4. Наночастинки

„Творіння природи досконаліші

за творіння мистецтва”

Цицерон, Марк Тулій (106-43 до н.е.).

Римський філософ, оратор

1. Класифікація

Наночастинки – маленькі часточки розмірами 1-100 нм, які мають специфічні фізичні, хімічні, фізико-хімічні, квантово-хімічні, біологічні, фармакологічні, фармацевтичні та властивості різних матеріалів, що отримані за допогою нанотехнологій. Наночастинки класифікують на металеві, не металеві, напівпровідникові, та полімерні.

Наночастинка – квазінульвимірний (0D) нанооб`єкт, характерні лінійні розміри якого мають один порядок величини. Наночастинки, що мають впорядковане розміщення атомів (чи іонів) називаються нанокристалітами. Наночастинка – аморфна чи напівкристалічна структура, якій властивий хоча б один характерний розмір в діапазоні 1-100 нм [Пул Ч., Оуенс Ф., 2006; Суздале И.П., 2006; Гусев А.И., 2007; Мовчан Б.А., 2008; Москаленко В.Ф. і співав., 2008; Розенфельд Л.Г., 2008; Moriarty P., 2001; 3, 51].

За розміром наночастинки поділяють на [Кац]:

1.Нанокластери =1-10 нм;

2.Наноструктури =10-100 нм;

3. Мікроструктури =101 нм -1000 нм.

4. Макроструктури = > 1001 нм.

Нанокластери (англ. cluster – пучок, скупчення) – об`єднання декількох однорідних елементів, що становлять самостійну одиницю, наділену певними властивостями та мають розміри 1-10 нм. Наноструктури – сукупність двох та більше нанокристалів, з`єднанних між собою силами Ван-дер-Ваальса при участі електронного газу [Суздалев И.П.].

Мікроструктури ( від грецького mikrós — маленький та латинського structura — будова ) – частинки, розмір яких можна розглянути за допомогою мікроскопу (оптичного або електронного) [Willins C., 2007 62]. Макроструктури розглядають за допомогою органу зору.

Види наночастинок. Наноматеріали можна поділити на чотири основні категорії:

НАНОМАТЕРІАЛИ

3. Масивні наноматеріали

характерний розмір більше 1…2 мм

1. Наноматеріали

характерний розмір

до 100 нм

Багатофазні

(мікроструктуро

неоднорідні)

Однофазні

(мікроструктуро

однорідні)

нанопорошки

нанопроволки

нановолокна скло складні сплави металів

тонкі плівки гелі та кераміка

нанотрубки пересичені

тверді розчини

2. Мікровироби

з розміром

до 1мкм

4. Композити з компонентами із наноматеріалів

з мікровиробами

з нановиробами

проволки з наночастинками з наноструктурни-

стрічки з нановолокнами ми волокнами чи

фольги з іонно частинками

модифікованою

по верхньою з наноструктурним

покриттям чи

шарами

зі складним сполученням компонентів

Рис.1. Класифікація наноматеріалів [Харрис П., 2003 17]

Перша категорія – матеріали у вигляді твердих тіл, розміри яких в одно-, двох- або трьохпросторових координатах не перевищують 100 нм. До таких матеріалів можна віднести нанорозмірні частинки (нанопорошки), нанопроволоки та нановолокна, дуже тонкі плівки (товщиною менш 100 нм), нанотрубки тощо. Такі матеріали можуть містити від одного структурного елемента або кристаліта (для частинок порошку) до декількох їх шарів (для плівок). У зв'язку з цим першу категорію можна класифікувати як наноматеріали з малим числом структурних елементів або наноматеріали у вигляді нановиробів.

Друга категорія - матеріали у вигляді малорозмірних виробів розміром до 1 мкм . Це проволоки, стрічки, фольги. Такі матеріали можна класифікувати як наноматеріали з великою кількістю структурних елементів (кристаллітів) або наноматеріали у вигляді мікровиробів.

Третя категорія передбачає класифікацію наноматеріалів за фазовим станом [Харрис П.] :

1. Однофазні: нанокристали, острівкові плівки, кристали, нанопорошки (форстерит, NdNiO).

