Наномедицина и нанобиотехнология
(из дайджеста «Нанотехнологии в мире» № 2-2009)
Биочиповую тест-систему быстрого выявления возбудителей клещевых инфекций (энцефалита, боррелиоза и риккетсиоза) создали на основе нанотехнологий исследователи Института микробиологии и эпидемиологии Восточно-Сибирского центра РАМН и сотрудники Лимнологического института Сибирского отделения РАН. Базовым элементом чипа является нанокомпозитная пленка, нанесенная на твердую поверхность (как правило, стекло, металл, пластик или керамика). Именно на ней осуществляется опознание генетического материала возбудителей заболеваний. Как утверждает руководитель группы Юрий Джиоев, система довольно дешева и проста в создании и эксплуатации [«АМИ-ТАСС», 06.02.2009; РГРК «Голос России», 17.02.2009].
Ученые изобрели татуировку для диабетиков — наносенсоры, которые при введении под кожу отслеживают уровень сахара в крови. Изобретение американских исследователей позволит освободить диабетиков от процедуры забора крови для анализа. Хезер Кларк (Heather Clark) и ее коллеги из Лаборатории им. Чарлза Старка Дрейпера (Draper Laboratory) вводили под кожу наношарики диаметром 120 нм с флуоресцентным красителем, который при увеличении уровня глюкозы детектируется в инфракрасном свете. Заменяя сенсорные молекулы, можно диагностировать изменения уровня других веществ, например калия. Клинические испытания наношарики еще не прошли, но хорошо показали себя в опытах на животных [TechnologyReview.com, 26.01.2009; NanoDigest.ru, 03.02.2009].
Группа Александра Ильина из Российского государственного технологического университета (МАТИ-РГТУ) разработала устойчивые к истиранию титановые эндопротезы. Благодаря термоводородной обработке и бомбардировке азотом на поверхности образуется тонкий и прочный слой нитрида титана (керамика). Сегодня специалисты МАТИ применяют данную технологию для изготовления эндопротезов тазобедренного и коленного сустава, их реализует группа компаний «Биомеханические совместимые имплантаты», созданная Александром Ильиным. 90% продукции экспортируется. Кроме того, специалисты МАТИ разработали хирургические фиксаторы с памятью формы, которые также мало востребованы в России [«Эксперт», 16.02.2009; сайт «Биомеханические совместимые имплантаты»].
Об улучшении механической прочности и приживаемости протезов из наноструктурированного титана сообщают сразу несколько российских и зарубежных исследователей. Владимир Лунин и его коллеги из лаборатории биологически активных наноструктур ГУ НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалеи используют титан с размером зерен около 100–300 нм, изготовленный в Уфимском государственном авиационном техническом университете. Имплантаты из такого материала легче, прочнее и меньше повреждают кость. На поверхности титана с помощью специальной полировки создают рельеф — к такой поверхности лучше прикрепляются стволовые клетки, формирующие костную ткань. Затем на титан наносят кашицу композита, который по составу похож на костную ткань — коллаген и гидроксилапатит. В композит также входят факторы роста стволовых клеток и костный протеин. Там, где применяется композит, кость зарастает вдвое быстрее. Министерство образования и науки выделило на этот проект 140 млн руб. [«Русский репортер», 05.02.2009].
Профессор Антонио Нанси (Antonio Nanci) из Монреальского университета (University of Montreal) и его коллеги используют другой подход — нанорельеф поверхности титановых имплантатов они формируют путем травления, а не механической обработки. Ученые подобрали параметры травления, дающие поверхность, к которой активнее всего прикрепляются стволовые клетки костной ткани [«Nano Letters», 21.01.2009; NanoTechWire.com, 30.01.2009].
Инженеры из Университета Калифорнии в Сан-Диего (University of California, San Diego) предлагают покрывать титановые протезы нанотрубками из оксида титана диаметром 70–100 нм, на которые наносятся стволовые клетки из костного мозга пациента. Сунго Джин (Sungho Jin) и его коллеги показали, что при этом скорость размножения стволовых клеток увеличивается в 10 раз и они активнее формируют костную ткань. Тонкие нанотрубки (около 30 нм в диаметре) не дают того же эффекта. На следующем этапе разработчики новой техники намерены добиться разрешения на клинические испытания [PNAS, 28.01.2009; сайт University of California at San Diego, 30.01.2009; Cybersecurity.ru, 01.02.2009].
При создании нанопокрытий для имплантатов лаборатория Карельского педагогического государственного университета (КПГУ) не ограничивается титаном. Ученые используют также оксидные пленки из алюминия и титановых сплавов с размером пор 10–300 нм. Если заполнить поры серебром, то можно создавать имплантаты с хорошей биосовместимостью. Пористые пленки можно также использовать в качестве микробиологических фильтров. Разработки, представленные на Международном форуме по нанотехнологиям, были признаны перспективными с точки зрения коммерциализации [ГТРК «Карелия», 26.01.2009].
Директор лаборатории радиационной биологии Объединенного института ядерных исследований из подмосковной Дубны и его коллеги предлагают использовать нанокластеры золота и СВЧ-излучение для лечения меланомы. После введения в организм нанокластеры золота селективно связываются с раковыми клетками. Под действием СВЧ-излучения они нагреваются и разрушают клетки-мишени [«Вести-Москва», 29.01.2009; официальный сайт РосОЭЗ «Дубна», 14.01.2009].
Ученые Вашингтонского университета (University of Washington) предложили метод, позволяющий точно определять дозу наночастиц золота и мощность инфракрасного излучения при антираковой терапии — чтобы при этом не страдали здоровые клетки. Наночастицы с антителами на поверхности выборочно связываются с раковыми клетками, а инфракрасное облучение нагревает их. Этот способ был предложен уже давно, однако вопрос дозировки оставался одним из наиболее сложных [ACSNano, 25.07.2008; Nanometer, 25.01.2009] (На снимке: слева – раковая клетка захватывает наночастицы золота, справа, при меньшем увеличении, они выглядят мелкими черными точками.)
Портал «Вечная молодость» www.vechnayamolodost.ru
01.04.2009