Piglet yüngülcə burnunu çəkdi.
“Cəsarətli olmaq çətindir” dedi, “yalnız çox kiçik bir məxluq olanda.”
Bu vaxt nəsə yazmağa başlayan dovşan bir anlıq başını qaldırıb dedi:
– Məhz çox kiçik bir məxluq olduğunuz üçün qarşımızda duran macərada çox faydalı olacaqsınız.
(A.A. Milne, “Vinni-Puh və Hamısı”, B. Zaxoderin tərcüməsi)
Xəbərlərdə və qrant alanlar arasında eşidilən “nanoelm” və “nanotexnologiya” sözləri bəzən bu inkişafların çox gənc olduğunu deməyə əsas verir. Adətən onlara “perspektivli” və “bərəkətli” epitetləri tətbiq olunur ki, bu da maliyyələşmədə özünü göstərir. Məsələn, 2007-ci ildə Rosnanotech-ə 130 milyard rubl ayrılıb.
2008-ci ildə qəbul edilmiş Rusiyada nanosənayenin inkişafı proqramı 2015-ci ilə qədər nanotexnologiyanın inkişafına 318 milyard rubl ayrılmasını nəzərdə tuturdu.
Alimlər nanohissəcikləri aktiv şəkildə tədqiq edirlər, çünki onlar insanların qəbul etdiyi maddə ilə atom/molekulyar strukturlar arasında əlaqədir.
Materialların nano səviyyədə davranışı haqqında mövcud biliklər aysberqin ucu və embrion mərhələsi ilə müqayisə edilir. Bu sahədə aktiv tədqiqatların cəmi bir neçə onillik yaşı var.
Uzun hekayə
Əslində, “nanomateriallar” bəşəriyyətdən çox qədimdir. Nanohissəciklər, yəni 100 nm-dən kiçik hissəciklər Yer planetində onun mövcud olduğu ilk günlərdən mövcuddur.
Empirik olaraq onların istifadəsi qədim sənətkarlar tərəfindən də əldə edilmişdir. Ən məşhur əsər Britaniya Muzeyində saxlanılan 4-cü əsrə aid Likurq Kubokudur. Şüşənin tərkibində kolloid qızıl və gümüş olduğu üçün eksponatın görünüşü işıqlandırmadan asılıdır. Kənardan işıq gəldikdə, Roma kuboku qeyri-şəffaf və yaşıl görünür, içəridən işıq gəldikdə isə şəffaf və qırmızı görünür. 9-cu əsrdən 17-ci əsrə qədər İslam dünyasında istifadə edilən keramika məmulatlarının şirlərinin tərkibinə metal hissəcikləri daxil edilmişdir. Onlar həmçinin zənginliklərini kilsələrin, məsələn, Parisdəki Notr-Damdakı rəngli vitraj pəncərələrinə borcludurlar.
Foto: archae.ru
Nanohissəciklərin insanlara təsiri yeni deyil, sənət prizmasından deyil, birbaşadır. Müəyyən edilmişdir ki, sənaye inqilabından sonra sənaye müəssisələrinin və avtomobillərin meydana çıxması ilə London dumanlarının tərkibində nano və mikrohissəciklər olmuşdur. Onların sayəsində İngiltərə “dumanlı Albion” adlandırıldı. İndi heç bir şeydən şübhələnməyən şəhər sakini gözlənilməz bir “terapiya”ya məruz qalır: çirklənmiş havanın 1 sm3 -ə 107 nanohissəciklə nəfəs alır.
Biotibbdə ilk addımlar
Xoşbəxtlikdən, nanohissəciklərə məruz qalma adətən qəsdən olur. Çoxları hesab edir ki, nanoelmin ən perspektivli rolu artıq öz bəhrəsini verdiyi bir sahədə biotibbdə yatır. Burada nanohissəcik orqanizmə təkbaşına daxil edilə bilən dərman üçün “daşıyıcı” rolunu oynayır. Amma dərmanı daşıyıcıya bağlamaq həm terapiyanın effektivliyini artıra, həm də onun arzuolunmaz yan təsirlərini azalda bilər.
