Композиционные материалы и перспективы их развития

Как только эти проблемы будут решены, следует  продемонстрировать неоспоримое преимущество нанотрубок над существующими альтернативными  решениями, чтобы продолжились инвестиции в фарминдустрию в этой области. Демонстрация преимущества нанотрубок в медицине также нужна для исключения завышенных ожиданий, которые могут быть неконструктивными и нанести реальный вред развитию в этой области. Мы постараемся рассмотреть современное положение дел в этой области, касаясь только экспериментов in vivo. 

7.2.1.Углеродные нанотрубки в наблюдении и лечении

Нанотрубки могут быть одно- и  многостенными, и сейчас производятся в достаточном количестве для  различных коммерческих применений. Их диаметр изменяется в нанометровом диапазоне, а длина может достигать нескольких микрон. В биоприменении первой проблемой была их нерастворимость в большинстве растворителей, а особенно в биологически совместимых буферах. Для совместимости нанотрубок с биологической средой было предпринято множество исследований. Двумя основными методиками являются нековалентное присоединение на нанотрубки амфифильных молекул (липидов или полимеров), а также ковалентное модифицирование поверхности нанотрубок путем пришивания различных групп непосредственно к углеродному скелету.

На Рис. 15 показано, какие типы нанотрубок были изучены в биологических применениях с использованием моделей in vivo. Три показанные группы обладают различной структурой и поверхностью, что сильно влияет на их биоактивность. Исходные нанотрубки (Рис. 15а) уже являются прототипами, но сложны для использования в биологии, поскольку они плохо растворимы в водных растворах и имеют сильную склонность к агрегации. Интересно, что исходные нанотрубки - в основном, плохо растворимые в водных растворах, - были первыми, использовавшимися почти во всех токсикологических исследованиях. Их растворимость была существенно повышена при нанесении на поверхность нанотрубки амфифильных макромолекул, например, коньюгата липид-ПЭГ (Рис. 1b), сополимеров, ПАВ (Рис. 15с) и даже односпиральной ДНК (Рис. 15d). Ковалентно модифицированные нанотрубки, используемые в биомедицинских целях, изготовлены из исходного материала с поверхностью, модифицированной либо по реакции циклоприсоединения для пришивания аммонийных групп (Рис. 15е), либо обработкой сильной кислотой для образования карбоксильных групп (Рис. 15f). Оба способа химической обработки существенно улучшают растворимость в воде, а также предоставляют основу для дальнейшей модификации. После проведения всех исследований в этой области становится ясно, что степень агрегации нанотрубок в биологической среде играет важную роль при применении в фармацевтике.

7.2.2.Уроки, извлеченные из доклинических исследований

Все эксперименты с нантрубками in vivo, известных на сегодняшний день, использовали один из способов, описанных выше (Рис. 15), а доклинические испытания в основном были сконцентрированы на онкологии, что делает рак одним из первых заболеваний, на которые будут получены, вероятно, первые клинические результаты. Нанотрубки обладают рядом преимуществ для терапии рака. Например, ковалентно модифицированные нанотрубки способны избегать предосматической области, попадая сразу в цитоплазмы разных типов клеток. Более того, их уникальные физические свойства допускают эффективную электромагнитную стимуляцию и высокоточное детектирование. Большая площадь поверхности и наличие внутреннего объема допускают "загрузку" лекарств и других мелких молекул. Нанотрубки можно использовать для предотвращения роста опухоли в рамках использования химиотерапии и гипертермии. Также in vivo было изученное направленное лечение опухолей с использованием как нековалентно, так и ковалентно модифицированных нанотрубок. Несмотря на достигнутые результаты, однако, результаты сравнения с другими агентами с доказанной биологической эффективностью отсутствуют. Все опубликованные на сегодняшний день исследования в этой области классифицированы.

