Роль фуллеренов в медицине

В данной статье рассматриваются способы применения фуллеренов, в частности в медицине. Фуллерены могут стать альтернативой природным антиоксидантам, тем самым помочь организму справляться с свободными радикалами.

В настоящее время идет бурное развитие технологий. Многие слышали о наночастицах. Наиболее частным материалом для использования является углерод. Его наноструктуры разнообразны: нульмерные, одномерные и двумерные. В данной статье рассмотрена нульмерная наноструктура – фуллерен,    который    является    молекулярным    соединением, представляющим собой выпуклые замкнутые многогранники, составленные из трёхкоординированных атомов углерода. Эти объекты вызвали большой интерес многих исследователей, так как их можно применять в науке, медицине и биологии.

Модель фуллерена

Рассмотрим подробнее их роль в медицине. Если встроить фуллерен в молекулу воды, можно получить водную среду, которая будет нейтрализовать свободные радикалы. Тем самым фуллерен выступает в роли антиоксиданта. Наверняка многие слышали о вреде свободных радикалов, которые приводят к снижению иммунитета и старению клеток. К сожалению, в организмы антиоксиданты встречаются не так часто, как хотелось бы. Но если использовать фуллерен, который к тому же более устойчив по сравнению с обычным антиоксидантом, от свободных радикалов можно будет избавляться массово.

Для того, чтобы использовать их в качестве антиоксидантов, нужно знать, как ведёт себя цепочка атомов рядом с фуллереном. Для этого смоделируем процесс. В модели используем цепочку из 70 молекул серина и фуллерен. Зафиксируем фуллерен, чтобы не исказить данные. Рассмотрим, как молекула будет вести себя в силовом поле. На рисунке ниже изображены начальное и конечное состояние системы.

Рисунок 1 – Процесс свёртывания цепочки серина. На рисунке (а)

изображено начальное состояние системы, (б) свернувшаяся цепочка молекул серина.

Необходимо упомянуть, что серин – это гидроаминокислота, которая участвует в построении почти всех природных белков. Цепочка из молекул этого вещества представляет собой пептид.

В результате моделирования были зафиксированы координаты цепочки серина в различные моменты времени. Далее было рассчитано количество атомов, попавших в слой. На основе полученных данных были построены зависимости концентрации атомов от слоя.

Рисунок 2 – Зависимость концентрации атомов серина от расстояния от центра фуллерена. Вертикальными полосами обозначены погрешности при обработке результатов.

Из графика можно сделать вывод, что концентрация атомов рядом с фуллереном резко возрастает, а затем плавно снижается. Поэтому свободные радикалы будут концентрироваться рядом с фуллереном, тем самым нейтрализуясь.

• 1.    Пиотровский Л. Б., Еропкин М. Ю., Еропкина Е. М., Думпис М. А., Киселев О. И. Механизмы биологического действия фуллеренов зависимость от агрегатного состояния // ПФБН. 2007. №2.

• 2.    Филотова Ю. В. Использование фуллеренов в медицине // Белгородский Государственный Национальный Исследовательский Университет. 2016

• 3.    Напольский К.С., Лукашин А. В., Елисеев А.А. Кластеры и наноструктуры // Государственный Университет имени М.В.Ломоносова. 2007.