Теперь слово «нано» у всех на слуху, но часто ли мы задумываемся о роли наночастиц в природе и жизни людей? Если рассматривать различные теории происхождения жизни на Земле, то большинство из них, исключая Божественное происхождение, утверждают, что первоначальными жителями Земли были бактерии и вирусы, а это как раз наночастицы, имеющие размеры порядка 10-9 метра (1 нанометр = 10-9 метра). Тот же вирус гриппа имеет размеры порядка 100 нанометров, и из-за этого «нано» в осенне-весенний период мы и болеем.
Возникает вопрос, почему только сейчас проблема «нано» стала такой актуальной, а подчас и модной? Из истории науки известно, что познание мира часто происходит в головах исследователей, когда создается теория того или иного явления, но ее достоверность может быть подтверждена или опровергнута только экспериментом. Но для его проведения необходимы соответствующие инструменты и технологии их изготовления. Первоначальным инструментом познания мира у человека были его чувства. Например, его глаза могли рассмотреть только предметы размером 0,1-0,3 мм или точку размером 0,05 мм. Изобретение микроскопа и телескопа раздвинули границы познания, и люди смогли увидеть предметы, которые были до этого скрыты от их глаз, например простейшие организмы. Получение такого прибора, как микроскоп, позволило увидеть новые объекты для исследования.
Характерным примером последовательности познания мира и развития техники является электроника. Сначала основной элементной базой были лампы размером в несколько сантиметров, затем транзисторы размером порядка нескольких миллиметров, затем большие и сверхбольшие интегральные схемы, а сейчас сами процессоры компьютеров производятся уже по технологическому процессу в 45 нанометров. Данная технология изготовления процессоров приближается к физическому пределу, а соответственно, в будущем будут развиваться компьютеры на других физических принципах, например молекулярные и квантовые компьютеры.
Познания человечества идут не только в направлении уменьшения величины объекта исследования, но и путем открытия новых эффектов и принципов взаимодействия, обусловливающих существование таких объектов. Например, сильное и слабое взаимодействие определяют характер поведения и существования ядер и элементарных частиц.
Следовательно, мы сейчас находимся на очередном этапе познания мира, который может существенно продвинуть нас в исследовании человека и окружающего его биологического мира, поэтому и говорят о биотехнологической революции*.
*М.А.Пальцев, Е.А.Вольская «Накануне биотехнологической революции в фармации», Ремедиум №6, 2008)
Это позволяет не только создавать растения и животных с заданными свойствами методами генной инженерии, но и сможет приблизить человечество к разгадке тайн происхождения многих заболеваний и к разработке методов продления жизни человека.
Вступая в мир исследования наночастиц и обладая инструментами, позволяющими их исследовать, человечество получает доступ к созданию новых материалов и технологий. Какими же свойствами обладают материалы с наночастицами, и что они приобретают за счет малости их размеров? Использование наночастиц в материалах увеличивает их прочность за счет того, что прочности этих наночастиц на порядок выше прочности исходного материала, а также за счет уменьшения размеров дефектов в материале, определяемых размером наночастиц. В химии наночастицы демонстрируют великолепные каталитические и адсорбционные свойства. В физике - необычные оптические, поверхностные свойства и свойства к образованию структур. В биологии – взаимодействие и образование структур с белками, нуклеиновыми кислотами и т.д., что открывает широчайшие возможности по созданию новых лекарственных препаратов и диагностических систем.
При создании лекарственных препаратов необходимо решить две основные проблемы: найти или синтезировать активное вещество и решить задачу доставки его в нужное место для создания необходимой концентрации в течение заданного времени, при этом избегая побочных эффектов и преодолевая клеточные барьеры. Решение второй задачи особенно актуально для онкологических препаратов, которые являются достаточно токсичными.
Основным направлением на сегодняшний день является использование наночастиц в качестве транспортных средств для доставки активного вещества. Большинство наночастиц биогенного характера, например, вирусы имеют структуру контейнера, поэтому они могут использоваться в виде средства доставки для терапевтических или диагностических целей. Применение подобных «контейнеров» позволяет решить и задачу доставки нестабильных при взаимодействии с организмом веществ, таких как белки.
С другой стороны, эти контейнеры могут конструироваться при помощи наночастиц. Например, использование полимеров для создания оболочек носителей, называемых их разработчиком А.В.Кабановым «мицеллярным наноконтейнером». Другой подход по созданию «контейнеров» носителей для известных активных веществ развивается под эгидой Роснано с использованием фосфолипидов в качестве материала для строительства оболочки транспортной системы.
