Лечение на диабет с нанотехнологии

ПОМОГУТ ЛИ НАНОТЕХНОЛОГИИ ПОБЕДИТЬ ДИАБЕТ?

Однако безудержный прогресс науки даёт основания с оптимизмом прогнозировать дальнейшие существенные достижения и в сфере медицины, в том числе, в области диабетологии. Наиболее реальными среди них для решения проблем сахарного диабета являются новые нанотехнологии, использование стволовых клеток и биогенной инженерии.

Nanos – значит «гном»…

Началом современного этапа нанотехнологии принято считать выступление известного американского учёного Ричарда Фейнмана с несколько необычным по названию докладом: «Там внизу много места» («There’s Plenty of Room at the »), сделанным в 1959 году в Калифорнийском технологическом институте. Идея доклада заключалась в обосновании возможности механического перемещения атомов и молекул с помощью устройств сопоставимых (приближенных к ним) миниатюрных размеров.

Лингвистической основой термина «нанотехнология» стала приставка «нано» (от греческого nanos – карлик, гном). Эта приставка используется в международной системе единиц СИ в качестве множителя, равного 109 (одна миллиардная часть метра, миллионная часть миллиметра, нанометр-нм). О размерах микроучастка такой длины можно судить по тому, что на нём размещаются примерно 10-12 атомов. Соответственно под наноматериалами понимают материалы молекулярных (околомолекулярных) размеров.

Как ни удивительно, но нанотехнологии, не зная научных основ этих процессов, использовали ещё в древнем мире. Это были смеси сажи с водой для изготовления чернил, жидкость с кислородным соединением железа для изготовления красок, некоторые косметические и моющие средства (в мыльном растворе образуются наночастицы-мицеллы)… Как выявлено современными исследованиями, применявшиеся древними греками и аборигенами Австралии краски для волос и нанесения боевых раскрасок, обладавшие стойким и длительным окрашивающим эффектом, содержали наночастицы.

Хотя разработка и широкое внедрение целого спектра нанотехнологий – дело более отдалённого будущего, уже в настоящее время их применение позволило создать различные сверхпрочные материалы, оригинальные и эффективные лекарства, сконструировать предшественники нанокомпьютеров, нанороботов и другие микроустройства и материалы.

С нанотехнологиями связывают надежды и на существенное увеличение умственных возможностей человека. Устройство нанометрических размеров (8000-10000 микрон) способно хранить в своей памяти информацию, эквивалентную фонду одной из крупнейших библиотек мира – библиотеки Конгресса США. Предполагается, что имплантация подобного устройства в мозг человека позволит во много раз увеличить объем информации, способной храниться в человеческой памяти. Вот что могут творить крохотные гномы!

Что нас ждёт в медицине

Безусловно, сегодня одной из важнейших и перспективных сфер применения нанотехнологий является медицина.

Иногда задают вопрос: нужны ли вообще медицине нанотехнологии? Положительный ответ на этот вопрос однозначен – очень нужны! И, прежде всего, потому, что они позволяют осуществлять диагностические и лечебные мероприятия на клеточном и макромолекулярном уровне, а не путем «неприцельного» воздействия на весь организм, как это происходит сейчас в большинстве случаев.

Ведь не секрет, что традиционные формы лечебных мероприятий в большинстве случаев – за редкими исключениями – можно сравнить со стрельбой из пушек по воробьям. И это при том, что основные, в том числе патологические, биохимические и другие процессы в организме, происходят даже не на локальном органном или тканевом уровне, а на уровне отдельных клеток, молекул и атомов. А они-то и имеют наноразмеры. Вот, например, размеры некоторых медицинских объектов: ширина ДНК – 2,5 нм, вируса – 100 нм, бактерии – 1000 нм, молекулы лекарства (аспирин) – 1 нм.

В качестве основных выделяют несколько областей применения нанотехнологий в медицине. В их числе – целевая доставка лекарственных веществ, дистанционная диагностика и лечение на нанометровом уровне, медицинская имплантация. К настоящему времени сформировался обширный перечень заболеваний, в лечении которых в той или иной форме успешно применяются нанотехнологии. В этот перечень входят онкологические, кардиологические, эндокринологические, гастроэнтерологические, бронхо-легочные и другие заболевания. Подсчитано, что уже к 2010 году с применением нанотехнологий было создано около 150 инновационных лекарств и способов их инкорпорирования в организм биологического объекта.

