1 ПЕРСПЕКТИВЫ НАНОТЕХНОЛОГИЙ В МЕДИЦИНЕ | Медицина Российской Федерации

ПЕРСПЕКТИВЫ НАНОТЕХНОЛОГИЙ В МЕДИЦИНЕ


По прогнозам специалистов, в ближайшие 10 лет общемировой рынок нанотехнологий превысит 1 триллион долларов в год.

image001.jpg

Александр Сергеевич БАРЫБИН

Врач Центра по профилактике внутрибольничных инфекций ФГУН «Екатеринбургский НИИ вирусных инфекций» Роспотребнадзора, к.м.н.

Нанотехнология (НТ) – это искусственно выделенное понятие, которое включает в себя огромный набор разнородных способов, инструментов и объектов в различных отраслях науки, техники и промышленности, объединенных только контролируемым получением в объектах структурных элементов с размером, хотя бы в одном измерении, менее 100 нм. Так как структурными элементами всех материалов являются атомы и молекулы, размеры которых заведомо меньше 100 нм, то все разделы химии и все направления химической промышленности можно отнести к нанотехнологии. Аналогичным образом к НТ можно отнести:

• такие разделы биологии и медицины, как вирусология, микробиология и генетика, а также ряд направлений пищевой, текстильной и фармацевтической промышленности;

• большинство разделов квантовой, атомной и ядерной физики;

• разделы физики и техники, изучающие и реализующие процессы адсорбции, десорбции, испарения, конденсации, осаждения, роста и кристаллизации атомов, молекул;

• молекулярной и функциональной электроники, изучающие и производящие приборы и структуры со субстананометровыми элементами;

• процессы химико-механической, электрохимической и электромеханической обработки поверхностей твердых тел и функциональных слоев со субстананометровым разрешением;

• процессы обработки и исследования поверхностей и структур лазерными, ультрафиолетовыми и рентгеновскими лучами, электронными, нейтронными и ионными пучками.

Развитие нанотехнологий в настоящее время идет по нескольким магистральным направлениям – нанобиотехнология, наноэлектромеханика, наноэнергетика, создание новых поколений функциональных и конструкционных наноматериалов и т.д. Исследования и разработки активно идут более чем в 50 странах, и по прогнозам специалистов, в ближайшие 10 лет общемировой рынок превысит 1 триллион долларов в год. Для эффективного использования имеющихся ресурсов и скорейшего внедрения нанотехнологий в США, Японии, Германии, Швеции, Франции, Китае и других странах приняты национальные программы, руководителями которых являются первые лица государства.

Так, бывший Президент России Владимир Путин подписал федеральный закон «О Российской корпорации нанотехнологий», принятый Государственной думой 4 июля 2007 года и двумя днями позже одобренный Советом Федерации. В соответствии с документом корпорация создается в целях реализации государственной политики в научно-технической и инновационной сферах, содействия перехода российской экономики на инновационный путь развития, реализации проектов создания перспективных нанотехнологий и наноиндустрии. Сегодня Россия по некоторым направлениям наноиндустрии опережает другие страны. Отечественная промышленность выпускает продукты и изделия, которые по своей сути и являются результатом нанотехнологий. К ним относятся композитные, полимерные, керамические материалы, катализаторы, мембраны, сенсоры и биочипы, наноэлектроника и средства медицинской диагностики.

На Среднем Урале также активно внедряется в производство ряд нанопродуктов. Они разрабатываются институтами УрО РАН, УГТУ-УПИ и УрГУ, УралНИТИ,

image002.jpg

Игорь Александрович МАЛЬЧИКОВ

Заместитель директора по научной работе ФГУН «Екатеринбургский НИИ вирусных инфекций» Роспотребнадзора, д.м.н.

