Нанотехнологии могут произвести революцию в ортопедии

У нанотехнологий огромный потенциал в медицине и ортопедии, в частности. Ключевой вопрос, который беспокоит медицинское сообщество - можно ли быть уверенным в том, что применение нанотехнологий не причинит пациентам вред в долгосрочной перспективе. Необходимы исследования со строгой оценкой результата касательно безопасности нанотехнологий в ортопедии, считает профессор Н. Бальдини из Ортопедического университета в Риццоли и университета Болоньи. Своими соображениями ученый поделился с коллегами, выступая на 15-ом Международном конгрессе, прошедшем в Лондоне. 

Применение нанотехнологий в ортопедической хирургии далеко не фантастика. Нанонаука проторила себе путь во многих ключевых сферах ортопедии и применяется в клинической практике. Сегодня находятся на подъеме исследования методов лечения, которые связаны с манипуляциями над отдельными генами или молекулярными путями. Рекомбинантные технологии, которые заключаются в производстве естественных антител для снижения резорбции (рассасывания) костной ткани, уже используются. 

Развивающиеся области экзосомной науки и техники служат хорошим примером симбиоза нанотехнологий и биотехнологий. Экзосомы являются субклеточными структурами, которые производятся клетками в организме, и выполняют функцию носителей белков, таких как факторы роста, они действуют в качестве переносчиков информации и имеют возможность активировать клетки-мишени. 

Большинство нанотехнологий находятся еще в стадии разработки, но некоторые из них уже начинают применяться на практике. К примеру, существуют предпосылки для применения нанотехнологий в лечении рака костей. Это уже возможно в теории, но пока очень дорого, отмечает доктор Бальдини. 

Нано-перевозчики были разработаны, чтобы доставлять биологически активные вещества непосредственно в то место, где они нужны, к примеру, в опухоль кости. Таким образом, цитостатические препараты или лечебные молекулы поставлялись бы именно туда, где они необходимы и, причем, в конкретные сроки. В результате такого лечения получилось бы избежать повреждения здоровых тканей, а это очень важно для безопасности пациента.

Сближение нанотехнологий и технологий получения «медицинских изображений» могло бы произвести настоящую революцию в молекулярной визуализации. Этот метод известен как «наноизображение». Он позволяет обнаруживать отдельные молекулы или клетки в рамках комплексной биологической среды. Для обнаружения используются, например, флуоресцентные нанокристаллы такие как квантовые точки. Эти наночастицы помогают маркировать определенные ткани или клетки, которые можно визуализировать по наличию свечения. Исследователи возлагают большие надежды на квантовые точки, поскольку они должны быть особенно полезны для визуализации в живой ткани, где сигналы зачастую теряются либо удается получить неясные образы.

Наноструктурированные материалы также могут быть использованы для усовершенствования ортопедических устройств. Поверхностные свойства имплантов могут быть улучшены таким образом, чтобы они в большей степени способствовали функционированию клеток-остеобластов, тем самым поощряя интеграцию импланта в костную ткань. Уже разрабатываются биомиметические функционализованные полимеры, которые имитируют внеклеточный матрикс костной ткани, они могут быть использованы в тканевой биоинженерии.

Применение нанотехнологий в будущем позволит также сделать ортопедические материалы  прочнее и легче. К примеру, углеродные нанотрубки имеют такую же твердость, как и бриллианты, и они в сто раз прочнее стали, однако имеют лишь шестую часть ее массы.

Наноструктурированная керамика может решить проблему трения и уменьшить износ искусственных суставов. Еще одной перспективной инновацией являются нанокристаллические серебряные мембраны, которые можно использовать в качестве перевязочных материалов. Такие мембраны помогут снизить вероятность послеоперационной инфекции и ускорить заживление ран. Интересной разработкой являются и импланты с нанопокрытиями, содержащими цитокины.

Что же касается исследования безопасности нанотехнологий в ортопедии, то они еще находятся на ранней стадии. Наночастицы гораздо меньше пор различных биологических тканей, поэтому важно провести тщательное исследование безопасности. К примеру, наночастицы могут легко покидать импланты. Что будет происходить с ними в условиях организма? Вероятно, наибольшую опасность представляют наноматериалы, содержащие неорганические вещества и соединения - металлы и оксиды. Наночастицы обладают высокой реакционной способностью и могут спровоцировать различные, еще пока неизвестные, химические реакции в организме, сообщил доктор Бальдини.  Кроме того, метаболизм наночастиц может происходить в различных органах и системах организма - в кровеносной системе, почках, печени, что, возможно, приведет к воспалению и оксидативному стрессу. Влиянию «мусорных» наночастиц на многие ткани пока не определено. Стоит узнать, токсичны ли они для мозга и легких. Хотя у нанотехнологий в ортопедии огромный потенциал, стоит также пристально изучать вопросы безопасности их применения в медицине, резюмировал доктор Бальдини.

Автор материала Елена Васильева, врач общей практики специально для Spinet.ru

Также стоит почитать: