XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

В современном мире не осталось ни одной сферы деятельности человека, которую не затронул научно-технический прогресс. Благодаря развитию науки и техники, увидела свет совершенно новая отрасль медицины — наномедицина. Думаю, можно смело сказать, что внушительная роль в развитии наномедицины отводится наночастицам.

Наномедицина — одно из активно развивающихся научных направлений медицинской науки, подразумевающее слежение, исправление, генетическую коррекцию и контроль биологических систем организма человека на молекулярном уровне с использованием наноустройств, наноструктур и информационных технологий. Наномедицина представляет собой симбиоз традиционной, классической медицины, квантовой механики, ядерной физики и супрамолекулярной химии. Высшей целью наномедицины является поиск методов, позволяющих человеку достичь физического бессмертия. [3]

Наночастицы (от греч. «нано» - гном, карлик) — искусственно созданные частицы, величина которых определяется миллиардными долями, что соответствует уровню организации от атомарного до субклеточного. К ним относятся молекулярные конструкции, принадлежащие следующим классам: биологические и биогенные наночастицы (ферменты, молекулы ДНК и РНК, вирусы, многие клеточные клеточные органеллы); полимерные наночастицы (полимолочная и полигликолевая кислоты); дендримеры; углеродные наночастицы; неорганические наночастицы, полученные на основании оксида креминия, золота, серебра, платины и прочих металлов.

На данный момент наиболее перспективным направлением развивающейся наномедицины является разработка технологий адресной доставки лекарств с применением наночастиц, что позволит увеличить эффективность медикаментозного лечения. [6]

С каждым годом людей, борющихся с онкологическими заболеваниями, становится все больше. В то же время случаи смертности, обусловленные вышеупомянутой причиной, занимают вторую позицию в рейтинге после сердечно-сосудистых заболеваний. Терапия раковых болезней отличается в первую очередь тем, что для её осуществления требуется адресная доставка «мультифункциональных» наночастиц: большинство исследователей отмечают высокую эффективность подобных противоопухолевых средств. [10]

На сегодняшний день одним из актуальных путей адресной доставки наночастиц является пассивный путь. [4]

Ключевым методом пассивной доставки наночастиц к опухолям является эффект повышенной проницаемости и удержания. Опухолевые ткани могут быть охарактеризованы нарушением структуры кровеносных сосудов, которая прослеживается в появлении в их стенках просветов, затрудняющих одновременно с током крови, отток лимфы, и повышающих пропускную способность. Этим фактом и пользуются наночастицы, проникая в кровеносное русло ввиду соизмеримости их величины, после чего осуществляется их доставка к опухолевым тканям. [7] Помимо этого, наночастицы могут быть захвачены М-клетками Пейеровых бляшек, расположенных в ЖКТ, которые транспортируют их к клеткам лимфатической системы, что в свою очередь играет важную роль в поступлении препаратов в метастазы. [8]

В ходе изучения на практике выше описанного метода доставки наночастиц к клеткам-мишеням ученые сталкивались с рядом трудностей, снижающих эффективность положительного действия лекарственных препаратов. Они обусловлены тем, что некоторые вводимые препараты оказывались нестабильными в пределах ЖКТ, характеризовались коротким периодом полувыведения и нестабильным метаболизмом, из-за чего их пероральный путь введения был неэффективен. Данный факт способствовал поиску альтернативного способа введения лекарственных средств, ассоциированных наночастицами, получившего название — трансдермальный путь. Существует три способа трансдермального введения лекарственных средств: интрацеллюлярно (через межклеточные щели), трансцеллюлярно (через клеточные мембраны) и через придатки кожи (волосяные фолликулы, проток потовой железы). [5]

Преимущества трансдермального способа введения лекарственных средств состоят в том, что 1) обеспечивается быстрое и длительное действие лекарства и постоянная его концентрация без видимых колебаний; 2) лекарственное средство проникает непосредственно в кровоток, минуя ЖКТ.