Peter Paul Speiser
Praktik inkişaflar 1960-cı illərdə başladı. Hadisələrin bilavasitə iştirakçısı və tədqiqatçı Jorg Kreuterin öz icmalında yazdığı kimi, ilk tədqiqatçılardan biri İsveçrə Federal Texnologiya İnstitutundan professor Peter Paul Speiser olmuşdur. O və komandası ilk olaraq ağızdan tətbiq üçün poliakril kürələri yaratdı, sonra mikrokapsulları tədqiq etdi və nəhayət, peyvəndlər və dərmanların çatdırılması üçün istifadə edilə bilən ilk nanohissəcikləri dizayn etdi. Komandanın sonda inkişaf etdirdiyi əsas prinsip maddənin nanokapsüldən yavaş-yavaş ayrılması idi. Bu halda nanostruktur venadaxili administrasiyadan sonra qan dövranı ilə dövrəyə və dərmanı tədricən buraxa bilər.
Nanotexnologiyanın qabaqcılları bu cür texnologiya üçün praktiki olaraq heç bir tətbiqin olmadığını düşünən bir çox həmkarlarının tənqidi və anlaşılmazlığı ilə üzləşdilər. Əczaçılıq sənayesi də nanoelmin təklif etdiyi faydaları qiymətləndirmək üçün çox vaxt apardı. Kreuter xatırlayır: “1980-ci illərin əvvəllərində sənayedən olan bir alimin posterlərimdən birində nanohissəciklərin inkişafının öləcəyini düşündüyü barədə şərh eşitdiyim bir konqres hələ də yadımdadır.
Jörg Kreuter
Lakin bu peyğəmbərlik baş tutmadı. Nanohissəciklər qırx ildən artıqdır ki, tibbdə və əczaçılıqda istifadə olunur. Bədəndəki nanohissəciklərin davranışını həmişə proqnozlaşdırmaq mümkün olmasa da, zülallar, nuklein turşuları, hüceyrələr və toxumalarla proqnozlaşdırıla bilən qarşılıqlı təsirə malik hissəcikləri sintez etmək mümkündür. İlk kommersiya nanohissəcik məhsulu olan Abraxane 2005-ci ilin əvvəlində bazara çıxdı. O, antitümör dərmanıdır və tərkibində serum albumin və paklitaksel var. Nanohissəciklər 15 ildən artıqdır ki, xəstəliklərin diaqnostikasında istifadə olunur.
“Nanoelm” hətta kosmetika sənayesinə də nüfuz etdi. Titan dioksid hissəcikləri günəşdən qoruyucu istehsalçılar tərəfindən qəbul edilmişdir. L’Oréal, E vitaminini dəri vasitəsilə çatdırmaq üçün bir üsul inkişaf etdirir və Clinique uzun müddətdir nanohissəcikləri olan bir seruma malikdir.
Hazırda nanohissəciklərin bir çox formalarından istifadə edilir və öyrənilir: polimerlər, keramika, liposomlar, dəmir və gümüş oksid nanokristalları, fullerenlər, karbon nanoborucuqları, kvant hissəcikləri və s. Onlar ayrıca nanohissəciklərin səthinin qurulması, tələb olunan səth yükü və hidrofobik dəyərinə nail olmaq üzərində işləyirlər. Məsələn, hüceyrə membranlarında mənfi yüklü qrupların olması səbəbindən kationik nanohissəciklər müsbət və ya neytral yüklülərə nisbətən hüceyrə tərəfindən daha asan sorulur. Öz növbəsində, anion hissəciklər çox güman ki, pinositoz və ya membran vasitəsilə diffuziya yolu ilə hüceyrəyə nüfuz edir.
Bundan əlavə, elm adamları müəyyən molekulları hissəciyin səthinə birləşdirə və bununla da insan orqanizminə daxil olduqdan sonra onun hansı zülal və hüceyrələrlə təmasda olacağını əvvəlcədən müəyyən edə bilər.
Müalicə
Nanohissəcikləri dərman daşıyıcıları kimi yaxşı edən nədir? Dərman orqanizmdə öz-özünə görünmür, ancaq nanohissəciklərə yapışdırılır və ya onun içinə bağlanır. Bu, dərmanların sorulmasını asanlaşdırır, onların toxumalarda paylanmasını dəyişdirir, maddələr mübadiləsini azaldır və bioloji membranlardan dərmanların nüfuzunu artırır. Bu, tez-tez terapiyanın toksikliyini və yan təsirlərin inkişaf riskini azaldır.
