Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис. 1. Легочный сурфактант препятствует спаданию альвеол, подобно могучему титану-атланту, что держит на своих плечах Землю.
Оригинальные художества: Связь науки медицинской паразитологии, вирусологии, литературного перла Дж. Свифта и нанотехнологии в раскрытии явления сверхпаразитизма.

Игры разума

Ключевые слова:  Интернет-олимпиада, ПАВ, поверхностно-активная легочная структура, сурфактант, творчество

Автор(ы): О.А.Астраханцева

Опубликовал(а):  Шушарина Анастасия Леонидовна

20 мая 2011

Атланты наших лёгких и нанотехнологии:

Слово «сурфактант» является аббревиатурой английской фразы «поверхностно-активная легочная структура» и представляет собой секрет, вырабатываемый в альвеолах {Прим. ред.: в общем случае просто ПАВ, конечно, здесь и далее речь идет о специфическом для медицины термине "легочный сурфактант", который автором называется просто "сурфактантом"}. Сурфактант - эмульсия фосфолипидов, белков и холестерина, покрывающая поверхность легочных альвеол в виде мононуклеарного слоя толщиной 10-50 нм. Функциональное значение легочного сурфактанта - снижение сил поверхностного натяжения, стремящихся уменьшить радиус альвеол, а также в антиинфекционной защите легких. Недостаточная выработка сурфактанта может привести к развитию ряда заболеваний.

Задания:

  1. Известно, что вирусные заболевания, подобные гриппу, не выражены при морозной погоде, а пик этих недугов приходится на температурный диапазон от
    0 до – 10 градусов Цельсия. Какова роль в этом феномене сурфактанта?
  2. Что будет происходить с наночастицами, попадающим в дыхательные пути человека с выбросами дизельных двигателей и им подобных источников?
  3. Можно ли использовать достижения нанотехнологий, чтобы компенсировать недостаточную выработку легочного сурфактанта? Какие проблемы необходимо устранить при этом?
  4. Может ли найти применение легочный сурфактант и его аналоги в нанотехнологиях?

Решение:

1. По сути, сурфактант – это естественный уловитель и дезактиватор нанообъектов и микрообъектов живой природы. Прослеживается корреляция между температурным режимом и интенсивностью выработки сурфактанта. В морозную погоду сурфактантная пленка утолщается до 50 нм. Увеличивается количество SP-A и SP-D гидрофильных белков сурфактанта, участвующих в антиинфекционной защите легких. К тому же, в слоях под сурфактантом располагается содержащая
макрофаги гипофаза, являющаяся основой для самого сурфактанта.

2. Выбросы дизельных двигателей и других подобных источников загрязнения воздуха являются серьезной проблемой не только из-за малых размеров содержащихся в них частиц неполного сгорания топлива и токсичности, но и потому, что предположительно могут провоцировать злокачественные новообразования. Компьютерное моделирование, проведенное в Университете Мичигана группой А. Виоли (2008 г) показало, что такие наночастицы не будут выводиться из легких, а будут захвачены сурфактантом, притянуты и связаны его липоидной составляющей. Таким образом, присутствие наночастиц может мешать основным функциям легочной поверхностно-активной жидкости, прерывая взаимодействие между пептидами и липидами. Дальнейшие исследования показали, что накопление наночастиц в легких может привести к воспалительным процессам, закупорке кровяных сосудов, изменениях в дыхательном процессе и ритме работы сердца.

3. Отвечая на вопрос о возможности использования достижений нанотехнологий для компенсирования недостаточной выработки легочного сурфактанта, можно сказать, что существует ряд объективных трудностей:

  • Разнородные причины нарушения выработки сурфактанта. Например: экзогенные (ожог,интоксикация вредными парами лакокрасочных материалов, инфекция), эндогенные (недоношенный плод) либо отклонения наследственного характера (связанные с дефектами ферментативных структур)
  • Токсичность нанотехнологических компонентов (здесь решение лежит в области поиска безопасных аналогов или инактивации токсикологического эффекта существующих)
  • Выработка сурфактанта в альвеоцитах происходит постоянно. Каждые 5 часов происходит обновление слоя сурфактанта. Поэтому логично предположить невысокую эффективность замещающей терапии, связанной с целевой доставкой сурфактанта к лёгким с помощью нанообъектов. Поэтому гипотетическое решение наследственных патологий целесообразнее искать в области генетической инженерии и терапии. Возможность починки последовательностей ДНК, отвечающих за выработку белков сурфактанта, с помощью запрограммированных нанороботов, с помощью вирусных векторов и др. Но реализацию этого шага затрудняет еще одна особенность сурфактанта.
  • Сурфактант является сложносоставным компонентом. У всех млекопитающих сурфактант обладает схожим составом, включает 90% липидов и 10% белков-апопротеинов, называемые протеинами сурфактанта (выделяют SP-A, -B, -C, -D). В настоящий момент производится легочный сурфактант биологического происхождения (из легочной ткани животных и амниотической жидкости человека) и синтетический аналог. Препараты биологического происхождения содержат весь комплекс белков, а синтетический – частичный. При этом, перевес за синтетикой, так как биологический препарат может содержать инфекционный материал и вызывать серьезные патологии.

Так как фосфолипидную составляющую сурфактанта можно синтезировать химически, то возможным решением будет объединить транспортную доставку липоидной структуры с помощью безопасного нанаообъекта и коррекцию клеток ДНК, отвечающих за производство протеинов сурфактанта, а также ферментов, обеспечивающих сборку двух частей. При этом, необходимо разобраться с регуляцией выработки белка в ответ на поступление фосфолипидной составляющей. В дальнейшем могут быть разработаны технологии восстановления компартментов клетки, отвечающих за синтез фосфолипидной части структуры. Вариаций решения достаточно много.

