В настоящее время вопрос о применении нанотехнологий в медицине звучит наиболее актуально. Это связано с тем, что возможности нанотехнологий весьма обширны.
Здоровье – первостепенная и необходимая ценность для каждого человека. Неудивительно, что для его поддержания медицина наращивает ресурсы и технологии, среди которых важнейшую роль играют нанотехнологии. Технологии развиваются стремительными темпами и позволяют создавать устройства и приложения, которые открывают безграничные возможности в самых различных областях медицины. В результате, человек все больше и больше приближается к пониманию того, что происходит в его организме не только на клеточном, молекулярном, но и атомном уровне — на наноуровне.
Нанотехнологии произвели революцию в медицинской практике и оказывают значительное влияние на здоровье человека. Благодаря им ведется разработка новых лекарств, биологических и медицинских устройств, расширяется список существующих терапевтических средств.
Наиболее популярные области исследований в сфере нанотехнологий:
- биосовместимость наноматериалов с живыми организмами в их различных проявлениях;
- нанобиосенсоры для диагностики генетических, метаболических или инфекционных заболеваний;
- целевая доставка лекарств различными модификациями наноматериалов;
- наномедицинские устройства и структуры, нанороботы.
Широкое использование нанотехнологий подвело медицину к созданию ее особой отрасли – наномедицины. Происхождение концепции наномедицины связано с идеей разработки, изготовления и внедрения в организм человека нанороботов для внедрения и выполнения клеточного «ремонта» на молекулярном уровне. В настоящее время наномедицина включает много направлений и понимание идеи, что способность структурировать материалы и устройства на молекулярном уровне может принести огромные непосредственные выгоды в исследованиях и практике медицины [2].
Приведем следующие примеры и направления использования нанотехнологий в медицине:
1) Доставка лекарств. Доставка лекарств является самым популярным применением нанотехнологий в медицине, на их долю приходится 78% продаж и 58% заявок на патенты по всему миру. Системы для автоматизации доставки лекарств способствуют повышению согласованности между системами организма. При этом обеспечивается лекарствами та система, которая в них нуждается. Для обеспечения высвобождения определенных лекарственных веществ в нужное время и без человеческих ошибок с помощью нанотехнологий можно программировать системы доставки.
2) Генная терапия. Нанотехнологии позволяют проникать нанороботам в организм и вносить изменения в геном. Благодаря этому возможно произвести коррекцию генома и в результате вылечить различные генные болезни.
3) Нанопинцеты. Эти устройства предназначены для работы наноструктур. Они могут быть использованы для перемещения наноустройства в теле или для размещения их до установки. Нанопинцеты, как правило, построены с использованием нанотрубок.
4) Регенерация костей. Используя нанотехнологии можно ускорить регенерацию костей. Наночастицы имеют различный химический состав, который может помочь соединить кости вместе и даже может помочь в некоторых случаях устранить повреждения спинного мозга.
5) Пренатальная диагностика. Есть несколько способов использования нанотехнологий в пренатальной диагностике. Наноустройства способны проникать внутрь матки и даже внутрь плода, не вызывая повреждений. Кроме этого, они потенциально могут помочь устранить многие проблемы еще в утробе матери.
6) Индивидуальная медицина. Будучи в состоянии точно подстроиться под геном каждого человека в отдельности, нанотехнологии позволят более точно определить надлежащее лечение и настроить план лечения в соответствии с индивидуальными потребностями организма.
7) Исследования. Нанотехнологии позволяют стремительно продвигаться вперед медицинским исследованиям, предоставляя необходимые для этого инструменты, с помощью которых человек узнает новое о строении и функционировании организма человека, и, благодаря исследованиям в области физики и химии, нанотехнологии обеспечивают организм строительным материалом.