Nanohissəciklərin mühüm xüsusiyyəti hədəfləmədir. Dərmanı birbaşa hədəfə çatdıra bilirlər. Jörg Kreuter tibbi mənada “sehrli güllə” termininin yaranma tarixini verir. Maddənin “ünvana” çatdırılması anlayışı məşhur immunoloq Pol Erliçə gedib çıxır. Bir gün o, Karl Mariya fon Veberin “Der Freischütz” operasına qatıldı. Burada personajlardan biri atıcı pis bir atəş olsa və ya hədəf əlçatmaz olsa belə, heç vaxt qaçırmayan sehrli güllələr üçün ruhunu şeytana satdı. Bundan sonra alim dərman “sehrli güllə” prinsipini formalaşdırdı.
Yeni formada dərman əldə etməkdən maksimum fayda malyariya, xəstəxana infeksiyalarının müalicəsində – yəni terapiyanın zəhərli və sağlam toxuma üçün təhlükəli olduğu hallarda əldə edilir.
Əlbəttə ki, antitümör terapiyası xüsusi yer tutur. Məsələn, kimyaterapiyanın birbaşa şişə çatdırılması sağlam bədən toxumasının zədələnməsini əhəmiyyətli dərəcədə azaldır.
Hədəflənməyə dərmanın ciddi şəkildə müəyyən edilmiş yerdə “buraxılması” – nanohissəcikdən ayrılması ilə nail olmaq olar. Bunun səbəbi xarici stimul və ya xəstə toxumanın xüsusiyyətləri ola bilər. Beləliklə, “ağıllı” nanohissəciklərin dizaynı sağlam toxumaların zədələnməsini minimuma endirir.
Xərçəng hüceyrələrinin xarici mühitinin və iltihab yerindəki pH asidik tərəfə keçir və bu vəziyyətdə dərman turşulaşdırılmış mühitə daxil olduqda sərbəst buraxılır. Bundan əlavə, şişlərin bəzi növləri elastaz, proteaz, qələvi fosfataz kimi xüsusi fermentlərə malikdir. Bu zaman fermentativ reaksiya baş verir, nəticədə ferment nanohissəciklərin strukturunu pozur və ya birbaşa molekuldan ayrılır. Nəhayət, dərman və nanohissəcik arasında geri dönən elektrostatik və hidrofobik qarşılıqlı təsirlər də dərmanın idarə olunan sərbəst buraxılmasını təmin etməyə xidmət edir.
Mutasiya olunmuş hüceyrələrdə gümüş nanohissəciklər. Foto: Shutterstock
Xarici təsirlərə istilik, toxumanın işıqla şüalanması və ya digər elektromaqnit dalğa yayıcılarının istifadəsi daxildir. Şişin bir hissəsini qızdıra bilərsiniz və nanohissəciklərdən olan, temperatura həssas qabıqlı dərman məhz həmin yerdə buraxılacaq. Bəzi maqnit nanohissəciklər elektromaqnit sahəsində özlərini qızdırır və birbaşa xərçəngi “yandırırlar”.
Aşkarlama və vizuallaşdırma
Nanohissəciklərin tətbiqinin mühüm sahəsi nanohissəciklərdən istifadə edərək xəstəliyin vizuallaşdırılması və diaqnostikasıdır. Məsələn, 2014-cü ildə London İmperial Kollecinin alimləri MRT skanının həssaslığını artırmaqla xərçəngin erkən mərhələlərində diaqnostika metodunu təkmilləşdirməyə nail olublar.
İşlənmiş nanohissəciklər reseptoru xərçəng hüceyrələrində olan bir zülalla örtülmüşdür. Bədənə daxil olduqda, hissəciklər şişi “axtarır” və onunla təmasda olur. Bu qarşılıqlı təsir nanohissəciklərin örtüyünü məhv edir və çılpaq nanohissəciklərin öz-özünə daha böyük bir varlığa yığılmasına səbəb olur. Bunu həkimlər MRT-dən istifadə edərək aşkar edə biləcəklər. İnkişaf indiyədək siçan modelində uğurla sınaqdan keçirilib.
İmperatorun Kimya Departamentindən professor Nicholas Long, bu texnikanın təmin edə biləcəyi şişlərin erkən aşkarlanmasının xəstələrə daha erkən effektiv xərçəng müalicəsi almağa və sağ qalma müddətini yaxşılaşdırmağa imkan verəcəyini söylədi.