Главной преградой для трансдермального способа введения лекарственных средств является эпидермис и дерма кожи, если быть конкретнее, роговой слой кожи. Для удачного преодоления комплексом (наночастица+лекарственное вещество) данного препятствия требуется соблюдение ряда условий: нейтральность молекулы лекарственного средства; соответствующая величина молекулы (масса не более 500 дальтон); достаточный уровень проницаемости кожи. Последний фактор устраняем с использованием микроигл, ионофореза и систем доставки, содержащих наноносители различной структуры (липосомы, ниосомы, этосомы, мицеллы и тд), увеличивающих проницаемость кожи. [1]

Более подробно хотелось бы остановиться на ниосомах. Ниосомы — везикулы, основой которых является слой амфифильного неионизированного сурфактанта, определяющего свойства данных наночастиц. Химический состав, помимо сурфактанта, представлен холестеролом. В их полости находится водная камера, в которую погружены молекулы лекарственного вещества. Ниосомы используются в качестве носителей противоопухолевых, антимикробных препаратов и вакцин. [5]

Трансдермальный способ введения лекарственного препарата исключает диспепсические реакции, что расширяет возрастные границы его применимости пациентами с заболеваниями органов ЖКТ. [1]

В заключение не хотелось бы оставлять без внимания такой раздел биологии, как молекулярную биологию. В настоящее время прослеживаются серьезные научные достижения в этой сфере, развитие которое определяет будущее. Не трудно предположить, что наночастицы внедрились и в эту область знания. Ведущим направлением молекулярной биологии является генная терапия. Усилия её направлены на лечение генетических врожденных и приобретенных заболеваний посредством введения в клетки искусственно созданных генных конструкций. [2] Имеется два способа борьбы с заболеваниями, возникшими на молекулярном уровне: экспрессия введенного искусственно созданного гена либо подавление функции поврежденного гена. Способы различны, но их объединяет то, что для реализации каждого используются наночастицы, выступающие в качестве носителя генетического материала внутрь клетки. [9]

Исходя из проанализированных фактов, можно сделать вывод о том, что применение наночастиц значительно повышает эффективность проводимых терапевтических мероприятий. На основе этого с высокой долей уверенности стоит предположить, что наночастицы продолжат внедряться в практическую деятельность работников медицины, в скором времени став традиционными методами борьбы со многими заболеваниями.

Список использованной литературы:

1. Барсук А.П. Способы трансдермального переноса глюкозамина сульфата / Барсук А.П. // Consilium medicum. Неврология. - 2013 . - 2. - С. 15-19.
2. Дыкман Л.А. Золотые наночастицы в биологии и медицине: достижения последних лет и перспективы / Дыкман Л.А., Хлебцов Н.Г. // Acta Naturae (русскоязычная версия). - 2011. - 2. - С. 36-58.

3. Мезенцева М.П. Наномедицина — медицина будущего // Международная молодежная научная конференция «Будущее науки» (Курск, 23-25 апреля 2013г.) - Курск, 2013. - С. 279-281.

4. Мартынова Е.У. Наночастицы: перспективы использования в медицине и ветеринарии / Мартынова Е.У., Козлов Е.Н. // Успехи современной биологии. - 2012. - 5. - С. 435-447.

5. Сысуев Б.Б. Современные аспекты применения нанотехнологий при разработке лекарственных форм нового поколения / Сысуев Б.Б., Ахмедов Н.М., Самошина Е.А. // Разработка и регистрация лекарственных средств. - 2015. - 3. С. 88-96.

6. Филипцев Д.А. Наномедицина — современный этап развития медицины / Д.А. Филипцев, В.С. Головин // Молодежный научно-технический вестник. - 2013. - 9. - С. 13.

7. Kim D.K., Dobson J. // J. Mater. Chem. 2009. V. 19. № 35. P. 6294.

8. Lembo D., Cavalli R. // Antivir. Chem. Chemother. 2010. V. 21. P. 53.
9.Patel P.C., Giljohann D.A., Daniel W.L., Zheng D., Prigodich A.E., Mirkin C.A. // Bioconjug. Chem. 2010. V. 21. P. 2250–2256.

10. Riehemann K., Schneider S. W., Luger T. A., Godin B., Ferrari M., Fuchs H. // Angew Chem. Int. Ed. 2009. V. 48. P. 872.