Нанотехнологии в фармакологи

ГБОУ ВПО

« ОМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ » МЗ РФ

КАФЕДРА ГИГИЕНЫ ТРУДА С КУРСОМ ПРОФПАТОЛОГИИ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему « Нанотехнологии в фармакологи »

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила: студентка 246 группы

медико-прифилактического факультета

Бочкова А.С.

Проверил: ассистент кафедры Буторин А.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Омск – 2014

 

 

Содержание

Введение

Глава 1. Фармакология клиническая.

Глава 2. Нанотехнологии на службе фармакологии.

Глава 3. Нанотехнологии помогут в разработке новых лекарств против онкологии.

Глава 4. Нанотехнологии в спортивной фармакологии.

Заключение

Список используемой литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

       Термин «нанотехнологии» подразумевает область в прикладной науке и технике, имеющую дело с объектами, достигающими размера не более 100 нанометров. Изначально этот термин встречался только в квантовой физике и электронике, в наше время он проник и в другие отрасли – медицину, химическую промышленность, фармацию и др. Стоматология также не осталась в стороне. Внедрение нанотехнологий в современную стоматологию позволило применять новейшие принципы воздействия на десны и зубы. Широкую популярность нанотехнологии в стоматологии получили в связи с активным развитием индустрии средств гигиены, применяемых для полости рта, которая невозможна без внедрения инновационных методов в получении продукции. Запущен в производство и начал поставляться на рынки наноматериал, который, по мнению стоматологов и хирургов, сможет им помочь решить множество проблем современной стоматологии и челюстно-лицевой хирургии. Новый материал содержит помимо гидрооксида кальция и ионов фтора, гидроксиапатит, который является важным компонентом зубочелюстной и костной системы человека. Новый стоматологический наноматериал сможет не только заполнять полости в зубе, которые появляются в результате кариеса, но и поможет внутренним тканям зуба, таким как например дентин, регенерировать, выступая при этом катализатором процесса и самостоятельно восстанавливать небольшие дефекты. Применение этого пломбировочного наноматериала также может стать полезным в детской стоматологии и пародонтологии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Фармакология клиническая.

            Фармакология клиническая (греч. pharmakon лекарство + logos учение) — раздел фармакологии и клинических дисциплин, изучающий действие лекарств на человека. Как научное направление  возникла в 30-х гг. 20 в., но приобрела исключительную важность и выделилась в самостоятельный раздел фармакологии и клинических дисциплин во второй половине 20 в., когда резко возросли темпы создания и внедрения в практику новых лекарственных средств, что потребовало новых подходов к оценке не только их эффективности, но и безопасности и рациональности применения. Большой вклад в развитие Ф. к. внес Б.Е. Вотчал, который создал и внедрил в практику систему клинического исследования основного и побочных действий лекарственных средств, определил значение Клиническая фармакология как теоретической основы принципов рациональной фармакотерапии и как способа мышления практического врача у постели больного. Известно, что данные, полученные при экспериментальном изучении лекарственных средств на животных, часто не соответствуют результатам, получаемым в клинике, особенно при длительном применении препаратов. Эти расхождения обусловлены главным образом различиями в интенсивности и характере метаболизма, выведения соединений, выраженности их фармакологических эффектов, возможностях регистрации изменений отдельных функций, а также трудностями моделирования многих патологических состояний и процессов у животных. Исследования в рамках осуществляются не на моделях патологии, а в условиях ее естественного возникновения у лиц, различающихся по возрасту, полу, профессии, образу жизни и т.д. и при сочетании разных болезней. Основными являются исследования фармакодинамики и фармакокинетики у человека, их особенностей у детей и у пожилых лиц, а также зависимых от различных физиологических состояний организма, влияющих на чувствительность рецепторов к лекарственным средствам, биодоступность и выделение лекарств; к важным задачам Ф. к. относится изучение взаимодействия различных препаратов при их совместном использовании, изменений эффективности и переносимости лекарственных средств при их длительном применении, а также побочного действия лекарственных средств. Как и в экспериментальной фармакологии, фармакокинетика и фармакодинамика являются основными самостоятельными разделами. Фармакокинетика охватывает процессы всасывания, распределения, связывания с белками, метаболизма и выведения лекарственных средств. Развитие фармакокинетики стало возможным благодаря разработке и внедрению высокочувствительных методов определения лекарственных средств в биологических жидкостях — газожидкостной хроматографии, ферментно-химических, радиоиммунных и других методов, также благодаря разработке методов математического моделирования фармакокинетических процессов

 

.

