Применение нанотехнологических методов в фармацевтике и в медицине

Abstract: for the first time, the term "nanotechnology" was used by Norio Taniguchi, an engineer from the University of Tokyo, in 1974 in an article devoted to the processing of materials. It took another 20 years before the term was introduced into wide scientific circulation. Today, nanotechnology is one of the most intensively developing fields of science in a variety of industries, including medicine and pharmacy. Today, not only the leading industrial powers, but also developing countries, in particular in the Asia-Pacific region, are striving to develop nanotechnology. The largest state research programs in the field of nanotechnology are implemented by the United States and Japan, investments in these programs amount to more than $ 1 billion per year. Since 1997, the volume of investments in these technologies in the world has grown by an order of magnitude and in 2004 amounted to $ 4.6 billion.

Keywords: nanotechnology, pharmacy, medicine, manufacturing, diagnostics, treatment.

Актуальность

Наномедицина развивается там, где данные геномики и протеомики сочетаются с возможностями, позволяющими создать материалы с новыми свойствами на нанометрическом уровне. Выделяют 5 основных областей применения нанотехнологий в медицине: доставка активных лекарственных веществ, новые методы и средства лечения на нанометровом уровне, диагностика in vivo, диагностика in vitro, медицинские имплантаты. О значении наномедицины свидетельствует поступательный рост публикаций на эту тему в международных научных журналах. В течение 10 лет количество научных публикаций по наномедицине в мире увеличилось в 4 раза. Растет также число патентных заявок на изобретения, а это указывает на увеличивающуюся коммерциализацию данной сферы. Бесспорным лидером и по научным публикациям, и по числу патентных заявок являются США -- оттуда приходят ежегодно 32% публикаций и 53% заявок, следом идут Германия (8% публикаций и 10% заявок) и Япония (9 и 6%, соответственно).

Результаты исследования

Интерес фармацевтической и медицинской промышленности к нанотехнологиям в последние годы значительно повысился, поэтому следует ждать значительных вложений в эту область. В недалеком будущем нанотехнологии будут играть одну из ведущих ролей в качестве движущей силы инноваций в медицине. Уже в 2004 г. мировой оборот наномедицинских препаратов оценивался экспертами в 6 млрд. долл2. Правда, в этих подсчетах эксперты относят к наномедицинским любые медицинские технологии, в которых используются наноматериалы или нанотехнологии. Так, применение наночастиц золота в экспресс-диагностике является лишь одной из составных частей диагностического теста, но их присутствие дает основание экспертам причислить данный способ диагностики к нанотехнологиям. Более 50% фармацевтических компаний -производителей, которые активно работают в области наномедицины, используют нанотехнологии для разработки систем доставки активных лекарственных веществ к органам и тканяммишеням. Эти препараты дают сегодня 80% оборота в мировой наномедицине. Одной из ведущих областей применения таких систем является онкология. Использование систем доставки направлено на уменьшение неблагоприятных побочных эффектов ЛС. Системы доставки имеют большое значение для ЛС на основе протеинов, действие которых зачастую снижается изза ограниченного времени нахождения в крови, химической лабильности и способности провоцировать иммунную реакцию. С помощью систем доставки ученые пытаются улучшить аппликационные свойства протеиновых препаратов. Благодаря присоединению к протеину полимерной цепочки удается не только увеличить период их полураспада в крови, но и повысить их эффективность. Сегодня известны два бестселлера среди нанофармацевтических препаратов -- полимер-протеиновый конъюгат Пегасис для лечения гепатита С и Нейласта для терапии нейтропении. Нанометровые молекулы могут применяться непосредственно в качестве активных веществ. В частности, интересным классом молекул с этой точки зрения являются дендримеры. Эти разветвленные, как крона дерева, молекулы (отсюда их название) могут достигать размера мелких протеинов. По сравнению с классическими полимерными молекулами они обладают тем преимуществом, что можно контролировать их синтез с заданными свойствами, т.е. запрограммировать для определенного медицинского применения. Кроме того, на поверхности можно расположить специфическим образом определенные функциональные группы, так чтобы они особенно эффективно взаимодействовали с вирусами и клетками. Примером создания активного вещества на основе дендримера является препарат Vivigel -- гель, способный защитить от ВИЧ-инфекции. Вивигель разработан австралийской биотехнологической компанией Starpharma, сейчас проходят его клинические исследования.

Вывод

Таким образом, сегодня закладывается фундамент применения нанотехнологий практически во всех областях медицины (табл. 3). При этом в системах доставки и в диагностике in vivo в настоящее время преимущественно используются наночастицы как носители активных лекарственных или контрастных веществ в пораженные органы и ткани -мишени. В разработках новых активных веществ и способов лечения, во-первых, используется фармацевтический потенциал определенных молекулярных наносистем (дендримеры, фуллерены), во-вторых, могут использоваться наночастицы в комбинации с термическим или механическим действием магнитных полей, лазерного излучения, ультразвука и пр. Быстрыми темпами развивается нанотехнологическая диагностика in-vitro: здесь используется широкий арсенал возможностей нанотехнологий -- от наночастиц с маркерами до биочипов. В области разработки биоматериалов внимание исследователей приковано опять- таки к наночастицам, в т. ч. нанокристаллам, которые должны поднять на новый уровень современную имплантологию, ортопедию, стоматологию.