7.2. Нанотехнологии в эндокринологии

В последние годы появились единичные сообщения о разработке нанороботов, призванных осуществлять контроль уровня гликемии у пациентов с сахарным диабетом (Cavalcanti et al., 2008). Использование такого подхода позволяет избежать многократного, иногда на протяжении многих лет, взятия крови для определения уровня глюкозы. Кроме того, применение нанороботов, мониторирующих уровень глюкозы в крови, позволит повысить степень информированность пациентов о заболевании и обеспечить более четкий контроль гликемии. Наличие циркулирующих в крови нанороботов может дать возможность одновременного анализа уровня гликемии в сосудах различных органов. При этом создается уникальная возможность оценивать степень поглощения глюкозы различными тканями и идентифицировать ткани с наиболее выраженными нарушениями захвата глюкозы. Дополнительную диагностическую информацию может дать мониторинг концентрации глюкозы в крови у пациента, находящегося в различных состояниях (покой, физическая нагрузка, до и после приема пищи и т. д.).

Оболочка разрабатываемого для этих целей наноробота представлена нанокомпозитами углерода и металлов, что придает поверхности наноробота идеальную гладкость, делает ее химически инертной, а по прочности приближает ее к алмазу. На поверхности наноробота формируется искусственный гликокаликс, предотвращающий адгезию фибриногена и маскирующий устройство от распознавания иммунной системой. Определение текущего местонахождения наноробота обеспечивается за счет радиочастотного идентифицирующего устройства. Движение наноробота осуществляется с потоком крови без дополнительного активного перемещения. Основными функциональными элементами наноробота для мониторинга уровня гликемии являются: 1) химический датчик, 2) источник питания, 3) передатчик. В качестве датчиков для определения концентрации глюкозы предполагается использовать наносенсоры на основе металлоксидных полупроводников. Предполагается, что плотность нанороботов в крови будет составлять около 10¹² в среднем объеме циркулирующей крови взрослого человека (5 л). При этом общая масса нанороботов составляет менее 0,2 г. Существуют предпосылки для обеспечения передачи информация о критических изменениях уровня глюкозы в крови непосредственно на мобильный телефон пациента.

Элиминация нанороботов из организма может быть достигнута следующим образом: в поверхностный слой наноробота загружается гиалуронидаза, которая расщепляет гликокаликс поверхности робота. После истекания срока службы нанороботов (ожидаемое время полужизни около 3 месяцев) или при принятии решения о прекращении мониторинга уровня гликемии к нанороботам направляется радиосигнал, который инициирует высвобождение гиалуронидазы (Gough et al., 2000). В результате происходит утрата поверхностного защитного слоя гликопротеинов, и нанороботы распознаются и элиминируются иммунной системой организма.

Таким образом, использование нанороботов для контроля уровня глюкозы в крови может способствовать повышению качества жизни пациентов с сахарным диабетом и улучшению результатов их лечения.

<<< Назад | Читать дальше >>>

Нанотехнологии в биологии и медицине: современное состояние вопроса

Нанотехнологии в биологии и медицине. Коллективная монография под ред. чл.-корр. РАМН, проф. Е. В. Шляхто. 2009 г.