ДОСЯГНЕННЯ НАНОТЕХНОЛОГІЙ У ФАРМАКОЛОГІЇ - Міжнародний студентський науковий вісник (електронний
Без найменшого перебільшення початок XXI століття проходить під знаком нанотехнологій. Нанотехнології представляють сукупність прийомів і методів, що застосовуються при вивченні, виробництві та використанні наноструктур, пристроїв і систем, що включають цілеспрямований контроль і модифікацію форми, розміру, взаємодії та інтеграції наномасштабних елементів, що їх складають (1-100 нм), для отримання об'єктів з новими хімічними, фізичними, біологічними властивостями. Приставка нано, що з грецької мови (nanos - гном), означає одну мільярдну частку (1нм=10-9м). Нові сполуки та речовини, отримані за допомогою нанотехнологій, мають особливу привабливість для фармакології, основним завданням якої є пошук нових ефективних лікарських засобів [1,6].
На сьогоднішній день нанотехнології широко застосовуються для точкової доставки лікарських засобів, що є особливо актуальним для терапії онкологічних захворювань, патології нервової та серцево-судинної систем у спортивній медицині. Спрямований транспорт ліків у осередок розвитку патологічного процесу дозволяє досягти підвищення ефективності вже існуючої лікарської терапії. Для неї служать нанокапсули (стелс-ліпосоми) або вектори для генної терапії (вірусні та невірусні). В даний час в експериментальній і клінічній фармакології використовують дендримери (які мають антибластомну дію, виступають у ролі транспортерів лікарських засобів); ліпосоми (мають антиагрегантну та антиоксидантну дію, підвищують біодоступність і транспортують ліки); нанокластери (мають антиоксидантну дію, підвищують синтез АТФ, посилюють сприйнятливість до ліків, прискорюють біохімічні реакції та метаболізм ліків в організмі) [2,3].
На місце найімовірнішогоЗасоби цільової доставки лікарських препаратів претендують дендримери, що мають розгалужену будову, до яких можна прикріпити певну кількість різних видів молекул. Так, наприклад, перша група молекул безпосередньо боротиметься з хворобою, тоді як інші займуться, так би мовити, забезпеченням процесу: допоможуть відстежити ліки в організмі, виступить як хімічний тригер, що вивільняє препарат по команді ззовні, а також посилатимуть сигнали про результати лікування. В даний момент деякі нанопрепарати вже отримали схвалення при лікуванні різних захворювань, причому це стосується серії препаратів, призначених для лікування онкологічних захворювань. Перевагами дендрімерів є передбачуваність, контрольованість, можливість відтворювати розміри макромолекул з великою точністю, наявність у макромолекулах пір та каналів, які мають добре відтворювану форму та розміри [2].
Прикладом нанокапсул є ліпосоми, які нетоксичні та біодеградовані; їхня мембрана може зливатися з клітинною мембраною і забезпечувати доставку вмісту в клітину. Ліпосоми є наночастинками кулястої форми, обмежені біліпідною мембраною, в порожнині якої знаходиться водне середовище. Активна речовина може розташовуватися в ядрі ліпосоми (водорозчинні речовини) або її ліпідної оболонки (жиророзчинні речовини). Незважаючи на те, що розміри ліпосом можуть бути дуже варіабельними, більшість ліпосом мають діаметр менше ніж 400 нм [2-4].
Істотну увагу вчені приділяють фосфоліпідним наночастинкам, які застосовуються для введення вакцин та лікарських сполук. Завданнями лікарських засобів нового покоління є постачання їх такими системами доставки, які забезпечуютьпоступове дробове надходження ліків у строго певні органи або клітини-мішені, та оптимізація фармакологічних властивостей лікарської речовини. Розроблені системи доставки використовуються у всіх галузях медицини: в ендокринології, кардіології, пульмонології, онкології та інших. Їх ефективність значною мірою перевищує ефективність звичайних лікарських форм [4].
