Перспективы применения фуллеренов в медицине

В настоящее время научно-технический прогресс характеризуется стремительным развитием нанотехнологий. «И это не удивительно, - считает академик, лауреат Нобелевской премии Жорес Алферов, - так как по прогнозам большинства экспертов, именно развитие нанотехнологий определит облик XXI столетия, подобно тому, как открытие атомной энергии, изобретение лазера и транзистора сформировали лицо века ХХ-го» [1].

Слово “нано” происходит от греческого «нaнос» (карлик). Из чего следует, что речь идет об объектах с очень маленькими размерами. Например, нанометр составляет всего одну миллиардную долю метра, меньше, чем длина волны видимого света и одна стотысячная ширины человеческого волоса. Естественно, соразмерные с такой единицей измерения объекты глазом заметить нельзя. Тем не менее, современные нанотехнологии - это очень обширная область исследований, включающая в себя целый ряд направлений: физики, биологии, электроники, медицины, химии и других наук. В частности, одним из величайших прорывов в научном мире явилось открытие фуллеренов.

Первые фуллерены были выделены в 1985 году группой химиков -англичанином Х. Крото, американцами Р. Керлом и Р.Смолли. Неизвестный аллотроп образовался в струе чистого гелия, со сверхзвуковой скоростью обдувающего графитовый электрод, поверхность которого, в свою очередь, ученые облучали мощным лазером. Молекулы этой ранее неизвестной разновидности углерода имели кристаллическую решетку и представляли собой «как бы замкнутые клетки», образованные соединениями по ребрам правильными 12 пятиугольниками и 20 шестиугольниками, напоминая футбольный мяч. Радиус такой молекулы составляет - 3,35А [2]. Эта модификация углерода С 60 была названа в честь архитектора Р.Б.Фуллера (индивидуальное название бакминстерфуллерен ), который первым спроектировал и установил купол здания, похожий по своей конструкции на открытую учеными молекулу.

В настоящее время учеными уже выделены новые аллотропы С70., С76, C82, C84 и исследования активно продолжаются, так как фуллерены обладают многими необычными и интересными свойствами. Так, например, в отличие от других аллотропов они растворимы в неполярных растворителях, например, в бензоле или четыреххлористом углероде. При этом растворы фуллерена С60 обладают красно-фиолетовой окраской, а фуллерен С70 – оранжево-желтой. Фуллерены также взаимодействуют с галогенами, образуя продукты присоединения. Особенно интересным для ученых оказалось то, что фуллерены С60, могут взаимодействовать со щелочными и некоторыми другими металлами, образуя комплексные соединения состава Ме3С60, обладающие свойствами высокотемпературных сверхпроводников. Температура перехода в сверхпроводящее состояние составляет для К3С60 – 18К, для РbCs2С60 – 33К [2]. Вообще фуллерены обладают уникальными свойствами и имеют перспективу применения в самых различных областях нанотехнологий, и не только в промышленном производстве, но и в медицине. Одним из самых значительных свойств фуллеренов является их способность создавать водные растворы. Так, встроив самый устойчивый из фуллеренов С60 в молекулу воды, учёным удалось создать водную среду, очень похожую на среду в здоровых клетках организма. Из-за большого количества сопряженных двойных связей в молекуле фуллерена, которые легко взаимодействуют со свободными радикалами, С60 может рассматриваться как своеобразная «губка, поглощающая свободные радикалы».

Более того, фуллерены обладают высокой липофильностью (химическое сродство с жирами, органическими веществами) и в силу этого они способны легко проникать сквозь мембраны эритроцитов и тромбоцитов человека [4]. Заполнив полость фуллерена целительным веществом, можно эту молекулу, как в лузу, загнать в необходимую точку. Такие фуллерены могут быть использованы для доставки антибиотиков, витаминов и гормонов к больным клеткам.

Рассматривая свойства и применение фуллеренов, наш интерес привлекли научные публикации ученых, уже сделавших открытия в области наномедицины. Так, например, японский ученый K. Мацубаяши и его коллеги сообщили о новом нетоксичном препарате фуллеренов, который защищает кожу человека от цитотоксического действия ультрафиолетового облучения и оказывает антиканцерогенное действие на клетки меланомы человека. Сотрудники Института проблем химической физики РАН разработали метод создания новой группы фуллеренов, перспективных для химиотерапии и фотодинамической терапии злокачественных новообразований, сердечно-сосудистых заболеваний, а также контрастирующих веществ для аппарата функциональной магнитно- резонансной терапии [3]. К настоящему времени в области медицины созданы водорастворимые аминокислотные и пептидные производные фуллерена C60  для использования в качестве адъювантов в высокоэффективных вакцинах и антивирусных препаратах; разработан фуллереносодержащий сорбент для коррекции плазмы крови с целью предупреждения и лечения атеросклероза. Активно ведется изучение перспектив применения фуллерен-кислород-йодного лазера для лечения рака, вирусных инфекций и многое другое [5].

В целом же необходимо отметить, что исследования фуллеренов в наномедицине находятся еще в стадии развития, так как многие фундаментальные свойства этой молекулы пока еще до конца не изучены. Однако уже в наши дни фуллерены открывают большие возможности для новых изобретений, а ученые всего мира, работающие над изучением данной проблемы, единодушны в том, что переворот в массовом сознании, который произведут плоды наномедицины, будет колоссальным для всего человечества.