От наноробота до нанопинцета

Наибольшие ожидания связаны с созданием многофункциональных медицинских нанороботов, обладающих химической инертностью и способных перемещаться внутри кровяных капилляров.

Типичный (базовый) медицинский наноробот, предназначенный для проникновения в кровеносное русло, сконструирован из наночастиц размерами в пределах от 1 до 100 нм, а размеры всего наноробота не превысят 3000 нм (минимальный размер кровяных капилляров). Прообразом такого наноробота является искусственный эритроцит (он назван «респирацитом»), созданный Р.Фрайтасом. Он представляет собой сферический наноробот размером 1 микрон. Внутри респирацита содержатся молекулы кислорода и углекислого газа под высоким (1000 атмосфер) давлением.

Дублируя функции природных эритроцитов, респирациты обладают намного большей эффективностью, так как благодяря высокому давлению могут содержать кислород в несколько сот раз больше, чем природные эритроциты. Иньекция 5 мл 50%-го раствора респирацитов сможет обеспечить кислородоснабжающую функцию более 5 литров крови. Подумать только -введение в кровь респирацитов позволит человеку обходиться без внешнего кислорода от 15 минут до 4 часов!

Нанотехнологии позволят модифицировать лекарственные препараты с целью устранения их аллергенных и аутоиммунных свойств, защиты от разрушения пищеварительными ферментами. Благодаря специально сконструированным нанотехнологиям можно будет отказаться от традиционной химиотерапии и облучения при онкологических заболеваниях, обладающих многочисленными отрицательными побочными действиями.

В США, например, созданы наногильзы – носители противораковых антител, имеющие диаметр в 20 раз меньший, чем у эритроцитов. После введения их в кровеносное русло под влиянием инфракрасного излучения происходит преобразование в тепловую энергию, локально разрушающую раковые клетки, не затрагивая соседние здоровые. Опробование этой технологии на подопытных мышах с раковыми опухолями подтвердило эффективность метода (в течение 10 дней произошло разрушение раковых зон, при последующем наблюдении новые очаги не появлялись).

Имеются сообщения об успешном применении наноразмерных разветвлённых полимеров для лечения глазных травм и заболеваний, в частности, для восстановления функций разорваного глазного тракта.

Один из возможных вариантов доставки лекарственных средств в нужное место организма – это использование миниатюрных капсул с нанопорами (предполагается, например, что таким путём можно будет решить и проблему физиологически регулируемого выделения инсулина).

Проведённые в США исследования показали возможность излечения экспериментиального инфаркта у мышей и кроликов с помощью нанотехнологий. Такое излечение было достигнуто путём введения препарата на основе веществ, способных к самоорганизации в длинные и тонкие нановолокна, которые и заполняют рану в сердечной мышце.

Наноматериалы можно будет использовать также в качестве заменителя других (больных или дефектных) тканей.

Известно, что в организме человека существует более 50 типов биоминералов наноразмерного формата. Прошёл клиническую апробацию материал «Синтекость», созданный в Институте геохимии и минералогии АН Украины для применения в качестве имплантанта для замещения костной ткани. Наночастицы будут способствовать безопасности и надёжности генной терапии. Их можно будет использовать для транспортировки генов (белков) в нужное место, не «привлекая внимания» клеток иммунной системы и предотвращая тем самым её отторгающую защитную реакцию.

С использованием нанотехнологий в медицине тесно связано и создание различных устройств, предназначенных для манипуляций с наночастицами, молекулами и отдельными атомами, а также наноинструментов. Примерами здесь могут служить сканирующие зондовые микроскопы, нанотрубки, нанопинцеты…

Применение нанотехнологий открывает широкие возможности для создания микролабораторий (laboratory on a chip, то есть лаборатория на чипе), которые позволят качественно и количественно определять различные вещества, в том числе глюкозу, антитела и др.

Революция в диабете?

Внедрение нанобиотехнологий открывает заманчивые перспективы и в сфере лечения сахарного диабета.

