CC BY
138
Нанотехнологии и наноэтика:
инновационные приоритеты
Иван Чекман,
завкафедрой фармакологии Национального медицинского университета им. А.А. Богомольца, член-корреспондент НАН Украины и НАМН Украины
В XXI ст. резко возрастает интерес к нанотехнологиям, направленным на решение самых разнообразных проблем в промышленной, военной, медицинской и других сферах, определяющих футуроло-гические проекты развития современного человечества. Вместе с тем происходящая «нанотехнологическая революция» возвещает собой не только радикальное изменение наших представлений о мире, открытие находящихся между квантовой механикой и макромиром новых явлений, но и требует социально-гуманитарной и этической оценки последствий и рисков от внедрения и использования нанотехноло-гий, вмешательства в тончайшие природ-
Ядвига Яскевич,
директор Института
социально-гуманитарного
образования
Белорусского
государственного
экономического
университета,
доктор философских наук,
профессор
ные наноструктуры, подобные нейронным процессам головного мозга, проникновения наночастиц в клеточные мембраны, легкие, бронхи, попадания их в человеческий организм как на определенных производствах, так и через продукты питания, осадки, воздух. Нанонаука, нанотехноло-гии, внося новое измерение и понимание современного мира, обусловливают своего рода социальный заказ на разработку особой междисциплинарной области исследования - наноэтики, направленной на осмысление дискуссионных проблем, порождаемых новейшими достижениями нанонауки и нанотехнологиями, поиском и обоснованием морально-этических
принципов и регулятивов наноисследо-ваний, оценкой социальных последствий практического внедрения и использования нанотехнологий.
Нанонаука - новая отрасль науки и производства, изучающая физические, физико-химические, биологические, фармакологические, токсикологические свойства наночастиц размером до 100 нм, возможность их синтеза с помощью современных нанотехнологий и применения в различных отраслях народного хозяйства, медицины, фармации. Наноразмеры - это величины от 0,1 до 100 нм, микроразмеры - от 100 до 1000 нм, макроразмеры -более 1000 нм. Величины менее 1 нм определяются в ангстремах.
Нанонаука занимается изучением свойств наноматериалов и явлений в нано-метровом масштабе, нанотехнология - созданием наноструктур, наноинженерия - поиском эффективных методов использования наноструктур, наноэтика - разработкой этических регулятивов и политики в сфере нравственно-гуманитарной оценки потенциальных преимуществ и опасностей использования нанотехнологий. В со-
Рис. 1. Научные основы и объекты нанонауки и нанотехнологии [2]
Продукты нанобиотехно-логии в медицине, сельском хозяйстве, экологии
Наноструктурированные материалы различного назначения
Тонкие пленки, приповерхностные слои, гетероструктуры
Фуллерены, фуллериты, нанотрубки, композиты на их основе
Элементарная база наноэлектроники и компьютеров
Интегрированные микроэлектромеханические устройства
ответствии с этим предложенную Ю.И. Головиным наглядную схему, отражающую взаимосвязь нанонауки и нанотехнологий, можно дополнить еще одним важным компонентом - наноэтикой, которая предваряет научные наноисследования и завершает их для проведения нравственно-гуманитарной экспертизы, выявления преимуществ и последствий использования различных наноматериалов и наноструктур (рис. 1).
Нанотехнологии. Известный украинский ученый академик Б.А. Мовчан определил нанотехнологии как совокупность научных знаний, способов и средств направленного, регулируемого составления (синтеза) из отдельных атомов и молекул различных веществ, материалов и изделий с линейным размером элементов структуры до 100 нм (1 нм = 10-9 м, 1 нм = 10 А). В научных центрах мира используют различные методы синтеза на-номатериалов, исследования их свойств. На рис. 2 приведены основные методы получения наноматериалов. Их можно разделить на природные и синтетические. Естественные методы включают синтез физиологически активных веществ, синтез наносоединений микроорганизмами. Синтетические условно делят на «сверху вниз» и «снизу вверх» [6].
В своем развитии исследования по нанотехнологиям прошли эмпирическую и теоретическую стадии. Продукты нанотехнологий - природные и синтетические. Молекулы, подобные наночастицам углерода (например, фуллерены), встречаются в живой природе. Фуллереноподобную структуру имеют некоторые вирусы (герпес, полиомиелит, иммунодефицит и др.), бактериофаги, морские одноклеточные микроорганизмы радиолярии - уникальные планктоновые организмы размером от 40 мкм до 1 мм, которые строят свой скелет из солей нанокремния. Примером эмпирического периода развития нано-технологий служит получение цветного стекла, глиняных и керамических изделий в Древней Греции, Риме, Египте, Древней Руси.
Синтетическими наноматериалами являются: дендримеры, фуллерены, на-нометалы, наностержни, нанотрубки, нанодротики, нанопорошки, нанороботы, нанокапсулы и др.
