Применение нанотехнологий в медицине

     ЭУМ 505

     Шведова Ольга  

     ЭССЕ  на тему: «Применение  нанотехнологий в медицине».

     Наряду  с информационными и биотехнологиями, нанотехнологии являются фундаментом научно-технической революции в ХХI веке, одним из наиболее перспективных и востребованных направлений науки, технологий и промышленности в индустриально развитых странах. По оценкам экспертов, объем продаж продукции наноиндустрии составляет около 900 млрд. долларов США, ожидается что к 2015 году, объем рынка нанопродукции возрастет до 1,2-1,5трлн. долларов США.[1]

     Сегодня Россия значительно отстает от мировых  нанотехнологических лидеров - США, Японии, стран Евросоюза по абсолютным показателям развития науки, технологий, степени промышленного освоения и коммерциализации разработок наноиндустрии. Тем не менее в последнее время все больше внимания стало уделяться нанотехнологиям. Была принята программа развития наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года, главная цель которой формирование условий для масштабного наращивания объема производства новых видов продукции наноиндустрии и выхода профильных российских компаний на мировой рынок высоких технологий к 2015 году.[1]

     Нанотехнологии активно проникают во все сферы человеческой деятельности, в том числе и в медицину. Что же это за новый вид технологий и какую роль им отводится в медицине будущего? Под нанотехнологиями подразумеваются сверхсовременные технологии, использующие величины на уровне нанометров. Использование этих технологий в медицине разнопланово и многообразно, как и сама медицина и позволят в недалеком будущем в короткие сроки кардинально решить многие проблемы в медицине, до настоящего времени остающиеся неразрешенными. Так, за последние 20 лет было выявлено не менее 30 инфекционных заболеваний (СПИД, вирус Эбола, «птичий грипп» и др.), смертность от которых составляет 30% общего числа смертей во всем мире. Смертность от онкологических заболеваний в мире составляет не менее 500 тыс. человек в год. Согласно прогнозам, к 2020 году количество онкобольных в мире может возрасти на 50% и составить 15 млн человек в год. [4] Использование нанотехнологий в медицине позволит увеличить продолжительность жизни, улучшить ее качество и расширить физические возможности человека, а также найти новые лекарства от неизлечимых болезней.  Рассмотрим наиболее перспективные для нанотехнологии области.

     Одно  из  наиболее активно разрабатываемых, сфер применения нанотехнологий в медицине в настоящее время, является  использования наночастиц (в т. ч., фуллерены и дендримеры). Спектр возможных применений чрезвычайно широк. Одним из первых применений наномедицины было использование нанокристаллического серебра, которое является антимикробным средством для лечения ран. Так, применение наночастиц серебра может оказаться полезным при лечении таких заболеваний, как трофические язвы, гнойный остеомиелит, бактериального вагиноза, различного вида ожоговых ран, лорзаболеваний в детском возрасте[6]. Лекарства с использованием наночастиц используются для борьбы с вирусными заболеваниями такими, как грипп и ВИЧ, онкологическими и нейродегенеративными заболеваниями, остеопорозом, заболеваниями сосудов. Частицы,  разработаны таким образом, что они притягиваются больными клетками, что позволяет направлять терапию непосредственно на пораженные клетки. Таким образом, нанотехники позволяют ограничить вред, наносимый лекарственными препаратами, на здоровые клетки, а также способствуют раннему выявлению заболевания. В настоящее время разрабатывается множество лекарств на основе наночастиц.

     В ближайшее время появится возможность  заменить уколы на пероральное введение препаратов,  которые в настоящее время используются только в виде инъекций. Наночастицы,   которые будут содержать лекарственные препараты, и обеспечивать их  прохождение интактным через агрессивную среду желудка с последующим поступлением лекарственного препарата в кровоток. Кроме того, детальное понимание взаимодействия между генами, молекулярным движением и болезнью может дать возможность для создания высокоспецифичного, индивидуального лекарства для каждого человека от конкретной болезни.

