Введение. Нанотехнологии для получения биоматериалов

НАНОТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БИОМАТЕРИАЛОВ

Реферат

Выполнила: Шмелёва Г.П.,

магистратура 1 курс

Руководитель проекта:

доц., д.х.н. Садовников А.И.

Иваново, 2012

ВВЕДЕНИЕ

Основная черта нового тысячелетия – возрастающий интерес к увеличению качества и продолжительности человеческой жизни. Достижение подобной цели предполагает, в частности, создание материалов для искусственных органов и тканей. В.И. Путляев [5] приводит следующие данные: за последние 30 лет использовано более 40 различных материалов (керамика, металлы, полимеры) для лечения, восстановления и замены более 40 различных частей человеческого тела, включая кожные покровы, мышечную ткань, кровеносные сосуды, нервные волокна, костную ткань.

Проф. Л. Хенч [3] считает, что разработка заменителей костной ткани знаменует революционный этап в развитии человечества: «Тысячелетия тому назад открытие того, что огонь может превратить бесформенную глину в керамическую утварь, привело к возникновению земледельческой цивилизации и радикально улучшило качество и продолжительность жизни. Другая революция произошла уже в наши дни в области использования керамики в медицинских целях. Это инновационное применение специально спроектированных керамических материалов для замены и лечения больных или поврежденных частей тела».

В статье [4] журнала «Азбука для всех. Нанотехнологии» хорошо изложено значение организации биоматериала на наноуровне при создании совершенных биосовместимых имплантатов. «Наличие различных включений или пустот нанометрового размера приводит к кардинальному улучшению биосовместимости. Так, например, использование нанопористого полимера при изготовлении искусственного сердечного клапана позволяет добиться 3—4-кратного ускорения адаптации организма к инородному телу, а нанотекстурирование поверхности аортного катетера позволяет снизить вероятность его отторжения на 80%. Иногда проводят поверхностное модифицирование биоматериалов небольшим количеством антисептика в нанокристаллическом состоянии для предотвращения воспалительных процессов после имплантации».

Также ярко, на мой взгляд, в статье [2] освещены совершенно новые горизонты, открывающиеся при использовании последних достижений генной инженерии и операций с клеточными культурами. «Представляется возможным «заселять» клетками имплантируемый биоматериал (например, при замене кости, которая является довольно пористым материалом) с тем, чтобы постепенно материал в среде организма растворился, а клетки построили бы на его основе естественную биологическую костную ткань – произошла бы биоминерализация». Другие авторы Репин В.С., Ржанинова А.А., Шаменков Д.А. [1] особую роль отводят при этом стволовым клеткам, которые потенциально могут восстановить любые поврежденные ткани. В этом случае также чрезвычайно важна организация материала на наноуровне, позволяющая материалу, с одной стороны, быть достаточно «дружественным» к стволовой клетке, а с другой стороны, быстро растворяться в организме.

Статья [4] акцентирует внимание еще на проведении работ в области тканей, выращенных в питательной среде на основе клеток человека, нуждающегося в помощи. «Такие ткани не только не вызывают осложнений при замене ими поврежденных участков (ведь они идентичны тканям конкретного пациента), но и по всем свойствам повторяют утраченные или поврежденные органы».

В источнике [18] приведены данные об успехах в исследовании поведения клеток. «Такие следования позволяют вести работы по созданию искусственных биологических тканей, которые представляют собой искусственные конструкции, образованные клетками и входящими в их состав молекулами. Эти конструкции предназначены для того, чтобы компенсировать утраченные организмом функции. В настоящее время коммерческие предприятия затрачивают на исследования, разработку, производство и маркетинг таких тканей около 500 млн. долл. в год. В 1998 г. два первых продукта тканевой инженерии прошли аттестацию Управления по пищевым и лекарственным препаратам и поступили в продажу. Оба продукта представляют собой заменители кожной ткани. Кроме того, на различных стадиях разработки и клинической проверки находятся многочисленные образцы тканей другого типа. Безусловно, что применение разнообразных нанотехнологий в тканевой инженерии облегчит разработку новых видов биологических тканей».

Сведения об имплантологии и биоматериалах в свете нанотехнологии содержит статья М.А. Пальцева [6]. Имплантология получила в последние десятилетия импульс для развития в связи с потребностью в способах и средствах восстановления или замещения органов и тканей. Ряд фирм уже давно работают с нанокристаллическими материалами и покрытием поверхности имплантатов гидроксилапатитом.

Другим методом является нанокристаллическое алмазное покрытие, которое также обещает увеличить продолжительность функционирования и стабильность имплантатов. В экспериментах уже показано, что остеобласты распознают алмазные субмикроструктуры и могут закрепляться на них. Эти результаты указывают на прекрасную биосовместимость алмазных покрытий. Материалы из нанокристаллического гидроксилапатита применяются для лечения костных дефектов, причем благодаря нанокристаллической структуре в таком имплантате процесс остеогенеза практически включает искусственный материал в естественную кость. Недавно начало развиваться еще одно направление нанотехнологических биоматериалов — нановолокна, которые ученые предполагают использовать при тканевом инжиниринге — создании искусственных тканей (в перспективе — возможно также и органов) на основе клеточных технологий.

«Именно успех в области создания биоматериалов открывает дорогу к увеличению продолжительности жизни человека, а нанотехнологии и, тем более, развивающиеся в последнее время бионанотехнологиизанимают здесь далеко не последнее место» - таково мнение авторов статьи [4], с которым нельзя не согласиться.

Дата добавления: 2015-07-12