2. Двохфазні:

2.1. Однокомпонентні системи (аморфно-кристалічні, мікродомені сополімерні структури);

2.2. Бікомпонентні системи (наносмужки метал-оксид Fe(Fe₂O₃) або напівпровідник – оксид Si(SiO₂)

3. Багатофазні системи: багатошарові нанотовщинні плівки, сплави.

Третя категорія – масивні (або об'ємні) матеріали з розмірами виробів з них у макродіапазоні (більше кількох мм). Такі матеріали складаються з дуже великого числа нанорозмірних елементів (кристалітів) і фактично є полікристалічними матеріалами. Третю категорію наноматеріалів можна розділити на два класи. До першого класу належать однофазні матеріали (мікроструктурно однорідні матеріали), структура та/або хімічний склад яких змінюється за об'ємом матеріалу тільки на атомному рівні. Їх структура, як правило, знаходиться в стані далекому від рівноваги. До таких матеріалів відносяться, наприклад, скло, гелі, пересичені тверді розчини. До другого класу можна віднести мікроструктурно неоднорідні матеріали, які складаються з нанорозмірних елементів (кристалітів, блоків) з різною структурою та/або складом. Це багатофазні матеріали на основі складних металевих сплавів.

До четвертої категорії відносяться композиційні матеріали, що містять у своєму складі компоненти з наноматеріалів. При цьому в якості компонентів можуть виступати наноматеріали, віднесені до першої категорії (композити з наночастинками та/або нановолокнами, вироби зі зміненим іонною імплантацією поверхневим шаром або тонкою плівкою) та другої категорії (наприклад, композити зміцнені волокнами та / або частками з наноструктурою, матеріали з модифікованим наноструктурним поверхневим шаром або покриттям). Нанокомпозити (від латинського сomposition – складання) складаються з суцільної твердої матриці: полімерної, металічної, вуглецевої, керамічної, що заповнена твердими наночастинками. Можна виділити також композиційні матеріали зі складним використанням нанокомпонентів.

За хімічним походженням виділяють такі наночастинки [Рамбли Н.Г., 2007 11]:

1. Неорганічні: кераміка (CuO, Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂), метали (Fe, Mg, Ag), сплави (Cu-Ta, Cu-V, Cu-W). Металеві наночастинки займають особливе місце серед наноматеріалів. Це торкається, в першу чергу, золота, срібла, міді, а також магнітних матеріалів: залізо, нікель, кобальт, і сплави, виготовлені з них сплави [Ito A., Shinkai M.].

2. Органічні: полімери (хітозан), біологічні наноструктури (целосоми), вуглецеві наноматеріали (фулерени, нанотрубки, нановолокна, наноспіралі);

3. Неорганічно-органічні: метал-органічні (PbS, CdS, ZnS) , металполімерні наноструктури (Ag в блок-сополімері стиролу та вінілового спирту, Cu – поліамідоімін).

За типом структур наноматеріали класифікують таким чином [Харрис П., 2003 17]:

1. Консолідовані наноматеріали (наноплівка GaSb/InAs) . 2. Нанонапівпровідники (CdSe, ZnS). 3. Нанополімери (наносфери, нанокапсули, дендримери, полімер- білкові кон`югати). 4. Нанобіоматеріали (целосоми, ліпосоми). 5. Фулерени та нанотрубки. 6. Нанопорошки (TiO2, Ta2O5, Al) . 7. Нанопористі матеріали (SiC ). 8. Супрамолекулярні структури.

Консолідовані матеріали – компакти, плівки та покриття з металів, сплавів та сполук, що отримують методами, наприклад, порошкової технології, інтенсивної пластичної деформації, контрольованої кристалізації з аморфного стану та різноманітними методами нанесення плівок і покриттів. Нанонапівпровідники, нанополімери і нанобіоматеріали можуть бути в ізольованому і, частково, в змішаному (консолідованому) стані.

Нові нанобіоматеріали −−целосоми (cellosomes), являють собою послідовно нанесені на шаблон (кристали аргоніту та кристали кальциту) шари дріжджових клітин в розчині етилендіамінтетрауксусної кислоти. Клітини в складі целосом тривалий час зберігають активність. Серед потенційних застосувань целосом –отримання штучних тканин. Нанопорошки металів та хімічних сполук знаходяться в аморфному стані, головна ознака якого – відсутність атомної або молекулярної решітки. Нанопорошки мають такі особливі властивості: низькі температури кипіння (t<100°С), висока хімічна активність. На основі наноструктурованих ультрадисперсних металічних порошків створюють нові дуже міцні та тугоплавкі матеріали [Мовчан, Пул Ч., Оуенс Ф.].

