Nanotexnologiyaning tibbiyotda qo'llanilishiga bir nechta misollar

Biologik faol moddalarni etkazib berish tizimlari
Dori molekulalarini inson tanasiga etkazishning eng oddiy va samarali usullaridan biri transdermal (teri orqali) hisoblanadi. Aynan soddaligi tufayli, molekulyar og'irligi (o'lchami) yoki fizik-kimyoviy xususiyatlaridan qat'i nazar, ma'lum bo'lgan biologik faol birikmalarning aksariyatini shu tarzda etkazib berishga nazariy taqiqlar yo'q. Biroq, quyida tavsiflangan nanotashuvchilar uchun transdermal usul nanoob'ektlarni tashishning mumkin bo'lgan usullaridan biri sifatida qaraladi. (Rasmda terapevtik molekulalarni etkazib berish uchun ishlatiladigan nanozarrachalar ko'rsatilgan: 1 - lipozoma va adenovirus; 2 - polimer nanostrukturasi; 3 - dendrimer; 4 - uglerod nanotubkasi
Har xil bir komponentli va ko'p komponentli lipozomalar lipid eritmalarida hosil bo'ladi. Amaliy maqsadlar uchun 20-50 nm dan katta bo'lmagan lipozomalar qiziqish uyg'otadi, ular biologik maqsadga dori vositalarini etkazib berish vositasi sifatida ishlatiladi. Bundan tashqari, tabiatning o'zi nanotashuvchilarning katta to'plamini oldindan tayyorlagan, masalan, viruslar. Muayyan tarzda davolangan adenoviruslar teri orqali emlash uchun samarali ishlatilishi mumkin. Maqsadli etkazib berishga qodir sun'iy biogen nanozarralar, lipozomalardan tashqari, lipid nanotubkalarni ham o'z ichiga oladi. , lipid kelib chiqishining nanozarralari va nanoemulsiyalari, ba'zi siklik peptidlar, xitozanlar, nuklein kislotalardan nanopartikullar.
Bakteriyalar nanobiomachinalar sifatida dori vositalarini yetkazib berish. Bakteriyalar kasal to'qimalarga maqsadli dori-darmonlarni etkazib berish vositasi sifatida ishlatilishi mumkinligi allaqachon isbotlangan. Mutaxassislar MC-1 bakteriyasini kalamushning qon tizimiga kiritdilar. Bu bakteriyalar o'z flagellalarining aylanishi tufayli tez harakatlana oladi, lekin qo'shimcha ravishda ular magnit nanozarrachalarni o'z ichiga oladi, bu ularni magnit maydonga sezgir qiladi va ularni kuch chiziqlari bo'ylab harakatlanishga majbur qiladi. Bunday kuch chiziqlari, masalan, magnit-rezonans qurilmasi tomonidan yaratilishi mumkin. Tadqiqotchilarning fikricha, inson tanasi bo‘ylab harakatlana oladigan sun’iy nanomachinlarni yaratishga urinishdan oldin tabiatning allaqachon mavjud ijodlariga e’tibor qaratish lozim.
Nanosferalar va nanokapsulalar oilaga tegishli polimer nanozarralari. Agar nanosferalar polimer yuzasida faol moddalar tarqalgan qattiq matritsalar bo'lsa, nanokapsulalarda polimer qobig'i suyuqlik bilan to'ldirilgan bo'shliqni hosil qiladi. Natijada, faol modda organizmga turli mexanizmlar orqali chiqariladi - nanosferalardan ajralib chiqish eksponensial, nanokapsulalardan esa uzoq vaqt davomida doimiy tezlikda sodir bo'ladi. Polimerik nanozarralar tabiiy yoki sintetik polimerlardan, masalan, polisakkaridlar, polilaktik va poliglikolik kislotalar, polilaktidlar, poliakrilatlar, akril polimerlar, polietilen glikol (PEG) va uning analoglari va boshqalardan olinishi mumkin. Polimerik materiallar bir qator qimmatli xususiyatlar bilan tavsiflanadi. transport, masalan, biologik moslik, biologik parchalanish qobiliyati, funktsional muvofiqlik.
Ayniqsa qiziqish uyg'otadi dendrimerlar. Ular odatdagi chiziqli emas, balki "tarxoqlanadigan" tuzilishga ega bo'lmagan yangi turdagi polimerlarni ifodalaydi. Birinchi namuna 1950-yillarda olingan va ularni sintez qilishning asosiy usullari 1980-yillarda ishlab chiqilgan. "Dendrimerlar" atamasi "nanotexnologiya" dan oldin paydo bo'lgan va dastlab ular bir-biri bilan bog'lanmagan. Biroq, so'nggi paytlarda dendrimerlar ularning nanotexnologik va nanomedik qo'llanilishi kontekstida ko'proq tilga olinadi. Dendrimerlar polimerlarning o'ziga xos sinfidir, chunki ularning o'lchami va shakli kimyoviy sintez jarayonida juda aniq belgilanishi mumkin, bu nanotashuvchilar uchun juda muhimdir. Dendrimerlar monomerlardan ketma-ket konvergent va divergent polimerlanishlarni (jumladan, peptid sintez usullaridan foydalangan holda) amalga oshirish orqali olinadi, shu bilan shoxlanish xarakterini belgilaydi. Sintezda ishlatiladigan tipik monomerlar poliamidoamin va aminokislota lizindir. "Maqsadli" molekulalar dendrimerlar bilan yoki ularning yuzasi bilan komplekslar hosil qilish yoki alohida zanjirlar orasiga chuqur kirib borish orqali bog'lanadi. Bundan tashqari, kerakli funktsional guruhlar dendrimerlar yuzasiga stereospesifik tarzda joylashtirilishi mumkin, ular viruslar va hujayralar bilan maksimal ta'sirga ega bo'ladi. Dendrimerga asoslangan faol moddani yaratishga misol Vivigel, OIV infektsiyasidan himoya qila oladigan jeldir.
Uglerod nanozarralari orasida faqat uglerod atomlari tomonidan hosil qilingan, eng keng tarqalgan fullerenlar va nanotubalar, uni turli xil kimyoviy yoki fizik-kimyoviy usullar yordamida olish mumkin. Masalan, sanoat miqyosida fullerenlar uglerod qorasini inert gaz atmosferasida, pasaytirilgan bosimda, katalizator ishtirokida termik püskürtme orqali ishlab chiqariladi. Mutaxassislarning fikriga ko'ra, fullerenlar nafaqat etkazib berish tizimlari, balki yangi dori vositalari uchun ham asos bo'lishi mumkin. Asosiy xususiyat - ularning ramka shakli: molekulalar "qobiq" ichida yopiq, ichi bo'sh ko'rinadi. Uglerodli ramka tuzilmalarining eng mashhuri C 60 fulleren bo'lib, uning mutlaqo kutilmagan kashfiyoti 1985 yilda ushbu sohadagi tadqiqotlarning jadallashishiga olib keldi (1996 yil uchun kimyo bo'yicha Nobel mukofoti aynan fullerenlarni kashf etganlarga berilgan). Fullerenlarni makromiqdorlarda olish texnikasi ishlab chiqilgandan so'ng, ko'plab boshqa, engilroq yoki og'irroq fullerenlar topildi: C 20 dan C 70, C 82, C 96 va undan yuqori. Fullerenlar asosida OIV bilan kasallangan bemorlar va saraton kasalliklarini davolash uchun dori vositalarini etkazib berish vositalari ishlab chiqilmoqda.
1991 yilda yana - kutilmaganda (nazariylar ularning mavjudligini bashorat qilmagan), uzun, silindrsimon uglerod birikmalari topildi, ular nom oldi. nanotubalar. Ular turli xil shakllar bilan ajralib turadi: katta va kichik, bir qatlamli va ko'p qatlamli, tekis va spiral; noyob kuch, eng kutilmagan elektr, magnit, optik xususiyatlarning butun spektrini namoyish etadi. Darhaqiqat, nanotubalar ko'plab kimyoviy yoki biologik faol moddalar: oqsillar, zaharli gazlar, yoqilg'i komponentlari va hatto erigan metallarni tashish uchun mikroskopik konteyner sifatida ishlatilishi mumkin. Tibbiyot ehtiyojlari uchun nanotubalar lipid tuzilmalari uchun muhim ortib borayotgan yaqinlikka ega, ular peptidlar va DNK oligonukleotidlari bilan barqaror komplekslar hosil qila oladi va hatto bu molekulalarni o'z ichiga oladi. Ushbu xususiyatlarning kombinatsiyasi ulardan vaktsinalar va genetik material uchun samarali etkazib berish tizimlari sifatida foydalanishni belgilaydi.
