Нанотехнологии (НТ) и нанопродукты (НП) за последние 10-15 лет

прочно

вошли

в

практическую

медицину

и

фармацевтику,

привносят

существенный вклад в повышение здоровья людей. Использование НТ и НП

проходит

в

направлении

производства

лекарств

нового

поколения

(более

эффективные с минимальными побочными эффектами), в новых методах

лечения (в том числе рака), в аппаратурной диагностике на ранних стадиях

заболеваний.

Все

эти

успехи

основаны

на

серьёзных

системных

исследованиях

в

области

НТ

в

сочетании

с

достижениями

био-

и

информационной технологий, генной и клеточной терапии.

Современная

медицина

и

её

достижения

–

пример

конвергенции

фундаментальных

и

прикладных

наук.

Особое

место

среди

НП,

используемых в медицине, занимают наночастицы (НЧ) и, прежде всего,

наночастицы металлов (НЧМ).

Огромный

интерес

к

НЧМ

в

медицине

обусловлен

следующими

причинами:

–

Бурным

развитием

экологически

безопасных,

простых,

экономичных

«зелёных» биологических методов синтеза НЧМ за последние 10 лет.

–

Проявлением

НЧМ

эффективного

биоцидного

и,

прежде

всего,

антимикробного действия широкого спектра по отношению к патогенным

микроорганизмам разного вида и вирусам.

–

Проявлением

эффективного

лечебного

действия

по

отношению

к

различным заболеваниям (онкология, заживление ран, ожогов, язв, борьба с

паразитами, сердечно-сосудистые заболевания и др.).

НЧМ в форме покрытий используется для придания антимикробных

свойств медицинским инструментам, устройствам, искусственным сосудам

различного

вида,

имплантатам,

катетерам,

больничному

постельному

и

нательному белью.

Особое

место

НЧМ

занимают

в

динамично

развивающемся

направлению в медицине – синтезе лечебных средств с контролируемым

высвобождением лекарств и адресной доставкой лекарств и биологически

активных препаратов к патологическим клеткам, тканям, органам.

Основные направления использования НЧМ в лечебных целях и в

смежных областях. Весьма положительная динамика использование НЧМ в

медицине и в смежных областях обусловлена, прежде всего, специфическим

механизмом

их

взаимодействия

с

клетками

живых

организмов,

взаимодействия

с

большинством

биологически

активных

веществ,

составляющих

стенки

клеток

и

ее

внутреннюю

часть

(цитоплазму).

Поскольку

эти

биологически

активные

вещества

(белки,

полисахариды,

аминокислоты, моносахара, комплексы белков и сахаров, ферменты, ДНК и

РНК) играют чрезвычайно важную роль в жизни клеток и организмов, то их

модификация, вплоть до деструкции, не может не изменить функции клеток

во всех видах организма целиком.

На рис. 1 показана схема взаимодействие НЧМ с живыми клетками.

Этот

механизм

лежит

в

основе

проявления

биоцидных

(антимикробных,

антигрибковых, антиплесневых), противоопухолевых и токсичных свойств по

отношению к здоровым клеткам.

Рисунок 1. Схема взаимодействия НЧМ с клеткой.

Если говорить о биоцидных свойствах НЧМ, то это частично выходит

за

рамки

медицины,

и

мы

переходим

к

использованию

НЧМ

в

защите

продуктов

питания,

их

антимикробной

упаковке,

к

защите

окружающей

среды, дезинфекции, защите органических материалов (текстиль, дерево) от

разрушения. Биоцидность и токсичность НЧМ в том числе по отношению к

раковым

клеткам

рассмотрим

в

специальной

главе,

а

в

начале

коротко

пройдемся по другим областям их использования в медицине.

Обеззараживание и лечение ран, ожогов, язв, пролежней. Для этих

целей серебро и другие металлы в различной форме (чаще всего в виде

водорастворимых

солей)

использовали

с

древних

времен.