Среди приоритетных задач в этой сфере можно назвать две. В первую очередь – это существенное усовершенствование методик подсадки бета-клеток поджелудочной железы, а в более отдалённой перспективе (видимо, в сочетании с методами биогенной инженерии и использованием стволовых клеток) – стимуляция создания новых, нормально функционирующих бета-клеток. Вторая важная задача – поиск и внедрение неиньекционных способов введения экзогенного инсулина, гарантированно обеспечивающих поступление в организм и усвоение им требуемых доз инсулина.

Один из вариантов подсадки работоспособных бета-клеток поджелудочной железы (пока гипотетитический, ибо нужные наноустройства пока не созданы) предусматривает использовать с этой целью нанокапсулы, содержащие данные клетки. Предполагается, что устройство имплантированных в тело человека нанокапсул таково, что выработка и выброс инсулина в кровь будут осуществляться автоматически, в зависимости от уровня глюкозы. Вероятно, такая методика позволит решить и проблему обеспечения стабильной точности дозировки инсулина. Разумеется, в решении такой задачи не обойтись без специальных нанороботов с бортовыми компьютерными устройствами.

В литературе имеются сообщения о создании нанороботов (с химическими датчиками и передающим устройством) для круглосуточного контроля содержания глюкозы в крови. Его основными компонентами являются источник питания, химический датчик и передатчик. Такие устройства позволят отказаться от обременительного (нередко многократного, 5-6 раз в день) прокола кожи и анализа крови, усложняющего жизнь больных. Предполагается, что вывод информации, предупреждающей о гипо- и гипергликемических состояниях, можно будет осуществлять на мобильный телефон.

Другими вариантом непрерывного контроля уровня глюкозы крови с помощью нанотехнологий является использование для татуировки специальных красок (чернил) из пористых наночастиц размером 100-120 нм, которые меняют свой цвет в зависимости от концентрации глюкозы в межклеточной жидкости, содержащей такое же количество глюкозы, как и кровь. Однако в экспериментальных исследованиях пока не решена серьёзная проблема, препятствующая использовать такой метод, – это длительность времени реакции до проявления видимого и чёткого изменения окраски.

Привлекают внимание исследования австралийских, израильских и американских учёных, направленные на то, чтобы создать пластыри, капсулы, миниатюрные шарики и другие устройства с нетоксичными кремниевыми наноигламии, которые позволят лекарству проникать через кожу либо стенки кишечника, не травмируя их.

Задача – упреждать!

С нанотехнологиями тесно связаны и основные надежды в сфере генной терапии сахарного диабета, при которой необходимые нормальные гены первоначально вводятся в экскорпоральный клеточный материал, а затем генетически обогащённые клетки вводятся в организм больного, где будут приживаться и работать в нужном физиологическом режиме.

Первое десятилетие ХХI века показывает, что мы делаем ощутимые шаги на пути перехода от оборонительной медицины к медицине наступательной, упреждающей. Важная роль в этом процессе принадлежит инновационным технологиям, которые могут приблизить человечество к осуществлению давней мечты – эффективно излечивать диабет, а в идеале – вообще избавить мир от этого тяжкого заболевания.

Профессор Илья Никберг – специально для «ДН»

Сидней, Австралия

Оригинал статьи можно найти на Официальном сайте газеты ДиаНовости

Источник

Сахарный диабет – заболевание, приводящее к пожизненным инъекциям инсулина, инвалидности и фатальным осложнениям. Ученые из Приволжского исследовательского медицинского университета (ПИМУ) приступили к разработке принципиально нового метода лечения этого недуга.

Чтобы понять механизм технологии, нужно сказать о том, как работает поджелудочная железа, отчего возникает диабет. В этом органе есть так называемые бета-клетки, объединенные в островки, которые автоматически продуцируют инсулин в ответ на повышение уровня глюкозы в крови. При ряде аутоиммунных или хронических болезней общая их масса снижается, появляются функциональные нарушения в виде недостаточной выработки инсулина. Результат – повышение уровня глюкозы в сыворотке крови.