Наноэлектроника - область науки и техники, занимающаяся созданием, исследованием и применением электронных приборов с нанометровыми размерами элементов, в основе функционирования которых лежат квантовые эффекты. При рассмотрении проблем развития нано-электроники, нанофотоники, использовании биотехнологий в стране мы опирались на «Концепцию развития и освоения на-нотехнологий и наноматериалов в Республике Беларусь».
Тенденции развития современной микро-, нано- и функциональной электроники отражены в Перечне приоритетных направлений фундаментальных и прикладных научных исследований Республики Беларусь на 2011-2015 гг., утвержденном постановлением Совета Министров от 19.04.2010 №585, в который, в частности, включены: новые оптические, волоконно-оптические и нелинейно-оптические компоненты, материалы и покрытия, новые материалы для приборов функциональной микро-, опто-, нано- и СВЧ-электроники; научные основы создания и функционирования оптико-электронных микросистем, устройств молекулярной электроники и кремниевой фотоники, электронных и оптических систем обработки информации на спиновых эффектах; нанотехнологии, наноструктуры и наноматериалы в электронике, оптике, оптоэлектронике.
Традиционная тенденция в развитии электроники и ее основной современной составляющей - микро- и наноэлектро-ники - постоянное уменьшение размеров элементов интегральных микросхем (ИМС), что позволяет увеличивать их информационную мощность и повышать быстродействие.
Реальным же является использование различных наноматериалов и нанотехноло-гий для существенного увеличения функциональных возможностей кремниевых ИМС при необязательной их миниатюризации до предельных размеров. Наиболее интересные с прикладной точки зрения результаты получены в 2006-2010 гг. при выполнении заданий подпрограммы «Наноэлектроника и микросистемы», осуществляемых в рамках проектов «Нанотех», Союзного государства «Нанотехнология-СГ» и Государственной программы научных исследований
«Электроника» [3]. В частности, разработаны и исследованы процессы формирования нанокластеров и квантовых точек методом ионной имплантации и направленной перестройки их при высокоэнергетическом ионном облучении для систем оптоэ-лектроники; разработаны композитные наноструктуры и элементы устройств на их основе для информационных технологий биомедицины; разработаны методы создания и исследованы многоуровневые солнечные элементы на основе нанострук-турированных органических молекулярных кристаллитов и углеродных компонент и т.д. Вызывают интерес изыскания белорусских ученых по разработке функциональных элементов микро- и наноэлектроники на основе композиционных материалов «металл (полупроводник) - полимер (стекло)»; выявление фундаментальных закономерностей спин-зависимых электронных явлений в квантоворазмерных структурах, разработка и исследование перспективных элементов обработки информации на их основе и др.
Нанофотоника изучает распространение, преобразование, испускание и поглощение электромагнитного излучения в наноструктурах, а также ставит своей целью использования особенностей распространения и взаимодействия электромагнитного излучения оптического и инфракрасного диапазонов с веществом в наноструктурах в технике. В основе на-нофотоники лежит несколько глубоких физических явлений и эффектов, которые обусловили формирование и выделение этой междисциплинарной области в самостоятельное крупное направление современной науки и техники. В настоящее время нанофотоника как область науки уже достигла такого уровня развития, что внутри нее сформированы и интенсивно развиваются самостоятельные области исследований - наноплазмоника, нано-сенсорика, метаматериалы, молекулярная оптоэлектроника.
Уровень изысканий, проводимых в республике по отдельным направлениям нанофотоники, соответствует мировому, о чем свидетельствует финансирование проектов с участием белорусских ученых в 6-й Рамочной программе Евросоюза и МНТЦ. По данным организации Тот^оп
Scientific, по совокупному цитированию в области нанокристаллов Беларусь занимает 20-е, а в области фотоники - 16-е место в мире, несмотря на относительно невысокую численность специалистов в этих областях по сравнению с другими странами. По средней цитируемости одной статьи по теме «фотоника» Беларусь занимает второе место в мире после Канады [3]. Наличие в республике сильных научных школ в области материаловедения, фотобиофизики, радиофизики позволяет, в принципе, довести до мирового уровня исследования по всем разрабатываемым в стране разделам нанофотоники при соответствующей финансовой и организационной поддержке. Белорусскими учеными изучены оптические свойства полупроводниковых нанокристаллов, что позволило перейти от фундаментальных работ к прикладным, направленным на получение новых оптических материалов, компонентов лазерной техники, биомаркеров и биочипов. Ученые республики активно участвуют в исследовании и создании структур, обозначаемых сегодня словосочетанием «фотонный кристалл», которое подразумевает структуризацию вещества на масштабе длины световой волны с целью получения новых опти-
ческих свойств. В современной нано-фотонике значительное место занимает целенаправленное изучение оптических процессов в металло-диэлектрических наноструктурах. Такие наноструктуры позволяют локально сформировать гигантское электромагнитное поле из-за размерно-зависимых плазмонных резо-нансов в металлических наночастицах и возбуждения поверхностных плазмонных мод. Белорусскими учеными разработаны практические методы создания активных металло-диэлектрических наноструктур, в которых интенсивность комбинационного рассеяния света увеличивается на несколько порядков; построена теория испускания света квантовыми объектами вблизи металлических наночастиц. Это имеет важное прикладное значение для высокочувствительного спектрального анализа в экологических, медицинских и биологических исследованиях. Есть и первый опыт коммерциализации разработок в области нанофотоники («Центр светодиодных и оптоэлектронных технологий» НАН Беларуси, свободная экономическая зона «Брест» и др.).
