Вред и благо

Слова с приставкой нано- вошли в наш лексикон давно и плотно. Что такое наночастица, хотя бы в общих чертах, представляет себе практически каждый — что-то очень-очень маленькое. Ученые определяют размер таких частиц от 1 до 100 нанометров. Для неспециалистов более информативным будет пример: в точку над i помещается более 10 миллиардов точек диаметром в один нанометр.

Искусственно созданные наночастицы сегодня можно обнаружить в красках, разрушающих пахучие вещества; в солнцезащитных кремах, после нанесения которых нос не становится белым; в полиэтиленовой упаковке, способной продлить срок годности продуктов. Этот список можно продолжать долго. Полезные свойства наночастиц сомнению не подвергаются. Однако вопрос о том, насколько эти вещества безопасны, остается открытым.

Три правила наночастиц

Изучение токсичности нановеществ — относительно новое направление в науке. Ученые Восточно-Сибирского научного центра экологии человека СО РАМН в Ангарске занимаются им с 2011 года.

Научный сотрудник лаборатории токсикологии Михаил Новиков объясняет, что наночастицы обладают другими свойствами, чем тот же материал в макроформе. По сути, они находятся вне классических законов физики и химии и вне типичных принципов токсикологии.

Ангарские ученые определили три основных правила, по которым можно определять токсичность нановеществ. Первое: токсичность тем больше, чем меньше размер частицы. Чем меньше частица, тем легче она проникает в клетку и, соответственно, активнее влияет на нее.

Второе правило: чем больше форма наночастицы отклоняется от сферической, тем она токсичнее. Пока ученые не могут при синтезе наночастиц задать необходимый размер, поэтому он устанавливается уже у готовой частицы при помощи электронных микроскопов. Зная размер частицы, исследователи могут предположить, в какой орган она проникла.

В основном наночастицы накапливаются в органах фильтрации: почках и печени и, как выяснили сотрудники лаборатории токсикологии, в головном мозге. Совсем недавно им удалось запечатлеть это явление: на снимке с микроскопа среди клеток мозга подопытного животного видны наночастицы серебра.

Это означает, что они способны преодолевать гемато-энцефалический барьер — естественную защиту головного мозга от микроорганизмов, токсинов и других негативных факторов. Такое свойство наночастиц делает их научное исследование еще более актуальным: перед запуском производств с масштабным использованием нановеществ необходимо максимально полно определить возможные негативные последствие для человеческого организма и разработать способы защиты.

Третье правило — это стандартный токсикологический закон, которому подчиняются и наночастицы: чем дольше время воздействия вещества, тем большую токсичность оно вызывает. Михаил Новиков подводит итог: нановещества пока остаются для ученых неизведанным пространством. Но очевидно, что их уникальные свойства, в частности, способность проникать через биологические барьеры, могут приносить не только вред, но и пользу.

Лекарства будущего

Еще одно направление исследований в лаборатории — нанокомпозиты и их воздействие на организм. Это многокомпонентные вещества, в состав которых входит полимерная основа (матрица) и наночастицы. Сейчас токсикологи работают с двумя матрицами: с природным полимером арабиногалактаном и синтетическим поливинилтриазолом. В качестве наносоставляющей используются частицы серебра.

Пилотные исследования показали, что эти вещества могут быть использованы для доставки лекарственных средств точно к зараженному органу или группе клеток. Это особенно важно, когда речь идет о ранних этапах заболевания и пораженная территория относительно мала. Сегодня такая адресная доставка — это одно из перспективных направлений в мировой медицине. С использованием этой технологии в будущем могут быть созданы различные лекарственные препараты, в том числе и противораковые средства.

По оценкам ученых, это произойдет не раньше чем через 8-10 лет. Необходимо точно определить состав препарата, провести его доклинические и клинические испытания. Пока же все опыты проводятся на лабораторных животных.

Юлия Смирнова,
пресс-центр ИНЦ СО РАН