Нанобиотехнологии в онкологии. Нанобиотехнологии в онкологии Нанобиотехнология
![]()
|
![]() Нанобиотехнологии в онкологииНанобиотехнологияобласть науки на стыке биологии и нанотехнологии, которая охватывает широкий круг технологических подходов, включая: применение нанотехнологических устройств и наноматериалов в биотехнологии; использование биологических молекул для нанотехнологических целей; создание биотехнологических продуктов, свойства которых определяются размерными характеристиками (для объектов, размер которых лежит в дипазоне 1–100 нм).![]() Нанобиотехнология ![]() ![]() |
Липосомы
Полимерные наночастицы
Дендримеры
![](img4.jpg)
Липосомы
Липосомы стали первыми частицами, которые начали использоваться для направленного транспорта.
Они нетоксичны, их мембрана может сливаться с клеточной и обеспечивать доставку содержимого в клетку.
В липосомы могут включаться различные вещества. При этом водорастворимые вещества находятся преимущественно во внутренней полости липосомы, а нерастворимые в воде – в углеводородной области бислоя.
Некоторые вещества могут присоединяться к внешней поверхности липосомы. Вещество, заключенное в липосомы, защищено от воздействия ферментов, что увеличивает эффективность препаратов.
Липосомы получают из липидов как природного, так и синтетического происхождения. Для получения липосом наиболее широко используются фосфолипиды – самый распространенный тип липидов биологических мембран.
![](img5.jpg)
Липосомы
В водной среде липиды формируют разнообразной формы частицы: полые вакуоли, плоские везикулы, или трубчатые образования.
Липиды, обладающие длинными гидрофобными «хвостами», называют небислойными, т.к. в растворах они формируют не двухслойные структуры, а однослойные мицеллы.
Размер липосом может быть различным. Так, диаметр многослойных липосом достигает 10 мкм, минимальный диаметр однослойных липосом – 20-50 нм.
В настоящее время липосомы используются для направленного транспорта ДНК, белков, лекарственных препаратов.
![](img6.jpg)
Механизм действия липосом
![](img7.jpg)
Минусы липосом:
нестабильность липосом при хранении (для повышения лиофилизируют или замораживают);
Элиминируются из кровотока клетками СМФ;
Могут вызвать жировую эмболию.
![](img8.jpg)
Полимерные наночастицы
было предложено использовать в качестве систем доставки лекарственных веществ в 70-х годах ХХ в.
Исходным материалом для них могут служить различные естественные или синтетические полимеры (например, полисахариды, полимолочная кислота).
Под термином «полимерные наночастицы» понимают как правило два различных вида частиц: наносферы и нанокапсулы.
Наносферы представляют собой сплошные частицы, на поверхности которых распределяется активное вещество.
Нанокапсулы состоят из полимерной оболочки, ограничивающей внутреннюю полость, где и находится транспортируемое вещество.
Эти виды наночастиц различаются по высвобождению лекарственного вещества: из наносфер высвобождение протекает с возрастающей скоростью, а из нанокапсул – с постоянной скоростью в течение длительного времени.
![](img9.jpg)
Дендримеры
представляют собой сверхразветвленные полимеры, напоминающие дерево. Типичным для структуры дендримеров является повторяющийся образец ветвления вокруг центрального ядра. Это обеспечивает геометрическую правильность дендримеров.
Возможность получения сверхразветвленных полимеров показана П. Флори в 1952 г., однако методы их синтеза были разработаны только в 80-х годах в работах Д. Томалиа, М.Н. Бочкарева, А. М. Музафарова и др.
В настоящее время синтезировано более ста видов дендримеров. Наиболее распространенными из них являются полиамидоаминные, фосфорные, карбоксилановые, полилизиновые дендримеры.
Из-за высокой степени ветвления, сферической формы, небольших размеров (1-100 нм), а также легкости использования поверхности дендримеры рассматриваются перспективными носителями лекарственных препаратов.
Молекулы транспортируемого вещества связываются с дендримерами либо путём образования комплексов с поверхностью, либо встраиваясь глубоко между их отдельными цепями.
![](img10.jpg)
Дендримеры
К настоящему времени дендримеры успешно используются в качестве носителей лекарственных препаратов, ДНК, диагностических веществ. Кроме того, с помощью дендримеров могут транспортироваться противовоспалительные средства, противомикробные и противовирусные агенты.
Для направленного транспорта препаратов предложен новый метод синтеза молекулярных комплексов, состоящих из двух дендримеров, объединенных небольшим отрезком ДНК. Один из них содержит лекарственное вещество, другой – «молекулярный адрес» (например, антитела к определенному типу рецепторов).
![](img11.jpg)
Минусы дендримеров:
элиминируются из кровотока клетками СМФ
в тканях инкапсулируются.
![](img12.jpg)
Преимущества ЛС в наноформе
Пролонгированное действие ЛС.
Защита ЛС от преждевременной биодеградации.
Увеличение биодоступности веществ с неоптимальными траспортными свойствами.
Преодоление биологических барьеров, включая ГЭБ и стенки ЖКТ.
Направленный транспорт лекарственных средств (ткане- и/или мишень-специфичная доставка).
Контролируемое высвобождение ЛС (обратный ответ, местная или удаленная активация).
Поддержание оптимальной терапевтической концентрации ЛВ.
Уменьшение побочных эффектов и системной токсичности.
Возможность визуализации очага патологического процесса, контроля взаимодействия ЛВ с целевыми биологическими мишенями и результатов лечения на клеточном уровне.
![](img13.jpg)
![](img14.jpg)
Заключение
Биологическое применение наночастиц – быстроразвивающаяся область нанотехнологии, открывающая новые возможности в диагностике и лечении злокачественных новообразований человека.
![](img15.jpg)
Спасибо за внимание
![](img16.jpg)