Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Кальциевое здоровье нации

Ключевые слова:  Мелихов, фармакология

Автор(ы): И.В.Мелихов

Опубликовал(а):  Гудилин Евгений Алексеевич

03 декабря 2020

Технологическое обеспечение производства и медицинского использования нанодисперсных веществ, регулирующих минеральный обмен в организме человека

В настоящее время Россия испытывает острый дефицит в лекарственных веществах и пищевых добавках, содержащих кальций. Дефицит кальция приводит к тому, что ежегодно в России около 1 млн. человек заболевает болезнями, связанными с недостатком кальция, причем их число с 2000 года увеличилось с 26 млн. до 33 млн. Сейчас в России 75% детей до 10 лет страдает остеопенией, 49% россиян до 16 лет и 10,5 млн. россиян старше 50 лет болеют остеопорозом. Как видно, проблема оздоровления населения России непосредственно связана с ликвидацией кальциевого дефицита.

О масштабах кальциевого дефицита можно судить по тому факту, что, согласно данным диетологов, каждый россиянин сейчас, в среднем, получает около 30% от необходимого ему количества кальция. А это означает, что Россия должна производить и ввозить около 70 тыс.тонн/год веществ, содержащих кальций, причем среди них не менее 6 тыс.тонн/год высокотехнологичных продуктов для лечения остеопороза, 5 тонн/год дорогостоящих композитов для стоматологии и 2,5 тонн/год стимуляторов регенерации костной ткани для лечения 0,5 млн. россиян, ежегодно обращающихся в больницы в связи с травмами. В настоящее же время Россия производит и ввозит не более 10% от необходимого количества кальция. При этом используется, в основном, продукция иностранных фирм, в результате чего Россия впала в «кальциевую» зависимость от зарубежной фармакопеи. Все это указывает на необходимость коренных изменений в разработке и производстве российских кальциевых препаратов.

Пути решения проблемы. Для решения проблемы представляется целесообразным:

  1. Провести ускоренную модернизацию действующих российских производств лекарств и пищевых добавок, содержащих кальций, и организовать производство этих продуктов по наукоемким технологиям, включая нанотехнологии.
  2. Осуществить поиск новых лекарственных форм и способов введения кальция в организм, обеспечивающих повышенную усвояемость кальция организмом, организовать производство таких форм.

Оба пути пока не обеспечены соответствующими технологиями, но опыт их создания в России имеется. Это показала разработка материала для костной хирургии «Остим», отмеченного рядом наград на международных выставках. и создание бипористой керамики для имплантантов. В России разработана методология поиска оптимальных технологии лекарственных средств при минимальных затратах на исследования. Поэтому целесообразно развернуть у нас исследовательские и проектные работы с целью выявления и реализации возможности сокращения объема необходимого производства кальций-содержащих веществ за счет улучшения их «качества».

Работы по модернизации действующих производств предполагают поиск ответа на вопрос, могут ли производящие предприятия, не прерывая выпуска продукции, изменить технологию так, чтобы сделать продукты более усвояемыми организмом человека. Чтобы ответить на данный вопрос, придется провести физико-химические исследования связи свойств продуктов с изменениями в технологии их производства (физико-химическая стадия) и биологические исследования влияния этих изменений на клеточные культуры и другие имитаты тканей человека (биологическая стадия). При положительном ответе придется изменить технологию так, чтобы продукция была максимально приближена к требованиям организма, т.е. была био-оптимизирована (химико-технологическая стадия). Каждая из указанных стадий представляется наукоемкой, но, используя опыт российских химиков-технологов, ее можно пройти относительно быстро.

Работы по поиску новых лекарственных форм целесообразно провести в три этапа.

  • На первом этапе следует изучить кинетику взаимодействия различных форм кальций-содержащих веществ с биологическими тканями, ответственными за поступление кальция в организм человека через желудочный тракт, дыхательные пути, кожный покров и путем инъекций (медико-биохимический этап).
  • На втором этапе предстоит разработать методы получения наиболее эффективных био-оптимальных форм и технологию их применения, разработать конструкции аппаратов для их промышленного производства; наработать и испытать продукты (химико-технологический этап).
  • На третьем этапе целесообразно изучить влияние теплового, акустического и электромагнитного полей и разработать оптимальные режимы сочетания ввода кальция в организм с физиотерапевтическим воздействием. Разработать аппаратуру для реализации сочетанного ввода кальция и наложения поля (физиотерапевтический этап).

Ожидается, что в результате указанных работ удается увеличить процент усвоения кальция организмом от 20-40%, что наблюдается сегодня, до 90-95 %, а это приведет к снижению предлагаемого объема производства кальций-содержащих веществ втрое.

Первоочередные работы предлагается проводить в следующих направлениях.

I. Разработка топохимической технологии «гибкого производства» кальций-содержащих веществ.

Российские химики разработали метод синтеза необходимых для ликвидации кальциевого дефицита веществ путем топохимического превращения кристаллов одного вещества в нанокристаллы других веществ (топохимический синтез). В связи с этим была выдвинута идея «гибких производств» соединений кальция в форме суспензий, паст и порошков, пригодных для введения в организм, с помощью топохимического синтеза. Для реализации этой идеи необходимо разработать технологии получения био-оптимальных продуктов, обеспечивающих заданную скорость усвоения кальция. Затем следует найти конструкцию аппаратов, в которых наночастицы могли бы изменять свойства в пределах, удовлетворяющих требованиям всех маршрутов поступления. Тогда, изменяя режим работы аппаратов, можно получать продукты для всех маршрутов на одной линии аппаратов. Ожидается, что, реализуя идею «гибкого производства», можно резко сократить расходы на ликвидацию дефицита кальция.