Нанопористі матеріали −− металорганічні тривимірні структури, що містять у собі пори, канали, іон металу (наприклад, хром або залізо) та зв'язуючі містки органічних молекул. Нанопористий матеріал відрізняється великою гнучкістю і може легко змінювати свою форму в залежності від зовнішніх факторів, таких як тиск, температура, освітлення, а також під впливом газів і розчинників.

Нанопористі матеріали характеризуються розміром пор, як правило, менш 100 нм. Супрамолекулярні структури – це наноструктури на основі полімерів та біополімерів, що одержують в результаті нековалентного синтезу з утворенням слабких (Ван-дер-ваальсових, водневих та ін.) зв'язків між молекулами та їх групами. Матриця полімеру може створювати велику кількість наноструктур чи супрамолекулярних структур. До них належать молекулярні нанокомпозити на основі сополімерів, блок-сополімерів та гібридних сополімерів за участю, наприклад, міцелоутворення гідрофільних та гідрофобних частин при сополімеризації. Багаточисленну групу становлять супрамолекулярні наноструктури та біополімери (білки, полінуклеотиди) [Рит М.].

Отже різні наноматеріали та наноструктури відрізняються як за технологією виготовлення, так і за функціональними ознаками. Їх об'єднує характерний малий розмір елементів (частинок, зерен, трубок, пор), що визначає їх структуру та властивості. Властивості наноматеріалів в значній мірі визначаються характером розподілу, формою і хімічним складом кристалітів (нанорозмірних елементів), з яких вони складаються. У зв'язку з цим класифікують структури наноматеріалів за цими ознаками [Раков Э.Г.]:

ТАБЛИЦЯ 1

ОСНОВНІ ТИПИ СТРУКТУРИ НАНОМАТЕРІАЛІВ [Раков Э.Г.]

Характер розподілу	Кристалітний			матричний
Хімічний склад	Склад кристалітів та меж однаковий	склад кристалітів різний при однаковому складі меж	склад і кристалітів і меж різний	кристаліти розподілені в матриці іншого складу
Форма кристалів: Шарова Волокниста Рівноважна

За формою кристалів виділяють наноматеріали :

1. Шарові (пластинчасті);

2. Волокнисті (стовпчасті);

3. Рівноважні (містять рівноважні включення).

При цьому товщина шару, діаметр волокна і розмір частинки має бути менше100.

За особливостями хімічного складу кристалітів та їх розподілом фаз виділяють чотири групи наноматеріалів: 1. Кристалічні однофазні;

2. Кристалічні статичні багатофазні з ідентичними поверхнями розподілу;

3. Кристалічні статичні багатофазні з неідентичними поверхнями розподілу;

4. Матричні багатофазні.

До першої групи відносять матеріали, у яких хімічний склад кристалітів та розподіл фаз однакові – кристалічні однофазні наноматеріали. Прикладами таких матеріалів є чисті метали з нанокристалічною рівновісною структурою та шаруваті полікристалічні полімери.

До другої групи відносять матеріали, у яких склад кристалітів відрізняється, але розподіл фаз є ідентичними за своїм хімічним складом-кристалітні багатофазні наноматеріали з ідентичними поверхня розподілу.

Третя група включає наноматеріали, у яких як кристаліти та розподіл фаз мають різний хімічний склад – кристалічні багатофазні наноматеріали з неідентичними поверхнями розподілу.

Четверту групу представляють наноматеріали, в яких нанорозмірні частинки, волокна, шари розподілені в матриці, що має інший хімічний склад – матрічні багатофазні наноматеріали. До цієї групи належать дисперсно-зміцнені матеріали.

Найбільш розповсюджені одно- і багатофазні матричні та кристалічні об'єкти, стовпчасті і багатошарові структури (у більшості випадків для плівок).

