčšou pravdepodobnosťou jeho ligand, teda zlúčenina, ktorá špecificky interaguje s aktívnym miestom receptora. Napríklad F1-adenozíntrifosfatáza (F1-ATPáza), ktorá patrí do skupiny enzýmov zabezpečujúcich syntézu energie vo všetkých organizmoch, vrátane procesu fotosyntézy v rastlinných bunkách. Priemer molekuly enzýmu je 10-12 nm.

Supramolekuly sú asociáty dvoch alebo viacerých chemických častíc spojených medzimolekulovými nekovalentnými väzbami z fragmentov, ktoré majú geometrickú a chemickú korešpondenciu (komplementárnosť). Preskupenie molekúl vedie k rôznym ich kombináciám. Takéto systémy sú predmetom štúdia supramolekulárnej chémie (tento termín navrhol nositeľ Nobelovej ceny J.-M. Lehn) a chémie „hostiteľ – hosť“ a zatiaľ neboli príliš študované, hoci nové materiály s jedinečnými vlastnosťami už boli vyvinuté. vytvorené na ich základe. Napríklad použitie poréznej štruktúry, ktorá hrá úlohu „hostiteľa“ (av iných prípadoch túto úlohu zvyčajne vykonáva organický ligand), umožňuje reverzibilné umiestnenie „hosťa“ nanometrov na selektívny transport a uvoľňovanie drogy. Po nanokryštáloch sú nepochybne ďalším sľubným objektom podrobného štúdia supramolekulárne štruktúry. V tomto zmysle interakciou cielených liečiv (veľkosti 1–10 nm) s biocieľom (proteín alebo systém proteínov s veľkosťou do 100 nm) vzniká komplex „ligand-biocieľ“ („substrát-receptor“, resp. typ „hostiteľ – hosť“), ktorý je podľa všetkých známych charakteristík supramolekulárnou štruktúrou (supramolekulárnym komplexom). Niet pochýb o tom, že samotné komponenty takéhoto systému sú štrukturálnymi objektmi nanotechnológie.

Pokračovaním v týchto úvahách si pripomíname, že terapeutický účinok cieleného liečiva na biocieľ v nanoúrovni je možné uskutočniť len za podmienky vytvorenia supramolekulárneho nanosystému „ligand-biocieľ“ a iba počas jeho existencie.

To znamená, že vývoj cielených liekov spadá pod vyššie uvedenú definíciu nanotechnológie, pretože ich mechanizmus účinku je založený na cielenej interakcii s biocieľom zodpovedným za ochorenie. Práve táto interakcia na nanoúrovni, realizovaná prostredníctvom nekovalentnej (a koordinačnej, vrátane vodíkovej) chemickej väzby medzi liečivom (ligandom) a proteínom (cieľom), je študovaná počas vývoja a určuje selektivitu, účinnosť a nižšiu toxicitu cielených liekov v porovnaní s predchádzajúcou generáciou liekov, to znamená, že zlepšuje spotrebiteľské vlastnosti.

Navyše počas svojej existencie je systém „ligand-biotarget“ vo všetkých svojich charakteristikách biostrojom a výsledkom jeho práce bude modifikácia choroby (úplné alebo čiastočné vyliečenie). Účinnosť nanobio-stroja teda závisí od sily a trvania väzby zložiek diskutovaného komplexu, čo v prípade trvalého cieľa závisí výlučne od vlastností inovatívneho cieleného ligandového liečiva.

Potom, formalizovaním pojmov, možno tvrdiť, že nanotechnológia vo farmaceutike je súbor metód a techník štúdia, dizajnu, výroby a použitia, ktorých hlavné fázy by sa mali zvážiť:

• biologický skríning, teda hľadanie aktívnych molekúl (1–10 nm), ktoré interagujú s biocieľom (proteín alebo proteínový systém, až do veľkosti 100 nm).
• štúdium mechanizmu účinku (hľadanie biocieľa a identifikácia mechanizmu interakcie aktívnej molekuly s ním).
• počítačový návrh potenciálne aktívnych zlúčenín výpočtom interakčných energií kandidátskych molekúl a biocieľom (proteínom) vo vzdialenosti niekoľkých nanometrov, teda výpočtom možných štruktúr a polôh molekúl zodpovedajúcich minimálnej energii takejto interakcie (dynamická simulácia čo na superpočítači s kapacitou asi 200 teraflopov trvá približne 24 hodín).
• cielená kontrola a modifikácia tvaru, veľkosti, interakcie a integrácie základných prvkov nanometrov („ligand-biotarget“, asi 1–100 nm), čo vedie k zlepšeniu alebo vzniku dodatočných prevádzkových a/alebo spotrebiteľských charakteristík a vlastností výsledné produkty (zvýšená účinnosť, biologická dostupnosť, zníženie toxicity a vedľajších účinkov výsledných inovatívnych liečiv).
• výroba hotových liekových foriem v nano veľkostiach (lipozomálne formy, biodegradovateľné polyméry, nanočastice pre cielený transport a pod.).
• použitie cielených inovatívnych liekov, ktoré poskytujú nanoúrovňové účinky na biocieľ, čo vedie k terapeutickému účinku.

Rád by som pripomenul slová akademika V. L. Ginzburga: „Súčasne biológia, využívajúca najmä stále pokročilejšie fyzikálne metódy, rýchlo napredovala a po rozlúštení genetického kódu v roku 1953 sa začala obzvlášť rýchlo rozvíjať. Dnes je to biológia, najmä molekulárna biológia, ktorá zaujala miesto vedúcej vedy. S takouto terminológiou a v podstate nedôležitým rozdelením „miest“ vo vede možno nesúhlasiť. Chcem len zdôrazniť fakty, ktorým nerozumejú všetci fyzici, najmä v Rusku. Fyzika pre nás zostáva otázkou života, mladou a krásnou, ale pre ľudskú spoločnosť a jej rozvoj zaujala miesto fyziky biológia.“

Systémy dodávania biologicky aktívnych látok

Jedným z najjednoduchších a najefektívnejších spôsobov dodania molekúl liečiva do ľudského tela je transdermálny (cez kožu). Práve kvôli svojej jednoduchosti stále neexistujú žiadne teoretické zákazy na dodávanie väčšiny známych biologicky aktívnych zlúčenín týmto spôsobom, bez ohľadu na ich molekulovú hmotnosť (veľkosť) alebo fyzikálno-chemické vlastnosti. Pre nanonosiče opísané nižšie sa však transdermálna metóda považuje za jednu z možných metód transportu nanoobjektov. (Na obrázku sú znázornené nanočastice používané na dodávanie terapeutických molekúl: 1 – lipozóm a adenovírus; 2 – polymérna nanoštruktúra; 3 – dendrimér; 4 – uhlíková nanorúrka

Rôzne jednozložkové a viaczložkové lipozómy, tvorené v lipidových roztokoch. Pre praktické účely môžu byť zaujímavé lipozómy s veľkosťou nie väčšou ako 20–50 nm, ktoré sa používajú ako prostriedok na dodávanie liečiva do biologického cieľa. Okrem toho si príroda sama vopred pripravila veľkú sadu nanonosičov, napr. vírusy. Adenovírusy spracované určitým spôsobom sa dajú efektívne použiť na očkovanie cez kožu. Okrem lipozómov umelé biogénne nanočastice schopné cieleného dodania zahŕňajú aj lipidové nanorúrky , nanočastice a nanoemulzie lipidového pôvodu, niektoré cyklické peptidy, chitosany, nanočastice z nukleových kyselín.

Baktérie ako nanobiostroje, doručovanie liekov. Už bolo dokázané, že baktérie môžu byť použité ako prostriedok na cielené dodávanie liečiv do chorých tkanív. Odborníci zaviedli baktérie MC-1 do krvného systému potkanov. Tieto baktérie sú schopné rýchleho pohybu vďaka rotácii ich bičíkov, no navyše obsahujú magnetické nanočastice, vďaka čomu sú citlivé na magnetické pole a spôsobujú ich pohyb po siločiarach. Takéto siločiary môže vytvárať napríklad prístroj na magnetickú rezonanciu. Vedci sa domnievajú, že predtým, ako sa pokúsime vytvoriť umelé nanostroje, ktoré sa dokážu pohybovať ľudským telom, mali by sme venovať pozornosť už existujúcim výtvorom prírody.

Nanoguľôčky a nanokapsuly patria do rodiny polymérne nanočastice. Ak sú nanoguľôčky pevné matrice na povrchu polyméru, na ktorých je distribuovaná účinná látka, potom v nanokapsulách tvorí polymérny obal dutinu naplnenú kvapalinou. Výsledkom je, že účinná látka sa do tela uvoľňuje rôznymi mechanizmami – z nanosfér je uvoľňovanie exponenciálne a z nanokapsúl prebieha konštantnou rýchlosťou po dlhú dobu. Polymérne nanočastice možno získať z prírodných alebo syntetických polymérov, ako sú polysacharidy, kyseliny polymliečna a polyglykolová, polylaktidy, polyakryláty, akrylové polyméry, polyetylénglykol (PEG) a jeho analógy atď. Polymérne materiály sa vyznačujú súborom cenných vlastností pre liečivo transport, ako je biokompatibilita, schopnosť biodegradácie, funkčná kompatibilita.

Zvlášť zaujímavé sú dendriméry. Predstavujú nový typ polymérov, ktoré nemajú obvyklú lineárnu, ale „rozvetvenú“ štruktúru. Prvá vzorka bola získaná už v 50. rokoch a hlavné metódy ich syntézy boli vyvinuté v 80. rokoch. Pojem „dendriméry“ sa objavil skôr ako „nanotechnológia“ a spočiatku neboli navzájom spojené. V poslednom čase sa však dendriméry čoraz častejšie spomínajú v kontexte ich nanotechnologických a nanomedicínskych aplikácií. Dendriméry sú jedinečnou triedou polymérov, pretože ich veľkosť a tvar možno veľmi presne kontrolovať chemickou syntézou, ktorá je pre nanonosiče rozhodujúca. Dendriméry sa získavajú z monomérov uskutočnením sekvenčných konvergentných a divergentných polymerizácií (vrátane použitia metód syntézy peptidov), čím sa špecifikuje povaha vetvenia. Typickými monomérmi používanými pri syntéze sú polyamidoamín a aminokyselina lyzín. „Cieľové“ molekuly sa viažu na dendriméry buď vytváraním komplexov s ich povrchom, alebo tým, že sú hlboko zapustené medzi ich jednotlivé reťazce. Okrem toho môžu byť potrebné funkčné skupiny stereošpecificky umiestnené na povrchu dendrimérov, ktoré budú interagovať s vírusmi a bunkami s maximálnym účinkom. Príkladom vytvorenia účinnej látky na báze dendriméru je liek Vivigel, gél, ktorý môže chrániť pred infekciou HIV.

Medzi uhlíkovými nanočasticami tvorenými iba atómami uhlíka sú najrozšírenejšie fullerény A nanorúrky, ktoré možno získať pomocou rôznych chemických alebo fyzikálno-chemických metód. Napríklad v priemyselnom meradle sa fulerény vyrábajú tepelným rozprašovaním sadzí obsahujúcich uhlík v atmosfére inertného plynu pri zníženom tlaku v prítomnosti katalyzátora. Fullerény sa podľa odborníkov môžu stať základom nielen pre aplikačné systémy, ale aj pre novú triedu liekov. Hlavnou črtou je ich tvar rámu: molekuly vo vnútri vyzerajú ako uzavreté, duté „škrupiny“. Najznámejšou z karbónových rámových štruktúr je fullerén C 60, ktorého úplne nečakaný objav v roku 1985 spôsobil rozmach výskumu v tejto oblasti (Nobelova cena za chémiu za rok 1996 bola udelená objaviteľom fullerénov). Po vyvinutí spôsobu výroby fullerénov v makromnožstvách bolo objavených mnoho ďalších, ľahších alebo ťažších fullerénov: od C20 do C70, C82, C96 a vyššie. Na báze fullerénov sa vyvíjajú nosiče liekov na liečbu pacientov infikovaných HIV a pacientov s rakovinou.

