Нанобиотехнология

Новым направлением в медицине является использование  ферментных препаратов типа «контейнер», изготовление которых стало возможным  появлению и совершенствованию  методов иммобилизации веществ. Эти препараты представляют собой  микросферы с более или менее  твердой и проницаемой оболочкой. Назначение этих лекарственных препаратов различное.

Первым типом  «искусственных клеток» следует  назвать микрокапсулы. Фермент, находящийся  внутри оболочки, не контактирует с  жидкостями и тканями организма, не разрушается протеиназами, не ингибируется, не вызывает иммунного ответа организма. Основное достоинство микрокапсул заключается в том, что их можно имплантировать в нужное место, например в непосредственной близости от опухоли. При этом микрокапсула с соответствующим содержанием будет перерабатывать метаболиты, необходимые для роста опухолевой ткани, и эта ткань не будет развиваться. Капсулы могут содержать микроскопические участки тканей. Известно, что терапии диабетических заболеваний уделяется много внимания. Имплантация лекарственного начала избавила бы пациентов от ежедневных инъекций инсулина.

Следует учитывать, что микрокапсулы, вводимые в кровь, могут забивать кровеносные сосуды и, следовательно, являться причиной образования  тромбов. Однако эффективность микрокапсул  при использовании их в виде колонок  для диализа в аппарате «искусственная почка» несомненна. При этом объем  аппаратов и, соответственно, количество необходимых и очень дорогих  растворов резко сокращается.

В ряде случаев  используются высокомолекулярные соединения, растворимые в определенных условиях и сохраняющие высокую прочность  оболочек в других. Так ведет себя ацетилфталилцеллюлоза, микрокапсулы из которой интактны в желудочном соке и растворяются в кишечнике, освобождая содержимое. Сейчас интенсивно исследуются свойства микрокапсул, стенка которых состоит из оболочек эритроцитов. Содержимое эритроцитов удаляется, а «тень» заполняется ферментом. Серьезные успехи достигнуты при лечении аспарагин-зависимых опухолей препаратами аспарагиназы в оболочках эритроцитов. Используются оболочки и других клеток. Так, описаны лекарственные препараты, включенные в оболочки макрофагов. Последние имеют тенденцию накапливаться в очагах воспалений, а следовательно, могут транспортировать туда как низко-, так и высокомолекулярный лекарственный препарат. Существенной положительной стороной «теней» клеток в качестве носителя является их полная совместимость с организмом пациента, поскольку этот носитель готовят на основе клеток, выделенных из крови пациента, и возвращают их ему же с новым содержимым.

Другим важным классом лекарственных соединений являются генно инженерные ферменты, соответствующие ферментам человека. По сравнению с ферментами, которые получают из природного сырья, они обладают рядом преимуществ: низкой антигенностью, высокой специфичностью фармакологического действия, отсутствием контаминирующих инфекционных агентов. Генно-инженерные технологии позволяют легко увеличивать промышленное производство ферментов. Ферменты находят все более широкое применение как биокатализаторы в фармацевтическом производстве.

Биокаталитические технологии.

Направленная  модификация с помощью методов  генной инженерии открывает возможности  трансформации структуры ферментов  таким образом, что они приобретают  качественно новые свойства. Так, особый интерес в мире сейчас представляет возможность перехода от пенициллинов к цефалоспоринам с помощью генно-инженерного фермента экспандазы, благодаря чему унифицируется биотехнологическая часть получения антибиотиков. Далее с помощью других биокаталитических процессов и совмещения их с химическими можно производить класс новых антибиотиков для борьбы с инфекциями.

Биокаталитические подходы открывают большое поле для различных вариантов построения новых фармацевтических процессов. В частности, использование генно-инженерных ферментов позволяет получить оптически активные изомеры соединений, которые составляют более 70% всех лекарств. При этом период окупаемости биокаталитических процессов значительно короче по сравнению с химическим синтезом, а по энергозатратам и капиталовложениям они тоже имеют большие перспективы. Техноинженерные ферменты широко используются для создания диагностических тест-систем в биохимическом, иммуноферментном и ДНК-анализах.

