Совсем недавно слово «нанотехнологии» звучало как неологизм, а рассказы об их применении походили на эпизод из научной фантастики. Но уже сегодня они, оказывается, всё плотнее входят в нашу жизнь, а завтра могут сделать её дольше и лучше.
— Я совершенно убежден, что настоящую революцию нанотехнологии вначале произведут именно в медицине, а в последствии полученные результаты дадут мощный толчок к развитию и других отраслей, — говорит Виктор Балабанов, эксперт госкорпорации «Роснано», доктор технических наук, профессор Московского государственного агроинженерного университета, автор книги «Нанотехнологии. Наука будущего». — Уже сейчас нанотехнология играет весьма важную роль в этой области, обеспечивая медицинские исследования самым современнейшим лабораторным оборудованием — электронной микроскопией.
— Можете ли Вы назвать самую перспективную, на Ваш взгляд, нанотехнологическую разработку в медицине?
— Важно понимать, что нанонаука — это не только нанообъекты, но и различные инструментальные средства, позволяющие изучать и манипулировать такими частицами. Так, создание в 1986 году немецким физиком Гердом Биннигом сканирующего атомно-силового микроскопа (АСМ) явилось важнейшим этапом в исследовании живых организмов, тканей, включая структуру ДНК, расшифровку генома человека. Вместе с ним появилась и возможность лечения ряда болезней на генном уровне. АСМ при помощи зонда позволяет: удалить из структуры ДНК ген, ответственный за наследственную болезнь; путем манипуляции атомами создать новую молекулярную структуру (биоробота), способного к восстановлению поврежденных клеток — и многое другое. По моему мнению, дальнейшее развитие методов электронной микроскопии (электронного зондирования) является наиболее перспективным прикладным нанотехнологическим направлением исследований и его эффективного применения в медицине двадцать первого века.
— Расскажите, пожалуйста, каковы перспективы применения нанотехнологий в косметологии?
— Наверное, многие знакомы с заявлением вице-премьера правительства России Сергея Иванова на Совете Федерации 19 марта 2008 года, что нанотехнологии пока освоили только жулики, которые уже рекламируют всевозможные нанокремы. «Никто не знает, что будет с вашей рукой, когда вы их намажете. И никакого нано там нет. Просто модное слово взяли», — заявил он. Конечно, такие заявления не добавляют оптимизма производителям, а тем более покупателям косметической продукции, содержащей наночастицы или созданной с использованием нанотехнологий. Всегда найдутся непорядочные производители, которые, так сказать, в бочку меда (позитива) добавят ложку дегтя (негатива), но в целом косметология — это очень перспективный рынок для применения наноматериалов, например, на основе органических соединений серебра и золота или биологических компонентов наноуровневого масштаба.
— И всё-таки, как Вы считаете, это просто рекламный трюк или применение нанотехнологий в массовом производстве косметики — уже реальность? Ведь сейчас на прилавках полно кремов и шампуней с пометкой на упаковке: «С наночастицами» или «С применением нанотехнологий».
— Тот факт, что такие крема и шампуни появились в открытой продаже, говорит о том, что они в той или иной мере востребованы потребителем, т. е. нами, и не вызывают у него отторжения. Ведь наночастицы — это не только углеродные нанотрубки или фуллерены, это могут быть различного рода биологические пигменты, например, широко применяемые в кремах от загара, или другие активные наноразмерные компоненты. Такие вещества наиболее эффективны в том случае, когда требуется воздействие на внутренние ткани, при том, что количество наночастиц в косметическом средстве или шампуне может быть существенно снижено при одновременном повышении их эффективности.
Более того, ряд производителей, успешно применяющих в своей продукции различные достижения нанотехнологий, наоборот этот факт всячески не афишируют, чтобы не отпугнуть потенциальных покупателей, напуганных определенной «наношумихой», заявлениями ряда ученых, политиков и антирекламой. Но в целом, не смотря на всё вышесказанное, производство и продажа косметической, да и вообще нанотехнологической продукции, будет стремительно расти, а производители не станут бояться указывать на этикетке то, что они используют нанотехнологии.
— В книге «Нанотехнологии. Наука будущего» Вы пишете, что нанотехнологии в медицине существовали задолго до появления самого термина. Например, мыло с дезинфицирующим эффектом. Есть ли ещё в нашем быту нанотехнологии, о которых мы и не подозреваем?