Сегодня

применение серебра в наноформе (НЧAg) в раневых покрытиях разрешено

FAD

(Администрация

продуктов

питания

и

лекарств)

в

США.

Серебросодержащие препараты разрешены для наружного использования для

подавления инфекций. В 2012 году было показано, что использование НЧAg

при лечении ожогов, дает лучшие результаты, чем традиционные препараты

серебра (на основе AgNO

3

).

НЧAg используются в качестве покрытий на текстиле или полимерной

матрице.

В раневых покрытиях НЧМ и прежде всего, НЧAg играю роль биоцида,

убивая патогенные микробы, но это способствует и более эффективному и

быстрому заживлению ран, как это показано на рисунке 2.

Рисунок 2. Заживляющее действие НЧAg.

Раньше

было

показано,

что

НЧМ

биосинтезируются

с

помощью

биополимеров, поэтому эта особенность была использована при создании

антимикробных,

лечебных

текстильных

материалов

(раневых

покрытий),

содержащих

природные

или

искусственные

целлюлозные

волокна.

Целлюлоза

в

определённых

условиях

(температура,

pH

среды,

продолжительность, концентрация водорастворимой соли металла) выступает

в

роли

восстановителя

катионов

металлов.

В

результате

на

текстиле

из

целлюлозных

волокон

формируются

НЧМ,

которые

придают

текстилю

антимикробные и лечебные свойства.

Антимикробный и лечебный эффект по такой же схеме можно придать

текстилю из белковых волокон (шерсть, натуральный шелк), поскольку белки,

как и полисахарид – целлюлоза, могут выступать в роли восстановителя и

стабилизатора НЧМ. Во всех случаях использования препаратов, содержащих

НЧAg

для

лечения

ран,

ожогов,

язв,

происходит

не

только

подавление

патогенных бактерий, но и существенное сокращение времени залечивание

пораженных тканей.

Противовоспалительные

свойства

НЧМ.

Это

проверено,

как

на

животных

(дерматит),

так

и

в

клиниках

на

пациентах

(хронический

аллергический ренит), в лечении хронических язв, инициировании апастоза в

воспалённых клетках.

Придание искусственным сердечным сосудам, стенкам, катетерам

антимикробных свойств. Искусственные сосуды на стадии их производства

покрываются составом, содержащим НЧAg. Последние не только подавляют

инфекцию (антибактериальный эффект), но и способствуют формированию

новой системы капилляров и сосудов, и их противотромбозному эффекту. Те

же эффекты имеют место в случае покрытия сердечных стентов составом,

содержащим

НЧAG.

Специальные

препараты,

содержащие

НЧAg,

используют для обработки поверхности катетеров различных видов во время

их изготовления. В пластиковых катетерах бактерии эффективно развиваются

уже в первые 72 часа использования. В случае обработанных НЧAg катетерах

бактерии не развиваются.

Скрепления (лечение) переломов костей. При лечении (заживлении)

переломов костей в месте перелома часто возникают инфекции и воспаления.

Добавление

к

скрепляющий

композиции

около

1%

НЧAg

ингибирует

образование

и

рост

бактерий

широкого

спектра.

На

основе

этого,

разработаны полимерные скрепляющие материалы, содержащие НЧAG.

Материалы для стоматологии. В полости рта проживает множество

патогенных

бактерий,

спо собных

активизироваться

в

с л у ч а е

стоматологических операций. Поэтому во все материалы, используемые в

стоматологии, целесообразно вводить НЧAg. Выпускаются цементы, повязки

и

материалы,

содержащие

НЧAg

для

протезирования

зубов,

которые

ингибируют развитие бактерии стрептококкового и других видов.

НЧМ

и

НЧAG

в

медицинской

диагностике.

В

основе

методов

диагностики

с

помощью

НЧМ

лежит

использование

их

способности

проявлять

плазмонный

эффект

(окрашивание),

зависящий

от

размера

и

формы НЧМ и диэлектрических свойств среды, в которой распределены

НЧМ. Так с помощью НЧAG детектируют serum p53 в клетках головы и шеи.