Двобазисна класифікація нанорозмірних структур (НРС) грунтується на розподілі наноматеріалів за нанобазисом та по топології [Харрис П.]:

За нанобазисом

Класичні твердотілі НРС

Нанотрубки, Нанометали, Квазіодновимірні провідники, Нан

окристали

Синтетичні НРС

Нанополімери   Синтетичні нановолокна, Синтетичні тонкі плівки (TiN, TiB₂) Наноколоїди Нанокристали (кевлар, тефлон)

Нанорозмірні біоструктури

Біомолекулярні комплекси (целосоми) Модифіковані віруси Органічні наноструктури

По топології

Непреривні НРС

Квазіодномірні (напівпровідники, нанотрубки)

Квазідвовимірні (тонкі залізні плівки: ZrN, AlN)

Квазітримірні (багатошарові структури, нанокластери, над решітки: Nb/Fe, Nb/Ge, AlGaAs)

Комбіновані НРС

Гетерогенні структури

Періодичні багатокомпонентні структури

Багатооб`єктні складні структури (фрактальні)

Дискретні НРС

Квазінульмірні

Квантові точки напівпровідників та металів (PbSeTe)

Квантові проволоки

(SiGe)

Квантові ями

Нанорозмірні точкові дефекти

Елементи періодичних структур

Рис.3. Двобазисна класифікація нанорозмірних структур [Харрис П., 2003 17].

Один напрям класифікації (по нанобазису) відображає відмінність походження наноструктур, інший (по топології) розподіляє наноструктури по неперервності.

В основу класифікацій нанооб’єктів покладено також їх розмірність, згідно з якою наноматеріали поділяють нуль- (0D), одно- (1D), дво- (2D) і тривимірні (3D) наночастинки. За геометричною ознакою (вимірністю) нанооб`єкти можна класифікувати по кількості вимірювань, в яких об'єкт має макроскопічні розміри та за кількістю наноскопічних вимірів [Рыбалкина М., 2005 14]:

ТАБЛИЦЯ 2

КЛАСИФІКАЦІЯ НАНООБ`ЄКТІВ ЗА РОЗМІРНІСТЮ

Характеристики об`єкту	Кількість вимірів менше 100 нм	Кількість вимірів більше 100 нм	Приклади
Всі три розміри (довжина, ширина і висота) менше 100 нм	3-вимірний об`єкт	0-вимірний об`єкт	фулерени, квантові точки, колоїдні розчини, мікроемульсії
Поперечні розміри менше 100 нм, а довжина дуже велика	2-вимірний об`єкт	1-вимірний об`єкт	нанотрубки, нановолокна, нанокапіляри, нанопори
Тільки один розмір (товщина) менше 100 нм, а довжина та ширина дуже великі	1-вимірний об`єкт	2-вимірний об`єкт	наноплівки та наношари
Всі три виміри перевищують 100 нм	0-вимірний об`єкт	3-вимірний об`єкт	звичайні макротіла

Отже виділяють такі види нанооб`єктів за розмірністю [Рыбалкина М., 2005; Волков С.В. і співав., 2008; 2, 14]: 0D-вимірні/квазінульвимірні (квантові точки напівпровідників (селенід кадмію) та металів (золота, платини, паладію), фулерени).

1D-вимірні/квазіодновимірні (напівпровідникові та металеві нанодротини, нанострижні, одно- та багатостінні вуглецеві нанотрубки, полімерні нанотрубки, наносфери, нанострічки-наносмужки, дендримери, пружиноподібні утвори).

2D -вимірні/квазідвовимірні (надтонкі моно- та мультишарові плівки).

3D-вимірні/квазітривимірні (багатошарові структури, надрешітки, нанокластери). Класифікація нанооб'єктів за їх розмірністю є важливою, оскільки геометрія істотно впливає на їх фізичні, хімічні та фізико хімічні властивості. До квантових точок, які характеризуються як нуль вимірні об’єкти, належать утвори, зібрані з однотипних атомів або сполук, що містять ˜ 10² структурних одиниць і мають протяжність до 10 нм. Таким об’єктам властиве квантування, тобто розрив непереривності властивостей, що типово для структур атомно-молекулярного рівня. Одновимірні наноструктури – об`єкти діаметром 10-100 нм і довжиною, що значно перевищує їх діаметр. Отримують їх з вуглецю, металів (Cu, Au, Ag, Ni, Pb) і бінарних сплавів, з атомів елементарних (Si, Ge) та бінарних напівпровідникових сполук (GaAs, GaN, WS₂, MoS₂, Ag₂S), оксидів (TiO₂, ZnO, SiO₂, SnO₂, MnO₂, V₂O₅), нітритів бору, алюмінію, силіцію, германію, електропровідних полімерів, нуклеотдів.