— Несомненно, окружающий нас мир полон объектами наноуровня (размером не более 100 нм хотя бы в одном измерении), в основном достаточно недружественных для нашего организма: это и большинство вирусов, и обыкновенная сажа, присутствующая в отработанных газах дизельных двигателей, и наночастицы износа автомобильных шин и рельс метро, постоянно присутствующие в воздухе подземки, а также обыкновенная нить паутины, представляющую собой жгут из множества переплетенных нановолокон общей толщиной от 5000 нм до 0,5 мм.
Если же говорить о бытовых примерах нанотехнологий, то это прежде всего разработки в области электроники, связи и энергетики, такие как компьютеры, некоторые из видов светотехники, элементы оборудования сотовой связи, солнечные батареи и ряд других. В строительстве всё чаще применяются специальная керамическая плитка, покрытия, лак и краски, реализующие так называемый «эффект лотоса», открытый в 1975 году немецкими учеными-ботаниками Вильгельмом Бартхлоттом и Кристофом Найнуйсом. Этот эффект основан на наноскопических свойствах ряда растений и позволяет создавать самоочищающиеся материалы. Стоит отметить, что данный эффект самоочистки наблюдается не только у лотоса (или, возможно, у керамической плитки в Вашей ванне), но и у ряда других растений (листья капусты, камыша, водосбора, тюльпана), а также у животных (крылья стрекоз и бабочек) на Вашей даче или огороде.
Значительное количество товаров нефтехимии, особенно для автомобильной промышленности, в настоящее время также созданы на базе нанотехнологий — это и новые альтернативные виды топлива и катализаторов к ним, и присадки и добавки к смазочным материалам, и шампуни и полироли, и специальные средства для текстиля, резины и пластика, а также многие другие препараты. Более подробно о других нанотехнологических эффектах и разработках Вы можете прочитать в моих, или в подобных, книгах на данную тематику.
— Одна из самых фантастических идей, связанных с нанотехнологиями в медицине, — это, пожалуй, нано-роботы, которые будут исполнять роль врачей внутри человеческого тела и ремонтировать его на клеточном уровне. Как далеко мы находимся от реализации этой затеи? Или она действительно — только фантастика?
— Впервые идея медицинских нано-роботов была сформулирована в 1967 году именно писателем-фантастом, американцем Айзеком Азимовым, родители которого были выходцами из бывшего Советского Союза, а в последствие поддержана многими известными учеными, в частности Робертом Фрейтасом и получила дальнейшее развитие.
По моим прогнозам, химерные нанобиоструктуры (т. е. созданные на основе биологических структур — генетически модифицированных вирусов, молекул нуклеиновых кислот или ферментов (энзимов) — и имеющие возможность транспортировать по организму медицинские нанодатчики, лекарственные препараты или даже ремонтные клеток взамен пораженных) будут разработаны ближайшие 10-12 лет и уже через 15 лет войдут в повседневную практику вроде прививок или флюрографического обследования. Уже сейчас подобные разработки проходят интенсивные испытания во многих исследовательских и медицинских центрах по всему миру. Например, разработаны и испытываются особые глазные капли, содержащие магнитные наночастицы, заметные только в электронный микроскоп, но которыми можно управлять при помощи магнитного поля, т. е. подвезти к пораженному участку и уничтожить больную клетку. Подобные медицинские технологии уже сейчас разрабатываются также для лечения прогрессирующих форм рака груди и ряда других заболеваний.
— Как думаете, могут ли нанотехнологии стать альтернативой стволовым клеткам, применение которых столкнулось с вопросами этики?
— На мой взгляд, большинство противников исследований стволовых клеток лично никогда не сталкивались с проблемами, которые эти исследования могут в перспективе решить (или хотя бы позволить приблизиться к их решению), — это наследственные и врожденные дефекты развития, многие неизлечимые болезни, такие как детский церебральный паралич (ДЦП), болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и многие другие. Зато политические противники — премьер Великобритании Гордон Браун и лидер оппозиции Дэвид Камерон — согласованно высказались за продолжение исследований в этой области, потому что они сами воспитывают тяжелобольных детей и для них это не этический вопрос, а вопрос жизни или смерти. У нанотехнологий противников не меньше — в той же самой Англии, например, принц Чарльз, — но оба этих направления не являются альтернативными, а скорее дополняющими друг друга.
Несколько дней назад в СМИ было опубликовано печальное известие — умер тяжелобольной шестилетний сын Дэвида Камерона — Айван, в связи с чем хочу выразить мои искренние соболезнования. Стоит надеяться, что взаимно дополняющее развитие медицинских нанотехнологий и совершенствование методик применения стволовых клеток может позволить в будущем дать таким же безнадежно больным детям и вообще людям шанс не только жить, но и стать полноценными членами человеческого общества.
