(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР Нанотехнологии Нанотехнологии и медицина

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР Ахметзянов Изяслав Дмитриевич Вице – президент Регионального отделения Академии электротехнических наук РФ (АЭН ЧР) Исполнительный вице - президент AGL Technologies Co., Ltd. (Сеул, Республика Корея) Консультант по вопросам интеллектуальной собственности российских и международных компаний (Дипломы Международного учебного центра МОТ ООН и Свидетельство ВА ВОИС ООН) Автор более 100 научных трудов и изобретений, в том числе по нанотехнологиям, защищенных патентами многих стран мира (РФ, США, Великобритания, Австрия, Швеция, Финляндия, Республика Корея и др.). Лектор:

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР Послание президента Н.Федорова "Чувашия из будущего и для будущего" Подход к новой экономике требует дальнейшего развития и повышения уровня образования, культуры и здравоохранения. Инвестиции в человека – не что иное, как прямые инвестиции в экономику. Без грамотного, культурного и здорового персонала невозможно работать на новых производствах, быть конкурентоспособным и наращивать производительность труда, как в ведущих странах. Поэтому в бюджете Чувашии остаются приоритетными расходы на дальнейшую модернизацию образования, поддержание здорового образа и спортивного стиля жизни, внедрение высоких медицинских технологий.

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР Послание президента Н.Федорова "Чувашия из будущего и для будущего" Что касается модернизации, то в первую очередь надо использовать нереализованные возможности третьего, четвертого и пятого технологических укладов для базовых видов деятельности Успех непременно придет в Чувашию, если мы будем последовательно внедрять инновации шестого технологического уклада и именно кластером : нанотехнологии, биотехнологии, информационно-коммуникационные технологии и др.

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР GLOBAL INVESTMENT CONFERENCE LONDON 2010 Главные приоритеты развития: резкая децентрализация экономической власти и радикальное усиление региональной компоненты, без которой инновационную экономику построить невозможно укрепление региональных кластеров в любых отраслях – от биотехнологий до кинематографии эти кластеры должны включать в себя собранные вместе лаборатории и институты, образовательные и исследовательские учреждения, дизайнерские мастерские и промышленные предприятия

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР Управляющий директор РОСНАНО О. Шпичко: «Мы считаем, что на сегодняшний день в Чувашской Республике существуют предпосылки для успешной реализации кластерного проекта по био- и медицинским нанотехнологиям. Основным преимуществом этого кластера может стать наличие гарантированного потребителя продукции, ведь зачастую у бизнеса нет должного интереса к новым научно-техническим разработкам, поскольку не всегда понятно, где и как их внедрять. В Чувашской Республике основой для кластера может стать Федеральный центр травматологии, ортопедии и эндопротезирования – специализированное предприятие для оказания высокотехнологичной помощи ортопедического профиля. Центр оснащен самым современным медицинским оборудованием, на территории медицинского городка функционируют кардиологический центр и онкологический диспансер. Имеющиеся у центра возможности уже сегодня могут широко использоваться. В качестве примера могу привести имеющиеся уникальные разработки и апробированные научные методики по проектам в области эндопротезирования с использованием новых композиционных материалов». Био-мед-нанокластер в Чувашии

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР Золотая обшивка углеродных нанотрубок Исследователи из США обнаружили, что методики получения изображения опухолей и слежения за инфекционными заболеваниями улучшаются при «обшивке» контрастов из углеродных нанотрубок золотом. Золотая обшивка понижает токсичность нанотрубок, усиливая при этом контрастный эффект и позволяя тем самым использовать меньшее количество контраста. Введение в ткань контраста приводит к тому, что она дает лучший отклик на лазер и появляется возможность получения изображений более высокого качества. В качестве контрастов могут выступать и углеродные нанотрубки, однако они плохо поглощают в ближней инфракрасной части спектра, а также токсичны по отношению к ткани. Исследовательская группа Джин-Ву Кима (Jin-Woo Kim) из Университета Арканзаса совместно с группой Владимира Жарова (Vladimir Zharov) из Университета Медицинских наук Арканзаса обнаружили, что покрытие нанотрубок золотом позволяет решить обе проблемы.