4. К ответу на вопрос: может ли найти применение легочный сурфактант и его аналоги в нанотехнологиях, следует подходить творчески. Следует рассмотреть перспективы сурфактанта для заполнения полостей наногубки, используемой для трансплантации. Предположительно существует возможность использования антиинфекционных свойств белков легочного сурфактанта и перенос их в различные части тела. Необходимо выяснить роль сурфактанта в снижении сил поверхностного натяжения, стремящихся уменьшить
радиус эластичной полости. И т.д.

Источники:

  1. Иллюстрация: http://atrlantida-rusi.ru/wp-content/uploads/2010-11-08/antichnye-zhe-legendy-o-zemle-naxodyashhejsya_1.jpg
  2. Неконтролируемы выбросы наночастиц из дизельных двигателей могут блокировать процесс дыхания //www.nanonewsnet.ru
  3. Lewis JF, Veldhuizen R. The role of exogenous surfactant in the treatment of acute lung injury. Annual Review of Physiology. 2003, 65(March): 613-642
  4. Ершов А.Л. Повреждение и замещение сурфактанта при респираторном
    дистресс-синдроме взрослых. (обзор литературы) Институт проблем хирургии, Сан
    Антонио, Техас. http://www.critical.ru/default.htm

Ссылки на иллюстрации к заданию "оригинальные художества":

http://www.stihi.ru/pics/2008/07/13/1278.jpg

http://i069.radikal.ru/1005/69/3ec3130b2988.jpg

http://www.astrosurf.com/luxorion/Bio/mimivirus-int.jpg

http://www.mod27.com/Ameba.jpg

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/bf/Hookworms.JPG/800px-Hookworms.JPG


В статье использованы материалы: Интернет-олимпиада


Средний балл: 10.0 (голосов 1)

 


Комментарии
Слово «сурфактант» является аббревиатурой английской фразы «поверхностно-активная легочная структура» и представляет собой секрет, вырабатываемый в альвеолах. Сурфактант - эмульсия фосфолипидов, белков и холестерина...

Я конечно понимаю, что это публикуется "как оно есть", но есть же граница, где начинает полностью теряться смысл
Владимир Владимирович,
надо бы пояснить авторам терминологическую ошибку - это принципиально, поскольку слово "сурфактант" (surfactant) встречается в 90% физико-химических статей (в том числе "нанотехнологических").
Surface - поверхность, surfactant - вещество, взаимодействующее с поверхностью, ("активное на поверхности") - т.е. обычное ПАВ.
А то, что имел в виду автор, называется " Pulmonary surfactant"

...потом можно пояснить, что собственно ПАВ (сурфактант) не может быть эмульсией...
(и мне стыдно, но стоит признаться, что дальше у меня мысли как в том анекдоте - "отмыть этого или просто завести нового..." )
Разумеется, уважаемые коллеги правы насчет 90 - 99% физико -химических статей, но медики живут по своим понятиям. Не судите строго автора!
Мне довелось слушать несколько докладов (в том числе и медиков) по легочным сурфактантам - так они и должны называться. Никаких "других понятий" мне не встречалось.
И, на мой ограниченный взгляд, бывает или "правильно", или "не правильно" - иными словами, больной или будет жить, или, увы, немного... чуточку... нет...
Вы правы. Ввел примечание.
Примечание существенное. Действительно имелся в виду именно легочный сурфактант Pulmonary surfactant.
Не судите слишком строго. Это первая пробная публикация учителя биологии . Поэтому буду рада услышать конструктивные замечания расширяющие горизонты моего понимания.
Интересно, а найдёт ли это применение в практике лечения всё более болеющих жителей Земли? А то вирусы каждый год заставляют болеть большинство населения нашей планеты.
Но скорее всего, человечеству не удастся полностью победить болезни !!! ???

А, может быть, каждого человека поместить в охлаждающий термостат?
"А, может быть, каждого человека поместить в охлаждающий термостат?"
Думаю, что этот прием уже получил развитие в криотерапевтической практике. Спец. салоны предлагают услугу недолгого воздействия низких температур на тело человека...
С нашей отечественной бесплатной медициной точно не получится победить болезни
Если только не по принципу выживает сильнейший!
спасиба за информацию

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Фотонный кристалл
Фотонный кристалл

Периодическую таблицу Менделеева опять улучшили: наночастицы пятивалентного плутония
Соединения шестивалентного плутония в щелочной среде могут привести к кристаллизации фазы (NH4)PuO2CO3, которая стабильна в течение нескольких месяцев и содержит пятивалентный плутоний. Получение новой фазы пятивалентного плутония фундаментально интересно и открывает новые возможности в разработке более эффективных технологий переработки радиоактивных отходов.

MAPPIC 2019. Второй день
15 октября 2019 года прошел второй день I Московской осенней международной конференции по перовскитной фотовольтаике (Moscow Autumn Perovskite Photovoltaics International Conference – MAPPIC-2019). В сообщении приведены темы докладов и небольшой фоторепортаж.

MAPPIC 2019. Первый день
14 октября 2019 года успешно открылась I Московская осенняя международная конференция по перовскитной фотовольтаике (Moscow Autumn Perovskite Photovoltaics International Conference – MAPPIC-2019). В сообщении приведены темы докладов и небольшой фоторепортаж.

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

Как правильно заряжать аккумулятор?
Д. М. Иткис
Химик Даниил Иткис о том, как правильно заряжать аккумуляторы гаджетов и почему телефон выключается на холоде

Постлитийионные аккумуляторы
В. А. Кривченко
Физик Виктор Кривченко о перспективных видах аккумуляторов, фундаментальных проблемах в производстве литий-серных источников тока и преимуществах постлитийионных аккумуляторов

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.