– Это инсулинопотребный сахарный диабет. Он возникает, если число островков уменьшилось на 80 процентов, – рассказывает заведующий кафедрой факультетской хирургии и трансплантологии, главный внештатный трансплантолог минздрава Нижегородской области Владимир Загайнов.

Ученый подчеркивает, что метод лечения диабета только один – трансплантация поджелудочной железы. Потребность в этой операции в России удовлетворяется на тысячные доли процента, что связано с дефицитом донорских органов. Во всех остальных случаях речь идет о компенсации заболевания с помощью инсулина. Однако даже пересадка сопряжена с необходимостью иммуносупрессивной терапии, чтобы организм пациента не отторгал донорский орган. А у нее есть свои минусы, особенно в отдаленном периоде.

Главная идея проекта – пересадка не всей поджелудочной железы, а только островков, состоящих из тех самых бета-клеток.

– Островки будут выделяться из донорской железы специальным способом. Даже если целая железа не годится для трансплантации, из нее можно попытаться выделить островки и пересадить их, – поясняет Владимир Загайнов.

В мире эту идею пытаются реализовать разными способами и с разной степенью успешности. Введение островков от донора требует все той же небезопасной иммуносупрессивной терапии. В ПИМУ ученые разрабатывают вариант пересадки клеток, заключенных в специальные пористые капсулы. В теории клетки приживаются и начинают вырабатывать инсулин. Человек излечивается от диабета. А поры капсулы достаточно малы, чтобы предотвратить атаку иммунных клеток организма, поэтому никакой иммуносупрессивной терапии не требуется. Важно, что речь идет о малоинвазивных операциях, а не о сложной трансплантации. Возможных вариантов несколько: введение в брюшную полость путем пункции либо введение в печень по воротной вене.

Первые эксперименты ученых из НИИ экспериментальной онкологии и биомедицинских технологий ПИМУ вместе с Институтом металлоорганической химии РАН оказались успешными.

– В отдаленной перспективе планируем проработать выращивание бета-клеток из стволовых, – говорит Владимир Загайнов. – Параллельно вместе с коллегами из Национального медицинского исследовательского центра трансплантологии и искусственных органов имени Шумакова занимаемся легитимизацией технологии. Раньше в России за это никто не брался, поэтому трансплантация островков бета-клеток поджелудочной пока не вошла в список разрешенных, хотя в мире это уже существует. Надеемся, что в ближайшее время вопрос будет решен.

Планируем проработать выращивание бета-клеток из стволовых

В 2022 году проект, выполняемый по госзаданию Минздрава России, завершится. Можно будет испытывать метод на животных, а затем заниматься регистрацией. На мой вопрос, когда лечение будет доступно российским пациентам, профессор Загайнов ответил кратко:

– Деклараций в жизни хватает, давайте заниматься делом.

Комментарий

Ольга Занозина, доктор медицинских наук, заведующая отделением эндокринологии Нижегородской областной больницы имени Семашко:

– Наряду с совершенствованием самих инсулинов, способов их введения в организм пациента, улучшением терапевтического обучения больных сахарным диабетом развивается и другое направление – трансплантационные технологии, позволяющие вводить бета-клетки островков поджелудочной железы, которые вырабатывают инсулин, в организм больного человека.

Положительный эффект достигается при виртуозном заборе, хранении и введении островковых клеток больному человеку. При успешном результате – почти полный контроль за гликемией, отсутствие гипогликемий и потребности в экзогенном инсулине. Вся эта работа требует ювелирного мастерства.

Источник

В Клиническом госпитале на Яузе диагностика и лечение сахарного диабета отработаны до мелочей – коррекция диеты, назначение инсулина или таблетированых препаратов. Также мы предлагаем инновационные методики профилактики и лечения микрососудистых осложнений сахарного диабета – методы экстракорпоральной гемокоррекции. С ее помощью вы снизите риск сосудистых осложнений и существенно улучшите качество своей жизни. Наш госпиталь – участник международных медицинских исследований по диабету.