V roku 1991 boli opäť – úplne nečakane (teoretici nepredpovedali ich existenciu) objavené dlhé, valcovité uhlíkové útvary, tzv. nanorúrky. Vyznačujú sa rôznymi tvarmi: veľké a malé, jednovrstvové a viacvrstvové, rovné a špirálové; jedinečnú silu, demonštrujú celý rad najneočakávanejších elektrických, magnetických a optických vlastností. V skutočnosti môžu byť nanorúrky použité ako mikroskopické nádoby na prepravu mnohých chemicky alebo biologicky aktívnych látok: bielkovín, jedovatých plynov, zložiek paliva a dokonca aj roztavených kovov. Pre medicínske potreby majú nanorúrky dôležitú zvýšenú afinitu k lipidovým štruktúram, sú schopné vytvárať stabilné komplexy s peptidmi a DNA oligonukleotidmi a dokonca tieto molekuly zapuzdrovať. Kombinácia týchto vlastností predurčuje ich použitie vo forme účinných aplikačných systémov pre vakcíny a genetický materiál.

TO anorganické nanočastice, jedna z najdôležitejších tried nanonosičov, zahŕňa zlúčeniny oxidu kremičitého, ako aj rôzne kovy (zlato, striebro, platina). Často má takáto nanočastica kremíkové jadro a vonkajší obal tvorený atómami kovu. Použitie kovov umožňuje vytvárať nosiče s množstvom jedinečných vlastností. Ich aktivitu (a najmä uvoľňovanie terapeutického činidla) možno teda modulovať tepelnými účinkami (infračervené žiarenie), ako aj zmenami magnetického poľa. V prípade heterogénnych kompozitov tuhej fázy, napríklad kovových nanočastíc na povrchu porézneho nosiča, vznikajú nové vlastnosti ako výsledok ich interakcie.

Možno najčastejšie platformové technológie sú mikroenkapsulácia, ako aj technológie na výrobu matricových, viacvrstvových, obalových tabliet a kapsúl. Napríklad v Rusku boli vyvinuté a teraz patentované platformové technológie na vytváranie nanokomplexov účinných látok s biokompatibilnými a biodegradovateľnými syntetickými a prírodnými polymérmi. Nanoformulácia môže viesť k 2- až 4-násobnému zvýšeniu aktivity liečiva, ako aj k objaveniu sa výraznejších terapeutických vlastností. V niektorých prípadoch už prebiehajú predklinické štúdie známych liečiv v nových nanobaleniach (napríklad taxol alebo dlhodobo pôsobiaci Nurofen). Platformové technológie na riadené uvoľňovanie liečiva sú relevantné pre cielené dodávanie vysoko toxických protinádorových liečiv. Tradičné onkologické lieky sú rovnomerne rozložené po celom tele: dostávajú sa do miest ochorenia a do zdravých orgánov. Problém je možné vyriešiť cieleným podávaním liečiva spolu s biodegradovateľným polymérom – liečivo sa potom neuvoľňuje okamžite, ale až pri degradácii polyméru. Existujú však ešte pokročilejšie metódy cieleného podávania liekov pomocou nanočastíc genetického materiálu, DNA alebo RNA. Častice s veľkosťou asi 200 nanometrov alebo o niečo menšie môžu opustiť krvný obeh len v oblastiach zápalu – tam, kde sú zväčšené póry kapilár.

Počas cestovania krvným obehom môžu nanočastice prerásť bielkovinami krvnej plazmy a sú absorbované imunitnými strážcami – makrofágmi. Na predĺženie životnosti nanočastíc v tele sú na ne naviazané polymérne reťazce. Ďalšou možnosťou je pripojenie k nanočastici. protilátky nádorové bunky, ktoré poznajú cestu k cieľu, a antibiotikum, ktoré zničí malígny útvar. Vedci napríklad navrhujú lipozomálne protirakovinové liečivo, v ktorom sú teplotne citlivé lipozómy zabalené do polyméru a vybavené protilátkami, ktoré určujú „adresu doručenia“.

Početné očkovanie pre všetky druhy chorôb sa stali rutinným postupom, ale samotná technika zostala za posledné storočie prakticky nezmenená. V blízkej budúcnosti budú injekčné striekačky s roztokom antigénov nahradené nanonosičmi (veľkosti do 500 nm), schopnými dopraviť antigény cez kožu do tam prítomných imunitných buniek. Ukázalo sa, že použitie malých nanočastíc (iba 40 nm) umožňuje dodávanie antigénov priamo cez vlasové folikuly.

Súčasne sú dnes systémy dodávania účinných látok spojené s rizikami, teda vedľajšími účinkami. Nie nadarmo farmaceutický gigant Novartis, koncern Ciba a niektoré ďalšie veľké spoločnosti spojili svoj ďalší vývoj v tomto smere už len s biologicky odbúrateľnými nanonosičmi.

Nanoterapia

Ako účinné látky možno použiť aj molekuly s veľkosťou nanometrov. Jednou z nových túr je drvenieúčinné liečivé látky až do veľkosti nanometrov - asi polovica nových účinných látok, ktoré sú v súčasnosti vo vývoji, sa zle rozpúšťa, to znamená, že majú nedostatočnú biologickú dostupnosť.

Kryštály nanoaktívneho liečiva pozostávajú z účinnej látky a vyrábajú sa vo forme suspenzie (nanosuspenzie), ktorá sa môže podávať intravenózne alebo sa môže vyrábať do granúl alebo tabliet na perorálne podávanie. V tomto prípade nie je potrebná polymérna matrica, ktorej zničenie, ako sa niektorí vedci domnievajú, môže mať toxický účinok na bunky. Typická veľkosť nanokryštálov je 200–600 nm. Jedným z nanokryštalických liečiv zavedených do klinickej praxe už v roku 2000 je Rapamune (Wyeth-Ayers Laboratories), imunosupresívny liek, ktorý sa používa po transplantácii orgánov. Termoterapia s nanočasticami, má zrejme veľké vyhliadky. Je známe, že keď blízke infračervené žiarenie zasiahne nanorúrky, začnú vibrovať a zahrievať látku okolo nich. Účinnosť tejto terapie sa ukázala byť veľmi vysoká: u 80 percent myší, ktoré dostali dávku roztoku mnohostenných nanorúrok, rakovinové nádory v obličkách po určitom čase úplne zmizli. Takmer všetky myši z tejto skupiny prežili až do konca štúdie, ktorá trvala približne 9 mesiacov. Uskutočňujú sa klinické štúdie termoterapie nádorov mozgu a rakoviny prostaty. Vedci zistili, že kontakt nanorúrok s poškodeným kostným tkanivom u myší urýchľuje regeneráciu kostného tkaniva a znižuje pravdepodobnosť zápalu počas liečby. Rovnako častice nanozlata zabíjajú mikróby a rozpoznávajú a ničia rakovinové bunky.

Nanočastice môžu byť tiež použité na stimuláciu vrodených regeneračných mechanizmov. Hlavný dôraz je tu kladený na umelú aktiváciu a manipuláciu s dospelými kmeňovými bunkami. Niektoré pokroky zahŕňajú: amfifilné proteíny, ktoré podporujú rast buniek na opravu poškodenej miechy; potiahnutie oblastí mozgového nádoru magnetickými nanočasticami a časticami citlivými na enzýmy; nanočasticové sondy na intracelulárne dodávanie liečiv a génovú expresiu, kvantové bodky, ktoré detegujú a kvantifikujú biomarkery pre ľudský karcinóm prsníka.

Nanoprotilátky Sú to najmenšie doteraz známe molekuly proteínového antigénu (veľkosť 2–4 nm). Sú to fragmenty (variabilné domény) špeciálnych jednodoménových protilátok – pozostávajú z diméru iba jedného skráteného ťažkého reťazca imunoglobulínu a sú plne funkčné v neprítomnosti ľahkého reťazca. Po syntéze sú nanoprotilátky už funkčné a nevyžadujú žiadne posttranslačné úpravy. To umožňuje ich okamžitú produkciu v bakteriálnych bunkách alebo kvasinkách, čím je proces vytvárania týchto proteínov výrazne ekonomickejší. Je celkom jednoduché vykonávať všetky druhy manipulácií genetického inžinierstva s nanoprotilátkami, napríklad na vytvorenie efektívnejších kombinovaných návrhov, ktoré zahŕňajú dve alebo viac nanoprotilátok, ako aj iné proteínové domény alebo funkčné skupiny. Takéto protilátky v ľudskom tele neexistujú, a preto neexistuje žiadna adaptácia na ne. Tak je možné obísť triky abnormálnych, patologických buniek a mikroorganizmov, ktoré sa dokázali adaptovať na ľudský imunitný systém a nájsť slabé miesto v ich obrane.

Biologicky aktívne prísady(doplnky stravy) vyvinuté pomocou nanotechnológií, takzvané nanoceutiká, sú zamerané na silné posilnenie schopností organizmu: od zlepšenia stráviteľnosti aktívnych zložiek potravy až po zlepšenie duševnej činnosti a schopnosti koncentrácie sú vrcholom moderného trhu. Skupiny na ochranu práv spotrebiteľov však presadzujú prísnejší vládny dohľad nad skutočnou bezpečnosťou a účinnosťou produktov, ktoré sa dostanú na pulty obchodov.

O bezpečnosti nanotechnológií v zdravotníctve

Všeobecný názor odborníkov je, že výskumníci ešte nevytvorili nástroje potrebné na 100% posúdenie rizík spojených s nanotechnológiou v zdravotníctve. Takýto vývoj zaostáva za skutočným vytvorením najdôležitejších medicínskych nanomateriálov 3–5 rokov a podľa niektorých odhadov aj viac. Nanomateriály patria do úplne novej triedy produktov a charakterizácia ich potenciálneho nebezpečenstva pre ľudské zdravie a stav životného prostredia je povinná vo všetkých prípadoch. Nanočastice a nanomateriály majú komplex fyzikálnych, chemických vlastností a biologických účinkov (vrátane toxických), ktoré sú často radikálne odlišné od vlastností tej istej látky vo forme spojitých fáz alebo makroskopických disperzií (tab. 2).

Veda nestojí na jednom mieste.

Technológia sa vyvíja rýchlym tempom a umožňuje nám vytvárať zariadenia a aplikácie, ktoré otvárajú neobmedzené možnosti v širokej škále medicínskych oblastí.

Vďaka tomu je človek čoraz bližšie k pochopeniu toho, čo sa deje v jeho tele nielen na bunkovej, molekulárnej, ale aj na atómovej úrovni – na nanoúrovni.

Tu je 25 spôsobov využitia nanotechnológie v medicíne.

