Сетевое издание
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ СИНТЕЗА НАНОЧАСТИЦ ДЛЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ

Черных В.В. 1
1 Харьковский национальный медицинский университет
Рассмотрены способы получения наночастиц для фармпрепаратов. Применение современных методов создания наночастиц способно обеспечить нацеленность действия и увеличить биодоступность препаратов для решения основных задач фармакологии. Сравнительный анализ известных в литературе способов получения наноматериалов показывает, что наиболее перспективными являются физические, заключающиеся в интенсивном тепловом или силовом воздействии на исходный материал, поскольку предопределяют получение наночастиц с повышенным уровнем свободной энергиии и более чистых по химическому составу. Химические способы, заключающиеся в получении наночастиц методами восстановления, разложения или синтеза исходных материалов, характеризуются многостадийностью, использованием высокотоксичных соединений, наличием примесей исходных соединений, что требует многократной очистки и инактивации промежуточных соединений на каждой стадии. Изготовление наночастиц для фармакологических целей требует соответствия стандартам уровня очистки, биодоступности, безопасности, в связи с чем для этой цели избираются наиболее комплексные эффективные методы.
наночастицы
физические и химические методы синтеза
лекарственные средства
1. Андриевский Р.А., Рагуля А.В. Наноструктурированные материалы. М.: Академия, 2005. -192 с.
2. Баллюзек Ф. В., Куркаев А. С., Сенте Л. Нанотехнологии для медицины. СПб.: ООО «Сезам-Принт», 2008. – 104 с.
3. Гусев А. И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. М.: Физматлит,2005.- 416 с.
4. Нанотехнологии в фармации и медицине: монография / А. Ф. Пиминов, В. А. Якущенко, Т. Д. Губченко, А. И. Квитчатая, Л. И. Шульга, Д. Л. Великий, С. Н. Ролик, Н. А. Домар, О. Г. Бердник. – Т. 1. – Харьков: Факт, 2014. – 672 с.
5. Нанотехнологии в фармации и медицине: монография / А. Ф. Пиминов, В. А. Якущенко, Т. Д. Губченко, А. И. Квитчатая, Л. И. Шульга, Д. Л. Великий, С. Н. Ролик, Н. А. Домар, О. Г. Бердник. – Т. 2. – Харьков: Факт, 2014. – 820 с.
6. Нанотехнології, наномедицина: перспективи наукових досліджень та впровадження їх результатів у медичну практику / Л. Г. Розенфельд, В. Ф. Москаленко, І. С. Чекман, Б. О. Мовчан // Украінський медичний часопис. – 2008. - №5 (67). – С. 63-68.
7. Синтез и свойства наночастиц серебра: достижения и перспективы // Ю.А. Крутяков, А. А. Кудринский, А. Ю. Оленин, Г. В. Лисичкин // Успехи химии. 2008. № 77 (3). С. 242-268.
8. Суздалев И. П. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов. М.: КомКнига, 2006. – 592 с.

Наномедицина исследует целесообразность применения нанотехнологий в медицинской практике для профилактики, диагностики и лечения заболеваний с использованием химических медикаментозных средств, а также путем локальных физических воздействий с контролем биологической активности, фармакологического и токсикологического действия полученных продуктов или медикаментов [2,4]. Современное развитие нанотехнологий уже позволяет конструировать некоторые работоспособные медицинские наносистемы. На основе наночастиц (НЧ) разрабатываются разнообразные бактерицидные и противовирусные препараты, лекарственные средства  пролонгированного действия. Но основные достижения ориентированы на возможность осуществлять специфическую доставку нано-доз лекарственных препаратов непосредственно в клетки, разработкой чего занимается нанофармакология [4-6]. Возможности исследования свойств наночастиц (НЧ) металлов, выяснения механизмов их биологического действия зависят от способа получения, определяющего их структуру, размеры, физико-химические свойства и стабильность [5,6]. Применение современных методов создания НЧ способно обеспечить нацеленность действия и увеличить биодоступность препаратов для решения основных задач фармакологии.

Целью работы является проведение аналитического обзора наиболее перспективных методов синтеза наноструктур в контексте достижений современной фармакологии и медицины, отслеживание связи используемых методов синтеза с эффективностью.

Поскольку биодоступность является основным критерием эффективности нанопрепаратов, в настоящее время активно проводятся работы по созданию нанокапсул и наносфер для целенаправленной доставки лекарственных препаратов в организме человека (онкологическая, противогепатитная, анти-ВИЧ-терапия) без повреждения здоровых органов и систем. НЧ – отличная альтернатива системному лечению, так как терапевтический эффект может быть достигнут при использовании значительно более низкой терапевтической дозы и, следовательно, с меньшими побочными эффектами. Потенциальные возможности для применения наноматериалов в медицине могут быть подкреплены следующими примерами. Так, наноструктуры (фуллерены, нанотрубки, наносферы) способны повышать качество имплантатов, биосовместимость, механическую прочность, срок службы (например, для искусственных клапанов сердца); нанороботы, осуществляющие коррекцию генетической программы организма, могут быть применены для лечения и предупреждения наследственных заболеваний. НЧ могут также найти широкое применение в терапии сахарного диабета, атеросклероза. Еще одним примером использования нанотехнологий в медицине могут служить исследования в области гипертермического воздействия на раковые опухоли, при котором используются НЧ окиси железа, подвергаемые воздействию магнитного поля [3,5,6].