     Тем не менее, самым перспективным направлением применения нанотехнологий в медицине остается вопрос создания нанороботов. Это миниатюрные устройства,  которые могут быть помещены внутрь организма для диагностических или лечебных целей.  Их можно использовать для обнаружения и уничтожения опухолей, доставления лекарственных препаратов к конкретным местам или же для избавления организма от сгустков крови. Идеи включают в себя наличие внутреннего источника питания или же использование энергии тела пациента для нормального функционирования.

     При помощи нанороботов возможно проводить ремонт организма на клеточном уровне, что открывает реальные перспективы в победе над старостью. При помощи наномедицины будет доступно вернуть молодость и здоровье любому человеку, достигнувшему самого почтенного возраста. Применение нанороботов позволит эффективно бороться с развитием атеросклероза, а, следовательно, и такими серьезными заболеваниями как ишемическая болезнь, инфаркт миокарда, инсульт, гипертоническая болезнь. В будущем отпадет необходимость выполнения крупных операций, все оперативные вмешательства будут проводиться на клеточном и молекулярном уровне [5].

     Наряду  с генной инженерией нанороботы могут принимать участие в изменении генной структуры клетки, что даст возможность эффективно бороться с врожденными заболеваниями, наследственными неизлечимыми болезнями. Создание нанороботов прогнозируется уже в первой половине настоящего столетия.

     В России также активно развивается использование нанотехнологий в медицине. Рассмотрим основные проекты, которые ОАО «РОСНАНО» планирует реализовать к 2015 году. 1)Создание GMP производства нановакцин и нанолекарств. Общий бюджет проекта: 1 547 млн.рублей. В рамках проекта на рынок планируется вывести 2 нановакцины и 4 лекарства. Вакцины предназначены для защиты от вируса гриппа человека и гриппа птиц, различных видов ишемий, урогенитальных инфекций, активакции имунитета, токсикозов. Предлагаемая технология позволяет сократить время получения промышленных объемов вакцины с 60 до 28 дней. [3]

     2) Организация производства бесконтактного измерителя уровня содержания сахара в крови, что позволит больному самостоятельно в домашних условиях контролировать уровень сахара в крови. Инновационная технология бесконтактного прокола тканей пальца на основе Er:YAG лазер. Это позволит отказаться от использования традиционных металлических игл, исключить болевые ощущения, возникающие при их применении, обеспечить абсолютную стерильность, повысить уровень комфорта и снизить себестоимость процедуры. Общий бюджет проекта: 530 млн.рублей. [3]

     3) Микроисточники и микросферы для брахитерапии.Общий бюджет проекта: 928 млн.рублей. Сфера применения микроисточников — лечение рака предстательной железы, печени и поджелудочной железы. Проект имеет высокую социальную значимость: в России сегодня больше 2,5 млн онкологических больных, которым жизненно необходимы новые эффективные методы лечения рака. [3]

     4) Трековые мембраны для каскадной  фильтрации плазмы крови. Общий бюджет проекта: 2 690 млн.рублей Каскадная фильтрация плазмы — высокотехнологичный метод очистки крови, позволяющий выборочно удалять только вирусы и вредные белки, являющиеся причиной болезни, сохраняя при этом полезные компоненты крови. Новая техника будет использована для лечения атеросклероза, ишемической болезни сердца, стенокардии, сердечной недостаточности, острых отравлений и других заболеваний. [3]

     5) Лекарства нового типа, предназначенные  для борьбы с различными возрастными  заболеваниями, предназначенные  для борьбы с различными возрастными  заболеваниями (глаукома, катаракта,  ишемическая болезнь сердца, аритмия  сердца, ревматоидный артрит, рассеянный склероз и др.).Общий бюджет проекта 1 832 млн.рублей[3]