1. Nanoboty- Toto je generácia nanostrojov budúcnosti. Budú schopní vnímať prostredie a prispôsobovať sa jeho zmenám, vykonávať zložité výpočty, komunikovať, pohybovať sa, vykonávať molekulárnu montáž, opravovať alebo dokonca reprodukovať. Tieto zariadenia majú veľký potenciál pre medicínske aplikácie.
2. Nanopočítače. S ich pomocou sa ovládajú nanoboty. Snahy o vytvorenie nanopočítačov, ako aj posun smerom ku kvantovej výpočtovej technike otvárajú nové možnosti pre medicínu.
3. Regenerácia buniek. Poškodenie telesných buniek je často veľmi ťažké opraviť kvôli neuveriteľne malej veľkosti buniek. S pomocou nanotechnológie je však možné to obísť. Nanoboty alebo iné zariadenia by mohli byť použité na manipuláciu s molekulami a atómami na individuálnej úrovni potrebnej na regeneráciu buniek.
4. Starnutie. Nanozariadenia možno použiť na odstránenie niektorých známok starnutia. Napríklad laserová technológia už dokáže zredukovať výskyt stareckých línií, škvŕn a vrások. V budúcnosti sa pomocou výkonnej nanotechnológie plánuje tieto znaky úplne odstrániť.
5. Liečba rakoviny. K dnešnému dňu už boli podniknuté prvé úspešné kroky vo využívaní nanotechnológií pri liečbe rakoviny. Tento proces je možný, pretože malé, špecializované funkcie niektorých nanozariadení môžu byť presnejšie zamerané na rakovinové bunky. To ničí rakovinové bunky bez poškodenia okolitých zdravých buniek.
6. Choroby kardiovaskulárneho systému. Existuje možnosť, že nanoroboty by mohli vykonávať celý rad funkcií súvisiacich so srdcom. Regenerácia poškodeného srdcového tkaniva je len jednou z možností. Ďalším využitím nanotechnológie je použitie nanozariadení na čistenie tepien od aterosklerotického plátu a iných problémov.
7. Implantácia zariadenia. Namiesto implantovania zariadení, ktoré sa v súčasnosti používajú v medicíne, by sa na vytvorenie potrebných štruktúr vo vnútri tela mohli použiť nanoboty.
8. Virtuálna realita. Vďaka použitiu injekcií nanobotov môžu lekári ľahšie študovať ľudské telo. Vytvorenie virtuálnej reality by mohlo pomôcť lekárom urobiť niektoré operácie „realistickejšími“.
9. Dodávka liekov. Systémy na automatizáciu podávania liekov pomáhajú zlepšiť konzistenciu medzi systémami tela. Zároveň sú lieky poskytované systému, ktorý ich potrebuje. Aby sa zaistilo, že sa špecifické lieky uvoľnia v správnom čase a bez ľudskej chyby, môžu byť dodávacie systémy naprogramované pomocou nanotechnológie.
10. . Nanotechnológia umožňuje nanorobotom preniknúť do tela a vykonať zmeny v genóme. Vďaka tomu je možné korigovať genóm a v dôsledku toho liečiť rôzne génové ochorenia.
11. Nanopinzety. Tieto zariadenia sú určené na prevádzku nanoštruktúr. Môžu byť použité na pohyb nanozariadení po tele alebo na ich umiestnenie pred inštaláciou. Nanotrubičky sa zvyčajne vyrábajú pomocou nanorúrok.
12. Kmeňové bunky. Nanotechnológia môže skutočne pomôcť dospelým kmeňovým bunkám vyvinúť sa na akýkoľvek potrebný typ bunky. Výskum na myšiach ukazuje, že nanorúrky umožňujú dospelým kmeňovým bunkám vyvinúť sa na funkčné neuróny.
13. Regenerácia kostí. Pomocou nanotechnológie je možné urýchliť regeneráciu kostí. Nanočastice majú rôzne chemické zloženie, ktoré môže pomôcť spojiť kosti dohromady a môže dokonca pomôcť v niektorých prípadoch poranenia miechy.
14. Vizualizácia. Nanotechnológia je veľmi sľubná pre použitie v oblasti medicínskeho zobrazovania, čo umožňuje rýchle získanie presných, špecifických obrazov. Nanozariadenia sa používajú pri molekulárnom zobrazovaní a vedú k zlepšeniu diagnostiky rôznych chorôb a stavov.
15. Diabetes. Namiesto odberu krvi na testovanie hladiny cukru v krvi nanotechnológia umožňuje diabetikom používať šošovky. Zmena farby môže naznačovať hladinu cukru v krvi.
16. Chirurgia. V modernom svete už existujú robotickí chirurgovia, ale nanochirurgia je perspektívna oblasť, v ktorej sa dajú využiť niektoré lasery, ale aj nanozariadenia, ktoré sa dajú naprogramovať na vykonávanie niektorých chirurgických operácií.
17. Epilepsia. Vyvíjajú sa nanočipy, ktoré môžu pomôcť kontrolovať záchvaty. Tieto čipy sú navrhnuté tak, aby analyzovali signály mozgu, potom ich analyzovali a vykonali potrebné úpravy mozgu takým spôsobom, aby bolo možné lepšie kontrolovať záchvaty epilepsie.
18. Senzorická spätná väzba. Nanočipy by mohli byť užitočné pre ľudí, ktorí stratili schopnosť cítiť svoje telo. Za týmto účelom nanočipy zachytávajú elektrické impulzy a interpretujú ich.
    
19. . Protetika ide stále dopredu. Nanotechnológia umožňuje ovládať protézy pomocou mozgu. Existuje už niekoľko príkladov použitia nanočipov na tento účel.
20. Lekárska kontrola. Pomocou nanotechnológie je možné sledovať stav rôznych systémov tela. Nanočipy implantované do tela monitorujú zdravotný stav a prijaté informácie odosielajú do počítača alebo iného zariadenia.
21. Lekárske správy. Okrem monitorovania vlastných systémov tela možno pomocou nanotechnológií odosielať informácie poskytovateľom zdravotnej starostlivosti, čím sa zvyšuje efektívnosť elektronických zdravotných záznamov.
22. Prevencia chorôb. Prítomnosť nanozariadenia v tele môže skutočne pomôcť predchádzať rôznym chorobám. Správnym naprogramovaním je možné vyhnúť sa niektorým chorobám a napraviť vznikajúce problémy skôr, ako sa stanú vážnymi problémami. Nanozariadenia môžu dokonca pomôcť predchádzať chronickým ochoreniam.
23. Prenatálna diagnostika. Existuje niekoľko spôsobov, ako využiť nanotechnológiu v prenatálnej diagnostike. Nanozariadenia môžu preniknúť do maternice a dokonca aj do plodu bez toho, aby spôsobili poškodenie. Okrem toho môžu potenciálne pomôcť odstrániť mnohé problémy v maternici.
24. Individuálna medicína. Tým, že sa nanotechnológia dokáže presne prispôsobiť genómu každého jednotlivca, umožní presnejšie určiť vhodnú liečbu a prispôsobiť plán liečby individuálnym potrebám tela.
25. Výskum. Nanotechnológia umožňuje rýchle napredovanie lekárskeho výskumu tým, že poskytuje na to potrebné nástroje, pomocou ktorých sa človek dozvie nové veci o stavbe a fungovaní ľudského tela a vďaka výskumu v oblasti fyziky a chémie poskytuje nanotechnológia telo so stavebnými materiálmi.

„Najvýraznejším a najjednoduchším príkladom využitia nanotechnológie v medicíne a kozmetike je obyčajný mydlový roztok, ktorý má čistiaci a dezinfekčný účinok. Vznikajú v ňom nanočastice a micely. Mydlo je zázrakom nanotechnológie, už vtedy, keď o existencii nanočastíc nikto ani len netušil. Tento nanomateriál však nie je tým hlavným pre rozvoj moderných nanotechnológií v zdravotníctve a kozmeteológii.

Ďalšou starodávnou aplikáciou nanotechnológie v kozmeteológii bola skutočnosť, že farbivá používané austrálskymi domorodcami na nanášanie žiarivých vojnových farieb, ako aj farby na vlasy starogréckych krások, obsahovali aj nanočastice, ktoré poskytovali veľmi dlhotrvajúci a trvácny farebný efekt.

Šungitová voda: je užitočná alebo ešte stále škodí?

Pravdepodobne sa mnohí už vo voľnom predaji stretli s takzvanou šungitovou vodou, o ktorej výrobcovia tvrdia, že má jedinečné liečivé vlastnosti, ktoré sa údajne získavajú vplyvom prírodných fullerénov na ňu. Povedzme si o tejto vode trochu podrobnejšie. Faktom je, že v Karélii pri Onežskom jazere bol po mnoho storočí liečivý prameň, v blízkosti ktorého ruský cisár Peter I. nariadil výstavbu prvého letoviska v Rusku, „Marcial Waters“. Ľudia využívali liečivé vlastnosti tejto vody už od staroveku. Jeho zvláštnosťou je skutočnosť, že takáto voda sa nedá dlho skladovať - ​​po niekoľkých hodinách stráca svoje jedinečné vlastnosti.

Štúdie uskutočnené na Ukrajine a v Karélii ukázali, že marcialová voda je dôsledkom vplyvu fullerénov obsiahnutých v prírodnom minerále šungite. Vedci sa domnievajú, že pôvod šungitu bol s najväčšou pravdepodobnosťou výsledkom pádu veľkého uhlíkového meteoritu. Každá molekula fullerénu je schopná vytvoriť a udržať okolo seba vodný zhluk, ktorého rozmery sú mnohonásobne väčšie ako jej vlastný priemer.

Tieto vodné zhluky sú schopné pôsobiť antioxidačne, teda zachytávať voľné radikály, ktoré sú „úlomkami rôznych organických zlúčenín“ a ničia živý organizmus. Vitamíny C, E, A, kyselina jantárová a množstvo ďalších látok majú vysoké antioxidačné vlastnosti.

Vykonané štúdie s použitím marcialových vôd poukazujú na vysoký liečivý účinok pri rakovine, ateroskleróze, cukrovke, ochoreniach obličiek a pečene, poruchách mozgu atď.

Tieto štúdie však majú aj svojich odporcov. Viacerí vedci vyjadrujú obavy z voľného predaja šungitovej vody práve preto, že na rozdiel od marcialových vôd môže obsahovať aj fragmenty fullerénov, ktoré sú, ako je známe, mimoriadne nestabilné. Pitím vody napustenej šungitom môže človek piť nielen užitočné klastre. Fullerény alebo ich fragmenty ľahko prekonávajú hematoencefalickú bariéru, to znamená, že prenikajú do živých tkanív, vrátane mozgu. Zároveň tieto nanočastice môžu dodatočne transportovať rôzne látky, ktoré za normálnych okolností neprechádzajú cez bariéru a neprenikajú do nervového tkaniva.

Používanie azbestocementových platní v stavebníctve (vyrábajú sa z nich napríklad steny kúpeľní a toaliet) sa v mnohých krajinách sveta považuje za nebezpečné. Azbest pozostáva z malých ihličkovitých mikro- a nanoštruktúr. Baníci, ktorí dlhé roky ťažia azbest a vdychujú azbestový prach, majú takmer zaručené, že v dôsledku vystavenia tomuto prachu dostanú rakovinu pľúc. V záujme ochrany zdravia sa v mnohých krajinách sveta demontujú azbestové konštrukcie. Možno si spomenúť na príklad vládnej budovy v bývalom východnom Nemecku, ktorú nové úrady prakticky zbúrali kvôli aktívnemu využívaniu azbestových materiálov v nej.

Je absurdné predpokladať, že z toho istého hlinitokremičitanu môžete odobrať minerál (kameň), rozdrviť ho, potom naň napustiť vodu a ponúknuť spotrebiteľovi. Používanie šungitovej vody by malo prebiehať pod prísnym lekárskym dohľadom s dlhodobým štúdiom možných pozitívnych aj negatívnych dôsledkov.

"Nebezpečné" nano

Na Rade federácie 19. marca 2008 Sergej Ivanov nejednoznačne uviedol, že nanotechnológiu doteraz ovládali iba podvodníci, ktorí už inzerujú všetky druhy nanokrémov. „Nikto nevie, čo sa stane s vašou rukou, keď si ich nasadíte. A žiadne nano tam nie je. Vzali len módne slovo,“ varoval prvý podpredseda vlády. Ďalší podvodníci sa medzitým pokúšajú zasiahnuť do 130 miliárd rubľov, ktoré štát pridelil štátnej korporácii „Ruské nanotechnológie“ a prezentovať „falošné a prakticky nemožné projekty“.

Ako uvádza vedecká publikácia Science Daily, zistilo sa, že aj vzduch okolo nás často obsahuje častice, ktoré sú škodlivé pre ľudské zdravie. Častice vo vzduchu v metre sú obzvlášť deštruktívne pre DNA, hovorí Hanna Karlsson, vedkyňa z Karolinska Institutet (Švédsko).

Podľa jej názoru častice obsiahnuté v kyslíku štokholmského metra majú silnejší vplyv na ľudskú DNA ako častice obsiahnuté vo výfukových plynoch áut. Štúdia ukázala, že vzduch v metre obsahuje častice železa, ktoré vznikajú v dôsledku trenia kolies o koľajnice. Najväčšiu škodu ľudskému organizmu spôsobujú pri vstupe do pľúc, keď sa v bunkách tela tvoria voľné radikály. Voľné radikály sú rýchlo sa pohybujúce molekuly, ktoré najviac poškodzujú ľudskú DNA. Zároveň, ako poznamenáva vedec, poškodenie buniek spôsobené radikálmi môže byť eliminované samotnou bunkou, ale ak zostane „neliečené“, zvyšuje to riziko rakoviny.

Podobné častice, ktoré boli objavené počas štúdie, vznikajú pri trení automobilových pneumatík o asfalt a vedú aj k rôznym zápalovým ochoreniam v tele.

