Виктор Балабанов - Нанотехнологии. Правда и вымысел

Рис. 77. Внешний вид и строение идеальной липосомы для доставки лекарственного вещества в клетку: 1 – полимер для стерической защиты; 2 – «молекулярный адрес» на полимерной ножке (иммуноглобулины); 3 – белки слияния (гемагглютинин); 4 – лекарственное вещество; 5 – липидные положительно заряженные частицы для компактизации ДНК; 6 – мембранообразующие липиды (фосфатидилхолин); 7 – липиды, дестабилизирующие мембрану

Биологически активные вещества, необходимые для регенерации и оздоровления кожи и даже внутренних органов, вводятся во внутренние пространства липосом или других наночастиц (дендримеров, фуллеренов, углеродных нанотрубок), своего рода специальные наноконтейнеры (нанокомплексы). В ядре наночастиц можно разместить широкий набор косметических масел и органических (липофильных) веществ (витамины А, Е и другие антиоксидантные вещества, ультрафиолетовые фильтры и т. д.). Обладая двухмерной структурой вне кожи, сразу после наложения косметического средства на кожу нанокомплексы проникают внутрь, тут же превращаются в трехмерные структуры и образуют структурированную «решетку». Это, по заверениям производителей, приводит к разглаживанию морщин, рубцов, шрамов и повышению эластичности кожи, связыванию свободных радикалов и защите кожи. Благодаря особым биологическим механизмам нанокомплексы выводят токсины из глубинных слоев кожи.

Достоинством липосом является их свойство переноса и защиты гидрофильных (водосодержащих) веществ (рис. 78).

Рис. 78. Строение молекулы фосфолипида. Х – различные гидрофильные химические группы

Основой для создания полимерных наночастиц, которые более совместимы с биологической структурой кожи, являются полимолочная и полигликолевая кислоты, полиэтилен-гликоль (ПЭГ), поликапралактон и др., а также их различные сополимеры. Поэтому липосомы, покрытые ПЭГ («липосомы-невидимки»), менее подвержены биодеградации (разрушению), вследствие чего обладают более длительным (пролонгированным) эффектом воздействия. Защитная оболочка такого наноконтейнера напоминает клеточную мембрану, а весь пузырек похож на клеточную органеллу.

Следует отметить не только косметические свойства применяемых наночастиц, но и потенциально высокое значение, которое может иметь их медицинское применение.

Один из классиков биофизики, гелио– и космобиологии, а также космической эпидемиологии, объясняющих процессы в биосфере Земли под воздействием Солнца и Космоса, Александр Леонидович Чижевский (1897–1964) еще в 1931 году в своей работе «Земное эхо солнечных бурь» [18] писал: «Введение в организм даже мельчайших доз того или иного вещества может обусловить то или иное направление функций отдельных его органов. Очень часто мы видим огромный физиологический эффект введения в организм таких ничтожных количеств того или иного действующего агента, которые не поддаются определению ни на меру, ни на вес…».

Использование в медицине специальных наночастиц в качестве носителей биологически активных молекул лекарственных средств позволит эффективно преодолевать различные барьеры организма, которые эти вещества не способны преодолевать самостоятельно (кожный, гематоэнцефалический), что в значительной степени изменит характер и эффективность действия препарата.

Липосомы могут свободно проникать непосредственно в живые клетки и поэтому используются для введения относительно токсичных лекарственных веществ только в пораженные болезнью участки организма, где оказывают максимальное, но не объемное, а местное лечебное воздействие. Например, при введении в кровь больного липосом, содержащих лекарственное средство метотрексат, реализуется следующий терапевтический механизм воздействия. Пораженные злокачественными клетками ткани имеют повышенную температуру, поэтому, когда липосомы проходят через кровеносные сосуды этих органов, их оболочка разрушается, и содержащееся внутри липосом вещество проникает в пораженные участки.

При этом трансдермальная доставка лекарственных средств, по сравнению с введением через кровяное русло, обеспечивает уменьшение нежелательных побочных эффектов, позволяет снизить эффективную дозу препарата за счет существенного повышения его локальной концентрации.

Для препаратов, вводимых в организм перорально (через рот) или в результате инъекции, концентрация в тканях больного увеличивается во времени по экспоненциальной зависимости. Применение же наночастиц обеспечивает равномерное увеличение концентрации препарата во времени, что позволяет более точно планировать дозировку и значительно продлить период действия препарата.

При этом металлические наночастицы, по заверениям производителей, даже более эффективны, чем липосомы. Металлические наночастицы (фуллерены, углеродные нанотрубки) более стабильны (то есть обладают низкой степенью окисления-разрушения) и могут проникнуть в глубокие слои кожи. Они эффективно проникают вглубь эпидермиса и обеспечивают доставку большего количества активных ингредиентов, чем липосомы.

По оценке основателя консалтинговой компании в области нанотехнологий CMP Cientifica Тима Харпера (Tim Xarper), уже к 2012 году общий оборот рынка нанотехнологической фармацевтики составит около 3,2 трлн долларов США.

В настоящее время ведутся достаточно интенсивные исследования по разработке методов доставки лекарственных наночастиц через волосяные фолликулы. Этот путь очень перспективен и эффективен, так как в области фолликулов находится не только скопление иммунных клеток, но и обнаружены стволовые клетки. Данный факт, возможно, позволит повысить эффективность лечебного воздействия наночастиц не только при кожной иммунизации, но и при направленной дерматотерапии и лечебном воздействии на весь организм.

Кстати, возникает вопрос: могут ли нанотехнологии стать альтернативой стволовым клеткам, применение которых столкнулось с вопросами этики?

Так вот, на мой взгляд, большинство противников исследований стволовых клеток лично никогда не сталкивались с проблемами, которые эти исследования могут в перспективе решить (или хотя бы позволить приблизиться к их решению), – наследственными и врожденными дефектами развития, а также многими неизлечимыми болезнями: детским церебральным параличом (ДЦП), болезнью Альцгеймера, болезнью Паркинсона и др. Зато политические противники – премьер-министр Великобритании Гордон Браун и лидер оппозиции Дэвид Камерон – согласованно высказались за продолжение исследований в этой области, потому что сами воспитывают тяжелобольных детей, и для них это не этический вопрос, а вопрос жизни или смерти. У нанотехнологий противников не меньше – в той же самой Англии, например принц Чарльз. Но оба этих направления не являются альтернативными. Скорее, они дополняют друг друга.