 

 

 

        

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2. Нанотехнологии на службе фармакологии.

 

         Применение нанотехнологий - актуальная проблема не только в технике, но и в медицине. Как пишет итальянский научный журнал "Фармацевтика", уже давно предлагалось использовать различные наноструктуры для целевой доставки лекарств в организм. Но мешало то, что организм реагирует не только на сами лекарства, но и на наноединицы тоже: их быстро обнаруживают и "отлавливают" лейкоциты.  
И вот наконец группа исследователей из Университета адриатического города Триеста (Италия) и Страсбургского института молекулярной и клеточной биологии (Франция) нашла способ использовать этот вред во благо. Они предложили применить специальные конусообразные наноструктуры, которые позволят контролировать до сих пор не управляемый процесс.  
Лейкоциты "проглотили" наноконусы уже через 24 часа и тут же начали производить реактивные соединения, активирующие иммунную систему. При этом никаких признаков "клеточной смерти" не наблюдалось. Следующий шаг ученых - заполнить наноконусы особыми антигенами, как рожки мороженым, и таким образом подать организму локальный сигнал бедствия как призыв бороться с более серьезным заболеванием.

 

Глава 3. Нанотехнологии помогут в разработке новых лекарств против онкологии.

 

          В Тюмени завершилась II Всероссийская конференция с международным участием «Наноонкология», которая проходила с 26 по 28 сентября в большом зале Администрации г. Тюмени . Как отметил один из экспертов в области диагностики и терапии опухолей, в тюменском регионе работа применению нанотехнологий при лечении онкологических заболеваний ведется достаточно активно. Именно поэтому вторая Всероссийская конференция о нововведениях проводится именно здесь.  
В ходе встречи ведущие специалисты медицинского сообщества России обсудили основные вопросы применения нанотехнологий в диагностике и лечении онкологических заболеваний. Так, иммуноферментные методики в модификации ELISA позволяют выявить в сыворотке крови свободнорастворимые формы рецепторов эпидермального фактора роста (EGFR) и сосудисто-эндотелиального фактора роста (VEGFR). Ценность методики заключается в неинвазивности и возможности определения в любые сроки лечебного процесса и может быть использовано как критерий оценки эффективности проводимой терапии.  
По утверждениям молекулярных биологов и генетиков, рак - это ситуация, состоящая из генетической нестабильности, которая представлена пятью или шестью мутациями или другими изменениями генов, которая развивается в течении пяти- шести лет. Возникновение и развитие опухоли представляет собой сложный и продолжительный по времени процесс. Молекулярные механизмы возникновения злокачественных новообразований молочной железы и других гормонзависимых опухолей человека ученые уже установили.  «Сейчас ДНК-диагностика по плазме и клеткам крови позволяет обнаружить злокачественную трансформацию клетки, генетическую нестабильность представленную мутациями, что позволяет выявить злокачественное новообразование задолго до их клинического проявления»,- рассказал один из организаторов конференции, генеральный директор «Центра молекулярно-генетической диагностики» Ахат Сабиров (г.Тюмень).  
Специалисты из Москвы, Саратова, Ульяновска, Харькова и других городов обсудили ряд вопросов о применении нанотехнологий в области онкологии, среди которых: "Основные направления применения золотых наночастиц в биологии и медицине", "Микроскопический анализ взаимодействия золотых наночастиц с нормальными и опухолевыми клетками в культуре и организме животных", "Профилирование экспрессии генов при онкологических заболеваниях" и многие другие.  
 
Преимущество новых методов лечения в том, что они больше воздействуют на опухоль и меньше - на нормальные ткани. Проникая через отверстия в опухоль, препарат оседает там, после чего, разрушаясь, начинает оказывать своё действие. Второе достоинство нанопрепаратов заключается в том, что они не оказывают токсического действия на другие клетки.  
«Новые препараты предназначены для борьбы с раковыми опухолями. Каждая опухоль индивидуальна и для нее применяются свои лекарства. Новые формы позволят расширить степень из воздействия. Но так как применение нанотехнологий еще достаточно дорого, старые препараты из использования не выйдут», - сообщил Интернет-Изданию NEDUGAMNET.RU профессор, заместитель директора РОНЦ имени Н. Н. Блохина РАМН по научной работе, директор НИИ экспериментальной диагностики и терапии опухолей, Анатолий Барышников (г.Москва).

