1.1.7 Микро- и наноустройства

В настоящее время все большее распространение получают миниатюрные устройства, которые могут быть помещены внутрь организма для диагностических, а возможно, и лечебных целей. Современное устройство, предназначенное для исследования желудочно-кишечного тракта, имеет размер несколько миллиметров, несет на борту миниатюрную видеокамеру и систему освещения. Полученные кадры передаются наружу. Устройства такого рода было бы неправильно относить к области наномедицины. Однако, открываются широкие перспективы их дальнейшей миниатюризации и интеграции с наносенсорами описанных выше типов, бортовыми системами управления и связи на основе молекулярной электроники и других нанотехнологий, источниками энергии, утилизирующими вещества, содержащиеся во внутренних средах организма. В дальнейшем такие устройства могут быть снабжены приспособлениями для автономной локомоции и даже манипуляторами того или иного рода. В этом случае они окажутся способны проникать в нужную точку организма, собирать там локальную диагностическую информацию, доставлять лекарственные средства и, в еще более отдаленной перспективе, осуществлять "нанохирургические операции" - разрушение атеросклеротических бляшек, уничтожение клеток с признаками злокачественного перерождения, восстановление поврежденных нервных волокон и т. д. Подробнее такие устройства (нанороботы) будут рассмотрены ниже.

1..2 Примеры применения наночастиц металлов

1. Биомедицинские применения d-металлов

НЧ представляют собой ультрадисперсные порошки металлов (Cu, Zn, Fe и их сплава; размер 30–100 нм), синтезированные на Саратовском плазмохимическом комплексе ФГУП РФ ГНЦ ГНИИХТЭОС. Опыты проводили на культурах опухолевых клеток (К562, HeLa, Х563), на ксенографтах опухолей больных, в эксперименте на перевиваемых опухолях (С37 и С180 мышей, С45 крыс). Результаты показали, что при инкубации в присутствии НЧ усиливается как апоптотическая, так и некротическая гибель клеток культур. Показано выраженное угнетение их пролиферации и разрушение с явлениями вакуолизации ядра и цитоплазмы, кариопикноза, кариорексиса, кариолизиса. Клетки ксенографтов опухолей (рак легкого) также разрушаются под действием НЧ металлов, более интенсивно при инкубации с НЧCu и НЧZn, чем с НЧFe. Интересно, что при аналогичном культивировании ксенографтов тимуса мышей с НЧ наибольшее повреждающее действие отмечено у НЧFe. При изучении влияния НЧ на рост опухолей invivo их взвесь вводили в область опухоли. В случае асцитной опухоли С37 после введения НЧ установлено резкое подавление накопления асцитической жидкости и снижение количества в ней живых опухолевых клеток. Гистологическое исследование выявило обширные поля жировой дистрофии и некроза в опухолевой ткани после введения НЧCu и НЧZn в отличие от действия НЧFe, которые вызывали незначительный эффект. На модели солидной опухоли С180 показано, что введение НЧ способствует полной регрессии опухоли, наиболее быстро развивающейся при введении НЧ сплава и приводящей к существенному (3–4-кратному) повышению продолжительности жизни мышей. На модели С45 крыс продемонстрировано, что пролиферативный потенциал опухоли полностью угнетается при инкубации перевивного материала с НЧ сплава металлов. Таким образом, было установлено выраженное противоопухолевое действие НЧ металлов, реализующееся при локальном введении, причем НЧ Cu, Zn и сплава более активны, чем НЧ Fe. При системном введении мышам без опухолей показано отсутствие выраженного токсического действия исследованных НЧ на органы кроветворения и иммуногенеза. Таким образом, НЧ металлов, в частности Cu, Zn и сплава, могут стать основой для получения нового класса противоопухолевых веществ.