ПЕРСПЕКТИВИ НАНОТЕХНОЛОГІЙ В МЕДИЦИНІ

За прогнозами фахівців, в найближчі 10 років загальносвітовий ринок нанотехнологій перевищить 1 трильйон доларів на рік.

Олександр Сергійович Барибін

Лікар Центру з профілактики внутрішньолікарняних інфекцій ФГУН «Єкатеринбурзький НДІ вірусних інфекцій» Росспоживнагляду, к.м.н.

Нанотехнології (НТ) - це штучно виділене поняття, яке включає в себе величезний набір різнорідних способів, інструментів і об'єктів в різних галузях науки, техніки і промисловості, об'єднаних тільки контрольованим отриманням в об'єктах структурних елементів з розміром, хоча б в одному вимірі, менш 100 нм. Так як структурними елементами всіх матеріалів є атоми і молекули, розміри яких є меншою ніж 100 нм, то всі розділи хімії та всі напрямки хімічної промисловості можна віднести до нанотехнології. Аналогічним чином до НТ можна віднести:

• такі розділи біології і медицини, як вірусологія, мікробіологія і генетика, а також ряд напрямків харчової, текстильної та фармацевтичної промисловості;

• більшість розділів квантової, атомної та ядерної фізики;

• розділи фізики і техніки, які вивчають і реалізують процеси адсорбції, десорбції, випаровування, конденсації, осадження, зростання і кристалізації атомів, молекул;

• молекулярної і функціональної електроніки, які вивчають і виробляють прилади та структури зі субстананометровимі елементами;

• процеси хіміко-механічної, електрохімічної і електромеханічної обробки поверхонь твердих тіл і функціональних шарів зі субстананометровим дозволом;

• процеси обробки і дослідження поверхонь і структур лазерними, ультрафіолетовими і рентгенівськими променями, електронними, нейтронними і іонними пучками.

Розвиток нанотехнологій в даний час йде по декількох магістральним напрямкам - нанобіотехнологія, наноелектромеханіка, наноенергетіка, створення нових поколінь функціональних і конструкційних наноматеріалів і т.д. Дослідження і розробки активно йдуть більш ніж в 50 країнах, і за прогнозами фахівців, в найближчі 10 років загальносвітовий ринок перевищить 1 трильйон доларів на рік. Для ефективного використання наявних ресурсів і якнайшвидшого впровадження нанотехнологій в США, Японії, Німеччини, Швеції, Франції, Китаї та інших країнах прийняті національні програми, керівниками яких є перші особи держави.

Так, колишній Президент Росії Володимир Путін підписав федеральний закон «Про Російської корпорації нанотехнологій», прийнятий Державною думою 4 липня 2007 року двома днями пізніше схвалений Радою Федерації. Відповідно до документа корпорація створюється з метою реалізації державної політики в науково-технічній та інноваційній сферах, сприяння переходу російської економіки на інноваційний шлях розвитку, реалізації проектів створення перспективних нанотехнологій і наноіндустрії. Сьогодні Росія за деякими напрямками наноіндустрії випереджає інші країни. Вітчизняна промисловість випускає продукти і вироби, які по своїй суті і є результатом нанотехнологій. До них відносяться композитні, полімерні, керамічні матеріали, каталізатори, мембрани, сенсори і біочіпи, наноелектроніка і засоби медичної діагностики.

На Середньому Уралі також активно впроваджується у виробництво ряд нанопродуктов. Вони розробляються інститутами УрО РАН, УГТУ-УПІ і УрГУ, УралНІТІ,

Ігор Олександрович МАЛЬЧИКОВ

Заступник директора з наукової роботи ФГУН «Єкатеринбурзький НДІ вірусних інфекцій» Росспоживнагляду, д.м.н.

СвердНІІХіммаш, великими організаціями і малим бізнесом. Завдяки розробкам уральських вчених, сьогодні на провідних підприємствах області вже освоєно випуск продукції з використанням нанотехнологій. Зокрема в області медицини:

• в інституті електрофізики РАН з використанням нанотехнології створений зразок самого маленького рентгенівського апарату в світі, виробництво якого можна освоїти у нас в області. Завдяки своїм розмірам він може знайти застосування в медицині при рентгеноскопії нетранспортабельних хворих, в тому числі в автомобілях «Швидкої допомоги»;