387 млн человек в мире страдает сахарным диабетом (СД) и количество новых случаев продолжает неуклонно расти, согласно данным ВОЗ
5,7% распространенность сахарного диабета в России (9 млн человек)
В 2-3 раза наличие СД в анамнезе увеличивает вероятность возникновения инсульта и инфаркта

записаться на консультацию

О сахарном диабете

Среди причин развития сахарного диабета большую роль играет аутоиммунная агрессия, генетическая предрасположенность, а также влияние стрессов, неправильного образа жизни, питания, ожирение. Диабет может стать следствием различных болезней поджелудочной железы (панкреатит, киста больших размеров, оперативные вмешательства, сопровождающиеся удалением значительной части органа) и некоторых физиологических состояний (беременность).

Различают два типа диабета:

Диабет 1 типа: в организме человека вырабатывается недостаточное количество инсулина, провоцируя неуклонное увеличение уровня глюкозы в крови. Чаще всего эта форма диабета развивается у людей моложе 40 лет и сопровождается яркой клинической картиной (прогрессивное снижение массы тела, мышечная слабость, мочеизнурение и жажда). При этом, единственным методом лечения таких больных являются инъекции инсулина.
Диабет 2 типа (90% всех случаев диабета): когда в организме развивается состояние, при котором инсулин вырабатывается на первом этапе в достаточном количестве, но инсулинзависимые органы (жир, печень и мышцы) не способны его использовать из-за развития специфического состояния, называемого инсулинорезистентность. С течением времени клетки теряют способность вырабатывать инсулин и его продукция снижается так же, как при диабете 1 типа. При этом, уровень глюкозы в крови, повышающийся после приема пищи, не снижается, что приводит к формированию грозных сосудистых осложнений, вызывающих инвалидизацию и увеличивающих риск смерти. Подобная патология чаще возникает у пациентов старше 40 лет и страдающих от ожирения. В некоторых случаях у пациентов вообще не возникает никаких жалоб и диагноз устанавливается случайно, при исследовании биохимического анализа крови, в котором появляется повышение уровня глюкозы.

Клиническая картина сахарного диабета

Симптомы этого заболевания проявляются практически сразу. Комплекс симптомов сильно зависит от типа диабета. Наиболее ярко выражены следующие признаки:

Обильное и частое мочеиспускание: возникает как следствие «умения» молекул глюкозы окружать себя молекулами воды.
Постоянная жажда: большие потери жидкости (см. пункт выше) и высокая концентрация глюкозы в крови способствуют развитию этого симптома.
Чувство голода (полифагия) связано с энергетическим голоданием клеток.
Снижение массы тела вызвано расщеплением жировых и белковых молекул.

Спустя несколько месяцев больного начинают беспокоить чувство зуда кожи и слизистых оболочек, слабость, повышенная утомляемость, сухость слизистых, головная боль, снижение памяти и внимания, ухудшение зрения, запах ацетона из рта, гнойничковые поражения кожи.

Отдельно стоит упомянуть об осложнениях сахарного диабета, которые развиваются при нелеченом или плохо поддающемся коррекции заболевании:

Диабетические язвенные дефекты нижних конечностей
Диабетическое поражение сетчатки глаза, быстро приводящее к слепоте – диабетическая ретинопатия
Диабетическое поражение нервных окончаний, приводящее к снижению всех видов чувствительности, появлению болевого синдрома в ногах, сердцебиений, поносов, двигательным нарушениям – диабетическая нейропатия;
Диабетическое поражение сосудов почек, быстро приводящее к неспособности почек выводить токсические продукты жизнедеятельности организма – диабетическая нефропатия.

Лечение сахарного диабета

Уменьшение уровня гликированного гемоглобина на 1% снижает вероятность развития осложнений в целом на 21%, инфаркта миокарда на 16%, кровоизлияния в головной мозг (инсульт) на 44%.
Достаточно 2 раза в год проходить курс сосудистой терапии, чтобы остановить развитие осложнений сахарного диабета.
Применение методов экстракорпоральной гемокоррекции повышает биодоступность назначаемых медикаментов, тем самым снижая их дозировку и повышая эффективность терапии.

Терапия данной патологии должна быть комплексной и преследовать достижение индивидуальных целей, устанавливаемых врачом в зависимости от стажа заболевания, возраста, уже имеющихся осложнений или сопутствующих заболеваний, особенно сердечно-сосудистых:

Регулярный самоконтроль показателей глюкозы, которые должны соответствовать поставленным целям
Предупреждение и регресс поражений кровеносных сосудов.
Восстановление полноценного кровоснабжения органов и тканей организма.
Предупреждение развития осложнений.