Возможности исследования свойств НЧ, выяснения механизмов их биологического действия зависят от способа получения, определяющего структуру, размеры, физико-химические свойства и, в частности, биодоступность. Хотя нанотехнологичекий подход обладает большим потенциалом, существует много проблем, включая подбор материала для наночастиц, который наряду с эффективностью должен демонстрировать биосовместимость и отсутствие токсичности, а также способ синтеза наночастиц. Одно из главных преимуществ наноматериалов заключается в том, что они состоят их очень мелких частиц, что дает возможность суперминиатюризации. Эта особенность влияет на их физические и химические свойства. Кроме того, появление квантово-размерных эффектов приводит к резкому изменению основных характеристик наноматериала и появлению новых практически полезных свойств. Характерной особенностью НЧ является также отсутствие дефектов. Все эти признаки объясняют несравнимо большую эффективность НЧ по сравнению с обычными веществами. Материалы на основе наноструктур обладают комплексом уникальных свойств, которые зачастую приобретаются в процессе их синтеза [1,8]. Основной причиной изменения свойств при наноструктурировании является возникновение многочисленных межфазных границ. Таким образом, чтобы получить материал с существенно новыми свойствами, необходимо подвергнуть его наноструктуризации [1,3].

На сегодня известны два основных метода получения наночастиц: 1) физический, что включает термическое выпаривание наночастиц при обработке плазмой, лазером, электрической дугой и др., конденсацию исходного материала в вакууме, механохимическое диспергирование, электроэрозию, литографию; 2) химический, который заключается в получении наночастиц металлов методами термического или радиационного возобновления  соединений, которые содержат металлы, их разложение при действии ультрафиолета, ультразвуке, температуры, золь-гель метод [4,7]. Среди физических методов получения НЧ наибольшее применение в промышленной и лабораторной практике получили методы гомогенизации под высоким давлением и микрофлюоридизации, несколько реже применяется диспергирование при ультразвуковом воздействии. Особо эффективными справедливо считаются дисперсные системы, в которых вещества распределены в среде, где одновременно могут сосуществовать два или три агрегатных состояния. Такие системы принято называть некогерентными. В настоящее время уникальные физические свойства наночастиц, возникающие за счёт поверхностных или квантово-размерных эффектов, являются объектом интенсивных исследований.  Важно также отметить, что классические законы физики остаются справедливыми для систем с размерами до 10 нм, а при дальнейшей миниатюризации возникают новые закономерности, что требует учета квантово-механических эффектов и связанных с ними особенностей. Комбинируя состав и строение атомарных соединений, а также размерности создаваемых структур, можно изменять свойства вещества на наноуровне и получать физические характеристики, не имеющие аналогов среди классических методов и подходов. Уже сейчас существуют возможности производства НЧ некоторых типов, размеры которых регулируются точными физико-химическими методами, в частности, нанокластеров, придавая  новые функциональные характеристики которым, можно добиться использования этих наноструктур в качестве носителей фармацевтических препаратов или гормонов [4,7,8].

Сравнительный анализ показывает, что наиболее перспективными и эффективными на данный момент являются физические способы получения НЧ, заключающиеся в интенсивном тепловом или силовом воздействии на исходный материал, поскольку предопределяют получение НЧ с повышенным уровнем свободной энергии и более чистых по составу. При изготовлении наноструктурных материалов используется целый ряд вспомогательных методик. Физические методы изготовления неупорядоченных наноматериалов сводятся к уплотнению путем измельчения исходных материалов, обычно порошков металлов, в шаровых мельницах, затем их уплотнению под действием высоких температур и давления. Еще один метод изготовления неупорядоченных наноструктур заключается в «закаливании» расплава, когда расплав охлаждается настолько  быстро, что получаемое вещество не успевает образовывать кристаллическую структуру. Наноструктурные слои можно получать с помощью методов, базирующихся на выделении фаз газа и жидкости. Также данные методики позволяют получать высокодисперсные порошки на основе НЧ, что чрезвычайно важно при дозировке лекарственных средств [4,6,7].

Химические пути синтеза включают в себя электрохимический способ, синтез методом золь-гель, а также методы с использованием различным полимерных систем. Самые современными являются супрамолекулярные системы, в которых вещество формируется за счет привязывания массивных полимерных образований друг к другу с помощью более маленьких молекул. Развитые химические методы охватывают классические приемы коллоидной химии, а также новейшие подходы, например, использование наноэмульсий. Наноэмульсии используют в медицине и фармакологии для парентерального питания. Их применение позволяет повысить эффективность и снизить побочные эффекты, уменьшив дозу лекарственных препаратов, уменьшить реакцию в месте введения. Несмотря на наличие определенных преимуществ, химические пути синтеза НЧ обладают рядом недостатков. Данные способы, заключающиеся в восстановлении, разложении или синтезе исходных материалов, характеризуются многостадийностью, использованием высокотоксичных соединений, наличием примесей исходных соединений, что требует многократной очистки от балластных веществ на каждой стадии [3,7].

Таким образом, существует множество хорошо изученных физических и химических методов изготовления наноструктур. Комбинирование методик на этапах синтеза наночастиц представляется наиболее результативным способом достижения нанофармакологических и медицинских целей. Инновация заключается в комбинировании средств и методик с целью создания поверхностей с новыми функциональными характеристиками. Исключительно новым можно считать только развитие новейших методов супрамолекулярной химии для синтеза материалов с необычными свойствами. Резюмируя все вышесказанное, можно прийти к знаменателю, что изготовление наноматериалов для медицинских и фармакологических целей требует соответствия стандартам биодоступности, безопасности, эффективности, в связи с чем для этой цели избираются наиболее комплексные методы синтеза, которые во многом предопределяют будущие свойства синтезируемых наносистем.


Библиографическая ссылка

Черных В.В. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ СИНТЕЗА НАНОЧАСТИЦ ДЛЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ // Международный студенческий научный вестник. – 2014. – № 2. ;
URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=11862 (дата обращения: 07.12.2022).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074