Vzhľadom na vysokú penetračnú schopnosť nanočastíc niektorí vedci vyjadrujú obavy aj z použitia rôznych pevných predmetov s nano-veľkosťou v množstve kozmetických prípravkov: krémy, mlieka atď. Mechanizmus a správanie nanočastíc po aplikácii na kožu neboli úplne preštudované. Je pravdepodobné, že nanočastice nebudú chcieť zostať v koži dlho a budú cestovať po celom tele.

Globálne problémy, ktorým ľudstvo čelí, si však vyžadujú okamžité a niekedy aj drastické opatrenia. Nanotechnológia môže poskytnúť významnú pomoc pri riešení mnohých z nich. Za posledných 20 rokov tak bolo identifikovaných najmenej 30 infekčných chorôb (AIDS, vírus Ebola, vtáčia chrípka atď.), pričom úmrtnosť na tieto choroby predstavuje 30 % z celkového počtu úmrtí na celom svete. Každý rok sa len v Spojených štátoch diagnostikuje 1,5 milióna nových prípadov rakoviny. Úmrtnosť na ne vo svete je najmenej 500 tisíc ľudí ročne. Podľa predpovedí sa do roku 2020 môže počet pacientov s rakovinou vo svete zvýšiť o 50 % a dosiahnuť 15 miliónov ľudí ročne.

"Nanorukávy"

Riaditeľ Laboratória pre nanofotoniku, profesor na Rice University v Houstone, Naomi Halas a Peter Nordlander vytvorili novú triedu nanočastíc s jedinečnými optickými vlastnosťami – nanosleeves. Majú 20-krát menší priemer ako červené krvinky (erytrocyty) a voľne sa pohybujú v obehovom systéme. Na povrch návlekov sú špeciálnym spôsobom pripevnené špeciálne proteíny – protilátky, ktoré napádajú rakovinové bunky. Niekoľko hodín po ich zavedení je telo ožiarené infračerveným svetlom, ktoré nanonávleky premieňajú na tepelnú energiu. Táto energia ničí rakovinové bunky, zatiaľ čo susedné zdravé bunky prakticky nie sú poškodené.

Táto unikátna nanotechnológia už bola úspešne testovaná na experimentálnych myšiach s rakovinovými nádormi. Už 10 dní po ožiarení sa všetky choré zvieratá z choroby úplne zotavili. Okrem toho, ako bolo uvedené, následné testy neodhalili žiadne ložiská nových malígnych nádorov.

„Nanoneuroknitting“ a ďalšie úspechy

Mark Greenstaff z Bostonskej univerzity informoval o veľmi úspešnej práci na vytvorení nanorozvetvených polymérov nazývaných dendriméry na liečbu očných rán.

Vedci z Hongkongskej univerzity, profesori Rutledge Ellis-Behnke a Gerald Schneider, okrem toho informovali vedeckú komunitu, že čoskoro začnú s klinickým testovaním technológie nazývanej „nanoneuroknitting prasknutého očného traktu s obnovením jeho funkcií“. Táto technika je vlastne technológiou zajtrajška a umožní riešiť množstvo závažných medicínskych problémov v oblasti oftalmológie.

„Naša technológia nám umožňuje postaviť nanovlákenný most cez oddelený očný trakt, niekedy dokážeme rovnako úspešne postaviť lešenie pozostávajúce zo samostatne zostavených nanovlákenných peptidov,“ povedal pre ruskú agentúru ITAR-TASS. Profesor Ellis-Behnke.

Ďalšou z najdôležitejších úloh zostáva zvyšovanie strednej dĺžky života. V súčasnosti je priemerná dĺžka života v Európe 74 rokov u mužov a 80 rokov u žien. V Rusku sú tieto čísla výrazne nižšie, najmä u mužov, ktorých dĺžka života je podľa niektorých údajov len 57 rokov. Tieto ukazovatele možno výrazne zvýšiť použitím progresívnych prostriedkov proti starnutiu.

Ako poznamenávajú médiá, najmä elektronické, v Amerike sa pomocou nanotechnológií podarilo vyliečiť infarkty u myší a králikov. Takýto výskum vedie Dr. Samuel Stupp a jeho kolegovia z Northwestern University, Evanston, Illinois. Vedci vyvolali u myší srdcový infarkt a infarktové poškodenie. Potom boli všetky experimentálne myši rozdelené do troch kontrolných skupín. Prvej skupine pol hodiny po infarkte vstrekli liek na báze látok schopných samoorganizácie do dlhých a tenkých nanovlákien, ktoré vyplnia ranu v srdcovom svale. Zároveň majú vlastnosť viazať sa na tkanivový heparín, ktorý akumuluje takzvané rastové faktory, ktoré podporujú aj hojenie poškodeného srdcového tkaniva.

Druhá skupina myší dostávala len lieky s izolovanými rastovými faktormi. Tretia skupina zostala kontrolnou skupinou a nedostávala žiadne lieky. Mesiac po liečbe sa zistilo, že u myší prvej skupiny umožnilo podávanie nanopreparátov srdcu takmer úplne sa zotaviť a fungovať rovnako ako u zdravých myší. Myši v druhej a tretej skupine sa zotavovali výrazne horšie; Podobné štúdie boli vykonané a potvrdené na pokusných králikoch.

"Nanomedicínske" zázraky

Výhodou medicínskej nanotechnológie oproti klasickej terapii, ktorá spočíva v chemickom ovplyvňovaní ochorenia prostredníctvom podávania liekov, je, že zabezpečuje vytvorenie potrebného prostredia v tele, v ktorom prebieha proces hojenia.

Na potvrdenie účinnosti metódy bolo účastníkom kongresu Asociácie pre výskum zraku a oftalmológie (ARVO) ukázané video s procesom účinného hojenia pečene myši, ktoré vedci rozobrali. Videozáznam jasne ukázal, ako sa krv okamžite zastavila a okamžite sa začal proces obnovy vypreparovaného orgánu. Využitie tejto lekárskej nanotechnológie môže byť podľa Ellisa-Behnkeho v neurochirurgii neoceniteľné, pretože minimalizuje negatívne účinky operácie mozgu.

Očakáva sa, že využitie týchto a ďalších nanotechnológií v oblasti medicíny prispeje k vzniku nenákladných a rýchlych metód diagnostiky chorôb v ranom štádiu, nových metód vývoja a použitia liekov a možnosti obnovy poškodených štruktúra DNA.

Správa Inštitútu biomedicínskej chémie Ruskej akadémie lekárskych vied uvádza, že ruskí lekári publikovali v rokoch 1998-2005 viac ako 200 vedeckých prác dokazujúcich vysokú účinnosť nanotechnológií pri liečbe mnohých chorôb, vrátane rakoviny, roztrúsenej sklerózy, meningitídy. , AIDS, chrípka a tuberkulóza. Ukazuje sa, že domáca veda získala presvedčivé údaje o možnosti použitia nanočastíc na výrobu účinných vakcín.

Tak, na Ústave molekulárnej biológie pomenovaný po. V. A. Engelhardt RAS na báze nanotechnológie vytvoril biočip, ktorý umožňuje za pár hodín diagnostikovať množstvo spoločensky nebezpečných chorôb, medzi ktoré patrí napríklad aj tuberkulóza. Predtým si len nevyhnutný lekársky výskum vyžadoval aspoň mesiac. Aj keď neberieme do úvahy sociálny faktor, ekonomický efekt zníženia nákladov na diagnostiku je 20 tisíc rubľov na štúdiu. Zároveň výskum nanotechnológií v medicíne v súčasnosti vykonávajú v Rusku dve desiatky vedeckých organizácií.

Treba poznamenať, že oblasť výskumu medicínskych nanotechnológií sa tiež vyvíja rýchlym tempom. Výsledky získané na pokusných zvieratách už zároveň sľubujú výrazné perspektívy v liečbe ľudí. Vo všeobecnosti, ak zahrnieme prácu a úspechy v oblasti genetického inžinierstva ako nanotechnológie, výsledky sa ukážu byť fantastické, ale vo všeobecnosti ide o iný smer, ktorý si bude vyžadovať napísanie samostatnej knihy.

Odoslanie dobrej práce do databázy znalostí je jednoduché. Použite nižšie uvedený formulár

Študenti, postgraduálni študenti, mladí vedci, ktorí pri štúdiu a práci využívajú vedomostnú základňu, vám budú veľmi vďační.

Uverejnené na http://www.allbest.ru/

VZDELÁVACIA INŠTITÚCIA

Štátna univerzita Grodno pomenovaná po. Áno, Kupala

Esej

na tému:"Nanomateriály v medicíne"

Pripravila: študentka Bobritskaya Ekaterina Olegovna

Učiteľka: Trifonová I.V.

Úvod

Väčšina z nás si nevie predstaviť život bez moderných výhod civilizácie, výdobytkov vedy, techniky a medicíny. Ďalším krokom v tomto vývoji bude vývoj nanotechnológie, najmä veľmi malých systémov, ktoré dokážu vykonávať príkazy od ľudí.

Technologický pokrok smeruje k vývoju výkonnejších, rýchlejších, kompaktnejších a uhladenejších strojov. Za limit takéhoto vývoja možno považovať stroje veľkosti molekuly. Stroj vyrobený z kovalentne viazaných atómov je extrémne silný, rýchly a malý. Molekulárna nanotechnológia sa zaoberá vývojom, tvorbou a riadením takýchto strojov. Toto odvetvie otvára bezprecedentné, fantastické vyhliadky pre ľudskú interakciu so svetom.

Pojmy „nanotechnológia“, „nanomateriály“

Nanotechnológia je súbor procesov, ktoré umožňujú vytvárať materiály, zariadenia a technické systémy, ktorých fungovanie určuje nanoštruktúra, t.j. jeho usporiadané fragmenty s veľkosťou od 1 do 100 nm (10-9 m; atómy, molekuly). Grécke slovo „nos“ znamená zhruba „škriatka“. Keď sa veľkosť častíc zníži na 100-10 nm alebo menej, vlastnosti materiálov (mechanické, katalytické atď.) sa výrazne zmenia.

Nanomateriály sú materiály so štruktúrou na úrovni molekulovej veľkosti alebo blízko nej. Štruktúra môže byť viac-menej pravidelná alebo náhodná. Povrchy s náhodnou nanoštruktúrou možno získať spracovaním pomocou lúčov častíc, plazmovým leptaním a niektorými ďalšími metódami.

Pokiaľ ide o bežné štruktúry, malé plochy povrchu môžu byť štruktúrované „zvonku“ - napríklad pomocou skenovacieho mikroskopu. Pomerne veľké (~ 1 μ2 alebo viac) oblasti, ako aj objemy hmoty, však môžu byť štruktúrované zjavne iba metódou samousporiadania molekúl.

Vlastná montáž je v živej prírode rozšírená. Štruktúra všetkých tkanív je určená ich samoskladaním z buniek; Štruktúra bunkových membrán a organel je určená samoskladaním z jednotlivých molekúl.

Samozostavenie molekulárnych komponentov sa vyvíja ako spôsob konštrukcie periodických štruktúr na výrobu nanoelektronických obvodov a dosiahli sa významné pokroky.

V medicíne možno materiály s nanoštruktúrnym povrchom použiť na nahradenie určitých tkanív. Bunky tela rozpoznávajú takéto materiály ako „svoje“ a pripájajú sa k ich povrchu.

V súčasnosti sa dosiahol pokrok vo výrobe nanomateriálov, ktoré napodobňujú prirodzené kostné tkanivo. Vedci z Northwestern University (USA) Jeffrey D. Hartgerink, Samuel I. Stupp a ďalší teda využili trojrozmerné samoskladanie vlákien s priemerom asi 8 nm, imitujúce prírodné kolagénové vlákna, po ktorom nasledovala mineralizácia a tvorba hydroxyapatitových nanokryštálov orientovaných na pozdĺž vlákien. Vlastné kostné bunky boli dobre pripevnené k výslednému materiálu, čo umožňuje jeho použitie ako „lepidlo“ alebo „tmel“ na kostné tkanivo.

