VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Одним из главных направлений бурно развивающейся в настоящее время нанотехнологии является получение наночастиц с заданными свойствами, которые могут быть непосредственно использованы в различных областях науки и техники (медицина, электроника, катализ, и т.д.) и могут служить основой создания наноматериалов с уникальными свойствами [1]. Идея создания лекарственных форм, обеспечивающих направленную доставку лекарственных веществ к месту действия, является одной из наиболее привлекательных и прогрессивных в современной медицине. Весьма интенсивно ведутся исследования по изучению возможности использования носителей лекарственных веществ в виде наночастиц

Под названием наночастицы принято понимать коллоидные частицы размером от 10 до 1000 нанометров (нм), состоящие из макромолекулярного биодеградирующего и биосовместимого материала, в который активно внедрено лекарственное вещество [2]. Ассоциированное лекарственное вещество с наночастицами может попадать во внутритканевую и внутриклеточную среды. Фармакологическая активность лекарственного препарата затем восстанавливается при разрушении полимерной основы наночастиц. Наночастицы и их комплексы способны выполнять несколько медицинских задач, например, служить диагностическим контрастным агентом, биосенсором, вектором для направленной доставки лекарств, оказывать терапевтическое воздействие. Интенсивный поиск новых способов синтеза наночастиц в настоящее время обусловлен уникальными физическими характеристиками, присущими данным объектам, а, следовательно, широким спектром их возможного применения [3]. Существующие технологии синтеза наночастиц в подавляющем большинстве основаны на физических и физико-химических методах обработки исходных материалов (реагентов и веществ). Для получения наночастиц успешно используют такие методы, как ультрафиолетовое облучение, аэрозольные технологии, литография, лазерная абляция, методы фотохимического восстановления, ультразвуковые методы.

Известны способы синтеза наночастиц золота, серебра, золото-серебряных сплавов, селена, теллура, платины, палладия, диоксида кремния, титана, циркония и т.д. с использованием биологических объектов: микроорганизмов, растительных экстрактов и ферментов, структур подобных ДНК, вирусов, водорослей, грибов, дрожжей и т.д. [4]. Преимущества микроорганизмов как потенциальных источников получения наночастиц заключаются в возможности управляемого наращивания их биомассы, а также получения нанокристаллитов с заданными свойствами. Огромное внимание уделяется биологическому синтезу железосодержащих наночастиц, что обусловлено биологической совместимостью данных объектов и возможностью управления внешним магнитным полем. Эти преимущества позволяют рассматривать железосодержащие наночастицы в качестве кандидатов при клиническом использовании для доставки лекарственных препаратов в соответствующие мишени. Как указывалось ранее, наночастицы легко проникают во все органы и ткани а также обладают пролонгированным действием. В биотических дозах они стимулируют обменные процессы и проявляют многофункциональное действие.

Ряд авторов [9], занимающихся изучением захвата и транспорта наноматериалов в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) считают, что большинство наночастиц транзитом проходят через ЖКТ и быстро выводятся с фекалиями. Всасывание наночастиц из ЖКТ происходит лишь в незначительной степени. Другие исследователи [10], работая с более крупными частицами (150-500 нм) обнаружили проникновение их в кровь с транспортом в печень. Авторы обнаружили размер-зависимое всасывание полистиреновых частиц (от 50 до 3.000 нм) слизистой ЖКТ. Скорее всего, различия в захвате в ЖКТ зависят от химического состава поверхности частиц и от их размера.

Быстрое развитие отрасли нанотехнологии приводит к тому, что наночастицы становятся широко распространенными в окружающей среде и попадают в организм при дыхании, с пищей, через кожу и при внутривенном введении [5]. Однако, до настоящего времени отсутствует полноценная оценка результатов растущего использования наноматериалов в производстве и их выброса в окружающую среду. Не изучены механизмы их токсичности и потенциального риска для здоровья, связанного с контактом с ними. Исследования результатов загрязнения воздуха наночастицами подтвердили, что частицы могут иметь более токсичные эффекты на клетки на наноуровне, чем то же самое вещество на молекулярном уровне [6]. Последние исследования in vitro и in vivo подтвердили, что ингаляция и чрезкожная абсорбция некоторых наночастиц может иметь негативных эффекты на здоровье [7] и использование медицинских продуктов содержащих наноматериалы может привести к риску для здоровья. Существует концепция, что наноразмерные частицы заслуживают более строгой оценки их эффектов на здоровье человека и связанных с этим требований контроля, так как их площадь поверхности и токсичность значительно выше, чем у более крупных частиц. Несмотря на это, результаты, свидетельствующие о токсичности наноматериалов, используемых в медицине, часто игнорируются [8].

Как уже известно, наночастицы отличаются от такого же материала большего масштаба по химическим и физическим свойствам. Однако специфические механизмы и пути, через которые наноматериалы могут вызывать их токсические эффекты остаются неизвестными. Следовательно, в настоящее время наряду с созданием современных типов наночастиц существует острая необходимость оценки их токсических свойств.

Таким образом, широкое распространение наноматериалов и нанотехнологий в медицине при отсутствии конкретных знаний по накоплению и воздействию наночастиц на организм человека и животных может служить поводом для проведения дальнейших многочисленных, более расширенных и углубленных исследований в этой отрасли.

Список использованной литературы:

1. Michaelis K., Hoffmann M. M., Dreis S. et al. Covalent linkage of apolipoprotein e to albumin nanoparticles strongly enhances drug transport into the brain // J. Pharmacol. Exp. 2006. Vol. 317. № 3. P. 1246 – 1253.

2. Fittipaldi M., Sorace L., Barra A. L. et al. Molecular nanomagnets and magnetic nanoparticles: the EMR contribution to a common approach // Phys. Chem. Chem. Phys. 2009. Vol. 11. № 31. P. 6555 – 6568.

3. Суздалев И. Л., Суздалев П. И. Нанокластеры и нанокластериые системы. Организация, взаимодействие, свойства // Успехи химии. 2001. Т. 70. №3. С. 203 – 240.

4. Kannan Badri Narayanan, Natarajan Sakthivel. Biological synthesis of metal nanoparticles by microbes. // Advances in Colloid and Interface Science. 2010. Vol. 156. P.1 – 13.

5. Oberdorster G., Oberdorster E., Oberdorster J. Nanotoxicology: an emerging discipline evolving from studies of ultrafine particles // Environ Health Perspect. 2005. № 113. P. 823 – 839.

6. Donaldson K., Aitken R., Tran L., Stone V., Duffin R., Forrest G., et al. Carbon nanotubes: a review of their properties in relation to pulmonary toxicology and workplace safety // Toxicol Sei. 2006. № 92. P. 5 – 22.

7. Kell A.J., Donkers R.L., Workentin M.S. Core Size Effects on the Reactivity of Organic Substrates as Monolayers on Gold Nanoparticles // Langmuir. 2005. № 21. Vol. 2. P. 735.

8. Lacerda L., Bianco A., Prato M., Kostarelos K. Carbon nanotubes as nanomedicines: from toxicology to pharmacology // Adv Drug Deliv Rev. 2006. № 58. P. 1460 – 1470.

9. Kreyling WG., Semmler-Behnke M., Moller W. Ultrafine particle-lung interactions: does size matter. // J Aerosol Me. 2006. № 19. P. 74 – 83.

10. Bhattacharya J., Jasrapuria S., Sarkar T. Gold nanoparticle based tool to study protein conformational variants: implications in hemoglobinopathy // Nanomedicine. 2007. № 3. P. 14 – 9.