СПРАВКА
Балабанов Виктор Иванович, доктор технических наук, профессор. Заведующий кафедрой «Сопротивление материалов» Московского государственного агроинженерного университета имени В. П. Горячкина. Автор более 150 научных работ по проблемам трибологии, сопротивления материалов и нанотехнологий, в том числе 5 монографий и учебников, а также 15 изобретений. 10 работ опубликованы за рубежом.
— Можете ли Вы назвать самую перспективную, на Ваш взгляд, нанотехнологическую разработку в медицине?
— Важно понимать, что нанонаука — это не только нанообъекты, но и различные инструментальные средства, позволяющие изучать и манипулировать такими частицами. Так, создание в 1986 году немецким физиком Гердом Биннигом сканирующего атомно-силового микроскопа (АСМ) явилось важнейшим этапом в исследовании живых организмов, тканей, включая структуру ДНК, расшифровку генома человека. Вместе с ним появилась и возможность лечения ряда болезней на генном уровне. АСМ при помощи зонда позволяет: удалить из структуры ДНК ген, ответственный за наследственную болезнь; путем манипуляции атомами создать новую молекулярную структуру (биоробота), способного к восстановлению поврежденных клеток — и многое другое. По моему мнению, дальнейшее развитие методов электронной микроскопии (электронного зондирования) является наиболее перспективным прикладным нанотехнологическим направлением исследований и его эффективного применения в медицине двадцать первого века.
— Расскажите, пожалуйста, каковы перспективы применения нанотехнологий в косметологии?
— Наверное, многие знакомы с заявлением вице-премьера правительства России Сергея Иванова на Совете Федерации 19 марта 2008 года, что нанотехнологии пока освоили только жулики, которые уже рекламируют всевозможные нанокремы. «Никто не знает, что будет с вашей рукой, когда вы их намажете. И никакого нано там нет. Просто модное слово взяли», — заявил он. Конечно, такие заявления не добавляют оптимизма производителям, а тем более покупателям косметической продукции, содержащей наночастицы или созданной с использованием нанотехнологий. Всегда найдутся непорядочные производители, которые, так сказать, в бочку меда (позитива) добавят ложку дегтя (негатива), но в целом косметология — это очень перспективный рынок для применения наноматериалов, например, на основе органических соединений серебра и золота или биологических компонентов наноуровневого масштаба.
— И всё-таки, как Вы считаете, это просто рекламный трюк или применение нанотехнологий в массовом производстве косметики — уже реальность? Ведь сейчас на прилавках полно кремов и шампуней с пометкой на упаковке: «С наночастицами» или «С применением нанотехнологий».
— Тот факт, что такие крема и шампуни появились в открытой продаже, говорит о том, что они в той или иной мере востребованы потребителем, т. е. нами, и не вызывают у него отторжения. Ведь наночастицы — это не только углеродные нанотрубки или фуллерены, это могут быть различного рода биологические пигменты, например, широко применяемые в кремах от загара, или другие активные наноразмерные компоненты. Такие вещества наиболее эффективны в том случае, когда требуется воздействие на внутренние ткани, при том, что количество наночастиц в косметическом средстве или шампуне может быть существенно снижено при одновременном повышении их эффективности.
Более того, ряд производителей, успешно применяющих в своей продукции различные достижения нанотехнологий, наоборот этот факт всячески не афишируют, чтобы не отпугнуть потенциальных покупателей, напуганных определенной «наношумихой», заявлениями ряда ученых, политиков и антирекламой. Но в целом, не смотря на всё вышесказанное, производство и продажа косметической, да и вообще нанотехнологической продукции, будет стремительно расти, а производители не станут бояться указывать на этикетке то, что они используют нанотехнологии.
— В книге «Нанотехнологии. Наука будущего» Вы пишете, что нанотехнологии в медицине существовали задолго до появления самого термина. Например, мыло с дезинфицирующим эффектом. Есть ли ещё в нашем быту нанотехнологии, о которых мы и не подозреваем?
— Несомненно, окружающий нас мир полон объектами наноуровня (размером не более 100 нм хотя бы в одном измерении), в основном достаточно недружественных для нашего организма: это и большинство вирусов, и обыкновенная сажа, присутствующая в отработанных газах дизельных двигателей, и наночастицы износа автомобильных шин и рельс метро, постоянно присутствующие в воздухе подземки, а также обыкновенная нить паутины, представляющую собой жгут из множества переплетенных нановолокон общей толщиной от 5000 нм до 0,5 мм.