Серед 2D-нанооб`єктів найважливішими є надтонкі плівки органічної природи. Вони виявляють цінні, недоступні для неорганічних матеріалів оптичні, електричні, оптоелектричні, механічні та хімічні властивості. Можливо порівняно легко і швидко модифікувати або повністю змінювати їхні властивості у результаті модифікації специфічних функціональних груп. Прикладом може слугувати перетворення гідрофільної поверхні на гідрофобну внаслідок заміни гідроксильних кінцевих груп на метильні.

Розрізняють такі види наноматеріалів [Елецлий А.И.; Кац Е.А.; Мовчан Б.А.]:

1. Ліпосоми (Liposome).

2. Наночастинки ( Nanoparticles).

3. Наностержні (Nanorods).

4. Нанотрубки (Nanotubes).

5. Наноплівки (Nanoscale).

6. Фулерени (Fullerenes).

7. Наносфери (Nanospheres).

8. Квантові мітки (Quantum dots).

9. Дендромери (Dendromeres).

10. Нанопроволока (Nanowires).

11. Нанокомпозити (Nanocomposites).

12. Нановолокна (Nanofibrs).

13. Нанокапсули (Nanocapsules).

Класифікують наночастинки в залежності від речовини, форми кластерів та типу зв`язку [Medina C., 2007 49]. Ця класифікація включає наступні групи наночастинок:

1. Ліпосоми (маленькі одношарові везикули -шари, великі одношарові везикули, багатошарові везикули);

2. Наноемульсії;

3. Полімерні наночастинки (наносфери, нанокапсули, дендримери, полімер-білкові кон'югати);

4. Керамічні наночастинки (кремнієві сполуки) ;

5. Металічні наночастинки (заліза, магнію, міді, цинку, срібла);

6. Нанооболонки (золота);

7. Карбонові наночастинки (фулерени, нанотрубки, наноалмази, нановолокна, наноспіралі, нановуса, графітові поліедр альні кристали);

8. Квантові мітки (CdSe, ZnS);

9. Нанокапсули.

1. Ліпосоми – це наночастинки у вигляді сфер, оточені подвійною ліпідною оболонкою, що містять воду всередині. Розмір їх може варіювати від декількох сотен нанометрів до десятка мікрометрів [Hofheinz R.D.]. В залежності від розмірів та кількості оболонок, ліпосоми поділяють на три групи: маленькі одношарові везикули (шари), великі одношарові везикули та багатошарові везикули [Moghimi S.M., Szebini J., 2003 50]. Розчинні в воді та в органічних розчинниках, внаслідок наявності в молекулі гідрофільних та гідрофобних ділянокмолекули, що містять ці ліпосоми мають схожість з біологічними мембранами та використовують для підвищення ефективності та безпеки різних фармакологічних препаратів. Лікарський засіб може знаходитись або у внутрішньому середовищі ліпосоми, якщо медикамент водорозчинний, або в ліпідній оболонці, якщо препарат жиророзчинний.

Ліпосоми є носіями лікарських засобів, забезпечують не тільки направлену доставку, але і регуляцію швидкості вивільнення ліків в місці патологічного процесу [Hofheinz R.D.; Sapra P.].

Розроблено нове покоління ліпосом – "stealth liposomes", що уникають руйнування імунними клітинами та мають більший період напіврозпаду [Moghimi S.M., Szebini J.]. Ліпосоми успішно застосовують як засоби доставки протибластомних препаратів: паклітакселу [Fonseca C. et al], 5-флуороурацилу [Bhadra D. et al.] та доксорубіцину [Grad-Vogh S.U. et al., 2005; 37] до локалізації пухлини.

