Наноалмаз вместо аспирина

При лечении различных заболеваний внутренних органов одним из самых сложных моментов является постановка точного диагноза. Стандартные методы, вроде рентгенографии или исследований с помощью ультразвука, не всегда дают точную картину того, что на данный момент происходит внутри нашего организма. Кроме того, в некоторых случаях они могут быть небезопасны для больного.

В современной медицине сейчас большое внимание уделяется методам диагностики с помощью различных веществ - маркеров. Суть их заключается в следующем. При многих поражениях внутренних органов пострадавший участок выбрасывает на свою поверхность молекулы определенных веществ. Установлено, что в случае различных недомоганий выделяются строго определенные химические "сигналы тревоги" - при воспалении это одни молекулы, а при онкологическом заболевании - совершенно другие.

Читайте также: Прорыв в электронике: уникальный "наносэндвич"

При этом данные молекулы способны вступать в реакции с другими химическими веществами, которые называют маркерами. Если реакция с маркером произошла - значит, орган действительно поражен данным недугом. Однако до сих пор было не совсем понятно, каким образом заставить данное вещество добраться до нужной цели, ведь по дороге к объекту оно может потеряться или подвергнуться атаке ферментов или антител.

Тем не менее, похоже, совсем недавно наконец-то появилось решение данной проблемы. Его предложили китайские ученые У И Чунь из Института молекулярной и клеточной биологии Национального тайваньского университета и Чан Хуан Чэн из Института атомных и молекулярных наук Академии наук Тайваня. Эти исследователи предложили наносить вещества-маркеры на поверхность наноалмазов.

Как мы помним, наноалмазы - это сверхмалые частицы алмаза шаровидной формы размером 4 - 6 нанометров (нанометр - одна миллиардная доля метра, что в миллион раз меньше миллиметра). Эти частицы можно не только добывать из пыли, оставшейся при обработке природных алмазов, но и синтезировать искусственно. Они отличаются достаточно большой площадью поверхности, которая может прикреплять на себя различные органические соединения (или, как говорят ученые, адсорбировать их).

Перед тем, как начать эксперимент, исследователи "обмотали" крошечные кристаллы, поглощающие жёлтый свет и испускающие фиолетовый, пленкой из органических веществ-маркеров. После того, как подобные "конфеты" были изготовлены, их скормили многострадальному "мученику" науки круглому червю Caenorhabditis elegans (кстати, самому изученному существу на Земле). При этом животных также заставили проглотить несколько "необернутых" наноалмазов, не обладающих вышеописанными световыми особенностями.

Результат эксперимента показал, что алмазы без покрытия равномерно распределились в пищеварительном тракте, тогда как кристаллы с "оберткой" сгруппировались в определённых точках. Последующая проверка подтвердила, что группы наноалмазов с веществами-маркерами остановились именно в тех местах, где наблюдалось поражение клеток кишечника токсическими веществами (тест проводился именно на то, что бы диагностировать отравление)

5123.gifПри этом ученые отметили, что по ходу эксперимента подопытные черви не выказывали никаких признаков беспокойства. Кроме того, как показали дальнейшие наблюдения, продолжительность жизни всех Caenorhabditis elegans, подвергшихся "алмазному кормлению", не сократилась.

Правда, здесь возникает еще одна проблема. Круглые черви - существа прозрачные, поэтому обнаружить место скопления наноалмазов в их организме достаточно легко. Для этого нужно лишь просветить тело Caenorhabditis elegans лучом желтого света, и в месте локализации наноалмазов сразу же появиться фиолетовое свечение. А как быть с непрозрачным человеческим организмом?

Однако ученые считают, что эта проблема не является неразрешимой. По их заверением, вполне возможно создание прибора, способного даже через плотный слой человеческой кожи и мышц уловить сияние, испускаемое алмазами. Можно также добавлять в "обертку" какое-нибудь светящееся вещество (вроде люциферазы - фермента, вызывающего сияние брюшка светлячка), поскольку приборы, фиксирующие такое свечение, уже разработаны.

Доктор У и Доктор Чан заявляют, что перспектива этих исследований огромна. В самом деле, ведь наноалмаз можно "обернуть" практически в любой вид белка или другого химического вещества. Поэтому они смогут прикрепляться к раковым клеткам, клеткам иммунной системы, патогенным организмам, ожоговым поражением и всегда точно указывать место, где в организме что-то нарушилось. Помимо помощи в диагностике наноалмазные "конфеты" также смогут доставлять малые дозы мощных препаратов к органам и участкам, пораженным недугом.

Кстати, использование наноалмазов при лечении ожогов уже проводилось, и дало неплохие результаты. В прошлом году группа исследователей под руководством доктора Хо Дина из Северо-Западного университета (США) применила эти кристаллы для доставки к месту ожога инсулина. Как мы помним, при местном применении это биологически активное вещество стимулирует регенерацию тканей, но его клиническое применение в чистом виде невозможно, так как для эффективного воздействия требуется его постоянное поступление к пораженным участкам.

5122.gifГруппа доктора Хо использовала для эксперимента блоки, состоящие из множества наночастиц размером 50-100 нм. Из-за большой поверхности блока наноалмазов, количество препарата, нанесенного на него, было почти в пять раз больше того, которое способны нести отдельные кристаллы. В результате инсулин доставлялся нужными дозами прямо к месту повреждения, а затем откреплялся от поверхности носителя из-за того, что среда вокруг места поражения была щелочной (именно в условиях пониженной кислотности инсулин становиться химически активным).

Самое интересное, что и американские, и китайские исследователи утверждают, что наноалмазы не оказывают на клетки организма вредного побочного действия. По их данным, когда кристалл соприкасается с клеткой-мишенью, он передает ей препарат, а сам при этом не проникает внутрь клетки. Таким образом, он не вызывает иммунной реакции, которая непременно была бы, если бы лекарство доставляла, например, бактерия.

Читайте также: Нанотехнологии Леонардо да Винчи

Итак, как видите, у методик наноалмазной диагностики и лечения большое будущее. Ученые считают, что их можно использовать в биомедицине для проведения эффективной химиотерапии при раковых заболеваниях, лечения туберкулеза и вирусных инфекций. И уже можно не сомневаться в том, что в ближайшее время наноалмазные "пилюли" станут таким же обычным лекарственным препаратом, как аспирин или парацетамол.

Евсеев Антон
комменты
Проблемы со сном могут спровоцировать развитие артрита и рака Проблемы со сном могут спровоцировать развитие артрита и рака Первая помощь
Результаты многочисленных исследований свидетельствуют о том, что недостаток сна ведет развитию множества проблем со здоровьем.
Опасные трансжиры Опасные трансжиры Ваше здоровье
Что такое трансжиры и в каких продуктах питания они содержатся? Почему трансжиры опасны, как они вредят работе метаболизма, приводя к набору лишнего веса и ожирению?