• на ФГУП ПО «Уральський оптико-механічний завод» скоро з'являться досвідчені зразки верстатів, де будуть застосовані вузли безконтактної силовий наномеханікі, сверхразрешающій тривимірний мікроскоп для дослідження об'єктів мікро- і нанометрового діапазону, що дасть можливість освоїти виробництво приладів нового покоління для дослідження матеріальної структури і динамічних процесів в мікрооб'єктах і зробити відкриття в мікроелектроніці, медицині та біології;

• холдинг «Юнона» спільно з ФГУП «Інститут реакторних матеріалів» планує розробити промислову технологію дозування радіоактивних наноелементів в титанову капсулу для лікування ракових захворювань. За рахунок використання при лікуванні ракових захворювань цезію-131 знизиться доза опромінення організму, скоротяться побічні ефекти;

• в ТОВ «Спецкераміка» спільно з Інститутом високотемпературної електрохімії Уральського відділення РАН і «Свердловским обласним клінічним психоневрологічних госпіталем для ветеранів воєн» створюється дослідно-промислове виробництво і впровадження в практику ортопедії нового покоління ендопротезів і імплантантів опорно-рухової системи людини; вітчизняна медицина отримає керамічні імплантанти нового покоління, які не поступаються за своїми характеристиками кращим зарубіжним аналогам;

• в Уральському НДІ фтизиопульмонологии вперше в Свердловській області стали застосовувати діагностику туберкульозу за допомогою биочипов, розроблених в інституті молекулярної біології ім.
В. А. Енгельгардта РАН на основі нанотехнологій. Ці дослідження дозволять перейти на якісно новий рівень діагностики.

Нанотехнології допоможуть в дослідженні патогенезу хвороби Альцгеймера і дозволять розробити більш ефективні методи її лікування. На основі напівпровідникових властивостей нанотрубок з вуглецю С60 і С70 вже розроблені пристрої - секвенатори ДНК, апаратура для швидкого аналізу клінічного матеріалу (біологічні рідини). Алмазоподібні твердість дозволяє нанотрубок бути стійкими без деформації до тискам до 20 атм і більше, сорбировать і транспортувати фармпрепарати. Це найбільш досліджуване напрямок в наномедицині вуглецевих матеріалів.

Експериментально доведено не тільки здатність вуглецевого наноматериал транспортувати фармпрепарати, а й концентрувати їх в заданому місці, пролонгувати і посилювати фармакологічний ефект, змінювати фармакокінетику, що особливо важливо для протипухлинних засобів. Перспективним вважаються носії у вигляді дендритів, у яких є зони для сорбції білкових утворень з наступним приєднанням до них антитіл. Зони для приєднання фармпрепаратів надають виборче вплив на пухлинну клітину з подальшим її знищенням за допомогою опромінення НВЧ хвилями. Включення в нанотрубки фотосенсибилизирующих рідин і рідин з антитілами, антигенами, факторами росту епідермісу може посилювати ефект фотодинамічної терапії, дозволить отримувати більш чисті вакцини і сироватки, прискорювати репаративні процеси. Технічні пристрої на основі іншого наноматериал (золоті частинки, штирі) дозволяють проводити оптичну діагностику судин, їх візуалізацію і отримувати достовірну інформацію про кровотоці (гідродинаміки) з подальшим безконтактним способом передачі даних комп'ютера і користувачеві. Застосування нанотехнологій для діагностики різних інфекцій бактеріального та вірусного походження дозволяє швидко, якісно, ​​з високою чутливістю і специфічністю проводити дослідження, що буде мати вирішальне значення у виявленні різного роду захворювань.

Кількість публікацій з нанотехнологій, в яких описані нові властивості і поняття наноматеріалів і пристроїв на їх основі лавиноподібно зростає. Це змушує редакцію журналу «Нано і мікросистемна техніка» одночасно публікувати англо-російський словник обговорюваних термінів в техніці і біології. Узагальнення досягнень нанотехнологій в області біології і медицини відображено в монографії Піотровського А. Б. і Кисельова О. І. «Фулерени в біології», 2006; Ракова Е. Г. «Нанотрубки і фулерени», 2006; Сидорова Л. Н. із співавт. «Фулерени», 2005; оглядах Сейфулла Р. Д. зі співавт. «Експеримент і клінічна фармакологія», 2008; Медведєва Н. В. з співавт. «Біологічна хімія, 2006; «Нанотехнології», 2008; «Нано і мікросистемна техніка», 2008; «Наноіндустрії», 2008.
У ВНЗ введена нова спеціальність 210602 - наноматеріали, котра готує фахівців даного профілю.