Je tiež zaujímavé vyvinúť materiály, ktoré majú opačnú vlastnosť: neumožňujú bunkám pripojiť sa k povrchu. Jednou z možných aplikácií takýchto materiálov by mohla byť výroba bioreaktorov na pestovanie kmeňových buniek. Faktom je, že po pripojení k povrchu sa kmeňová bunka snaží diferencovať a vytvárať určité špecializované bunky. Využitie materiálov s povrchovou štruktúrou nanometrov na riadenie procesov proliferácie a diferenciácie kmeňových buniek predstavuje obrovskú oblasť výskumu.

Nanopórové membrány možno použiť v mikrokapsulách na dodávanie liečiv a na iné účely. Možno ich teda použiť na filtrovanie telesných tekutín od škodlivých látok a vírusov. Membrány môžu chrániť nanosenzory a iné implantovateľné zariadenia pred albumínom a podobnými povlakovými látkami.

Aplikácia nanotechnológií v medicíne: súčasný stav

nanomateriálové molekulárne štruktúrované ošetrenie

Pojem nanotechnológia presvedčivo vstupuje do našich životov. V roku 1959 slávny americký teoretický fyzik Richard Feynman povedal, že „existuje úžasne zložitý svet malých foriem a jedného dňa budú ľudia prekvapení, že pred rokom 1960 nikto nebral štúdium tohto sveta vážne“. Vývoj nanotechnológie bol v počiatočnom štádiu determinovaný najmä vývojom prístrojov sondovej mikroskopie. Tieto zariadenia sú ako oči a ruky nanotechnológov.

Pokrok v oblasti nanotechnológií je v súčasnosti spojený s tvorbou nanomateriálov pre letecký, automobilový a elektronický priemysel.

Postupne sa však medicína čoraz viac považuje za sľubnú oblasť využitia nanotechnológií. Je to spôsobené tým, že nová technológia umožňuje pracovať s hmotou v mierke, ktorá sa donedávna zdala fantastická – mikrometrová a dokonca nanometrová. Práve takéto hodnoty sú typické pre hlavné biologické štruktúry - bunky, ich zložky (organely) a molekuly.

Dnes môžeme povedať o vzniku nového smeru – nanomedicíny. Myšlienku používania mikroskopických zariadení v medicíne prvýkrát vyjadril v roku 1959 R. Feynman vo svojej slávnej prednáške „Tam dole je veľa miesta“ (s odkazom na myšlienku Alberta R. Hibbsa). Ale až v posledných rokoch sa Feynmanove predstavy priblížili realite.

Teraz sme ešte dosť ďaleko od mikrorobota opísaného Feynmanom, schopného dostať sa do srdca cez obehový systém a vykonávať tam operáciu chlopní. Moderné aplikácie nanotechnológií v medicíne možno rozdeliť do niekoľkých skupín: Nanoštruktúrne materiály vrátane povrchov s nanoreliéfom, membrány s nanodierami; Nanočastice (vrátane fullerénov a dendrimérov); Mikro- a nanokapsuly; Nanotechnologické senzory a analyzátory; Lekárske aplikácie mikroskopov so skenovacou sondou; Nanonástroje a nanomanipulátory; Mikrozariadenia a nanozariadenia s rôznym stupňom autonómie.

Americká spoločnosť C-Sixty Inc. Vykonáva predklinické testy produktov na báze fullerénových nanosfér C60 s chemickými skupinami usporiadanými na ich povrchu. Tieto skupiny môžu byť vybrané tak, aby sa viazali na vopred vybrané biologické ciele. Rozsah možných aplikácií je mimoriadne široký. Zahŕňa boj proti vírusovým ochoreniam, ako sú chrípka a HIV, rakovine a neurodegeneratívnym ochoreniam, osteoporóze a cievnym ochoreniam. Napríklad nanosféra môže obsahovať atóm rádioaktívneho prvku vo vnútri a na povrchu - skupiny, ktoré mu umožňujú pripojiť sa k rakovinovej bunke.

Podobný vývoj prebieha aj v Rusku. Inštitút experimentálnej medicíny (St. Petersburg) použil fullerénový adukt s polyvinylpyrolidónom (PVP). Táto zlúčenina je vysoko rozpustná vo vode a dutiny v jej štruktúre majú podobnú veľkosť ako molekuly C60. Dutiny sa ľahko plnia molekulami fullerénu, čo vedie k vytvoreniu vo vode rozpustného aduktu s vysokou antivírusovou aktivitou. Keďže samotný PVP nemá antivírusový účinok, všetka aktivita sa pripisuje molekulám C60 obsiahnutým v adukte.

Pokiaľ ide o fullerén, jeho účinná dávka je približne 5 μg/ml, čo je výrazne nižšia hodnota ako zodpovedajúca hodnota pre rimantadín (25 μg/ml), ktorý sa tradične používa v boji proti vírusu chrípky. Na rozdiel od rimantadínu, ktorý je najúčinnejší vo včasnom období infekcie, má adukt C60/PVP stabilný účinok počas celého cyklu reprodukcie vírusu. Ďalšou charakteristickou črtou konštruovaného lieku je jeho účinnosť proti vírusom chrípky typu A a B, zatiaľ čo rimantadín pôsobí iba na prvý typ.

Nanosféry sa dajú využiť aj v diagnostike, napríklad ako kontrastná látka pre röntgenové žiarenie, ktorá sa prichytí na povrch určitých buniek a ukáže ich umiestnenie v tele.

Obzvlášť zaujímavé sú dendriméry. Predstavujú nový typ polymérov, ktoré majú skôr rozvetvenú štruktúru ako zvyčajnú lineárnu.

V skutočnosti bola prvá zlúčenina s takouto štruktúrou získaná už v 50. rokoch a hlavné metódy ich syntézy boli vyvinuté najmä v 80. rokoch. Pojem „dendriméry“ sa objavil skôr ako „nanotechnológia“ a spočiatku neboli navzájom spojené. V poslednom čase sa však dendriméry čoraz častejšie spomínajú v kontexte ich nanotechnologických (a nanomedicínskych) aplikácií.

Je to spôsobené množstvom špeciálnych vlastností, ktoré dendrimérové ​​zlúčeniny majú. Medzi nimi: predvídateľné, kontrolovateľné a reprodukovateľné veľkosti makromolekúl s veľkou presnosťou; prítomnosť kanálikov a pórov v makromolekulách, ktoré majú dobre reprodukovateľné tvary a veľkosti; schopnosť vysoko selektívnej enkapsulácie a imobilizácie nízkomolekulárnych látok s tvorbou supramolekulových konštruktov „hosť-hostiteľ“.

Mikro a nanokapsuly

Miniatúrne (~1 μ) kapsuly s nanopórmi možno použiť na dodanie liečiva na požadované miesto v tele. Podobné mikrokapsuly sa už testujú na podávanie a fyziologicky riadené uvoľňovanie inzulínu pri cukrovke 1. typu. Použitie pórov s veľkosťou cca 6 nm umožňuje chrániť obsah kapsuly pred účinkami imunitného systému organizmu. To umožňuje umiestniť živočíšne bunky produkujúce inzulín do kapsúl, ktoré by inak telo odmietlo.

Mikroskopické kapsuly relatívne jednoduchého dizajnu môžu tiež kopírovať a rozširovať prirodzené schopnosti tela. Príkladom takejto koncepcie je koncepcia navrhnutá R. Freitasom; Respirocyt je tiež umelým nosičom kyslíka a oxidu uhličitého, ktorý svojimi schopnosťami výrazne prevyšuje červené krvinky a existujúce krvné náhrady (napríklad na báze fluórovaných uhľovodíkových emulzií).

Lekárske aplikácie skenovacích sondových mikroskopov

Skenovacie mikroskopy sú skupinou zariadení jedinečných svojimi schopnosťami. Umožňujú dosiahnuť dostatočné zväčšenie na zobrazenie jednotlivých molekúl a atómov. Zároveň je možné študovať objekty bez ich zničenia a dokonca, čo je obzvlášť dôležité z hľadiska biomedicínskych aplikácií, v niektorých prípadoch študovať živé objekty. Niektoré typy rastrovacích mikroskopov umožňujú aj manipuláciu s jednotlivými molekulami a atómami.

Kniha obsahuje dobrý prehľad o možnostiach skenovacích mikroskopov na štúdium biologických objektov. Jedinečné schopnosti rastrovacích mikroskopov určujú vyhliadky na ich využitie v biomedicínskom výskume. Ide predovšetkým o štúdium molekulárnej štruktúry bunkových membrán.

Nanomanipulátory

Nanomanipulátory možno nazvať zariadeniami určenými na manipuláciu s nanoobjektmi – nanočasticami, molekulami a jednotlivými atómami. Príkladom sú mikroskopy so skenovacou sondou, ktoré vám umožňujú presunúť akékoľvek predmety až na atómy.

V súčasnosti boli vytvorené prototypy niekoľkých variantov „nanotisk“. V jednom prípade boli použité dve uhlíkové nanorúrky s priemerom 50 nm, usporiadané paralelne po stranách skleneného vlákna s priemerom asi 2 mikróny. Keď sa na ne priviedlo napätie, nanorúrky sa mohli rozchádzať a zbiehať ako polovice pinzety.

V inom prípade boli použité molekuly DNA, ktoré menia svoju geometriu počas konformačného prechodu, alebo prerušenia väzieb medzi nukleotidovými bázami na paralelných vetvách molekuly.

Manipulátor pre nanoobjekty sa však môže svojím dizajnom líšiť od makronástrojov. Preukázala sa teda schopnosť pohybovať nanoobjektmi pomocou laserového lúča. V nedávnej práci vedcov z univerzít Cornell a Massachusetts sa im podarilo „rozvinúť“ molekulu DNA z nukleozómu. Zároveň to vytiahli za koniec pomocou takých „laserových pinzet“.

mikro-a nanozariadenia

V súčasnosti sú čoraz bežnejšie miniatúrne prístroje, ktoré je možné umiestniť do tela na diagnostické a možno aj terapeutické účely.

Moderné zariadenie určené na štúdium gastrointestinálneho traktu má veľkosť niekoľko milimetrov a na palube nesie miniatúrnu videokameru a osvetľovací systém. Prijaté rámce sa prenášajú von.

Bolo by nesprávne klasifikovať zariadenia tohto druhu ako nanomedicínu. Otvárajú sa však široké perspektívy pre ich ďalšiu miniaturizáciu a integráciu s nanosenzormi vyššie opísaných typov, palubnými riadiacimi a komunikačnými systémami založenými na molekulárnej elektronike a iných nanotechnológiách a zdrojmi energie, ktoré využívajú látky obsiahnuté vo vnútornom prostredí tela. . V budúcnosti môžu byť takéto zariadenia vybavené zariadeniami na autonómny pohyb a dokonca aj manipulátormi jedného alebo druhého druhu. V tomto prípade budú môcť preniknúť do požadovaného bodu tela, zbierať tam lokálne diagnostické informácie, podávať lieky a v ešte vzdialenejšej budúcnosti vykonávať „nanochirurgické operácie“ - ničenie aterosklerotických plátov, ničenie buniek. so známkami malígnej degenerácie, obnovou poškodených nervových vlákien atď. Takéto zariadenia (nanoroboty) budú podrobnejšie diskutované nižšie.

Lekársky nanorobot

Nanotechnológia umožní inžinierom postaviť komplexné nanoroboty, ktoré možno bezpečne vložiť do ľudského tela, aby mohli prepravovať dôležité molekuly, ovládať mikroskopické objekty a komunikovať s lekármi prostredníctvom miniatúrnych senzorov, vybavených motormi, manipulátormi, generátormi energie a počítačmi v molekulárnej mierke.

Myšlienka postaviť takýchto nanorobotov je založená na skutočnosti, že ľudské telo je prirodzený nano-stroj: v tele neustále funguje veľa neutrofilov, lymfocytov a bielych krviniek, ktoré opravujú poškodené tkanivo, ničia napadajúce mikroorganizmy a odstraňujú cudzie častice z rôznych orgánov. .

Nanorobotika vznikla, keď vznikla potreba pracovať s miniatúrnymi objektmi na molekulárnej úrovni. Nanoroboty sú nanoelektromechanické systémy určené na vykonávanie špecifických úloh s presnosťou v nanoúrovni. Ich výhodou oproti klasickej medicíne je ich veľkosť. Veľkosť častíc ovplyvňuje trvanie a veľkosť účinku, preto sa liečivá v mikromeradle môžu používať v nižších koncentráciách a majú skorší nástup terapeutických účinkov. Poskytuje tiež možnosť dodania lieku na špecifické miesto aplikácie.