СвердНИИХиммаш, крупными организациями и малым бизнесом. Благодаря разработкам уральских ученых, сегодня на ведущих предприятиях области уже освоен выпуск продукции с использованием нанотехнологий. В частности в области медицины:

• в институте электрофизики РАН с использованием нанотехнологии создан образец самого маленького рентгеновского аппарата в мире, производство которого можно освоить у нас в области. Благодаря своим размерам он может найти применение в медицине при рентгеноскопии нетранспортабельных больных, в том числе в автомобилях «Скорой помощи»;

• на ФГУП ПО «Уральский оптико-механический завод» скоро появятся опытные образцы станков, где будут применены узлы бесконтактной силовой наномеханики, сверхразрешающий трехмерный микроскоп для исследования объектов микро- и нанометрового диапазона, что даст возможность освоить производство приборов нового поколения для исследования материальной структуры и динамических процессов в микрообъектах и сделать открытия в микроэлектронике, медицине и биологии;

• холдинг «Юнона» совместно с ФГУП «Институт реакторных материалов» планирует разработать промышленную технологию дозирования радиоактивных наноэлементов в титановую капсулу для лечения раковых заболеваний. За счет использования при лечении раковых заболеваний Цезия-131 снизится доза облучения организма, сократятся побочные эффекты;

• в ООО «Спецкерамика» совместно с Институтом высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН и «Свердловским областным клиническим психоневрологическим госпиталем для ветеранов войн» создается опытно-промышленное производство и внедрение в практику ортопедии нового поколения эндопротезов и имплантантов опорно-двигательной системы человека; отечественная медицина получит керамические имплантанты нового поколения, не уступающие по своим характеристикам лучшим зарубежным аналогам;

• в Уральском НИИ фтизиопульмонологии впервые в Свердловской области стали применять диагностику туберкулеза с помощью биочипов, разработанных в институте молекулярной биологии им.
В. А. Энгельгардта РАН на основе нанотехнологий. Эти исследования позволят перейти на качественно новый уровень диагностики.

Нанотехнологии помогут в исследовании патогенеза болезни Альцгеймера и позволят разработать более эффективные методы ее лечения. На основе полупроводниковых свойств нанотрубок из углерода С60 и С70 уже разработаны устройства – секвенаторы ДНК, аппаратура для быстрого анализа клинического материала (биологические жидкости). Алмазоподобная твердость позволяет нанотрубкам быть устойчивыми без деформации к давлениям до 20 атм и более, сорбировать и транспортировать фармпрепараты. Это наиболее изучаемое направление в наномедицине углеродных материалов.

Экспериментально доказана не только способность углеродного наноматериала транспортировать фармпрепараты, но и концентрировать их в заданном месте, пролонгировать и усиливать фармакологический эффект, изменять фармакокинетику, что особенно важно для противоопухолевых средств. Перспективным считаются носители в виде дендритов, у которых есть зоны для сорбции белковых образований с последующим присоединением к ним антител. Зоны для присоединения фармпрепаратов оказывают избирательное воздействие на опухолевую клетку с последующим ее уничтожением посредством облучения СВЧ волнами. Включение в нанотрубки фотосенсибилизирующих жидкостей и жидкостей с антителами, антигенами, факторами роста эпидермиса может усиливать эффект фотодинамической терапии, позволит получать более чистые вакцины и сыворотки, ускорять репаративные процессы. Технические устройства на основе другого наноматериала (золотые частицы, штыри) позволяют проводить оптическую диагностику сосудов, их визуализацию и получать достоверную информацию о кровотоке (гидродинамике) с последующим бесконтактным способом передачи данных компьютеру и пользователю. Применение нанотехнологий для диагностики различных инфекций бактериального и вирусного происхождения позволяет быстро, качественно, с высокой чувствительностью и специфичностью проводить исследования, что будет иметь решающее значение в выявлении различного рода заболеваний.

Количество публикаций по нанотехнологиям, в которых описаны новые свойства и понятия наноматериалов и устройств на их основе лавинообразно растет. Это вынуждает редакцию журнала «Нано и микросистемная техника» одновременно публиковать англо-русский словарь обсуждаемых терминов в технике и биологии. Обобщение достижений нанотехнологий в области биологии и медицины отражено в монографии Пиотровского А. Б. и Киселева О. И. «Фуллерены в биологии», 2006; Ракова Э. Г. «Нанотрубки и фуллерены», 2006; Сидорова Л. Н. с соавт. «Фуллерены», 2005; обзорах Сейфулла Р. Д. с соавт. «Эксперимент и клиническая фармакология», 2008; Медведева Н. В. с соавт. «Биологическая химия, 2006; «Нанотехнологии», 2008; «Нано- и микросистемная техника», 2008; «Наноиндустрия», 2008.
В ВУЗах введена новая специальность 210602 – наноматериалы, готовящая специалистов данного профиля. 

.

Назад в раздел
1


Ближайшие мероприятия

×
×