Ліпосоми застосовують для введення лікарських сполук і вакцин. Розробка технології і створення лікарських препаратів на основі фосфолфпідних нанокапсул дозволить організувати випуск вітчизняних препаратів нового покоління, забезпечених засобами неселективного транспорту (доксорубіцин, метотрексат, рибавірин) чи направленого рецепторно-оплосередкованого транспорту (блеоміцин), дія яких ґрунтується на селективному спорідненні до рецепторів метастазуючи клітин. Їх ефективність більше чим 2 рази перевищує таку для звичайних форм. Прикладом слугує унікальна технологія виробництва капсульної і ін’єкційної форми лікарського препарату фосфоглів, який містить два діючих компонента і має високу біологічну активність, біодоступність і ефективно відновлює функції печінки за рахунок мембрано-стабілізуючої та противірусної дії [Foster N. et al., 2005 34; Sapra P. et al., 2005 57] .

Розроблені універсальні ліпосоми із фосфатидилінозітола та створені трансдермальні форми, що включають цей новий засіб доставки лікарських речовин. Фосфатидилінозитолові ліпосоми стабільні. Внаслідок того, що вони, як і молекули гепарину, мають негативний заряд і тому відштовхуються один від одного, можливість виникнення тромбозу капілярів і мілких судин повністю виключена [Kraitchman D.L. et al., 2003; Kipen H.M., Laskin D.L., 2005 44, 45]. Ліпсоми не розчинні у воді, і вивільнення лікарського засобу відбувається лише при пападанні в клітину. При цьому суттєво покращується біодоступність препарата, що обумовлює його високу терапевтичну ефективність при менших дозуваннях. Дана технологія дозволяє багатократно знизити дозування препарату, зменшити системні побічні реакції і токсичність при високій результативності терапії.

2. Наноемульсії типу олія в воді – тип сумішей лікарського засобу та олії, стабілізованих поверхнево-активними речовинами з метою збереження їх величини та форми. Ліпофільний (нерозчинний у воді) лікарький засіб може бути розчиненний в воді з допомогою органічного розчинника емульгованого в водну фазу. Емульсії застосовують з метою покращення ефективності та безпеки застосування різних лікарських засобів. Створено назальний протигрипозний лікарський засіб на основі наноемульсії з розмірами частинок до 400 нм, що містить соєву олію, детергент та мікробні або вірусні білки. По результатам тестів на мишах, яким наноемульсія розпилялась в носову порожнину, була викликана сильна імунна відповідь слизової оболонки, що дуже важливо для боротьби з ВІЛ [Sarker D.K., 2005 58].

3. Полімерні наночастинки можуть бути різної форми та розмірів, наприклад полімерні міцели в межах десятка нанометрів. Полісахаридні наночастинки хітозану застосовують як носії лікарських засобів та білкових препаратів. Полімерні частинки отримують з природних або синтетичних полімерів (полісахариди, полілактиди, поліакрилати, акрилполімери). Полісахаридні наночастинки хітозана використовують як носії ліків і білкових препаратів. Полімерні наночастинки на відміну від ліпосом мають високу стабільність при зберіганні, але складаються з менш безпечного матеріалу [Елецкий А.В.; Agnihorti S.A.].

Термін «полімерні наночастинки» включає: наносфери та нанокапсули. Наносфери – суцільні полімерні матриці на яких розподіляється активна речовина. Нанокапсули складаються з полімерної оболонки, що оточує порожнину, наповненою рідиною. Ці види наночастинок різняться по вивільненню активної лікарської речовини: із наносфер вивільнення відбувається експонентно, а із нанокапсул – константно на протязі тривалого часу.

Ще один тип доставки лікарських засобів здійснюється за допомогою полімерних і дендритних полімерів. Прикладом можуть бути поліаніонні полімери – інгібітори клітинних зв`язків з вірусами, полікатіонні комплекси з ДНК чи РНК (поліплекси) та дендритні клітини [Семчиков Ю.Д., 1998 15].

Дендримери (грец. dendron – дерево) (дивись розділ 4.2)

4. Керамічні наночастинки - неорганічні пористі матриці на основі титану, кремнію чи алюмінія розмірами від дестка нанометрів до десятка мікрометрів, які утворюють з лікарськими засобами транспортні системи [Cherian A.K. et al., 2000 29]. Ці наночастинки часто застосовують в якості носіїв медикаментів при терапії пухлинних процесів [Berry J.P. et al. ].