Typickým lekárskym nanozariadením bude pravdepodobne mikrónový robot zostavený z nanočastí. Tieto nanoroboty môžu pôsobiť na príkazy zvonku alebo podľa daného programu a vykonávať prácu v makroúrovni

Nanorúrky a infračervené žiarenie

Fototermálna terapia využívajúca nanomateriály si nedávno získala pozornosť ako účinná stratégia pri vývoji novej generácie liečby rakoviny.

Jednostenné uhlíkové nanorúrky (SWNT) sú potenciálnym kandidátom na fototermálnu terapiu, pretože pri ožiarení blízkym infračerveným svetlom (NIR, vlnová dĺžka 700-1100 nm) produkujú značné množstvo tepla. Pre vlny tejto dĺžky sú biologické tkanivá vrátane kože takmer priehľadné. Fototermálny efekt spôsobuje tepelnú smrť rakovinových buniek a proces prebieha neinvazívne.

Účinnosť kombinovanej terapie nanorúrkami a ožarovaním preukázali výsledky in vivo deštrukcie solídneho malígneho nádoru. Tento spôsob liečby myší ukázal úplnú deštrukciu nádorov bez škodlivých vedľajších účinkov alebo relapsov počas nasledujúcich 6 mesiacov. V kontrolnej skupine, keď bola liečená konvenčnými prostriedkami, bol preukázaný konštantný rast nádoru až do smrti zvierat.

Objavuje sa modifikácia jednostenných uhlíkových nanorúrok pomocou fosfolipidov. Keďže jednostenné nanorúrky vykazujú hydrofóbne vlastnosti, je takmer nemožné dosiahnuť ich prienik do buniek postihnutých tkanív. Tento prístup umožnil skupine kórejských vedcov obísť túto zložitosť.

Nádory transplantované do chrbta myší sú ľudské orálne karcinómy. Na ožiarenie boli myši umiestnené pod IR lampu s výkonom 76 W/cm3. Trvanie relácie bolo 3 minúty. Nádor úplne zmizol 20 dní po jedinej liečbe. Zároveň sa prvýkrát pozoroval nárast obsahu nanorúrok vo svale obklopujúcom nádor, slezine, krvi a koži. Počas nasledujúcich siedmich dní sa nanorúrky nahromadili v krvi a pečeni. Po siedmich dňoch sa počet nanorúrok vo všetkých orgánoch prudko znížil. Takmer všetky vstreknuté nanorúrky sa vylúčili pečeňou a obličkami do dvoch mesiacov.

Tieto výsledky nám umožňujú považovať fototermálny faktor za účinnú metódu liečby rakovinových nádorov.

Sklo vyrobené z nanomateriálov značky Huashen.Liečba mnohých chorôb štruktúrovanou vodou

O využití nanomateriálov v medicíne som počul veľa, ale o skle vyrobenom z nanomateriálov od značky Huashen som počul prvýkrát. Ošetrenie pomocou skla vyrobeného z nanomateriálov značky HuaShen je ošetrenie pomocou štruktúrovanej (nízkomolekulárnej) vody.

Ochranná známka HuaShen patrí spoločnosti Tianjin HuaShen Corporation, ktorá spája 6 skupín spoločností a podnikov so systémom multidisciplinárnych aktivít: vývoj vedeckých technológií, výroba a predaj informačných produktov a liekov z prírodných surovín. Všetky vyrábané produkty sú vyrábané s prihliadnutím na skúsenosti a tradície čínskej medicíny. Výrobky HuaShen sa prvýkrát objavili na ruskom trhu v roku 2000, v Bielorusku a na Ukrajine - v roku 2002, v Kazachstane, Kirgizsku a Tadžikistane - v roku 2004.

Zloženie nanomateriálov používaných pri výrobe skla značky HuaShen zahŕňa tieto látky:

anhydrit titánu;

· oxid zinočnatý;

· viac ako 10 rôznych mikroelementov.

Voda naliata do pohára z nanomateriálov sa premení do 20 minút a potom sa môže používať. Počas tohto časového obdobia nanomateriály, z ktorých je sklo vyrobené, transformujú makromolekuly vody (pozostávajúce z 13-15 molekúl) na mikromolekuly (5-7 molekúl). Výsledná voda sa nazýva „nízka molekulová hmotnosť“ a má 4 vlastnosti:

· vysoko rozpustný účinok;

· štiepacie pôsobenie;

· penetračné pôsobenie;

· pôsobenie na aktiváciu metabolických procesov.

Podľa rôznych zdrojov klinické štúdie potvrdzujú, že štruktúrovaná voda:

· znižuje cholesterol v krvi a čistí krvné tepny;

· zlepšuje tráviace funkcie, upravuje kyslosť;

· podporuje zrýchlenú regeneráciu tkanív;

· podporuje odstraňovanie odpadu a toxínov z tela;

· podporuje imunitný systém;

· zvyšuje priemernú dĺžku života;

· Obnovuje metabolickú rovnováhu;

· čistí črevá;

· aktivuje a normalizuje funkciu obličiek;

Pomáha pri liečbe zápalov ústnej sliznice;

· je účinný pri liečbe črevných ochorení u detí.

Štruktúrovaná (nízkomolekulárna) voda z pohára značky HuaShen je odborníkmi odporúčaná na použitie pri nasledujúcich ochoreniach:

· Choroby žalúdka (gastritída, žalúdočný vred, dvanástnikový vred, prekyslenie, dyspepsia a pod.) – voda pomáha zlepšovať sekréciu žalúdočnej šťavy, stimuluje peristaltiku žalúdka a čriev, zlepšuje trávenie, zvyšuje vstrebávanie potravy.

· Diabetes mellitus – voda normalizuje metabolizmus buniek pankreasu.

· Kardiovaskulárne ochorenia: Väčšina srdcových ochorení vzniká preto, že sa tuk hromadí v žilových tepnách a bráni voľnému toku krvi. Pri pití vody z pohára vyrobeného z nanomateriálov sa tukové usadeniny ničia a odstraňujú z tela. V dôsledku toho sa zlepšuje zásobovanie srdca a normalizuje sa činnosť srdcového svalu.

· Hypertenzia: u väčšiny pacientov je hlavnou príčinou ochorenia zvýšené vstrebávanie tuku, na stenách ciev sa hromadia cholesterolové plaky a zužuje sa priesvit v cievach. Pri pravidelnej konzumácii vody z okuliarov HuaShen sa krv čistí od kyslých látok, v dôsledku čoho sa znižuje tlak a zmäkčujú cievy.

· Zápcha - voda upravená nanomateriálmi zavádza aktívny kyslík, v dôsledku čoho zápcha rýchlo mizne.

· Kozmetický účinok: odstránenie mdlosti pokožky, vrások, drsnej pokožky, suchosti, stareckých škvŕn, zápalov kože atď.

Postup prípravy a použitia štruktúrovanej (nízkomolekulárnej) vody je nasledujúci:

· Obyčajná voda, lepšie vyčistená, sa naleje do pohára z nanomateriálov značky Huashen, ktorý sa v ňom nechá 20-30 minút. Počas tohto časového obdobia sa voda premieňa na nízku molekulovú hmotnosť.

· Už štruktúrovanú (nízkomolekulárnu) vodu je možné piť, použiť na varenie, použiť na umývanie, použiť na polievanie kvetov atď.

· Štruktúrovanú vodu z pohára je možné pridávať do nádob s obyčajnou, čistenou vodou v pomere 0,5 litra na 10 litrov (1:20). Po 20-30 minútach získa voda v prídavnej nádobe správnu štruktúru. Tým sa zvyšuje objem vody pripravenej na použitie.

· Štruktúra vody, ktorá sa získava pomocou nanomateriálov, je mimo skla zachovaná 18-24 hodín.

· Odporúča sa konzumovať 30 ml na 1 kg hmotnosti človeka. voda, t.j. osoba s hmotnosťou 70 kg. musí vypiť aspoň 2,1 litra vody denne a vážiť 100 kg. - 3 litre za deň.

· Aby ste dosiahli požadovaný účinok liečby, je vhodné neustále konzumovať štruktúrovanú vodu.

Používaním skla vyrobeného z nanomateriálov značky HuaShen sa nedajú liečiť vybrané choroby. Pitie vody s nízkou molekulovou hmotnosťou poskytuje komplexné zlepšenie zdravia celého tela. Telo sa samočistí od desiatok rôznych druhov jedov a toxínov. Štruktúrovaná voda navyše obohacuje bunky tela o kyslík, čím vytvára prostredie, ktoré pôsobí proti vzniku rakovinových buniek.

Na jednej strane sú vyhliadky pre nanotechnologický priemysel skutočne obrovské. Nanotechnológia radikálne zmení všetky oblasti ľudského života. Ale na druhej strane môžu byť nanotechnológie pre spoločnosť nebezpečné.

Výskumníci a environmentalisti predpovedali, že najnebezpečnejšími environmentálnymi hrozbami v budúcnosti budú nanomateriály, človekom vytvorené vírusy a roboty. Celý zoznam hrozieb pozostáva z 25 položiek. Najvážnejšie problémy budú podľa odborníkov súvisieť s biorobotmi, ktoré by sa mohli stať novými inváznymi druhmi, s klimatickými experimentmi, ako je „hnojenie“ oceánu a rozmiestnenie štítov na ochranu Zeme pred slnkom.

Okrem toho zvýšený dopyt po biomase na výrobu biopalív, ničenie morských ekosystémov spôsobené výrobou elektriny na mori a experimenty na kontrolu invazívnych druhov pomocou geneticky modifikovaných vírusov budú predstavovať environmentálne riziká.

Ďalšie hrozby na zozname, ktoré môžu výrazne poškodiť životné prostredie, sú skôr teoretické. Patria sem problémy s robotmi, ktoré napodobňujú správanie zvierat a mikróby vytvorené zo syntetických molekúl. Odborníci sa domnievajú, že ak sa tieto umelé formy života dostanú do voľnej prírody, mohli by sa začať správať ako invázne druhy.

Čas nás rýchlo tlačí do výšin nových víťazstiev a objavov, nanoroboty nie sú výnimkou, všetko je len na začiatku cesty a my môžeme len sledovať, ako molekulárne nanostroje zmenia život okolo nás.

Bibliografia

1. Rybalkina M. - „Nanotechnológie pre každého“, 2005

2. G.G. Elenin - „Nanotechnológia. Nanomateriály, nanozariadenia"

Uverejnené na Allbest.ru

Podobné dokumenty

Štúdium účinku a použitia známych liekopisných liečivých rastlín. Štúdium princípov a vlastností prípravy bylinných zmesí na prevenciu a liečbu chorôb. Prehľad nových technológií balenia a skladovania liečivých bylín.

abstrakt, pridaný 19.05.2012


Charakteristika apiterapie ako všeobecný názov pre spôsoby liečenia rôznych ľudských chorôb pomocou živých včiel, ako aj včelárskych produktov. Podstata a úloha metódy liečby včelím bodnutím. Zásady úpravy medu. Analýza včelích produktov.

prezentácia, pridané 29.03.2015


Definícia pojmu „desmurgia“. Oboznámenie sa so základmi doktríny pravidiel aplikácie a používania obväzov. Štúdium klasifikácie obväzov a materiálov na ich realizáciu. Zváženie pravidiel bandáže. Spôsoby použitia dlahy a lekárskej omietky.

prezentácia, pridané 02.03.2016


Analýza indikácií na použitie stimulačnej terapie: zníženie ukazovateľov reaktivity, nedostatok liečebných účinkov. Charakteristika metód všeobecnej liečby parodontálnych ochorení u detí. Úvod do fyzioterapeutických metód liečby parodontu.

prezentácia, pridané 16.05.2014


Dermatomykózy sú skupinou ochorení kože a jej príloh spôsobených zavlečením plesní do kože. Symptómy, popisy klinických príznakov chorôb, lieky na liečbu množstva plesňových ochorení. Opis antifungálnych liekov.

prednáška, pridaná 27.11.2009


Miesto zápalových ochorení lymfoidného kruhu hltanu v štruktúre patológie orgánov ORL. Prejav, symptómy a diagnostika množstva ochorení: rôzne typy tonzilitídy, faryngomykóza, hltanová záškrt, adenoidy. Špecifiká liečby týchto chorôb.

abstrakt, pridaný 17.02.2012


História zavedenia pojmu "neuróza" v medicíne. Všeobecné mechanizmy a charakteristiky tohto javu. Klasifikácia neuróz v domácej psychiatrii. Opis symptómov rôznych typov neuróz, ich vzťah s inými chorobami, znaky liečby.

abstrakt, pridaný 11.09.2010


Mechanizmy elektrických a elektromagnetických účinkov na ľudský organizmus. Elektroliečba ako metóda liečby, rehabilitácie a prevencie chorôb. Spôsoby terapeutickej aplikácie prúdu. Indikácie a kontraindikácie pre použitie elektroliečby.

abstrakt, pridaný 16.04.2019


Koncepcia a princípy realizácie reflexnej terapie. Analýza a vyhodnotenie publikácií venovaných použitiu týchto metód v rôznych štádiách liečby rakoviny. Výskum účinnosti týchto techník a vyhliadky na ich použitie v budúcnosti.

prezentácia, pridané 29.11.2015


Vlastnosti a klasifikácia poranení maxilofaciálnej oblasti. Vykĺbenia a zlomeniny zubov, zlomeniny dolnej čeľuste. Dislokácie dolnej čeľuste: príčiny, klinické prejavy, liečba. Vývoj metód na diagnostiku a liečbu ochorení maxilofaciálnej oblasti.

