|
|
нанотехно. Нанотехнологические методы визуализации в. Нанотехнологические методы визуализации в медицине магнитные наночастицы
Нанотехнологические методы визуализации в медицине: магнитные наночастицы. - Нанотехнология – область научного знания, направленная на решение технологических проблем, связанных с манипуляцией материей (атомами и молекулами) в диапазоне от 1 до 100 нанометров (10-9 м). При уменьшении размера изучаемого объекта до масштабов 100 и менее нм на смену классическим физическим законам взаимодействия между атомами и молекулами приходят квантовые, например, туннельные переходы и поверхностный плазмонный резонанс (ППР). Система, имеющая размеры нанометрового диапазона, может быть описана с позиции термодинамики нелинейных процессов [1]. Таким образом, используя нанотехнологический подход в решении некоторых медицинских проблем, можно качественным образом изменить медицинскую науку.
- Выделяют несколько направлений, где нанотехнологии успешно применяются: 1. Доставка лекарственных средств (молекул) до мишени; 2. Лечение и протезирование с использованием наноматериалов; 3. Диагностика.
Доставка лекарств - Несмотря на широкий арсенал лекарств, применяемых в медицине, одной из важнейших проблем остается их адресная доставка с целью повышения эффективности лечения [2]. Обычно, лекарственная субстанция после адсорбции распределяется по тканям организма относительно равномерно. В частности противоопухолевые препараты не только подавляют деление трансформированных клеток, но и активно делящихся нетрансформированных клеток. С этим связаны побочные эффекты многих цитостатиков [3]. Сильные побочные эффекты противоопухолевых лекарственных средств делают терапию малоэффективной. При этом качество жизни пациента не только не улучшается, но в некоторых случаях снижается [4].
- С внедрением новых подходов для решения проблемы адресной доставки лекарств позволит значительно улучшить не только качество жизни пациентов за счет снижения побочных эффектов, но повысить избирательность, следовательно, и эффективность лечения. Используют различные способы загрузки лекарственных молекул для адресной доставки, например, капсулирование и конъюгирование. Адресная доставка лекарств при противоопухолевой терапии позволит разрешить несколько проблем [5]:
- Защитить лекарства от деградации и нежелательных взаимодействий с биологическими молекулами;
- Увеличить селективную абсорбцию лекарств опухолевыми клетками;
- Контроль за фармакокинетикой;
- Увеличить биодоступность лекарств внутрь опухолевых клеток.
Наноматериалы в качестве лекарственных средств - Наноматериалы возможно использовать не только как средство доставки лекарственных молекул к мишеням, их можно непосредственно использовать как лекарства. Это обеспечивается уникальными магнитными и оптическими свойствами наноматериалов [1].
- Многие линии раковых клеток, в отличие от нетрансформированных, чувствительны к температуре 40оС и выше [23,24]. Магнитные наночастицы из Fe3O4 можно нагреть, если их поместить в переменное магнитное поле [25]. Модифицируя поверхность магнитных наночастиц, например, лютеинизирующим гормоном, рецепторы которого усиленно экспонированы на клетках рака молочной железы, можно получить терапевтическое средство, которое при помещении в магнитное поле будет нагреваться, поражая трансформированные клетки [26].
- Наравне с гипертермией используется фотодинамическая терапия рака, которая заключается во введении фотосенсебилизатора в опухоль и облучении ее светом определенной дины волны, как правило, инфракрасным (ИК). При этом генерируются активные формы кислорода, убивающие раковые клетки [27]. Однако ИК излучение, во-первых, несет мало энергии, во-вторых, не может глубоко проникать, особенно в крупные опухоли. В настоящее время есть попытки в качестве глубоко проникающего излучения использовать рентгеновское [28].
- Радиотерапия – традиционный способ лечения рака, в сочетании с химиотерапией он дает неплохие результаты, однако побочные эффекты иногда настолько сильны, что данный подход иногда не применим вовсе. Одной из причин малой эффективности радиотерапии является неизбирательность изучения при воздействии на организм. При облучении наравне с опухолевыми клетками повреждаются и здоровые [29]. Для увеличения селективности радиотерапии используют модифицированные наночастицы золота или других металлов. Такие наночастицы вводя либо в кровоток, либо местно, затем опухоль облучают γ-лучами [30].
- Водорастворимый фуллерен (С60) был предложен для лечения артритов. Ревматоидный артрит – хроническое воспалительное заболевание характеризующийся синовиальной гиперплазией с неоангиогенезом и инфильтрацией лимфоцитов и макрофагов в синовиальную ткань. С60 – сферические углеродные наномолекулы, обладающие антиоксидантными свойствами, защищающие от дегенерации суставной хрящ катаболически индуцированного остеоартрита, также являются активаторами хондрогенеза [31].
- Уникальные свойства наноматериалов позволяют изготавливать различные имплантаты и протезы. С использованием нанотехнологий можно получить безопасные, биосовместимые и прочные имплантаты. Хорошо зарекомендовали себя наноматериалы на основе полимеров и металлополимерных нанокопозитов [32] и гидроколлоидов жидкокристаллической гидроксипропилцеллюлозы и слоистых алюмосиликатов [33]. Гидроколлоидные композиции – многокомпонентные полимерные системы, содержащие как гидрофобную, так и гидрофильную фазы, находят широкое применение на рынке медицинских и косметических препаратов для лечения различных нарушений кожных покровов и поверхностных мышечных тканей и их предотвращения. Несколько крупных фирм (Johnson&Johnson,Schering-Plough, Coloplast, Procter&Gamble, 3M, Smith&Nephewи др.) работают в области улучшения таких свойств гидроколлоидов, как адгезия, способность сорбировать большое количество биологических жидкостей, выделяющихся из поврежденных участков, отсутствие травмирования здоровых участков кожи при снятии пластыря-покрытия, поглощение неприятного запаха, смягчающий эффект, прозрачность, дающая возможность визуализировать процесс заживления без снятия повязки в течение нескольких суток и др. Нанотрубки из оксида титана обладают остеоинтегративным эффектом [34]. Сочетание полиметилметакрилата с наночастицами циркония и сульфата бария дает возможность улучшить качество костных имплантатов [35].
|
|
|
Скачать 1.18 Mb.