Если же говорить о бытовых примерах нанотехнологий, то это прежде всего разработки в области электроники, связи и энергетики, такие как компьютеры, некоторые из видов светотехники, элементы оборудования сотовой связи, солнечные батареи и ряд других. В строительстве всё чаще применяются специальная керамическая плитка, покрытия, лак и краски, реализующие так называемый «эффект лотоса», открытый в 1975 году немецкими учеными-ботаниками Вильгельмом Бартхлоттом и Кристофом Найнуйсом. Этот эффект основан на наноскопических свойствах ряда растений и позволяет создавать самоочищающиеся материалы. Стоит отметить, что данный эффект самоочистки наблюдается не только у лотоса (или, возможно, у керамической плитки в Вашей ванне), но и у ряда других растений (листья капусты, камыша, водосбора, тюльпана), а также у животных (крылья стрекоз и бабочек) на Вашей даче или огороде.
Значительное количество товаров нефтехимии, особенно для автомобильной промышленности, в настоящее время также созданы на базе нанотехнологий — это и новые альтернативные виды топлива и катализаторов к ним, и присадки и добавки к смазочным материалам, и шампуни и полироли, и специальные средства для текстиля, резины и пластика, а также многие другие препараты. Более подробно о других нанотехнологических эффектах и разработках Вы можете прочитать в моих, или в подобных, книгах на данную тематику.
— Одна из самых фантастических идей, связанных с нанотехнологиями в медицине, — это, пожалуй, нано-роботы, которые будут исполнять роль врачей внутри человеческого тела и ремонтировать его на клеточном уровне. Как далеко мы находимся от реализации этой затеи? Или она действительно — только фантастика?
— Впервые идея медицинских нано-роботов была сформулирована в 1967 году именно писателем-фантастом, американцем Айзеком Азимовым, родители которого были выходцами из бывшего Советского Союза, а в последствие поддержана многими известными учеными, в частности Робертом Фрейтасом и получила дальнейшее развитие.
По моим прогнозам, химерные нанобиоструктуры (т. е. созданные на основе биологических структур — генетически модифицированных вирусов, молекул нуклеиновых кислот или ферментов (энзимов) — и имеющие возможность транспортировать по организму медицинские нанодатчики, лекарственные препараты или даже ремонтные клеток взамен пораженных) будут разработаны ближайшие 10-12 лет и уже через 15 лет войдут в повседневную практику вроде прививок или флюрографического обследования. Уже сейчас подобные разработки проходят интенсивные испытания во многих исследовательских и медицинских центрах по всему миру. Например, разработаны и испытываются особые глазные капли, содержащие магнитные наночастицы, заметные только в электронный микроскоп, но которыми можно управлять при помощи магнитного поля, т. е. подвезти к пораженному участку и уничтожить больную клетку. Подобные медицинские технологии уже сейчас разрабатываются также для лечения прогрессирующих форм рака груди и ряда других заболеваний.
— Как думаете, могут ли нанотехнологии стать альтернативой стволовым клеткам, применение которых столкнулось с вопросами этики?
— На мой взгляд, большинство противников исследований стволовых клеток лично никогда не сталкивались с проблемами, которые эти исследования могут в перспективе решить (или хотя бы позволить приблизиться к их решению), — это наследственные и врожденные дефекты развития, многие неизлечимые болезни, такие как детский церебральный паралич (ДЦП), болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и многие другие. Зато политические противники — премьер Великобритании Гордон Браун и лидер оппозиции Дэвид Камерон — согласованно высказались за продолжение исследований в этой области, потому что они сами воспитывают тяжелобольных детей и для них это не этический вопрос, а вопрос жизни или смерти. У нанотехнологий противников не меньше — в той же самой Англии, например, принц Чарльз, — но оба этих направления не являются альтернативными, а скорее дополняющими друг друга.
Несколько дней назад в СМИ было опубликовано печальное известие — умер тяжелобольной шестилетний сын Дэвида Камерона — Айван, в связи с чем хочу выразить мои искренние соболезнования. Стоит надеяться, что взаимно дополняющее развитие медицинских нанотехнологий и совершенствование методик применения стволовых клеток может позволить в будущем дать таким же безнадежно больным детям и вообще людям шанс не только жить, но и стать полноценными членами человеческого общества.
СПРАВКА
Балабанов Виктор Иванович, доктор технических наук, профессор. Заведующий кафедрой «Сопротивление материалов» Московского государственного агроинженерного университета имени В. П. Горячкина. Автор более 150 научных работ по проблемам трибологии, сопротивления материалов и нанотехнологий, в том числе 5 монографий и учебников, а также 15 изобретений. 10 работ опубликованы за рубежом.
Обсуждения Косметика с нанотехнологиями