НАНОТЕХНОЛОГИИ В БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ В.А. Черешнев Институт иммунологии и физиологии УрО РАН, Екатеринбург Э.В. Карамов НИИ вирусологии им. Д.И. Ивановского РАМН, Москва Москва, 9 октября 2009 г.

Мировая пандемия ВИЧ/СПИДа

Вирус иммунодефицита человека

По данным ООН – число инфицированных ВИЧ составляет млн. чел.

Схема создания нанобиоматериалов Основа: биосовместимый полимер (н.: полиэтилентерефталат, хитозан) Модификация поверхности полимера ионно- плазменными методами Обработка поверхности полимеров ионами инертных и химически активных газов Ионно-плазменное осаждение пленки углерода Модификация полимеров с НСП органическими производными фуллерена Новые композитные нанобиоматериалы

Анти-ВИЧ активность Ингибирование ВИЧ-протеазы, обратной ВИЧ-транскриптазы

Модификация НСП производными фуллерена (данные АСМ) Контрольный образец НСП-I НСП-II (α-C:H ~ 50 нм) С 60 -хинолин С 60 -индол

Антимикробная активность

Возможные применения материалов с НСП Имплантаты Биокатализаторы Матрицы для адресной доставки лекарств Антимикробные материалы Материалы для медицины Матрицы и подложки для клеточных медицинских технологий

Токсичность Поглощение, распределение и выделение -контакт с кожей -вдыхание наночастицы С 60 (55нм), 3 ч/дн – 14,1% период полувыведения – 26 дн -внутрибрюшное введение накопление в печени, полное выведение – 13дн 10 мг/кг в день

Для усиления действия противовирусных препаратов, таких, как микробициды, необходима адресность и своевременность их действия. Для адресной доставки лекарств основным требованием является биосовместимость структуры носителя. Постепенное высвобождение лекарственного препарата обеспечивает его пролонгированное действие. Вещество, заключенное в нанокапсулу или наноконтейнер, защищено от воздействия ферментов. Примером нанокапсул являются липосомы с размерами порядка нм, которые нетоксичны и биодеградируемы; их мембрана может сливаться с клеточной мембраной и обеспечивать доставку содержимого в клетку. Недостаток - сложность проникновения этих субстанций в ткани и клетки с серьезными нарушениями микроциркуляции.

Особенности физико-химических свойств кремния (Si) Нетоксичность (Si – второй после кислорода элемент по распространенности в земной коре, где его доля составляет около 27%). Биосовместимость (в организме здорового человека весом кг содержится г Si, что делает его 3-м по содержанию микроэлементом после железа и цинка). Биодеградируемость кремниевых наночастиц (Si в виде наночастиц растворяется в организме человека со скоростью от 1 нм (кислая среда) до 1000 нм (щелочная среда) в день с образованием ортокремниевой кислоты). Доступная технология получения нанопористых форм кремния позволяет управлять размерами гранул и степенью их пористости. Однако, многие формы нанокремния гидрофобны, что затрудняет получение их водных суспензий и требует дополнительной обработки для придания материалу гидрофильных свойств.

Порошки и водные суспензии пористых кремниевых нанокапсул Лазерное возбуждение 337 нм 2-4 нм5-7 нм + 50 мг nc-Si 2 мл H 2 O =

Биодеградируемые наноконтейнеры из наноструктур пористого кремния 100 nm I.Капсулирование лекарства в наноконтейнере из пористого кремния. II.Доставка заряженного наноконтейнера в ткани и клетки. III.Растворение кремниевой матрицы и высвобождение лекарства. III III

Анти-ВИЧ активность водорастворимого аддукта углеродных нанокластеров Структурная формула: [НО] k - [C] n – (OHSO 2 ) m Концентрация мкг/млED50 мкг/мл ,0 препара т 00,50,584,984,973,273,225,8 Концентрация препарата мг/млED50 мг/мл 10,03,01,0 препара т 06,86,88,98,9< 1,0 Вирулицидный эффект углеродных нанокластеров Влияние углеродных нанокластеров на репродукцию ВИЧ

Конец СПИДа, 20??