Нанотехнологии в медицине предлагают большие возможности для улучшения лечения ряда заболеваний и уже используются в глобальном масштабе. В настоящее время разработаны около 50 видов терапии наночастицами. Существует широкий спектр определений, относящихся к медицинским нанотехнологиям, но до сих пор нет глобального консенсуса относительно того, как их следует классифицировать.
Уже сегодня ведутся разработки новых методик по лечению опухолей и злокачественных новообразований с помощью применения нанотехнологий. Государство понимает всю важность данной отрасли медицины и активно её поддерживает и спонсирует.
Нанотехнологии в зарубежной медицине уже доказали свою эффективность в области методов визуализации, моделирования, дозирования и манипулирования лекарствами. Взаимодействие материалов со сложными биологическими системами изменяются при наноразмерах. Наномедицина использует улучшенные и часто новые физические, химические и биологические свойства материалов в нанометровом диапазоне.
Одним из примеров использования нанотехнологий в медицине является разработка израильской компании Nano Retina – она разработала сложное и элегантное решение, предназначенное для восстановления зрения людей, потерявших зрение из-за дегенеративных заболеваний сетчатки. Миниатюрное устройство Nano Retina, имплантат NR600, заменяет функциональность поврежденных фоторецепторных клеток и создает электрическую стимуляцию, необходимую для активации оставшихся здоровых клеток сетчатки.
Российскими учеными из лаборатории «Биомедицинские наноматериалы» НИТУ «МИСиС» созданы уникальные нанокомпоненты, эффективно помогающие в борьбе с онкологическими заболеваниями, облегчая как диагностику, так и терапию новообразований.
Главными векторами исследований являются три направления, которые так или иначе связаны с магнитными наноматериалами — наночастицами железа и золота: создание нанопрепаратов, которые применяются для магнитной гипертермии опухоли, разработка контрастных веществ, способных значительно увеличить чувствительность диагностических тестов, и систем адресной доставки лекарств, повышающих эффективность химиотерапии, и снижающих количество нежелательных побочных явлений.
Этот вид терапии раковых заболеваний является одним из важнейших направлений деятельности лаборатории. Магнитная гипертермия представляет собой локальное повышение температуры, нарушающее работу белков в раковых клетках, что в итоге приводит к гибели онкологических образований. Общая гипертермия, при которой нагревается все тело, имеет огромное количество побочных эффектов, поэтому медики стараются применить более точный и щадящий режим – локальную гипертермию. В этом случае происходит точный местный нагрев определенной области организма до температуры 43-45 градусов. Здоровые клетки при этом не повреждаются, возвращаясь после прекращения терапии в свое нормальное состояние. Более чувствительные опухолевые клетки не выдерживают такого воздействия и погибают [1].
Эксперименты, проведенные на нескольких опухолевых моделях, показали, что применение такой терапии в 70% случаях позволяет полностью излечить животных от экспериментальных опухолей разного типа. Более того, у них возникала защита от данного вида онкообразований за счет активации собственных сил организма.
Таким образом, за нанотехнологиями стоит будущее медицины. Многие страны вкладывают огромные средства в развитие данной отрасли, ведь нанороботы способны лечить заболевания, омолаживать организм, наделять человека сверхспособностями. Уже сегодня существует ряд проектов, которые позволят спасти людей больных неизлечимыми заболеваниями, как, например, гемофелией. Пройдет несколько десятков лет и в больницах будут применять нанотехнологии.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
- Агафонников Я. Сделано в России: передовые нанотехнологии против рака // https://lekoboz.ru/meditsina/sdelano-v-rossii-peredovye-nanotekhnologii-protiv-raka (дата обращения 26.12.2019)
- Бирюкова И.В. Нанотехнологии будущего в медицине и фармации // Новая наука: Стратегии и векторы развития. 2017. Т. 2. № 2. С. 26-29.
- Ерохин А.К., Коваленко С.В. — Моральная аргументация рисков использования нанотехнологий в биомедицине // Социодинамика. – 2019. – № 10. – С. 44 – 54.
