наноматериалы

Поступление наночастиц в организм человека возможно ингаляционным, пероральным, перкутанным и парентеральным путями. Контакт человека с наноматериалами может происходить на этапе разработки, производства, использования и переработки. В связи с этим, большое внимание уделяется рассмотрению вопросов безопасности наноматериалов и нанотехнологии в медицине и биологии. Отрасль исследований, связанных с изучением безопасности наноматериалов, получила название нанотоксикологии.

Применение нанотехнологичных подходов в стоматологии позволит существенно снизить заболеваемость кариесом и другими заболеваниями органов ротовой полости. Один из аспектов наностоматологии – совершенствование приемов местной анестезии с помощью наночастиц. Использование нанороботов будет способствовать решению некоторых проблем ортодонтии.

В последние годы появились новые методы регенерации костной ткани, основанные на применении наноматериалов. Подобные костные матрицы, содержащие коллаген и гиалуроновую кислоту, уже прошли клинические испытания на пациентах с дефектами костей. Нанотехнологии, как и клеточная терапия, рассматриваются как перспективные способы регенерации хряща. Наноматериалы находят применение и в качестве покрытия конструкций для металлоостеосинтеза.

Физико-химические свойства наночастиц предопределяют их назначение в наномедицине. Например, четко зависящая от размера квантовой точки флуоресцентная эмиссия делает эти наночастицы незаменимыми для молекулярной визуализации, а разветвленная структура дендримеров дает широкие возможности для их функционализации и, следовательно, превращает их в перспективные средства для доставки лекарственных препаратов. Ниже дается краткая характеристика основных классов наночастиц и приводятся примеры их использования в биологии и медицине.

Нанотрубки взаимодействуют с макромолекулами (ДНК, белки), поэтому могут использоваться в качестве носителей лекарственных веществ. Принципиально существуют три способа использования нанотрубок для доставки и высвобождения лекарственных веществ: 1) сорбирование активных молекул препарата на сети нанотрубок или внутри их пучка, 2) химическое присоединение лекарства к функционализированной внешней стенке нанотрубок, 3) помещение молекул активного вещества внутрь просвета нанотрубок.

Использование нанопористых материалов является одним из перспективных направлений применения нанотехнологии в биологии и медицине. Область применения этих материалов простирается от трансплантации иммуноизолированных клеток до сверхскоростного секвенирования ДНК.

Использование нанотехнологии в биологии и медицине базируется на знании уникальных физических и химических свойств наноматериалов. В настоящее время достаточно хорошо охарактеризованы такие наноматериалы, как нанопористые мембраны, нанотрубки и разнообразные типы наночастиц. В данном разделе приводится сжатое описание этих видов наноматериалов.