Kimga noorganik nanozarralar, nanotashuvchilarning eng muhim sinflaridan biri, kremniy oksidi birikmalarini, shuningdek, turli metallarni (oltin, kumush, platina) o'z ichiga oladi. Bunday nanozarracha ko'pincha kremniy yadrosi va metall atomlari tomonidan hosil qilingan tashqi qobiqga ega. Metalllardan foydalanish bir qator noyob xususiyatlarga ega tashuvchilarni yaratishga imkon beradi. Shunday qilib, ularning faoliyati (va, xususan, terapevtik vositaning chiqarilishi) termal ta'sir (infraqizil nurlanish), shuningdek, magnit maydonning o'zgarishi bilan modulyatsiya qilinishi mumkin. Geterogen qattiq fazali kompozitlarda, masalan, g'ovakli tayanch yuzasida metall nanozarrachalar, ularning o'zaro ta'siri tufayli yangi xususiyatlar paydo bo'ladi.
Ehtimol, eng keng tarqalgan platforma texnologiyalari mikrokapsulyatsiya, shuningdek, matritsali, ko'p qatlamli, qobiqli planshetlar va kapsulalar ishlab chiqarish texnologiyalari. Misol uchun, Rossiyada biologik mos keluvchi va biologik parchalanadigan sintetik va tabiiy polimerlar bilan faol moddalarning nano o'lchamli komplekslarini yaratish uchun platforma texnologiyalari ishlab chiqilgan va hozirda patentlangan. Nanoformulyatsiya dori faolligining 2-4 baravar oshishiga, shuningdek, aniqroq terapevtik xususiyatlarning paydo bo'lishiga olib kelishi mumkin. Ba'zi hollarda yangi nanopaketlardagi ma'lum dori-darmonlarni klinikadan oldingi tadqiqotlar allaqachon olib borilmoqda (masalan, taksol yoki uzoq muddatli Nurofen). Dori vositalarini nazorat ostida chiqarish uchun platforma texnologiyalari yuqori zaharli saratonga qarshi dori vositalarini maqsadli yetkazib berish uchun dolzarbdir. An'anaviy onkologik preparatlar butun tanada teng ravishda taqsimlanadi: ular kasallikning o'choqlariga va sog'lom organlarga kiradi. Muammoni biologik parchalanadigan polimer bilan birga maqsadli dori-darmonlarni etkazib berish orqali hal qilish mumkin - keyin dori darhol chiqarilmaydi, lekin polimer parchalanishi bilan. Ammo genetik materialning nanozarralari, DNK yoki RNK yordamida dori vositalarini maqsadli etkazib berishning yanada ilg'or usullari mavjud. Taxminan 200 nanometr yoki biroz kamroq o'lchamdagi zarralar qon oqimini faqat yallig'lanish joylarida - kapillyarlarning teshiklari kengaygan joyda tark etishi mumkin.
Qon oqimi orqali harakatlanayotganda, nanozarrachalar qon plazmasi oqsillari bilan to'lib ketishi mumkin, ular immunitet himoyachilari - makrofaglar tomonidan so'riladi. Nanozarrachalarning tanada qolish muddatini uzaytirish uchun ularga polimer zanjirlar biriktiriladi. Yana bir variant - nanozarrachaga biriktirish antikorlar maqsadga yo'lni biladigan o'simta hujayralari va malign o'smani yo'q qiladigan antibiotik. Misol uchun, olimlar liposoma saratonga qarshi dori loyihasini ishlab chiqmoqdalar, unda issiqlikka sezgir lipozomalar polimerga o'ralgan va "etkazib berish manzili" ni aniqlaydigan antikorlar bilan ta'minlangan.
Ko'p emlashlar har xil kasalliklardan odatiy protseduraga aylandi, ammo o'tgan asrda texnikaning o'zi deyarli o'zgarmadi. Yaqin kelajakda antigen eritmalari bo'lgan shpritslar teri orqali u erda mavjud bo'lgan immun hujayralariga antigenlarni etkazib berishga qodir nanotashuvchilar (o'lchami 500 nm gacha) bilan almashtiriladi. Kichik nanozarrachalardan (faqat 40 nm) foydalanish antijenlarni to'g'ridan-to'g'ri soch follikulalari orqali etkazib berish imkonini berishi ko'rsatilgan.
Shu bilan birga, bugungi kunda faol moddalarni etkazib berish tizimlari xavflar, ya'ni yon ta'sirlar bilan bog'liq. Novartis farmatsevtika giganti, Ciba konserni va boshqa yirik kompaniyalar ushbu yo'nalishdagi keyingi ishlanmalarini faqat biologik parchalanadigan nanotashuvchilar bilan bog'lashlari bejiz emas.