Одна з головних проблем полягає в тому, що ці частинки можуть накопичуватися в організмі, що призводить до небажаних наслідків.

5. Наночастинки металів (див. розділ 5).

6. Нанооболонки– новий вид сферичних наночастинок, що складаються з діелектричного ядра розміром 20-80 нм і металічної оболонки товщиною 5-20 нм. Ці частинки мають сприятливі оптичні та хімічні властивості для біомедичних візуальних реєстрацій об`єкту та використовуються як носії ліків, які вивільняються з них під дією температури чи випромінювання певної довжини хвилі. На піддослідних мишах була показана протибластомна дія лікарського засобу, інкапсульваного в нанооболонку золота [Hirsch L.R.].

7. Карбонові (вуглецеві) наноматеріали (див. розділи 4.7; 4.8). З Класифікація. включають фулерени, нанотрубки, наноалмази, нановолокна, наноспіралі, нановуса, графітові поліедральні кристали. В медицині знайшли застосування для діагностики та лікування деяких захворювань фулерени та нанотрубки [Cui D. et al; Pagona G.; Ahvedova A.A.].

7.1. Фулерени (див. розділ 4.8)

7.2. Вуглецеві нанотрубки (див. розділ 4.7). 8. Квантові мітки (див. розділ 4.3)

9. Нанокапсули - порожні сфери з твердою стінкою, що містять всередині масляні або водяну фазу. В залежності від умов синтезу їх діаметр можна змінювати в інтервалі від 50 до 4000 нм. Низькомолекулярний гепарин, що використовується для лікування тромбозів, раніше вводили в організм хворого тільки парентерально, тепер його можна приймати всередину, так як він «запакований» в нанокапсули, які захищають його від руйнування ферментами в шлунково-кишковому тракті, полегшують проникнення в кров через гістогематичний бар`єр і пролонгують антикоагулянтний ефект до 8 годин. Включення інсуліну в мукозо-адгезивні мікрокапсули, виготовлені із альгіната і хітозана, дає можливість ентерально вводити його в організм тварин хворим на діабет [Cheria A.K. et al., 29].

Нанокапсули із глікосфінголіпідів. Такі частинки є перспективними для векторної доставки ліків в органи і тканини, в тому числі в мозок. Глікосвінголіпіди є основними (більше 50%) ліпідами мозку та шкіри, циркулюють в крові у складі ліпопротеїдів низької щільності, тому не є чужорідними та токсичними для організму. Продуктами їх біодеградації є цераміди – сигнальні молекули, що регулюють ряд важливих функцій, і жирні кислоти, що використовуються організмом для синтезу ліпідів і в якості джерела енергії [Jain K.K., 2005 43].

Нанокапсули на основі глікосвінголіпідного комплекса CCS почали досліджуватися в останні роки. Глікосвінголіпідний комплекс CCS містить 45-65% цереброзидів, 14-17% цереброзид-сульфатів, 10-15% сфінгомієліна і 10-15% тригліцеридів і фосфоліпідів. Завдяки високій щільності негативного заряду полярних голівок сфінголіпідів, комплекс CCS має ряд корисних з точки зору фармакології властивостей [Medina C. et al., 2007 49]:

• збільшує агрегативну стійкість (стабільність) ліпосомальних систем, приготованих із фосфоліпідів, до 1 року;

• самовільно утворює в воді дисперсну систему, що включає наноструктури у вигляді нанотрубок; після нагрівання дисперсної системи нанотрубки перетворюються в наноліпосоми (нанокапсули) розміром 100-150 нм, що дає можливість інкапсуляції в них різних біологічно активних речовин;

• збільшується проникливість епідерміса для води і гідрофільних речовин;

• суттєво полегшує проникнення нітрогліцерину через шкіру і за рахунок цього більше чим в 2 рази збільшується його ефективність, що проявляється в різкому посиленні вазомоцій – ритмічних скорочень гладенької мускулатури шкірних судин;

• ефективність нанокапсул в якості переносників досліджуваних вазоактивних препаратів значно перевищує ефективність нанотрубок .