II. Технологическое обеспечение регулирования минерального обмена и антисептического действия кальций-содержащих веществ внешними полями.

Российскими химиками предложен ряд способов получения микрогранулированного высокопористого композита, из гранул которого может поступать коллоидный или молекулярный раствор кальция. При этом интенсивность поступления можно варьировать, налагая на микрогранулы акустическое поле. Появилась возможность создания из микрогранул соночувствительных тел, являющихся дистанционно-управляемыми источниками кальция, обладающими антисептическим действием. Данные работы могут быть продолжены с целью разработки:

  • Материалов и аппаратов для гемодинамической коррекции состава крови и сонодинамической активации тел кровотока с помощью гидроксиапатитных сверхпористых фильтров.
  • Технологии получения антисептических соночувствительных аппликаторов и мазей, не содержащих антибиотики.

При этом предполагается изучить взаимодействие микрогранул гидроксиапатита с компонентами кровотока и микробами и найти оптимальные условия фильтрации и действия антисептиков.

III. Создание новых материалов для костной хирургии и лечения остеопороза.

У российских исследователей имеется опыт создания уникальных кальций-содержащих материалов для костной хирургии (препарат «Остим», бипористая керамика). Этот опыт является основой для создания материалов нового поколения, удовлетворяющих современным требованиям хирургов и больных остеопорозом. Для создания таких материалов целесообразно:

  1. Изучить закономерности формирования и разрушения коллаген-гидроксиапатитных структур, имитирующих костную ткань, в акустическом поле и в присутствии лекарственных веществ. Выявить закономерности взаимодействия клеток костной ткани с нанокристаллами гидроксиапатита.
  2. Создать коллагено-гидроксиапатитный материал, способный формировать пространственные текстуры в дефектной костной ткани. Разработать и реализовать технологию получения такого материала применительно к костной хирургии и лечению остеопороза.

IV. Разработка материалов и технологии «гибкого» производства костных имплантантов и биокерамики.

Практика показала, что материалы, которые сейчас используются для создания покрытий на имплантантах, и технология нанесения покрытий, нуждаются в совершенствовании. В России развивается ряд подходов к новым способам нанесения, которые целесообразно оптимизировать, учитывая, что имплантант для каждого больного желательно изготавливать персонально.

Для этого необходимо:

  1. Изучить закономерности адгезии кристаллов гидроксиапатита на исходной и модифицированной поверхности имплантанта; найти условия сращивания адгезированных кристаллов друг с другом с образованием покрытия аналогичного натуральной костной ткани; исследовать взаимодействие клеток ткани с покрытием.
  2. Разработать технологию гибкого производства имплантантов, предполагающую возможность варьирования их конфигурации и размера при сохранении оптимальных условий нанесения покрытий; сконструировать аппараты для гибкого производства.

Данная программа исследований предполагает паритетное участие в работе медиков, биологов, химиков, математиков и технологов с распределением задач по разным лабораториям. При этом время решения перечисленных задач может быть сокращено, если все работы будут проводиться по одной методической схеме и единому плану, предполагающему взаимное дополнение результатов, полученных разными исполнителями. Для этой работы необходимо иметь специальной финансирование, которое, учитывая важность проблемы и методическую подготовленность ее решения, должно носить характер Госзаказа. При достаточном финансировании, обеспечивающем параллельную работу 15-20 лабораторий, все направления поиска должны привести к кардинальным результатам через 4-5 лет работы. За это время будет создана технологическая основа российского производства широкого ассортимента регуляторов кальциевого обмена, медикаментов и способов лечения остеопороза и костных дефектов. А, так как созданные технологии будут оптимизированы на основе данных о поведении клеток и тканей, то можно ожидать, что продукты производства будут максимально эффективны и безопасны.

Член-корр. РАН Мелихов И.В.


В статье использованы материалы: И.В.Мелихов


Средний балл: 10.0 (голосов 1)

 



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

 

Графокристаллическое дерево
Графокристаллическое дерево

NAUKA 0+ Фестиваль науки в Москве
8-10 октября в Москве проходит Фестиваль науки NAUKA 0+. В этом году фестиваль соберёт учёных со всех шести континентов нашей планеты, лучших исследователей из России, лауреатов государственных премий, молодых учёных, и, конечно, лауреатов Нобелевской премии.

Названы лауреаты Нобелевской премии по химии
Нобелевскую премию по химии за 2021 год присудили Бенджамину Листу и Дэвиду Макмиллану за разработку методов асимметричного органокатализа

Названы лауреаты Нобелевской премии по физике
Нобелевскую премию по физике за 2021 год присудили трем ученым — Сюкуро Манабе, Клаусу Хассельману и Джорджио Паризи.

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2021
Коллектив авторов
Защиты выпускных квалификационных работ (квалификация – бакалавр материаловедения) по направлению 04.03.02 - «химия, физика и механика материалов» на Факультете наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова состоятся 8, 9, 10 и 11 июня 2021 г. Начало защит в 11.00. Защиты пройдут с использованием дистанционных образовательных технологий.

Академик Е.Н. Каблов: «Для освоения космоса нужны новые материалы»
Янина Хужина
В этом году весь мир отмечает 60-летие первого полета человека в космос. Успех миссии Юрия Гагарина стал возможен благодаря слаженной работе многих людей: физиков, математиков, конструкторов, инженеров-проектировщиков и, конечно, материаловедов. «Научная Россия» обсудила с академиком РАН Евгением Кабловым основные вехи в развитии космического и авиационного материаловедения.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2021 году
коллектив авторов
25 - 28 мая пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

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.



 
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.