MDT 621 372 061

NANOTECHNOLÓGIE V MEDICÍNE

Silakov K.I., študent; Siláková T.T., Ph.D., docentka

Národná technická univerzita Ukrajiny „Kyjevský polytechnický inštitút“, Kyjev, Ukrajina

Úvod

Predtým, ako budeme hovoriť o možných rizikách a perspektívach nanotechnológie v medicíne, musíme povedať, čo to je? Pre tento pojem neexistuje komplexná definícia. „Nanotechnológie“ sú technológie, ktoré pracujú s množstvom rádovo nanometrov. To je zanedbateľná hodnota, stokrát menšia ako vlnová dĺžka viditeľného svetla a porovnateľná s veľkosťou atómov. Vývoj nanotechnológie sa uskutočňuje v 3 smeroch:

Výroba elektronických obvodov veľkosti molekuly (atómu);

Vývoj a výroba strojov;

Manipulácia s atómami a molekulami.

Čo je nanomedicína? „Nanomedicína“ je sledovanie, korekcia, návrh a kontrola ľudských biologických systémov na molekulárnej úrovni pomocou vyvinutých nanorobotov a nanoštruktúr (R. Freitas).

V súčasnosti nanomedicína neexistuje, existujú len projekty, ktorých realizácia povedie k nanomedicíne. O pár rokov, keď vznikne prvý nanorobot, sa poznatky nahromadené nanomedicínou privedú k životu. Potom sa v priebehu niekoľkých minút zbavíte vírusu chrípky alebo skorej aterosklerózy. Nanoroboty dokážu vrátiť aj veľmi starého človeka do stavu, v akom sa nachádzal v mladosti. Prejdú od operácie orgánov k operácii molekúl, a tak sa staneme „nesmrteľnými“.

Nanomedicína. Perspektívy rozvoja a možné riziká

Vedci tvrdia, že príde deň, keď bude možné pomocou nanotechnológií zabudovať do ľudských krviniek mikroskopické senzory, ktoré varujú pred objavením sa známok žiarenia alebo rozvojom chorôb. Predpokladané obdobie implementácie je prvá polovica 21. storočia, no zatiaľ sa novinári a verejnosť hádajú: môžu mať nanosenzory škodlivý vplyv na ľudské telo? Koniec koncov, nie je známe, ako bude telo reagovať na cudzie telesá, ktoré sa do neho dostanú? Ako povedal E. Drexler: „neviditeľná zbraň celosvetovej revolúcie, „sivá guľa“ pokrývajúca zem“ je nepatrnou príčinou konca sveta.

212 Newsletter Národnej technickej univerzity Ukrajiny "KPI"

Môže nanotechnológia skutočne spôsobiť koniec sveta alebo je to len bohatá fantázia niektorých vedcov? Usporiadané jedným spôsobom, atómy tvoria domy a čerstvý vzduch; nariadené inými, tvoria popol a dym. Uhlie a diamanty, rakovina a zdravé tkanivo: rozdiely v usporiadaní atómov odlišovali lacné od vzácnych, choré od zdravých.

Vzhľadom na jeden atóm ako stavebný blok alebo „časť“, nanotechnológovia hľadajú praktické spôsoby, ako z týchto častí skonštruovať materiály so špecifickými vlastnosťami. Mnoho spoločností už vie, ako poskladať atómy a molekuly do určitých štruktúr. V budúcnosti budú akékoľvek molekuly zostavené ako detská stavebnica. Na tento účel sa plánuje použitie nanorobotov (nanobotov). Je možné postaviť akúkoľvek chemicky stabilnú štruktúru, ktorú možno opísať. Keďže nanobot môže byť naprogramovaný tak, aby postavil akúkoľvek štruktúru, najmä aby postavil ďalšieho nanobota, bude veľmi lacný. Vďaka práci v obrovských skupinách budú nanoboty schopné vytvárať akékoľvek objekty s nízkymi nákladmi a vysokou presnosťou.

V medicíne je problémom využitia nanotechnológie potreba zmeny štruktúry bunky na molekulárnej úrovni, t.j. vykonávať „molekulárnu chirurgiu“ pomocou nanobotov. Očakáva sa, že vytvorí molekulárnych robotických lekárov, ktorí dokážu „žiť“ vo vnútri ľudského tela, čím eliminujú všetky škody, ktoré sa vyskytnú, alebo zabránia ich vzniku. Manipuláciou s jednotlivými atómami a molekulami budú nanoboty schopné opravovať bunky. Predpokladané obdobie pre vznik robotických lekárov, prvá polovica 21. storočia.

V skutočnosti nanomedicína ešte neexistuje, existujú len nanoprojekty, ktorých realizácia v medicíne v konečnom dôsledku umožní zvrátiť starnutie. Napriek súčasnému stavu je nanotechnológia ako zásadné riešenie problému starnutia viac než sľubná. Je to spôsobené tým, že nanotechnológia má veľký potenciál pre komerčné využitie v mnohých priemyselných odvetviach, a preto, okrem seriózneho vládneho financovania, výskum v tomto smere vykonáva mnoho veľkých korporácií.

Nanoboty alebo molekulárne roboty sa môžu podieľať (spolu s genetickým inžinierstvom aj namiesto neho) na prepracovaní genómu bunky, zmene génov alebo pridaní nových na zlepšenie bunkových funkcií. Dôležité je, že takéto premeny je možné v budúcnosti vykonať na bunkách živého, už existujúceho organizmu, pričom sa zmení genóm jednotlivých buniek a akýmkoľvek spôsobom sa transformuje samotný organizmus! .

Opis nanotechnológie sa môže zdať pritiahnutý

Newsletter Národnej technickej univerzity Ukrajiny „KPI“ 213

Séria - Rádiotechnika. Rádiové zariadenie.-2012.-Č.49

Je to možné, pretože jeho možnosti sú také neobmedzené, ale odborníci v oblasti nanotechnológií poznamenávajú, že doteraz nebol publikovaný jediný článok, ktorý by kritizoval Drexlerove technické argumenty. Nikto nedokázal nájsť chybu v jeho výpočtoch. Medzitým investície v tejto oblasti (už vo výške miliárd dolárov) rýchlo rastú a niektoré jednoduché metódy molekulárnej výroby sa už naplno využívajú. Nanotechnológie môžu viesť svet k novej technologickej revolúcii a úplne zmeniť nielen ekonomiku, ale aj životné prostredie človeka. V tomto článku sa zaoberáme iba perspektívami týchto technológií na zrušenie ľudského starnutia. Je celkom možné, že po zlepšení na zabezpečenie „večnej mladosti“ už nanoboty nebudú potrebné alebo ich bude produkovať samotná bunka. Na dosiahnutie týchto cieľov je potrebné vyriešiť tri hlavné úlohy:

1. Navrhnite a vytvorte molekulárne roboty, ktoré dokážu opravovať molekuly.

2. Navrhnite a vytvorte nanopočítače, ktoré budú riadiť nanostroje.

3. Vytvorte úplný popis všetkých molekúl v ľudskom tele, inými slovami vytvorte mapu ľudského tela na atómovej úrovni.

Hlavným problémom je vytvorenie prvého nanobota. Existuje niekoľko sľubných smerov. Jedným z nich je zlepšenie skenovacieho tunelového mikroskopu alebo mikroskopu atómovej sily a dosiahnutie presnosti polohy a sily uchopenia. Ďalšou cestou k vytvoreniu prvého nanobota je chemická syntéza. Je možné navrhnúť a syntetizovať chemické zložky, ktoré sú schopné samozostavenia v roztoku. Ďalšia cesta vedie cez biochémiu. Ribozómy (vo vnútri bunky) sú špecializované nanoboty a možno ich použiť na vytvorenie všestrannejších robotov.

Skupina nanotechnológov z Foresight Institute uviedla, že rýchly rast nanotechnológií je mimo kontroly, no na rozdiel od Billa Joya namiesto jednoduchého zákazu rozvoja výskumu v tejto oblasti navrhli zaviesť vládnu kontrolu nad výskumom. Takýto dohľad by mohol zabrániť náhodnej katastrofe, akou sú nanoboty, ktoré sa vytvoria (ad infinitum), spotrebúvajú všetko, čo im stojí v ceste ako stavebný materiál, vrátane tovární, domácich zvierat a ľudí.

Ray Kurzweil tvrdí, že do roku 2020 bude možné umiestniť do obehového systému miliardy nanorobotov veľkosti buniek. Podľa Roberta Freitasa, popredného vedca v oblasti nanomedicíny, sa tak stane najskôr v rokoch 2030-2035. Tieto nanoboty budú schopné spomaliť proces starnutia, liečiť jednotlivé bunky a interagovať s jednotlivými neurónmi. Prakticky teda splynú s nami.

Vedci zo štátu Michigan tvrdia, že pomocou nanotechnológií bude možné do ľudských krviniek zabudovať mikroskopické senzory, ktoré budú varovať pred príznakmi žiarenia alebo rozvojom chorôb. V USA na návrh NASA prebieha vývoj takýchto nanosenzorov. James Beiner si „nanoboj“ proti kozmickému žiareniu predstavuje takto: pred štartom astronaut pomocou injekčnej striekačky vstrekne do krvného obehu číru kvapalinu nasýtenú miliónmi nanočastíc, vloží malé zariadenie (ako sluch; pomoc) do ucha. Počas letu bude toto zariadenie pomocou malého laseru hľadať žiariace bunky. Je to možné, pretože Bunky prechádzajú cez kapiláry ušného bubienka. Bezdrôtovo sa informácie o bunkách prenesú do hlavného počítača kozmickej lode a potom sa spracujú. Ak sa niečo stane, prijmú sa potrebné opatrenia.

To všetko sa môže stať realitou približne o 5-10 rokov. Vedci používajú nanočastice už viac ako 5 rokov. Teraz môžu byť senzory tenšie ako ľudský vlas 1000-krát citlivejšie ako štandardné testy DNA. Americkí vedci, ktorí vyvinuli tieto nanosenzory, veria, že lekári budú môcť vykonať celý rad rôznych testov s použitím len jednej kvapky krvi. Jednou z výhod tohto systému je možnosť okamžitého odosielania výsledkov analýzy do vreckového počítača. Vedci sa domnievajú, že vývoj plne funkčného modelu nanosenzora, ktorý môžu lekári využívať pri svojej každodennej práci, potrvá približne päť rokov. Pomocou nanotechnológií bude medicína schopná nielen bojovať s akoukoľvek chorobou, ale aj predchádzať jej vzniku a bude vedieť pomôcť adaptácii človeka vo vesmíre.