 

 

 

Глава 4. Нанотехнологии в спортивной фармакологи.

         Нанотехнологии в фармакологии - это совокупность технических процессов, связанных с манипуляцией с молекулами и атомами в масштабах от 1 до 100 нанометров с целью добиться более эффективного действия и уменьшения побочных эффектов лекарственных веществ. 
Одной из наиболее полных работ по нанотехнологиям является монография Б. Пиотровского и Киселева (2006), которая посвящена вопросам создания и применения наноструктур (фуллеренов) как носителей лекарственных препаратов избирательного действия. 
В отличие от молекулярной фармакологии это не количественный, а качественный скачок от «микро-» к «нано-», то есть к размерам, характерным для основных биологических структур - клеток, их составных частей (орган елл), молекул и атомов. 
Достижения современной биологии создали предпосылки для появления молекулярной медицины, квантовой биохимии и фармакологии, формирующейся на стыке фундаментальных наук и практической медицины (создание новых лекарств, препаратов направленного действия и др.). С их помощью становится возможным проводить «точечное» воздействие на организм пациента, лечить пораженный орган, не задевая другие ткани или органы . В последнее время нано-технологии начинают широко применяться для точечной доставки лекарств (это особенно актуально при лечении злокачественных заболеваний, сердечно-сосудистой и неврологической патологий, в спортивной медицине). 
Фуллерены - сложные органические молекулы шарообразной формы. Диаметр молекулы С60 равняется 1 нм, что соответствует границе дисперсности, пролегающей между «истинным», молекулярным и коллоидным состоянием веществ. Внутри фуллерена находится пространство диаметром около 0,4 нм. Его стенки не позволяют проникать внутрь каким-либо материальным частицам: ионам, атомам, молекулам  
Американская компания C-Sixty Inc. проводит предклинические испытания средств на основе фуллереновых наносфер С60 с упорядоченно расположенными на их поверхности химическими группами, которые подобраны таким образом, чтобы связываться с заранее выбранными биологическими мишенями, и эффективны в борьбе с вирусными заболеваниями - такими, как грипп и ВИЧ, онкологическими и нейродегенеративными заболеваниями, остеопорозом, заболеваниями сосудов. В настоящее время нано-технологии применяются не только для создания новых препаратов, но и для использования хорошо известных лекарств с повышением эффективности действия, улучшенной биодоступностью и незначительными побочными эффектами. Применение нано-технологий для создания новых лекарственных форм и систем доставки существенно сказывается на свойствах и эффективности лекарственного препарата, поскольку определяющим фактором является нанораз-мер. Использование наноносителей для доставки лекарств - успешно развивающееся направление вследствие малого размера и большей активности поверхности частиц: 
 
- высокая способность проникновения активных компонентов в клетки;

-    улучшаются фармакокинетические показатели; 
 
-    появляется возможность создания альтернативных лекарственных форм, переход от инъекционных форм к назальным и трансдермальным. 
 
