XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

Достижения в науке и технике способствуют развитию медицины. Современное развитие технологий позволяет перейти на совершенно новый уровень разработки и создания уникальных систем очень малого размера (наносистем), представляющих интерес в медицине, как мощные, быстрые и компактные машины, способные выполнять определенные команды. Пределом таких возможностей можно считать машины, размером с молекулу, состоящую из ковалентно связанных атомов, разработка, создание и управление которыми осуществляется в современной отрасли, получившей название «молекулярной нанотехнологии» и открывающей фантастические перспективы возможностей.

Пророком нанотехнологической революции является выдающийся физик-теоретик, лауреат Нобелевской премии 1965 года, Ричард Фейнман, который в 1959 году прочитал свою знаменитую лекцию «Там, внизу, полно места», подразумевая под этим «мир очень малых размеров». В этой лекции Фейнман сказал, что «когда-нибудь, например, в 2000 г., люди будут удивляться тому, что до 1960 г. никто не относился серьезно к исследованиям наномира». И, действительно, в настоящее время ученые во всем мире приступили к разработке и созданию нанотехнологий, обеспечивающих получение материалов, лекарств, устройств, средств связи и доставки, действующих на молекулярном уровне.

На сегодняшний день хорошо известно, что организм человека, работает с клетками, являющимися нанообъектами, которые в свою очередь работают с еще меньшими нанообъектами, осуществляющими сборку молекул сложных веществ из атомов, а затем клетка размещает их в различных частях: в ядре, цитоплазме или мембране. Научиться работать на таком же уровне как клетка организма – задача, которая стоит сегодня перед человечеством, если чтобы владеть эффективными нанотехнологиями, способными решить различные задачи особенно в области здравоохранения и медицины. Со временем будет создана наномедицина, основанная на медицинских нанотехнологиях.

Одним из направлений медицинской нанотехнологии является конструирование синтетических и биологических материалов – наноимплантов, аналогичных живым тканям, обладающих высокой биосовместимостью и способностью распадаться в живых тканях организма на естественные биологически активные вещества, не нарушающие естественного обмена веществ.

В современной медицине уже активно используются наноимпланты различного вида и назначения. Одним из новейших направлений является разработка методов целевой (адресной) доставки биологически активных лекарственных препаратов или клеток в определенные ткани организма.

На основе синтетических материалов и полимеров биологического происхождения интенсивно разрабатываются методы получения объемных и двумерных (плоских) матриц, имеющих строго определенную пространственную структуру с заданными свойствами, подчиняющихся определенному электрофизическому воздействию. Изготовляемые объемные материалы являются пористыми и характеризуются высокой биологической безопасностью, поскольку способны распадаться в живой ткани без каких-либо последствий.

Для обработки покровных и имплантируемых хирургических материалов используется частотно-импульсный пучок электронов с энергией до 4 МэВ, получаемый от специального генератора, осуществляющий действие в заданном направлении.

На основе нанотехнологий в России созданы уникальные импланты для восстановления органов чувств: слуха, зрения, а также для лечения неврологических заболеваний. Суть такой разработки состоит в том, что наноимпланты могут воздействовать на определенные зоны головного мозга, вызывая необходимые сенсорные ощущения. Данные наноимпланты смогут вернуть зрение и слух людям, нуждающимся в этом. 

Широко исследуются возможности применения нанобиокомпозитов для вживления наноимплантов в костную ткань, включая костную ткань черепа. Основными проблемами здесь являются отторжение импланта и медленный процесс регенерации. Для увеличения скорости процессов регенерации разработано специальное покрытие, обеспечивающее создание депо ионов кальция, благодаря чему для вновь образованной ткани такой наноимплант выполняет опорную функцию, а также вселяет надежду, что результаты эндопротезирования при переломах шейки бедра, различных травмах и операциях на мозге, нарушающих целостность черепа станут более позитивными.

Развитие нанотехнологий создает условия для возникновения наномедицины, которая позволит добиться не только максимального качества медицинской помощи, но и повысит продолжительность жизни человека. Разработка на основе биологических материалов нужных наноимплантов обеспечит возможность заменять больные ткани здоровыми.

Список источников

1. Павлова Т.В., Нестеров А.В., Павлова Л.А. Регенерация костной ткани при применении наноимплантов // Архив патологии. – 2013. – 75(6). – С. 22‑26.

2. Сатаева А.И. Кохлеарная имплантация как средство помощи глухим детям // Воспитание и обучение детей с нарушениями в развитии. – 2008. – №1. – С.55-63.

3. Как незрячие воспринимают мир / КГКУ АКСБ; сост. И. В. Бородай. – Барнаул, 2017. – 14 с.