Фулерени - це складні органічні молекули, що мають кулясту форму і порожнисті всередині. Стінки фулеренів непроникні для будь-яких матеріальних частинок: іонів, атомів, молекул. На їх поверхні впорядковано розташовуються хімічні групи, підібрані таким чином, щоб могли зв'язуватися з раніше обраними клітинами-мішенями, та були ефективні у боротьбі з такими вірусними захворюваннями, як грип та ВІЛ, а також нейродегенеративними, кардіологічними та онкологічними захворюваннями, остеопорозом та захворюваннями судин . Також досліджується можливість фулеренів відігравати роль «пастки» для вільних радикалів і дається оцінка їхньої противірусної активності. Фулерени мають хорошу адсорбційну здатність, що сприяють створенню сорбентів на їх основі для терапії атеросклерозу [2,3].
Актуальним питанням є можливість використання нанотрубок як носії лікарських речовин. Нанотрубки є цілісні циліндричні структури, утворені листками графіту. Відомо, що нанотрубки взаємодіють із макромолекулами (ДНК, білки). Для доставки та вивільнення лікарських речовин існують три способи використання нанотрубок: сорбування активних молекул препарату на мережі нанотрубок або всередині пучка; хімічне приєднання ліків до функціоналізованої зовнішньої стінки нанотрубок; приміщення молекул активної речовини всерединупросвіту нанотрубки. Функціонізовані нанотрубки можуть бути переносниками як невеликих молекул лікарських речовин, і макромолекулярних комплексов[5].
Другий напрямок використання нанотехнологій у фармакології – створення нових лікарських засобів, удосконалення добре відомих лікарських препаратів з метою підвищення ефективності дії, покращення біодоступності та зменшення побічних ефектів. Крім цього, наноносії мають такі переваги, як висока здатність до проникнення активних компонентів всередину клітини, покращені фармакокінетичні показники, можливість створення альтернативних лікарських форм, а також перехід від ін'єкційних форм преператів до назальних та трансдермальних. Ще однією важливою перевагою наночастинок як лікарської форми є поступове вивільнення лікарської речовини, що міститься в них, що веде до пролонгування часу його дії [2].
Необхідно підкреслити, що в даний час великі перспективи використання як лікарських засобів для діагностики та лікування низки захворювань мають наночастинки металів. Це пов'язано, передусім, широким спектром можливостей їх практичного застосування, у яких використовуються специфічні властивості як самих наночастинок, і модифікованих ними матеріалів. Показано, зокрема, що наночастинки срібла можуть використовуватися для отримання різноманітних матеріалів з бактерицидними властивостями, наночастинки золота – для підвищення ефективності та зменшення побічних ефектів у радіотермальній терапії пухлин [7].
У той же час, за останнє десятиліття встановлено, що наночастинки різних видів, особливо наночастинки металів, потрапляючи в організм людини, можуть спричинити серйозні захворювання.(нанопатологій), що становлять реальну загрозу здоров'ю та життю людей. Відомо, що наночастки металів можуть проникати в організм людини різними шляхами: через слизові оболонки дихальних шляхів та травного тракту, трансдермально (наприклад, при використанні косметичних засобів), через кровотік у складі вакцин та сироваток тощо. Небезпека поширення нанопатологій, хоча ще й не цілком усвідомлена, але, безперечно, велика вже сьогодні, і, очевидно, наростатиме в майбутньому. З'ясування причин патологічної дії наночастинок та розробка способів боротьби із захворюваннями, викликаними проникненням в організм наночастинок, стають зараз предметом нового напряму в експериментальній медицині [8].
Висновок. В останні десять років зросла кількість публікацій, присвячених наномедицини. Цей факт свідчить про те, що нанотехнології, які тривалий час перебували майже виключно в полі зору матеріалознавства, фізики та хімії, зараз активно впроваджуються в біологію, медицину, зокрема, у фармакологію. Проведені в останні роки дослідження зі створення та вивчення фулеренів, дендримерів ліпосом, нанотрубок, наночастинок металів показують, що нанотехнології відкривають нові можливості в отриманні наночастинок та препаратів з принципово новими, ще не вивченими властивостями. Таким чином, перспектива використання досягнень нанотехнології у фармакології передбачає рішення багатьох поставлених завдань.