Перспективы использования наннотехнологии в производстве лекарств

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования. Современная медицина все больше сталкивается с резистентностью микроорганизмов к ряду антибиотиков, и этот процесс имеет тенденции к прогрессированию. В настоящее время наночастицы различного типа находят применение в медицине и фармацевтике. Они используются, например, как средства для адресной доставки лекарств, в создании точных медицинских диагностирующих устройств, для разделения клеток in vitro, иммобилизации ферментов и др.
Высокая конкуренция на рынке лекарственных средств, неослабевающее давление регуляторных органов и социальных обязательств традиционно занимают лидирующие позиции в списке проблем производителей фармацевтической продукции. Научные исследования по разработке лекарственных средств (ЛС) являются ведущим направлением в России сегодня, что оказывает существенное влияние на систему здравоохранения в целом и развитие фармацевтической промышленности.
Современные достижения мировой медицинской науки и потребности практического здравоохранения требуют использования новейших научных технологий в фундаментальных исследованиях. Именно нанотехнологии является системообразующей звеном, вроде информатики в недалеком будущем изменит осознание существующих наук. Один из пионеров нанотехнологии Ральф Меркле (США) отметил: «Нанотехнологии приведут к такой же революции в манипулировании материей, которую вызвали компьютеры в манипулировании информацией».
Нанотехнология представляет собой совокупность методов и приемов, обеспечивающих возможность контролируемым образом создавать и модифицировать объекты, включающие компоненты с размерами менее 100 нм, хотя бы в одном измерении, и в результате этого получившие принципиально новые качества, позволяющие осуществлять их интеграцию в полноценно функционирующие системы большего масштаба. Нанотехнология – новая отрасль науки и производства, которая переживает бурное развитие. Ученые во всем мире работают над созданием новых наноматериалов, более чем в 40 странах существуют специальные программы, посвященные наносистемам и нанотехнологиям. Достижения нанотехнологии за последние годы отразились на всех направлениях науки, в том числе на развитии медицины и фармации. Все это способствует повышению интереса к применению нанотехнологий в разработке и производстве новых лекарственных препаратов, что приведет к развитию отечественной медицины и фармации. Нанотехнологии в фармации – это, прежде всего, создание лекарств с наноразмерными материалами, которые в их составе могут выполнять функции активных фармацевтических ингредиентов, вспомогательных веществ или материалов для упаковки.
Целью работы является анализ перспектив использования нанотехнологии в производстве лекарств.
Объект исследования – нанотехнологии.
Предмет исследования – использование нанотехнологии в производстве лекарств.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
 изучить современные понятия нанотехнологий ;
 определить применение наночастиц в медицине и фармацевтике;
 рассмотреть фармакодинамику лекарственных препаратов;
 охарактеризовать нанотехнологии как инструмент доставки лекарств;
 рассмотреть разработку технологии и анализ противоожоговых многокомпонентных лекарственных форм, в том числе содержащих наночастицы;
 дать анализ результатов исследования.
Курсовая работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы и приложения.


1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗУЧЕНИЯ ПРИМЕНЕНИЯ НАНОТЕХНОЛОГИЙ В ПРОИЗВОДСТВЕ ЛЕКАРСТВ
1.1 Современные понятия нанотехнологий
По большинству иностранных статей первые исследования, которые впоследствии получили название нанотехнологий, приписывают Ричарду Фейнману. Особенно знаменательно в этом плане его речь «Внизу полным-полно места» в конце 50-х годов XX века, которую он представил на собрании Американского сообщества физиков, которое происходило каждый год. По предположению Фейнмана механическое изменение положения отдельных атомов можно осуществить применением соответствующего манипулятора, таким, чтобы его размеры позволяли проводить операции на микроуровне. Данное предположение не противоречило современному знанию физических законов [16, с. 64].
Фейнман также представил свое видение такого манипулятора. Для этого необходимо было сконструировать такое устройство, которое могло бы воспроизвести свою точную, но уменьшенную копию. Полученный механизм должен был также способен построить свой образ в уменьшенном варианте. Это действие необходимо было производить до тех пор, пока не будет получен прибор, соизмеримый с размерами атома. Для того чтобы манипулятор продолжал при этом работать на должном уровне в соответствии с изначально заданными параметрами, необходимо обеспечить его устройство такими изменениями, которые бы компенсировали снижение влияния сил гравитации и увеличение действия сил Ван-дер-Вальса и межмолекулярных связей с переходом с макроуровня до микро.
Итоговому варианту манипулятора должно было быть под силу собрать свой аналог из отдельных атомов. Число создаваемых при этом копий не ограничивается, позволяя за небольшой промежуток времени воспроизводить достаточное количество подобных механизмов. Они уже впоследствии и будут собирать макровещи подобной сборкой на атомарном уровне. Такой подход в значительной мере должен уменьшить количество расходов, так как нанороботам (именно такое название получили позднее мини-манипуляторы) потребуется конкретное количество молекул и энергия, а также написанный алгоритм для сборки конкретных новых предметов [8, с. 72].