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР Золотая обшивка углеродных нанотрубок Химическая инертность золота способствует понижению потенциальной токсичности, золото также отличается хорошим поглощением в ближней инфракрасной части спектра. Покрытые золотом нанотрубки меньше золотых наностержней (которые тоже могут использоваться в качестве контрастов), что позволяет им легко обходить некоторые биологические барьеры, в процессе «золочения» сохраняется полость нанотрубок, эта полость может быть загружена лекарственными препаратами. Жаров и Ким смогли позолотить нанотрубку, поместив нанотрубки в водный раствор хлорида золота. Тесты показали, что поглощение позолоченных нанотрубок в ближней инфракрасной части спектра на два порядка выше, чем у их непозолоченных аналогов. Oбразование «золоченых» нанотрубок

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР Золотые нанобомбы уничтожили раковые клетки Нацеливание на единичную клетку является одним из наиболее важных преимуществ наномедицины. Плавающие в биологической среде наночастицы золота при облучении ярким лазером с определёнными параметрами, мгновенно создают вокруг себя раскалённые пузырьки пара, названные учёными плазмонные нанопузыри (plasmonic nanobubbles PNB). При определённых настройках PNB могли эффективно разрушать клетки, что сперва было продемонстрировано на примере атаки на артериальную бляшку. Множество наночастиц золота, вспыхивающих под лазерным лучом, работали словно отбойный молоток. В новых экспериментах на раковых клетках исследователи показали, что при одном уровне облучения золотые наночастицы создают вспышки, достаточно яркие, чтобы их можно было снимать на видео через микроскоп (и это диагностическая ипостась разработки), а при росте мощности лазера те же частицы уничтожают найденные клетки (и это уже терапия).

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР Золотые нанобомбы уничтожили раковые клетки Такую двойственную роль своих золотых наночастиц учёные theranostics process (комбинация терапии и диагностики). Учёные испытали этот метод на лейкемических клетках и раковых клетках головы и шеи, найдя его эффективным. Опыт с разрушением артериальной бляшки. Слева: часть кровеносного сосуда под микроскопом (при внешнем освещении). Наночастицы поступают слева, "силовой" лазер светит сверху. Справа: та же сцена после выключения внешней подсветки, в кадр попала одна из вспышек нанобомбы (кадры D. Lapotko/Rice University).

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР Нанотрубки доказали свою эффективность в борьбе с раком Группа ученых из Уэйк-Форестского университета, Виргинского политехнического института и университета штата и Университета Райса (все США) провела успешные эксперименты по лечению рака почки у мышей с помощью многослойных углеродных нанотрубок. «Когда имеешь дело с раковой опухолью, приходится думать лишь о том, чтобы пациент выжил, говорит ведущий автор исследования Сьюзи Торти (Suzy Torti). Поэтому терапия считается успешной, если опухоль просто уменьшается в размерах, однако стремиться нужно, конечно, к полному излечению. Кажется, мы нашли способ добиться такого результата». Животным были введены разные дозы раствора нанотрубок, а затем на их опухоли воздействовали 30-секундными импульсами лазерного излучения на длине волны 1064 нм с плотностью энергии 3 Вт/см2. Известно, что при попадании ближнего ИК- излучения на нанотрубки они начинают вибрировать и разогревают вещество вокруг себя. Эффективность такой терапии оказалась весьма велика: у 80% особей, получившую наибольшую дозу раствора, опухоли через некоторое время полностью исчезли. Почти все мыши из этой группы дожили до конца исследования, которое продолжалось около 9 месяцев. «Мы наблюдали постепенное уменьшение размеров опухолей, а затем и их полное уничтожение, говорит г-жа Торти. Причем мыши не просто выжили: они сохранили нормальный вес, при их обследовании мы не обнаружили никаких повреждений внутренних тканей и аномалий в поведении. Единственным отрицательным моментом стал ожог кожи, следы которого, впрочем, вскоре пропали. Надеемся, нам удастся найти способ использования подобной методики для лечения людей».

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР Нанотрубки доказали свою эффективность в борьбе с раком Внешний вид использованных исследователями нанотрубок и их распределение по размерам (иллюстрация авторов работы).

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР Ученые успешно удалили рецептор ВИЧ Исследователи из UCLA AIDS Institute удалили CCR5 рецептор, с которым ВИЧ-1 связывается в ходе инфицирования. Человеческому организму, уверяют ученые, этот рецептор совершенно без надобности. Люди, которые испытывают дефицит рецептора CCR5, по итогам исследования являются наиболее невосприимчивыми к инфекции. В ходе эксперимента на мышах ученые пересадили маленькую молекулу РНК, известную под названием короткой шпильки РНК (shRNA), которая стимулирует вторжение РНК в человеческие стволовые клетки крови с последующим блокированием экспрессии CCR5 в человеческих иммунных клетках. Результаты исследования показывают, что данная стратегия может оказаться эффективным способом лечения для ВИЧ инфицированных людей, стимулируя длительную и стабильную редукцию CCR5.