Заключение

Биотехнология - это производственное использование  биологических агентов или их систем для получения ценных продуктов  и осуществления процессов различного назначения. В целом, биотехнология  представляет собой систему приемов, позволяющих получать промышленным способом ценные продукты за счет использования  процессов жизнедеятельности живых  организмов.

В фармацевтической промышленности биотехнологии применяются  для производства антибиотиков, иммунобиологических  препаратов, генно-инженерных лечебно-профилактических препаратов, для производства энзимов, биологически активных веществ и других медицинских препаратов. Важным направлением биотехнологий в медицине является использование биотехнологий для реконструкции тканей и органов человека с использованием стволовых клеток.

Одним из перспективных  направлений является использование  нанотехнологий в медицинских целях, создание новых носителей и средств целевой доставки лекарственных препаратов.

Новые биологические  технологии используются в диагностике  и лечении сердечно-сосудистых, онкологических, аллергических и эндокринных заболеваниях.

Ежегодный прирост  мирового рынка биотехнологической продукции составляет 7-10%. Уже сегодня  использование биотехнологических разработок позволяет решать многие проблемы диагностики и лечения  особо опасных заболеваний, недостаточного или несбалансированного питания, повышения качества питьевой воды, обеззараживания опасных для  человека и окружающей среды отходов.

В настоящее  время биотехнология решает проблемы не только медицины или создания пищевых  продуктов путем ферментации (традиционной области ее применения); с ее помощью  ведется, например, разработка полезных ископаемых, решается проблема энергоресурсов, ведется борьба с нарушениями  экологического равновесия и т.д. В некоторых странах (например, Японии) биотехнология объявлена «стратегической индустрией», а в других (например, Израиле) включена в число научных направлений с указанием «национальный приоритет». В США число биотехнологических фирм за 1985 — 2005 гг. достигло полутора тысяч. В Европе их несколько сотен.

Характерен  рост числа специализированных периодических  изданий по биотехнологии, выпускаемых  в разных странах, международных  и региональных биотехнологических конгрессов и конференций.

Список литературы

1.    www.biotechprogress.ru

2.    www.rusbiotech.ru/spec/show.php?id=1719

3.    Албертс Б., Брэй Д., Льюис Дж. и др. Молекулярная биология клетки. М.: Мир, 1994 г., 444 с.

4.    Бейли Дж., Оллис Д. Основы биохимической инженерии. В 2-х томах. М.: Мир, 1989 г.

5.    Биотехнология: Учебное пособие  для ВУЗов /Под ред. Н.С. Егорова, В.Д. Самуилова.- М.: Высшая школа, 1987.

6.    Грачева И.М., Кривова А.Ю. Технология  ферментных препаратов. М.: Элевар, 2000 г., 512 с.

7.    Манаков М.Н., Победимский Д.Г. Теоретические основы технологии микробиологических производств. М.: Агропромиздат, 1990 г., 272 с.

8.    Матвеев В.Е. Научные основы  микробиологической технологии. М.: Агропромиздат, 1985 г., 224 с.

9.    Основы фармацевтической биотехнологии:  Учебное пособие / Т.П. Прищеп, В.С. Чучалин, К.Л. Зайков, Л.К. Михалева. – Ростов-на-Дону.: Феникс; Томск: Издательство НТЛ, 2006.

10.  Сазыкин О.Ю. Биотехнология: учеб. пособие для студентов высш. учеб. заведений / Ю.О. Сазыкин, С.Н. Орехов, И.И. Чакалева; под ред. А.В. Катлинского. – 3-е изд., стер. – М. : Издательский центр «Академия», 2008.

11.  Щелкунов  С.А. Генетическая инженерия. Ч.1. Новосибирск: НГУ, 1994г.