Еще одно важное преимущество наночастиц как лекарственной формы - постепенное высвобождение лекарственного вещества, сосредоточенного в них, что пролонгирует время его действия  
Для доставки лекарственных средств в нужное место организма могут быть использованы миниатюрные (менее 1 мк) капсулы с нанопорами. Уже испытываются подобные микрокапсулы для доставки и физиологически регулируемого выделения инсулина при диабете 1-го типа. Использование пор с размером порядка 6 нм позволяет защитить содержимое капсулы от воздействия иммунной системы организма . Это дает возможность помещать в капсулы инсулинпродуцирующие клетки животного, которые иначе были бы отторгнуты организмом . 
Подобные разработки проводятся в Институте экспериментальной медицины (Санкт-Петербург), где использовали аддукт фуллерена с поливинилпирролидоном (ПВП). Это соединение хорошо растворимо в воде, а полости в его структуре близки по размерам молекулам С60. Полости легко заполняются молекулами фуллерена, и в результате образуется водорастворимый аддукт с высокой антивирусной активностью. Поскольку сам ПВП не обладает антивирусным действием, вся активность приписывается содержащимся в аддукте молекулам С60. В пересчете на фуллерен его эффективная доза составляет примерно 5 мкг/мл, что значительно ниже соответствующего показателя для ремантадина, традиционно используемого в борьбе с вирусом гриппа. В отличие от ремантадина, который наиболее эффективен в ранний период заражения, аддукт С60/ПВП обладает устойчивым действием в течение всего цикла размножения вируса. Другая отличительная особенность сконструированного препарата - его эффективность против вируса гриппа А- и В-типа, в то время как ремантадин действует только на первый тип. В настоящее время исследуется возможность фуллеренов быть «ловушкой» свободных радикалов и оценивается их противовирусная активность. Тот факт, что фуллерены обладают хорошей адсорбционной способностью, дает возможность создания сорбентов на их основе для лечения атеросклероза . 
Особый интерес вызывают дендримеры, которые представляют собой новый тип полимеров, имеющих не привычное линейное, а ветвящееся строение последее время дендримеры все чаще упоминаются именно в контексте их наномедицинских применений, что связано с целым рядом особых свойств, которыми они обладают:

• предсказуемые, контролируемые и воспроизводимые с большой точностью размеры макромолекул;

• наличие в макромолекулах каналов и пор, имеющих хорошо воспроизводимые формы и размеры.

 
В наших клинико-фармакологических стендовых исследованиях микрогирина, содержащего в своем составе нанокластеры Фланаганов, in vitro in vivo методом хемилюминесценции были установлены высокие антиоксидантные свойства препарата. Установлено достоверное повышение физической работоспособности бегунов в возрасте 18-29 лет (КМС и МС) на средние дистанции (бег на тредбане со ступенчато-повышающейся нагрузкой до отказа), ускорение восстановления, нормализация концентрации АТФ, лактата, глюкозы и мочевины

 

       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

         Подводя итог, следует отметить, что нанотоксикология как самостоятельная область наномедицины в настоящее время находится в самом начале своего развития. Информация о потенциально опасных эффектах наночастиц на организм человека плохо систематизирована, а имеющиеся данные зачастую требуют подтверждения на других, более релевантных моделях. В последние десять лет наблюдается экспоненциальный рост числа публикаций, посвященных новому разделу медицинских знаний – наномедицине. Этот факт свидетельствует о том, что нанотехнологии, долгое время находившиеся почти исключительно в поле зрения материаловедения, физики и химии, сейчас активно внедряются в биологию и медицину. Основными направлениями, в которых сосредоточились наномедицинские исследования, являются разработка способов направленной доставки лекарственных препаратов в поврежденные ткани, изучение диагностических подходов с использованием молекулярной визуализации, повышение чувствительности и разрешающей способности методов лабораторной диагностики. Для решения этих задач в арсенале наномедицины имеются самые различные наноматериалы – фуллерены и дендримеры, углеродные нанотрубки и нанопористые материалы, квантовые точки и наночастицы металлов. Применение наноматериалов в медицине не ограничивается решением изолированных узких задач. Проводимые исследования отражают общую тенденцию к созданию многофункциональных устройств, сочетающих в себе диагностические и терапевтические возможности. В то же время, наномедицина идет по пути профилизации и специализации, проникая в такие отрасли медицинской науки, как офтальмология, стоматология, травматология и ортопедия. Внедрение новых технологий и материалов в клиническую медицину требует тщательного изучения их безопасности. На сегодяшний день мы располагаем недостаточными данными о безопасности многих наноматериалов. В ближайшие годы ожидается значительное увеличение объема исследований, посвященных этой важной проблеме. Применение нанотехнологии в медицинской практике позволяет приблизиться к формированию персонализированной медицины. Концепция персонализированной медицины предполагает создание тактики лечения и профилактики на основе индивидуальных особенностей генотипа и фенотипа конкретного пациента. Существенно расширившиеся возможности молекулярной диагностики и идентификации биомаркеров, уникальных для каждого пациента, создают предпосылку для персонализации терапевтических мероприятий. Таким образом, применение нанотехнологии в биологии и медицине представляет собой пример исключительно плодотворного синтеза физических, химических и биомедицинских научных знаний, в конечном итоге способствующего повышению качества оказания медицинской помощи.