В Клиническом госпитале на Яузе лечение сахарного диабета и его осложнений проводится с применением тщательно подобранной медикаментозной терапии (назначение инсулина или препаратов, улучшающих усвоение глюкозы клетками, симптоматическое лечение, зависящее от клинической картины) и регуляции питания пациента. А также с помощью инновационных методов экстракорпоральной гемокоррекции (ЭГ), позволяющих предупредить, остановить прогрессирование или даже снизить выраженность сосудистых осложнений диабета – главной причины остальных его последствий (патологии сердца, почек, глаз, стоп).

Экстракорпоральная гемокоррекция в лечении сахарного диабета

ЭГ позволяет:

очистить плазму от веществ, поражающих при диабете сосудистую стенку и нервные волокна, а также уменьшить концентрацию этих веществ в тканях,
уменьшить вязкость крови и склонность ее к тромбообразованию,
восстановить мембраны эритроцитов и их свойства по доставке кислорода к тканям,
активизировать микроциркуляцию крови в тканях и внутренних органах, восстанавливая их нормальное функционирование,
улучшить нарушенную восприимчивость тканей организма к инсулину.

Используется два метода:

Криоаферез: на плазму крови воздействуют низкими температурами в присутствии определенного вещества (гепарин), вызывая появление криопреципитата, который включает в себя целый спектр вредных веществ; далее он удаляется, а очищенная плазма возвращается пациенту.
Каскадная фильтрация плазмы: плазма проходит через фильтр, который имеет мембрану с определенной величиной пор. Этот фильтр удаляет из плазмы вредные вещества, а очищенная плазма возвращается в организм пациента.

Уже после первого сеанса выбранной процедуры специалисты констатируют улучшение самочувствия у большинства пациентов, а курс лечения обеспечивает следующие эффекты:

Тормозится прогрессирование диабетических изменений сетчатки глаз, клубочков почек, сосудов сердца, мозга, нижних конечностей, периферических нервов.
Болевой синдром, связанный с ишемией и нейропатией, теряет свою интенсивность или вовсе исчезает.
Трофические язвы заживают или уменьшаются в размерах.
В крови снижается уровень глюкозы.
Признаки диабетической нефропатии становятся менее выраженными, почки работают лучше.
Улучшается зрение.
Может восстановиться трудоспособность.

Экстракорпоральная гемокоррекция – это не панацея, однако данная методика снижает риск развития таких осложнений, как диабетическая стопа, ретино- и нефропатии, нарушение работы нервной системы, инвалидизацию пациента. А комплексное лечение сахарного диабета возвращает пациенту возможность заниматься любимым делом и вести активный образ жизни.

Почему мы

Врачи. Специалисты высшей квалификационной категории, с учёными степенями и большим опытом практической и научной работы.
Точная диагностика. Информативное и безболезненное обследование: УЗИ органов брюшной полости, сосудов, весь спектр необходимых лабораторных исследований – определение уровня глюкозы в крови и количества гликированного гемоглобина, диагностика метаболических нарушений и наличия признаков атеросклероза и др.
Комплексность. Комплексное лечение, разработанное специально для Вас, с учётом полной клинической картины с участием всех необходимых специалистов: эндокринолог, диетолог, терапевт, кардиолог, офтальмолог и др.
Высокие технологии. Высокотехнологичное лечение методами экстракорпоральной гемокоррекции, снижающее риск развития микроангиопатий (диабетической стопы, нарушения зрения, почечной недостаточности) и позволяющее повысить чувствительность тканей к инсулину, уменьшить дозировку лекарств.
Диабет Check-up. Возможность обследоваться самому и проверить своих близких по программе «Диабет Check-up», чтобы устранить даже ничтожную вероятность развития этой патологии у родных людей.
Удобство и комфорт. Все диагностические и лечебные подразделения расположены в едином комплексе нашего госпиталя, что существенно экономит время и силы наших пациентов.

Стоимость услуг

Цены на услуги Вы можете посмотреть в прайсе или уточнить по телефону, указанному на сайте.

Источник