Môžu „zastarané nanoroboty“ ovplyvniť ľudí? Keď mechanizmus dokončí svoju prácu, nanolekári budú musieť odstrániť nanoroboty z ľudského tela. Nebezpečenstvo, že „zastarané nanoroboty“ zostávajúce v ľudskom tele nebudú správne fungovať, je preto veľmi malé. Nanoroboty budú musieť byť navrhnuté tak, aby sa vyhli poruchám a znížili zdravotné riziká. Ako budú nanoroboty odstránené z tela? Niektoré z nich budú schopné samového odstránenia z ľudského tela prirodzenými cestami. Ďalšie budú navrhnuté tak, aby ich mohli lekári odstrániť. Proces odstraňovania bude závisieť od dizajnu daného nanorobota.

Čo sa môže pokaziť pri liečbe človeka nanorobotom? Predpokladá sa, že primárnym nebezpečenstvom pre pacienta bude nekompetentnosť ošetrujúceho lekára. Chyby však môžu nastať aj v neočakávaných prípadoch. Jednou z možností by mohla byť interakcia medzi robotmi, keď sa zrazia. Taký chybný

Newsletter Národnej technickej univerzity Ukrajiny „KPI“ 215

Séria - Rádiotechnika. Rádiové zariadenie.-2012.-Č.49

bude ťažké určiť. Ilustráciou tohto prípadu môže byť práca dvoch typov nanorobotov A a B v ľudskom tele. Ak nanorobot A odstráni následky práce robota B, povedie to k opakovanej práci robota A a tento proces bude pokračovať donekonečna, to znamená, že nanoroboty budú navzájom korigovať svoju prácu. Aby k takýmto situáciám nedochádzalo, musí ošetrujúci lekár neustále sledovať prácu nanorobotov a ak sa niečo stane, preprogramovať ich. Dôležitým faktorom je kvalifikácia lekára.

Ako bude ľudské telo reagovať na nanoroboty? Ako viete, náš imunitný systém reaguje na cudzie telesá. Dôležitú úlohu preto zohráva veľkosť nanorobota, drsnosť povrchu a mobilita zariadenia. Tvrdí sa, že problém biokompatibility nie je veľmi ťažký. Východiskom z tohto problému bude vytvorenie robotov na báze diamantoidných materiálov. Vďaka silnej povrchovej energii a jej silnej hladkosti bude vonkajší plášť robotov chemicky inertný.

Nanotechnológie sa už využívajú aj v medicíne. Jeho hlavné oblasti použitia sú: diagnostické technológie, farmaceutické prístroje, protetika a implantáty. Pozoruhodným príkladom je objav profesora Aziza. Ľuďom s Parkinsonovou chorobou vkladajú elektródy do mozgu cez dva drobné otvory v lebkách, ktoré sú napojené na stimulátor. Asi po týždni je pacientovi implantovaný samotný stimulátor do brušnej dutiny. Pacient si môže napätie nastaviť sám pomocou spínača. Bolesť sa dá zvládnuť v 80% prípadov. U niekoho bolesť zmizne úplne, u iného ustúpi. Hlbokú mozgovú stimuláciu podstúpili asi štyri desiatky ľudí. Mnohí Azizovi kolegovia hovoria, že táto metóda nie je účinná a môže mať negatívne dôsledky. Profesor je presvedčený, že metóda je účinná. Ani jedno, ani druhé sa teraz nepreukázalo.

Ďalším revolučným objavom je biočip - malá doštička, na ktorej sú v určitom poradí nanesené molekuly DNA alebo proteínov, ktoré sa používajú na biochemické analýzy. Princíp fungovania biočipu je jednoduchý. Špecifické sekvencie rezov štiepenej DNA sa aplikujú na plastovú platňu. Počas analýzy sa testovaný materiál umiestni na čip. Ak obsahuje rovnakú genetickú informáciu, potom sa pária. Výhodou biočipov je veľké množstvo biologických testov s výraznou úsporou testovacieho materiálu, reagencií, nákladov na pracovnú silu a času na analýzu.

Vyhliadky na rozvoj nanotechnológie sú veľmi veľké. V súčasnosti používaná nanotechnológia je neškodná. Príkladom sú nanočipy a opaľovacie prípravky na báze nanokryštálov. A takých

Newsletter Národnej technickej univerzity Ukrajiny Séria "KPI" - Rádiotechnika. Rádiové zariadenie.-2012.-Č.49

technológie ako nanoroboty a nanosenzory sú stále vo vývoji. Hovoriť o tom, že v dôsledku nekonečného procesu samoreprodukcie nanorobotov môže hrubá vrstva „šedej gule“ pokryť celú Zem, je zatiaľ iba teória, ktorú nepotvrdili žiadne údaje. Nanotechnológia je oblasť vedy, ktorá je predmetom tvrdej kritiky predtým, ako zavedie akékoľvek inovácie. Vedci z NASA tvrdia, že úspešne otestovali nanoroboty na zvieratách. Ale máme tomu veriť? O tom sa rozhodne každý sám. Používanie nanotechnológií, ako sú napríklad nanosenzory, môže byť riskantné. Môže predsa zlyhať každý, aj ten najjednoduchší systém, nehovoriac o takých vyspelých technológiách, akými sú nanoroboty? A okrem toho je potrebné vziať do úvahy individuálne fyziologické vlastnosti každej osoby.

Vyhliadky na rozvoj nanotechnológie sú teda skvelé. V blízkej budúcnosti bude s ich pomocou možné nielen prekonať akúkoľvek fyzickú chorobu, ale aj zabrániť jej vzniku. Vedci však nehovoria nič o rizikách. V bulvárnej tlači je len nespočetné množstvo článkov o tom, ako sa ľudia pod vplyvom nanorobotov stanú nekontrolovateľnými ako zombie. Verejnosť preto musí tejto problematike venovať väčšiu pozornosť: aby vedci nielen zvažovali „obe strany mince“, ale aby o tom verejnosť aj informovali.

Literatúra

1. Igami M., Okazaki T. Súčasný stav v oblasti nanotechnológií: analýza patentov // Foresight. - 2008.- č. 3 (7). - S. 32-43.

2. Robert A. Freitas ml. Súčasný stav nanomedicíny a lekárskej nanorobotiky// Journal of Computational and Theoretical Nanoscience.-2005.- V. 2.- S.1-25.

3. Roco M.C. Národná nanotechnologická iniciatíva: Minulosť, súčasnosť a budúcnosť // Príručka o nanovedách, inžinierstve a technológii. Ed. Goddard, W.A. a kol. CRC, Taylor a Francis, Boca Raton a Londýn.-2007.- S.3.1-3.26.

4. Robert A. Freitas ml. // Nanomedicína, základné schopnosti. LandesBioscience, Austin.- 1999.- V. 1. S.7-20.

5. K. Eric Drexler. Nanosystémy: Molekulárne stroje, výroba a výpočty.//John Wiley and Sons, NY, 1992.

6. K. Eric Drexler. // Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology.- 1986.- V. 2.- S.17-25.

7. Lipsey R., Carlaw K., Bekar C. Economic Transformations: General Purpose Technologies and Long-Term Economic Growth. // Oxford University Press.-2005.- S. 87, 110, 131, 212-218.

8. Hulman A. Ekonomický rozvoj nanotechnológií: prehľad ukazovateľov // Foresight. - 2009.- č.1. - str. 31-32.

9. Youtie J., Lacopetta M., Graham S. Hodnotenie podstaty nanotechnológie: môžeme odhaliť vznikajúcu technológiu na všeobecné použitie? // Journal of Technology Transfer - 2008. - V. 33. - S. 315-329.

10. Ratner M. / M. Ratner, D. Ratner. Nanotechnológia: jednoduché vysvetlenie ďalšej skvelej myšlienky. // Za. z angličtiny / M.: Williams. - 2004. - S. 20-22.

11. Kearnes M. Chaos and Control: Nanotechnológia a politika vzniku //

Newsletter Národnej technickej univerzity Ukrajiny „KPI“ 217

Séria - Rádiotechnika. Rádiové zariadenie.-2012.-Č.49

Odsek. - 2006. - Číslo 29. - S. 57-80.

12. Igami M. Bibliometrické ukazovatele: výskum v oblasti nanovied // Foresight. - 2008. - č. 2. - str. 36-45.

13. Miyazaki K., Islam N. Nanotechnologické systémy inovácií. Analýza priemyselných a akademických výskumných aktivít // Technovation. - 2007. - Číslo 27. - S. 661-675.

14. Artyukhov I.V., Kemenov V.N., Nesterov S.B. // Biomedicínske technológie. Preskúmanie stavu a smerovania práce. Materiály 9. vedecko-technickej konferencie "Vákuová veda a technika" - M.: MIEM.-2002, s. 244-247

15. Artyukhov I.V., Kemenov V.N., Nesterov S.B.//Nanotechnológie, biológia a medicína. Materiály 9. vedecko-technického výboru "Vákuová veda a technika" - M.: MIEM, 2002, s. 248-253.

16. Kúzlo mikročipov. // Vo svete vedy. - 2002. - č. 11. - s. 6-15.

Silákov K.I., Siláková T.T. Nanotechnológia v medicíne. Prezentuje sa stručný prehľad literatúry z oblasti nanotechnológií v medicíne. Treba poznamenať, že v súčasnosti existujú iba projekty, ktorých realizácia povedie k nanomedicíne. Vedci tvrdia, že príde deň, keď bude možné pomocou nanotechnológií zabudovať do ľudských krviniek mikroskopické senzory, ktoré varujú pred objavením sa známok žiarenia alebo rozvojom chorôb. Očakáva sa tiež vytvorenie molekulárnych robotických lekárov, ktorí dokážu „žiť“ vo vnútri ľudského tela, čím eliminujú všetky škody, ku ktorým dôjde, alebo zabránia ich vzniku. Manipuláciou s jednotlivými atómami a molekulami budú nanoboty schopné opravovať bunky. Predpokladané obdobie realizácie je polovica 21. storočia.

Kľúčové slová: nanotechnológia, nanoelektronika, nanomateriály, nanobiotechnológia, nanomedicína, nanodiagnostika, nanoroboty

Silákov K.I., Siláková T.T. Nanotechnológie v medicíne Toto je krátky prehľad literatúry z oblasti nanotechnológií v medicíne. Zdá sa, že v súčasnosti existujú len projekty, ktoré sa stanú realitou a povedú k nanomedicíne. Pevne veríme, že príde deň, kedy bude možné pomocou nanotechnológií v krvi ľudí inštalovať mikroskopické senzory, ktoré budú predvídať objavenie sa známok radiačného poškodenia alebo vzniku chorôb robotické lieky, ktoré môžu „žiť“ v ľudskom tele, eliminujúc všetky problémy alebo sa vyhýbajú ich následkom Manipuláciou s blízkymi atómami a molekulami môžu nanoboty opravovať bunky.

Kľúčové slová: nanotechnológia, nanoelektronika, nanomateriály, nanobiotechnológia, nanomedicína, nanodiagnostika, nanoroboty.

Silákov K.I., Siláková T.T. Nanotechnológie medicíny. Stručný prehľad literatúry je prezentovaný v oblasti nanotechnológií v medicíne. Je zrejmé, že v súčasnosti nanomedicína neexistuje, existujú len projekty, ktorých stelesnenie je v skutočnosti a výsledkom bude nanomedicína. Vedci tvrdia, že príde ten deň, keď pomocou nanotechnológií v krvavých klietkach človeka bude možné postaviť mikroskopické senzory, varovania pri výskyte známok radiačného žiarenia alebo rozvoja choroby. Očakáva sa aj vytvorenie molekulárnych robotov-doktorov, ktorí sa dokážu „vžiť“ do ľudského organizmu, odstránia všetky vznikajúce poškodenia, prípadne ich vzniku zabránia. Manipuláciou s oddelenými atómami a molekulami bude nano-boty schopný vykonávať opravu klietok. Predpokladaný termín realizácie je stred XXI.

Kľúčové slová: nanotechnológia, nanoelektronika, nanomateriál, nanobiotechnológia, nanomedicína, nanodiahnostika, nanoroboty.

218 Newsletter Národnej technickej univerzity Ukrajiny "KPI"

Séria - Rádiotechnika. Rádiové zariadenie.-2012.-Č.49