Первыми покрытие поверхности нанотрубок полимерами предложила группа Даи, они же затем  и изучали их активность против рака. Периферийный конец ПГ обычно используется для связывания других молекул, например, целевых агентов, радионуклеидов, лекарств. Лечение опухолей может проводиться с использованием нанотрубок с нанесенным коньюгатом нанотрубка-ПЭГ-RGD (пептид аргинин-глицин-аспатртам), а наблюдение велось с помощью Раман - спектроскопии. Терапевтический эффект был исследован с использованием лекарственного препарата Paclitaxel, прикрепленного к концу RGD цепи, но прямое сопоставление полученных результатов с утвержденными средствами (например, с Doxil) еще предстоит провести.

Еще одним  способом применения нанотрубок для  борьбы с раком является их способность  превращать энергию электромагнитного  поля в тепло. Гипертермия на основе нанотрубок при радиоволновой активации  была проведена с использованием нанотрубок, покрытых Kentera (полимер, основанный на полифенилен - этинилене).

Химическая  модификация нанотрубок предполагает, что после дальнейшей модификации  терапевтическими агентами функциональные группы остаются жестко закрепленными  на углеродном каркасе.  
 

7.3.Древесно-полимерный композит

 ДПК имеет  второе название — «жидкое дерево», которое отражает уникальные потребительские характеристики, сочетающие в себе свойства дерева и полимера одновременно.

Древесно-полимерный композит — это универсальный материал, свойства которого можно модифицировать с целью получения широкой номенклатуры изделий для различных областей использования: замены древесины в домостроении, садовой архитектуре, изготовлении профиля для оконных и дверных конструкций, отделки интерьеров, полотен дверей, столов, подоконников и даже мебели. Изделия из композита могут с успехом применяться в области строительства, ландшафтного и наружного дизайна, автомобиле- и вагоностроении, в других отраслях.

 По разным источникам, объем мирового производства древесно-полимерных композитов на основе термопластичных смол , изготавливаемых методом экструзии , назовем их сокращенно ДПК-ТЭ, составил в 2002 году около 520 тыс. тонн на сумму около 750 миллионов долларов США. ( Для сравнения, эта сумма приблизительно соответствует годовому выпуску отечественной мебели ) Ожидается, что объем продаж ДПКТЭ в мире в 2006 превысит 1,5 млрд. долларов США, т.е. темпы роста составят около 20 процентов в год. Скажем прямо. Игнорировать эти цифры было бы крайне не дальновидно.  
8. Заключение

 Два перспективных пути открывают комбинированные материалы, усиленные либо волокнами, либо диспергированными твердыми частицами.

 У первых в неорганическую металлическую или органическую полимерную матрицу введены тончайшие высокопрочные волокна из стекла, углерода, бора, бериллия, стали или нитевидные монокристаллы. В результате такого комбинирования максимальная прочность сочетается с высоким модулем упругости и небольшой плотностью. Именно такими материалами будущего являются композиционные материалы.

 Композиционный материал конструкционный (металлический или неметаллический) материал, в котором имеются усиливающие его элементы в виде нитей, волокон или хлопьев более прочного материала. Примеры композиционных материалов: пластик, армированный борными, углеродными, стеклянными волокнами, жгутами или тканями на их основе; алюминий, армированный нитями стали, бериллия.

 Комбинируя объемное содержание компонентов, можно получать композиционные материалы с требуемыми значениями прочности, жаропрочности, модуля упругости, абразивной стойкости, а также создавать композиции с необходимыми магнитными, диэлектрическими, радиопоглощающими и другими специальными свойствами.

9. Список использованной литературы

1. Гуляев  А.П. «Металловедение», М.: 1968
2. Композиционные материалы волокнистого строения.К., 1970.
3. Композиционные материалы, пер. с англ., т.1-8, М., 1978.
4. Лахтин Ю.М. «Материаловедение», М.: 1990
5. Наполнители для полимерных композиционных материалов, пер. с англ., М., 1981.
6. Сайфулин Р.С., Неорганические композиционные материалы, М., 1983.

7.         Современные композиционные материалы, под ред. П.Крока и Л.Броумана,      пер. с англ., М., 1978г.

8. ru.wikipedia.org