Еще один перспективный подход развивают американские исследователи из Массачусетского технологического института, которые предложили использовать Т-лимфоциты для транспортировки известных ЛС для борьбы с опухолями. Это позволяет за счет использования иммунного ответа целенаправленно доставлять действующее вещество к больным тканям без потери его концентрации, тем самым резко уменьшая побочные эффекты.
Источник: журнал "Ремедиум" №2 (2011)
Возникает вопрос, почему только сейчас проблема «нано» стала такой актуальной, а подчас и модной? Из истории науки известно, что познание мира часто происходит в головах исследователей, когда создается теория того или иного явления, но ее достоверность может быть подтверждена или опровергнута только экспериментом. Но для его проведения необходимы соответствующие инструменты и технологии их изготовления. Первоначальным инструментом познания мира у человека были его чувства. Например, его глаза могли рассмотреть только предметы размером 0,1-0,3 мм или точку размером 0,05 мм. Изобретение микроскопа и телескопа раздвинули границы познания, и люди смогли увидеть предметы, которые были до этого скрыты от их глаз, например простейшие организмы. Получение такого прибора, как микроскоп, позволило увидеть новые объекты для исследования.
Характерным примером последовательности познания мира и развития техники является электроника. Сначала основной элементной базой были лампы размером в несколько сантиметров, затем транзисторы размером порядка нескольких миллиметров, затем большие и сверхбольшие интегральные схемы, а сейчас сами процессоры компьютеров производятся уже по технологическому процессу в 45 нанометров. Данная технология изготовления процессоров приближается к физическому пределу, а соответственно, в будущем будут развиваться компьютеры на других физических принципах, например молекулярные и квантовые компьютеры.
Познания человечества идут не только в направлении уменьшения величины объекта исследования, но и путем открытия новых эффектов и принципов взаимодействия, обусловливающих существование таких объектов. Например, сильное и слабое взаимодействие определяют характер поведения и существования ядер и элементарных частиц.
Следовательно, мы сейчас находимся на очередном этапе познания мира, который может существенно продвинуть нас в исследовании человека и окружающего его биологического мира, поэтому и говорят о биотехнологической революции*.
*М.А.Пальцев, Е.А.Вольская «Накануне биотехнологической революции в фармации», Ремедиум №6, 2008)
Это позволяет не только создавать растения и животных с заданными свойствами методами генной инженерии, но и сможет приблизить человечество к разгадке тайн происхождения многих заболеваний и к разработке методов продления жизни человека.
Вступая в мир исследования наночастиц и обладая инструментами, позволяющими их исследовать, человечество получает доступ к созданию новых материалов и технологий. Какими же свойствами обладают материалы с наночастицами, и что они приобретают за счет малости их размеров? Использование наночастиц в материалах увеличивает их прочность за счет того, что прочности этих наночастиц на порядок выше прочности исходного материала, а также за счет уменьшения размеров дефектов в материале, определяемых размером наночастиц. В химии наночастицы демонстрируют великолепные каталитические и адсорбционные свойства. В физике - необычные оптические, поверхностные свойства и свойства к образованию структур. В биологии – взаимодействие и образование структур с белками, нуклеиновыми кислотами и т.д., что открывает широчайшие возможности по созданию новых лекарственных препаратов и диагностических систем.
При создании лекарственных препаратов необходимо решить две основные проблемы: найти или синтезировать активное вещество и решить задачу доставки его в нужное место для создания необходимой концентрации в течение заданного времени, при этом избегая побочных эффектов и преодолевая клеточные барьеры. Решение второй задачи особенно актуально для онкологических препаратов, которые являются достаточно токсичными.
Основным направлением на сегодняшний день является использование наночастиц в качестве транспортных средств для доставки активного вещества. Большинство наночастиц биогенного характера, например, вирусы имеют структуру контейнера, поэтому они могут использоваться в виде средства доставки для терапевтических или диагностических целей. Применение подобных «контейнеров» позволяет решить и задачу доставки нестабильных при взаимодействии с организмом веществ, таких как белки.
С другой стороны, эти контейнеры могут конструироваться при помощи наночастиц. Например, использование полимеров для создания оболочек носителей, называемых их разработчиком А.В.Кабановым «мицеллярным наноконтейнером». Другой подход по созданию «контейнеров» носителей для известных активных веществ развивается под эгидой Роснано с использованием фосфолипидов в качестве материала для строительства оболочки транспортной системы.
Еще один перспективный подход развивают американские исследователи из Массачусетского технологического института, которые предложили использовать Т-лимфоциты для транспортировки известных ЛС для борьбы с опухолями. Это позволяет за счет использования иммунного ответа целенаправленно доставлять действующее вещество к больным тканям без потери его концентрации, тем самым резко уменьшая побочные эффекты.
Источник: журнал "Ремедиум" №2 (2011)
Комментариев нет:
Отправить комментарий