НАНОМЕДИЦИНА (Nanomedicine)

• "Medicina fructosior ars nulla".
• Нет искусства более полезного, чем медицина.
• Латинское выражение

Всем известно, что традиционная медицина включает в себя профилактику, диагностику и лечение заболеваний. Однако не каждый задумывается о том, что человеческое тело, как и любой объект природы, представляет собой сложно организованную систему. В качестве «строительных блоков» всего организма можно выделить клетки размером от 5 до 20 мкм, а если смотреть еще глубже, то и отдельные молекулы. Все протекающие в организме процессы происходят на клеточном уровне, и их знание позволяет излечить многие, если не все, заболевания с помощью соответствующих лекарств. Однако прежде чем достигнуть своей цели, любое лекарство проходит в человеческом

организме долгий путь, значительно снижающий направленность и быстроту его воздействия. Поскольку в конечном итоге объектами медицины являются клетки, то и инструменты для эффективной работы с ними должны, в идеале, иметь соответствующие размеры, а это и есть масштабы, на которых работают нанотехнологии.

Именно поэтому в настоящий момент постепенно происходит интеграция современной медицины и нанотехнологии, что приводит к рождению новой области знаний и практических навыков — наномедецины. Последнюю можно определить как комплекс подходов, обеспечивающих применение нанотехнологических разработок в практической медицине и здравоохранении путем наблюдения и манипулирования биологическими системами на молекулярном уровне.

Проблемы онкологических заболеваний

Высокий уровень онкологических заболеваний остается одной из самых серьезных проблем нашего времени. К сожалению, до сих пор не найдено лекарства, способного эффективно «лечить» раковые клетки, поэтому все способы борьбы связаны с обнаружением и хирургическим удалением опухоли и метастаз в сочетании с химиотерапией или воздействием убивающих клетки излучений. Все эти меры чрезвычайно вредны даже для здорового организма и применяются только потому, что обычно раковые клетки гибнут при таких воздействиях быстрее, чем здоровые. Альтернативой хирургическим методам в будущем может стать метод внутритканевой гипертермии (рис. 1). В этом методе наночастицы «находят» в человеческом организме раковые клетки, концентрируются в них и убивают их за счет разогрева безопасными дозами магнитного или (гораздо реже) микроволнового поля выше температуры 42 °С, при которой начинает происходить денатурация белков. В настоящее время исследуется возможность использования в качестве таких систем биосовместимых магнитных наночастиц оксидов железа. (y-Fe₂О₃, Fe₃О₄, Fe₃О₄ в оболочке золота), металлов (Fe/Pt, Fe/Co, Au). Основные вопросы, на которые надо ответить исследователям — как добиться высокой степени концентрации наночастиц в опухоли (например, с помощью антител) и как снизить побочное воздействие перегрева на здоровые ткани и органы.

• Рис. 1. Магнитные наночастицы внутри водорастворимых солевых капсул: а— внешний вид капсул, сканирующая электронная микроскопия, 6—наночастицы после растворения в воде, просвечивающая электронная микроскопия, в — наночастицы в мозговой ткани мыши, магнитно-резо-нансная томография (ФНМ МГУ им. М.В. Ломоносова)

Современное развитие бионанотехнологий уже позволяет конструировать некоторые работоспособные медицинские наносистемы. Например, устройства, действие которых о сновано на методе полимеразной цепной реакции (так называемые «лаборатории на чипе»), позволяющие осуществлять экспрессный комплексный анализ крови, и, в частности, определять уровень глюкозы у диабетических больных. На основе наночастиц разрабатываются разнообразные бактерицидные и противовирусные препараты, способные залечивать раны, «умные» наносистемы, препараты пролонгированного действия. Но все-таки основные достижения наномедицины XXI века, несомненно, будут связаны с возможностью осуществлять специфическую доставку нанолекарств непосредственно в клетки, разработкой которой занимается такая область медицины как нанофармакология.

Перед наночастицами-лекарями стоит несколько последовательных задач: найти в организме клетки-мишени, доставить к ним лекарство, проникнуть внутрь клетки и выгрузить содержимое, распасться на части и покинуть организм. Исходя из поставленных задач вырисовывается качественный «портрет» наноагентов: им необходимо иметь рецепторы для направленного движения к цели, обладать способностью проходить через клеточные мембраны, высвобождать содержимое точно в нужное время и в нужном месте и, наконец, быть нетоксичными. Мишени, на которые направлены наночастицы, это, к примеру, раковые клетки или клетки, зараженные вирусом, атеросклеротические бляшки и поврежденные органы и ткани.

Наномедицина — это медицина будущего

Несмотря на стремительное развитие нанотехнологий в последнее десятилетие, пока еще не созданы умные нанороботы — ассемблеры, которые смогут, двигаясь по кровеносной или лимфатической системам человеческого организма, преодолевать все препятствия, находить больные клетки, осуществлять их диагностику и лечение наподобие команды лучших врачей, а потом покидать организм, не нанося ему никакого вреда. Однако теоретических препятствий для появления таких роботов нет, это только вопрос времени.

•     Рис 2.   Нанолекарь будущего,   блуждающий по кровеносной системе организма (художник Coneyl   Jay)