Идея Фейнмана по созданию наноманипулятора к нашему времени не была опровергнута, но, в то же время, никому и не подвернулась удача полностью претворить в жизнь этот подход. Одновременно теоретическое исследование его возможностей привело к составлению гипотетического плана конца света. Согласно этой теории, нанороботы в конечном счета поглотят всею биомассу Земного шара, просто следуя заданной программе самовоспроизведения.
Но еще до Фейнмана у ученых возникали мысли о более глубоком изучении мира. Так, Ньютон предполагал, что в будущем у ученых с помощью новых микроскопов появится возможность изучить основы всех наук.
Само слово «нанотехнологии» было предложено в середине 70-х годов. Его первым ввел в обиход Норио Танигути в отношении изделий, чьи габариты соизмеримы только нанометрами. Позднее данное определение подхватил Эрик Дрекслер, написав книгу о грядущей эре нанотехнологий.
Нанотехнология – слово, имеющее английское происхождение. Сейчас под этим термином понимаются несколько видов определений [5, с. 357].
Выражение «нано» означает миллиардная часть чего-то. Нанометр – миллиардная часть метра. Такими мелкими элементами оперируют в этой новой области науки и техники, доходя до проникновения в структуру молекул и манипулирования атомами.
Понятие «продукт нанотехнологии» придают изделию: прибору или материалу, в процессе изготовления которого хотя бы один из элементов создан с использованием этой новой отрасли.
Развитие этой области пока требует больших затрат. Нужны финансовые вложения и профессиональные кадры, с высоким уровнем знаний и творческим подходом к делу [4, с. 38].
Для работ необходимо создать специальные условия:
 Используется дорогое оборудование;
 Необходима идеальная степень чистоты окружающей обстановки;
 Многие действия осуществляются в вакууме, при очень низких или очень высоких температурах;
 Одни новые материалы получают в результате вспышки электрической дуги внутри плазмы;
 В других процессах пользуются установками, спрессовывающими подопытный материал под высоким давлением.
Получают много новых свойств, не характерных для вещества в обычном состоянии. В некоторых случаях специалистам требуется наличие установок, создающих мощное магнитное поле.
Среди проектов будущих медицинских нанороботов уже существует внутренняя классификация на микрофагоциты, респироциты, клоттоциты, васкулоиды и другие (см. приложение 1) [7, с. 27].
Под определение «наночастицы», вообще-то, попадают практически любые супрамолекулярные комплексы. Однако, по уже сложившейся традиции в биологической и медицинской литературе, под наночастицами обычно подразумевают вполне конкретные (и, прежде всего, искусственно созданные) молекулярные конструкции. Прочитав множество литературы, мы поняли, что их можно условно разделить на несколько классов: биологические и биогенные наночастицы, полимерные наночастицы, дендримеры, углеродные наночастицы, неорганические наночастицы (см. приложение 2) [11, с. 139].
Продвижение нанотехнологий стремительно ведет к научному прорыву сразу в нескольких областях. Сфера строительства, благодаря внедрению нанотехнологий, должна улучшить качество возводимых конструкций. Так нанороботы будут отслеживать прочность возводимых зданий, уделяя особое внимание нарушению целостности. Объекты, построенные подобным образом, прослужат в несколько раз дольше. К тому же нанороботы обеспечат такие дома возможностью подстраивания температурного климата под людей и погоду.
1.2 Применение наночастиц в медицине и фармацевтике
Применение нанотехнологий в медицине расширяет привычные методы лечения пациентов. Так, традиционная медицина продолжает использовать иглы, капсулы и таблетки, которые доставляют в организм больного лечебные препараты, затрагивающие здоровые клетки и органы. Однако, новые разработки способны минимизировать риски, которые вводят лекарственное средство только туда, где это необходимо – без уколов и глотания неприятных лекарств.
Сегодня наномедицина использует «интеллектуальные» частицы, представляющие собой самостоятельные объекты, размером от 1 до 100 нанометров. Такой пример систем доставки лекарств транспортирует активные вещества препарата только в непосредственные источники болезни.
Преимущества новинки: пациент не испытывает болевых ощущений; пластыри могут храниться в обычных условиях до 8-10 недель; пластырь компактен и легко транспортируется. Еще одно преимущество Immuno-Matrix состоит в том, что его удобно применять в условиях стихийных бедствий и массовых эпидемий. Он уже доказал свою эффективность в борьбе с опасными вирусными инфекциями, в том числе с коклюшем, сибирской язвой, гриппом. На данный момент авторы разработки оформляют патент на него [12].