Сегодня нано (будь то технологии или частицы) у всех на слуху. Хотя мало кто понимает, что это такое. Стоит, однако, уменьшить частицы твёрдого тела до невозможно малых размеров, объясняет доктор физико-математических наук, профессор Анатолий Ермаков, как они начинают менять свои свойства. Главное — понять, насколько уменьшить и до каких пределов.
Человеческий волос, например, толщиной около пятидесяти микрон. Разделите эту цифру в тысячу раз и вы попадёте в нанодиапазон. Если речь о металле, температура плавления которого обычно составляет от пятисот до полутора тысяч градусов, то в наносостоянии он может расплавиться при комнатных условиях. Меняется не только точка плавления, меняется твёрдость, упругость, пластичность, электрические и магнитные особенности...
Как это явление использовать в реальной жизни, учёные задумались ещё в конце шестидесятых годов прошлого века. Правда, тогда технологии такого рода называли аэрозольными или высоко (а также ультра) дисперсными. Но, во всяком случае, мысль о применении этих свойств в медицине не оставляла учёных. Работы начались повсеместно. Лет 12–15 назад к ним подключился Институт физики металлов УрО РАН. И тогда же физики вплотную занялись изучением возможностей диагностики и лечения онкологических заболеваний. Ведь крошечные металлические частицы способны в изменённом состоянии добраться до нужной клетки да ещё послужить транспортным средством для доставки туда лекарственных препаратов. На них, собранных в нужном месте и в нужном количестве, останется только воздействовать электромагнитным полем или лазерным пучком. В результате наночастицы в опухоли нагреются. И температура, поднявшаяся до 43–44 градусов, убьёт больную клетку.
В конце концов, организм тоже частенько борется с недугом повышением температуры. Да и в основе химиотерапии лежит тот же принцип. Только химиотерапия подавляет всю иммунную систему, а здесь воздействие идёт целенаправленно, в нужную точку.
Кажется, всё просто. На самом деле учёные всего мира бьются над проблемой — как доставить наночастицы по выбранному адресу. Потому что печень, строгий страж чистоты крови, имеет обыкновение перехватывать незнакомый продукт на полпути к цели. Её, конечно, пытаются обмануть, используя, в частности, жировую прослойку, в которую помещают нановещество. Но работы в этом направлении — непочатый край. К тому же, прежде чем лечить, надо болезнь диагностировать. Чем раньше, тем лучше.
Уральские учёные развивают простой и дешёвый способ использования магнитных наночастиц. Ведь заболевание меняет состав биологических жидкостей. По крови, например, можно определить наличие бактерий, вирусов или тех же раковых клеток в организме. Не только определить, но и в дальнейшем отслеживать, как количество патогенов уменьшается в процессе лечения. И уменьшается ли. Но до сих пор вещества, используемые с этой целью, были недолговечны и быстро разрушались в организме, тем самым резко снижая возможный эффект. Предложение — использовать наночастицы, покрытые углеродом — и есть большой успех уральцев. Углерод не ядовит и очень стабилен. Уже это обещает хороший результат. А ещё к нему тоже можно «привязать» требуемое лекарство. И тогда... Но это уже работа для медиков будущего.
Кстати
Учёные Института физики металлов совместно с коллегами из пермского Института экологии и генетики микроорганизмов (оба УрО РАН) использовали этот метод для диагностики столбняка и дифтерии. Результат получился отличный.
Комментарий
Михаил ДЕГТЯРЁВ, заместитель директора по научной работе Института физики металлов УрО РАН:
— В настоящее время наноматериалы рассматриваются как очень перспективные для различного применения в технике и медицине. В нашем институте разработаны методы синтеза нанопорошков и нанокомпозитов. И физики в сотрудничестве с биологами и медиками участвуют в поиске создания средств диагностики и терапии многих, в том числе социально значимых недугов.