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР Искусственная биологическая ткань на основе ДНК и углеродных нанотрубок Для современных имплантов и выращивания искусственных органов и ткани очень важно иметь материалы, характеристики которых близки к природным. Однако, проблема заключается в следующем - ткани человеческого организма имеют такие сочетания свойств, которые трудно воспроизвести искусственным путем: они одновременно и мягкие и очень прочные. Поэтому столь важен успех группы ученых из Австралии и Кореи, разработавших технологию изготовления нового, высокопористого материала, механические характеристики которого очень близки к свойствам биологических мягких тканей. Новый подход основан на использовании прядей из молекул ДНК в качестве матрицы, которые полностью «обертывают» углеродные нанотрубки, формирующие опорную структуру. Третьим компонентом искусственной ткани является ионная жидкость, способствующая формированию геля

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР Эти губчатые волокна напоминают сети волокон коллагена в биологическом внеклеточном матриксе. Они могут быть связаны, заплетены или сотканы в структуры, подобные ткани. В результате получаются материалы, эластичные подобно самым мягким натуральным тканям человеческого организма и, в то же самое время обладающие высокой прочностью благодаря крепким связям между прядями молекул ДНК. Искусственная биологическая ткань на основе ДНК и углеродных нанотрубок Последовательность изготовления искусственной ткани из прядей молекул ДНК и углеродных нанотрубок (Изображение из авторской публикации)

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР Нанотрубка с ДНК обнаруживает генетические повреждения Человеческая ДНК, "намотанная" на углеродную нанотрубку как телефонный провод на карандаш, помогает обнаружить генетические повреждения и зарождающиеся болезни в живых клетках. Об этом сообщили Дэниел Хеллер (Daniel Heller) и его коллеги из университета Иллинойса (University of Illinois at Urbana-Champaign). Учёные говорят, что при изменении формы (читай, повреждениях) ДНК флуоресцирует под лазерным лучом, и это свечение нетрудно обнаружить. "Это первый сенсор, который работает в ближней инфракрасной области спектра, рассказал профессор Майкл Страно (Michael Strano). И этот свет настолько ярок и красен, что проходит через несколько сантиметров человеческой ткани, поэтому наш датчик можно использовать в живых клетках, находящихся в теле". Эксперименты проводились в лаборатории на живых клетках, но технология пока не опробована на человеке. Страно считает, что уже через год можно будет отслеживать лекарства, "путешествующие" по различным типам клеток.

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР ДНК жил был кот тих был сер мил мне тот кот илб ылк отт ихб ылс ерм илм нет отк от Похожая генетическая бессмыслица возникает и при выпадении одного нуклеотида из гена. Белок, считываемый с такого испорченного гена, может привести к серьезным генетическим заболеваниям организма (болезнь Дауна, серповидноклеточная анемия, сахарный диабет, мышечная дистрофия и т.д.). Мария Рыбалкина – заместитель генерального директора ведущего аналитического агентства в области нанотехнологий Nanotechnology News Network, автор ряда статей и учебных материалов по нанотехнологии, основатель системы негосударственного образования молодежи в области нанотехнологий.

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР Бионика медицине будущего в Москве с публичной лекцией выступил всемирно известный трансплантолог, руководитель клиники университета Барселоны, профессор университета Барселоны и медицинской школы Ганновера Паоло Маккиарини. Бионика – это симбиоз биологического и искусственного материалов, который в человеческом теле может превратиться в человеческий орган. Так что на лекции слушатели узнали о последних достижениях современной науки и медицины в области выращивания человеческих органов.

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР Бионика медицине будущего В 2008 году Паоло Маккиарини провел операцию по пересадке пациентке трахеи, выращенной из ее собственных стволовых клеток (получены из клеток внутреннего слоя трахеи и костного мозга) на донорском каркасе в биореакторе. Трахея успешно прижилась и через месяц образовала собственную сеть кровоснабжения. В октябре 2009 года профессор Маккиарини провел другую уникальную операцию, причем на этот раз орган вырастили внутри тела пациента без использования биореактора.

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР Вживить себе чип готов каждый четвертый немец Каждый четвертый немец – 23 процента из 1000 опрошенных – заявил о готовности вживить себе под кожу микрочип, если это принесет ему «определенные выгоды», сообщает агентство AFP со ссылкой соцопрос, проведенной немецкой ассоциацией IT-компаний BITKOM. Почти каждый шестой респондент заявил при этом, что согласен на имплантацию, для того чтобы в случае аварии или другой опасной для жизни ситуации его могли бы быстро обнаружить и спасти. Еще пять процентов полагают, что микрочип поможет им лучше управляться с шоппингом. Однако подавляющее большинство – 72 процентов респондентов – заявили о том, что ни при каких обстоятельствах не согласятся вживить себе под кожу микрочип.

