Нанотехнологии в геронтологии

Как недавно  сообщалось, один доброволец уже подвергся  такому замораживанию. Но само но себе замораживание ничего не даст. Чтобы достигнуть бессмертия, необходимо выяснить причины старения и многих заболеваний и найти средства борьбы со старением и болезнями. Для предсказания Артура Кларка характерна одна деталь: достижению бессмертия он предпосылает разгадку тайны наследственности (это событие он относит на 2020 год). Эта мысль Кларка нам представляется очень верной: действительно, без познания механизмов деятельности генов невозможно выявить причины старения.

Нужно быть готовым к тому, чтобы воспринять мысль о специфичности генетических причин старения в каждой клетке или группе клеток. Нет оснований полагать, что во всех клетках старящегося организма происходит одинаковый процесс изменения функций генов. Иначе говоря, возможно, что существуют миллионы типов генетических повреждений, приводящих клетки в старости к повреждению или гибели. Это делает изучениемеханизмов старения чрезвычайно сложной проблемой.

Понимание всей сложности стоящих перед геронтологией задач должно предотвратить попытки примитивного, упрощенного подхода к отысканию средств борьбы со старением, которыми так богата история геронтологии. Развитие представлений о роли генетических изменений с старении помогает сузить круг поисков эффективных методов воздействия на скорость старения теми средствами, которые в первую очередь способны оказывать влияние на функцию генов. Без учета ведущей роли генетического аппарата клетки в явлениях старения нельзя найти рациональные пути борьбы со старением.

Наноматериалы: фуллерены и дендримеры

 

 На сегодняшний  день приоритетными являются два  направления развития нанотехнологий в медицине:наноматериалы и нанобиотехнологии. Наноматериалы получают в лабораторных условиях. В природе они не существуют. К ним относятся нанопористые структуры, нанотрубки, нановолокна, наночастицы, наноструктурированные поверхности, пленки.

 

 

Все знают  такие распространенные в природе  модификации углерода,С (carboneum),

как графит

 

 

 

 

 

 

и бриллиант.

 

 

 

 

 

 

Химикам известно, что это инертные материалы.

И вот появились наноматериалы - фуллерены и дендримеры. Химический состав у них тот же самый – углерод, а физико-химические свойства принципиально иные, уникальные.В отличие от графита и алмаза они активны. Разница в том, что в наноматериалах, в связи с мелким размером частиц все атомы и молекулы находятся на поверхности структуры, придавая ей реакционоспособость. А в обычных материалах они в основном располагаются внутри.

Фуллерены (наиболее изучена молекула С 60, имеющая в своей конструкции 60 взаимосвязанных атомов углерода) восстанавливают клеточные повреждения от активных форм кислорода, обладают антибактериальными и антивирусными свойствами. В ряде экспериментов на модельных объектах они показали противоопухолевую активность.

 

 

 

 

 

 

Дендримеры ( от греч. dendron– дерево) – относятся к классу полимерных соединений. Их молекулы имеют большое число разветвлений, что позволяет прикреплять к ним лекарственные соединения для доставки в биомишени, в том числе, в раковые клетки.

 

 

 

 

 

 

Нанобиотехнологии – мультимеждисциплинарная область, в которой применяются нанотехнологические методы и подходы в создании наноустройств для изучения биосистем. А так же изучаются возможности использования живых систем для создания таких устройств.

Успехи нанотехнологий в медицине.

Молекулярные  биологи, биохимики при помощи макро- и микротехнологий уже давно научились манипулировать миллиардами и триллионами макромолекул. Но до недавнего времени ученые могли работать только с такими высокими их концентрациями. Например, для измерения активности фермента были необходимы миллиарды молекул. Теперь для этого достаточно одной молекулы. С развитием нанотехнологий появились устройства, благодаря которым мы можем осуществлять целенаправленное манипулирование отдельными атомами, молекулами, вирусами, микроорганизмами другими частицами: видеть их, считать, диагностировать по ним состояние организма. Это другой мир. И совершенно другие возможности.Кроме того, отличительной особенностью некоторых наноструктур является их способность к самосборке и вполне вероятно в ближайшем будущем к самовоспроизведению, что заполнит ту пропасть, которая существует между живыми и неживыми системами. Даже сейчас для большинства ученых она кажется непреодолимой. А такие геномные самовоспроизводящиеся структуры уже синтезированы.

Практическое применение нанотехнологий в медицине - наномедицина

Такие технологии лежат в основе многих новейших медицинских  методов. Они применимы в диагностике для производства и транспорта лекарств; в разработке наноматериалов; для создания нанороботов. Это определило появление новой отрасли – наномедицины. Ее развитие позволит контролировать биологические системы человека на молекулярном уровне, вносить в них исправления, восстанавливать повреждения с помощью наноматериалов и наноустройств. Например, в нанодиагностике задействованы высокоточные аналитические технологии, позволяющие с помощью атомно-силовых, сканирующих электронных микроскопов, биосенсоров выявлять единичные молекулы в биоматериале, концентрировать и идентифицировать функционально значимые из них, регистрировать единичные иммунные комплексы. В ближайшем будущем эти методы станут мощным инструментом диагностики онкологических, сердечно-сосудистых, инфекционных, эндокринных заболеваний, и, в первую очередь, ВИЧ-инфекций, вирусных гепатитов на самых ранних стадиях.

Профилактика заболеваний с помощью нанотехнологий

Профилактическая  мера – это геномный анализ. Этим занимается предиктивная (предсказательная) медицина. Геномный анализ – это научное предсказание того, что может случиться в здоровом организме в будущем. Сейчас с его помощью предсказывают предрасположенность к тем или иным заболеваниями, но это пока единичные исследования.