     6) Уникальные приборы для диагностики  свертывания крови. Инновационное медицинское оборудование для диагностики как недостаточной (гемофилия), так и избыточной активности свертывающей системы крови (тромбозы). Общий бюджет проекта 1 079 млн.рублей. Высокая точность диагностики, невысокая цена теста и его доступность даже для младших медицинских сотрудников позволят новому прибору занять доминирующие позиции на российском рынке коагулометров и выйти на мировой рынок. [3]

     8)Сердечные  клапаны из материалов нового  поколения. Проект предполагает расширение производства двухстворчатых сердечных клапанов и создание серийного производства инновационных трехстворчатых клапанов. Общий бюджет проекта 1,49 млрд. рублей. [3]

     9) Организация производства нанолекарств на основе фосфолипидной транспортной системы. Общий бюджет проекта 831 млн.рублей. Фосфолипидные наночастицы легко проникают внутрь клеток сквозь клеточную мембрану, освобождая действующее лекарственное вещество именно там, где это необходимо. [3]

     Реализация  данных проектов обеспечит увеличение доли российских нанотехнологий на мировом рынке, а также сократит зависимость от импорта.

     Тем не менее, несмотря на положительный эффект, который может принести использование нанотехнологий в медицине, необходимо рассмотреть и потенциальные угрозы жизнедеятельности человека в связи с развитием нанотехнологий. Целесообразно провести детальный анализ угроз, подготовить и осуществить мероприятия, направленные на решение важнейших вопросов применения нанотехнологий. В настоящее время наномедицина - перспективная область развития науки, но до внедрения ее в практику должно пройти значительное количество исследований, направленные на увеличение надежности, эффективности и, прежде всего, безвредности ее использования, ведь всегда остается актуальным основной принцип медицины – не навреди, в настоящее же время влияние нанотехнологии на здоровье человека и на окружающую среду еще не до конца изучены учеными.

     Некоторые ученые высказывают опасение в связи  с высокой проникающей способностью наночастиц и относительно применения различных твердых наноразмерных объектов в ряде косметических препаратов: кремах, лосьонах и т.д. Неизвестно так же к каким последствиям могут привести сбои в нанороботов работе, совершенно непредсказуема их работа в организме человека. Критики говорят также о том, что безопасное воздействие на здоровье человека будет игнорироваться крупными корпорациями, которые будут стремиться удовлетворить потребительский спрос и увеличить свою прибыль. Нет никаких официальных норм для наночастиц и наноструктурированных материалов. Нет даже сколько-нибудь научно обоснованных  специализированных методик по изучению их биологической безопасности. Соответственно, постановка научных исследований по изучению безопасности наночастиц, по разработке методов оценки биологической опасности наноматериалов, весьма актуальна и перспективна. Поэтому правительство обязано провести тщательную экспертизу и дать гарантию, что использование нанотехнологии в медицине не угрожает здоровью людей.

     Однако  нанотехнологии  – без сомнения  самое передовое   и   многообещающее направление развития науки и техники на  сегодняшний день.  Возможности их поражают  воображение,  мощь  – вселяет страх.  Развитие нанотехнологии в медицине в  корне изменят нашу жизнь. Кто знает, может, наш век принесет еще множество открытий, благодаря которым можно будет победить все опасные и неизлечимые болезни, и открыть секрет бессмертия. 
 
 

     Литература:

1.Программа развития наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 года

2.http://www.rosbalt.ru/2007/07/13/401033.html

3.Официальный сайт ГК «Роснанотех» http://www.rosnan.ru/

4.http://rnd.cnews.ru

5. Лекции «Нанотехнологии в медицине:состояние и перспективы», Ткачук В. А., МГУ

6.И.В. Артюхов, В.Н. Кеменов, С.Б. Нестеров. Нанотехнологии, биология и медицина. Материалы 9-й на-учно-технической конференции "Вакуумная наука и техника"-М.: МИЭМ, 2002, с. 248-253