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР Визит делегации РОСНАНО в Чувашскую республику В ходе визита А. Чубайс посетил республиканскую выставку, посвящённую нанотехнологиям, на которой были представлены 17 проектов. Три проекта были представлены президентом Общества биотехнологов России им. Ю.А. Овчинникова проф. Р.Г. Василовым. Эти проекты касаются организации ряда производств на основе био- и нанотехнологий в Чувашии: производство лизина, органических кислот, биогаза и др

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР Визит делегации РОСНАНО в Чувашскую Республику прошло также рабочее совещание по вопросам взаимодействия между "Роснано" и Чувашией в сфере нанотехнологий, в котором приняли участие руководители крупных и малых предприятий, представители науки, общественных организаций, органов власти В ходе совещания глава Чувашии Николай Федоров отметил, что в 2008 году за счет средств республиканского бюджета, в частности, освоены производства медицинских препаратов с биосовместимым углеродным покрытием, а также составных токосъемных элементов на основе медного композиционного материала для высокоскоростных железнодорожных составов. По словам Николая Федорова, в ближайшие два года республика "планирует выпустить на российский рынок ещё порядка десяти инновационных продуктов с использованием нанотехнологий". "Есть реальная возможность для создания в Чувашии медицинского нанокластера и собственной нанофабрики по производству биосовместимостимых медицинских имплантантов. Сюда могут войти, по нашим оценкам, около 10 производственных площадок и инфраструктурных объектов, в том числе пока единственный в России центр высоких медицинских технологий по травматологии, ортопедии и эндопротезированию мирового класса", - подчеркнул Николай Федоров.

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР Наноструктуры на основе линейно-цепочечного углерода для медицины

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР линейно- цепочечный углерод для медицины Основные свойства имплантантов, покрытых углеродным материалом биосовместимость тромборезистентность бактериоцидность и бактериостатичнось

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР линейно- цепочечный углерод искусственный зрачокимплантант молочной железы эндопротез шовный материал низкая себестоимость напыления (ЛЦУ) простота технологического процесса напыления эндопротезов возможность диверсификации производства медицинских имплантантов широкий диапазон рынка закупки сырья (графит, аргон, азот) в неограниченных масштабах Основные конкурентные преимущества технологии

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР Новый запатентованный метод лечения трофических язв с помощью нанотехнологии Новый шаг 250 лет спустя после Б. Франклина Академияэлектротехнических наук ЧР Академия электротехнических наук ЧР Республиканский кардиологический диспансер

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР Пророк Исайя о трофических язвах Трофические язвы (ТЯ) являются наиболее тяжелыми осложнениями хронической венозной недостаточности нижних конечностей, с которым человечество столкнулось задолго до Рождества Христова Первое упоминание об этой проблеме встречается в Ветхом Завете (> 3000 лет до н.э.): «От подошвы ноги до темени головы нет у него здорового места; язвы, пятна, гноящиеся раны, неочищенные и необвязанные и несмягченные елеем» (Книга Пророка Исайи. Стих 6.) Пророк Исайя Художник Уголино ди Нерио, нач. XIV в.

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР Трофические язвы - важная медико- социальная проблема XXI века Венозные ТЯ встречаются у 2% взрослого населения индустриально развитых стран. В возрасте старше 65 лет частота венозных ТЯ возрастает в 3 раза и достигает 6% ТЯ представляют собой огромную проблему для системы здравоохранения во всем мире, как в плане расходов (5-9 млрд. USD ежегодно), так и по затратам времени персонала, необходимого для проведения адекватного наблюдения за этими пациентами. Общая же цена потерянной трудоспособности и сниженного уровня жизни неизмерима В РФ венозные ТЯ встречаются не менее, чем у 2,5…3 млн. человек. Вероятно, эти цифры существенно занижены, так как в РФ отсутствует эффективная система профилактики и лечения заболеваний вен Таким образом, венозные ТЯ представляют не только серьезную медицинскую, но и социально-экономическую проблему ТЯ нижних конечностей

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР Разработанный метод лечения ТЯ Схема лечения Патент РФ

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР Разработанный прибор Внешний вид Габариты: 240х220х85 мм Масса: 3,5 кг

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР Результаты апробации В контрольной группе наблюдались: ликвидация инфекционного компонента и фибринозного налёта с поверхности ТЯ (2-3 дня против 7-10 дней в общей группе) ускорение появления активного грануляционного процесса (2-5 дней против 8-15 дней в общей группе) эпитализация ТЯ по всей окружности (в отличие от стандартного ведения, когда эпитализация ТЯ происходит парциально) от 4 до 10 дней (в общей группе – от 15 до 30 дней) выраженное снижение интенсивности болевого синдрома с последующим купированием после 1-3 сеансов ускорение ограничения с последующим купированием перифокального воспаления купирование экссудации ТЯ и уменьшение отёка окружающих тканей Применение прибора позволило значительно ускорить процесс подготовки пациентов с ТЯ к радикальному хирургическому лечению и их послеоперационной реабилитации

(С) И.Ахметзянов. ЧРИО-АЭН ЧР Спасибо за внимание И.Ахметзянов