Агропромышленный комплекс и биотехнологии в Республике Беларусь. Сложность развития нанотехнологий в
Рис. 2. Основные методы получения наноматериалов
Методы получения наноматериалов
Природные методы
Сверху вниз
Синтез физиологически активных вещ
Механическое измельчение вещес
—
Синтез наносоединений микроорганизмами
Ультразвуковое измельчение веществ
Удаление компонента гетерогенной системы
Синтетические методы
Газофазный синтез
Электронно-лучевая технология
Испарение в электрической дуге
Лазерное испарение
Плазменное возбуждение микроструктуры
Снизу вверх
Химический синтез
Золь-гель-метод
Гидротермальный синтез
Магнетронное распыление
Синтез в нанореакторах
АПК в значительной мере обусловлена большим разнообразием технологических подходов к решению проблем агропромышленного производства в силу его многоотраслевой структуры. Это, в свою очередь, требует организации научных исследований и технологических разработок в условиях тесного взаимодействия нанотехнологов, аграриев и пищевиков. Серьезным барьером, сдерживающим применение нанотехнологий в АПК, является недостаточно до сих пор изученная токсикологическая опасность ряда нано-материалов и, соответственно, связанных с их применением производственных процессов и готовой продукции, прежде всего в сфере продовольствия. Среди наиболее перспективных направлений развития нанотехнологий в АПК Республики Беларусь в области растениеводства следует считать разработки наноструктурных форм композиций на основе питательных веществ, регуляторов роста и пестицидов; биочипов для контроля состояния растущих сельскохозяйственных растений; технологических основ выращивания овощных культур в теплицах со стеклами с фотокаталитическим нанопокрытием из диоксида титана.
В области животноводства и ветеринарии к перспективным направлениям относятся такие, как разработка наносуспензионных кормовых добавок с повышенными питательными и лечебными свойствами; наносуспензионных ветеринарных препаратов с повышенным антидотным эффектом на основе нано-дисперсных сорбентов (активированных углей, глин, алмазов), наноэмульсионных вакцин с повышенной биоактивностью для сельскохозяйственных животных; на-ноструктурных форм ветеринарных препаратов с повышенной биодоступностью на основе использования супрамолеку-лярных ассоциатов.
В пищевой промышленности перспективными являются следующие направления: разработка нанодисперсных форм пищевых добавок; керамических нанопо-ристых мембранных фильтров для ультрафильтрации жидкостей при производстве пищевых продуктов; нанокомпозиционной упаковки с улучшенными механическими, барьерными и антимикробными свойствами для пищевых продуктов.
Белорусские ученые совместно с российскими недавно осуществили прорыв в генной инженерии, первыми в мире создав уникальные лекарства. В результате реализации двух совместных программ - «Бел-РосТрансген-1» и «БелРосТрансген-2» -доказана возможность использования сельскохозяйственных животных в качестве «биореактора» ценнейших фармакологических субстанций человека, получены трансгенные животные с человеческим белком, что явилось поистине долгожданным прорывным достижением российской и белорусской биотехнологической науки. Предусмотрено создание лекарственных препаратов с использованием лактоферри-на человека, вырабатываемого из молока трансгенных животных [5]. Здесь особенно остро встает вопрос об этической и гуманитарной экспертизе полученных результатов и последствий их применения.
Серьезным движением в развитии биотехнологической промышленности выступают государственные научно-технические программы «Промышленная биотехнология», «Лекарственные средства» и др., в рамках которых происходило объединение достижений фундаментальной и отраслевой науки с имеющимся производственным потенциалом концерна «Белбиофарм» (в настоящее время - Департамент фармацевтической промышленности Министерства здравоохранения Республики Беларусь).
Белорусские ученые имеют хороший задел в технологии получения наноматериалов, представляющих существенные перспективы многофункционального (многоотраслевого) использования. В современном материаловедении создание и применение наноструктурных материалов является одним из самых перспективных способов улучшения свойств изделий. Многофункциональность наноструктурных материалов позволяет сочетать одновременно высокие твердость и пластичность, низкий коэффициент трения, высокую износостойкость. В Беларуси наиболее известны работы, проводимые в Физико-техническом институте и Институте порошковой металлургии НАН Беларуси, БГУИР, БНТУ и БГУ. Учеными БГУ, БГУИР, ГрГУ, Института физики НАН Беларуси, совместно со специалистами Белорусского
государственного медицинского университета разработана технология и получены первые образцы наномаркеров для ранней диагностики болезненных изменений в организме человека и в других биологических объектах. Ведутся работы по их совершенствованию и повышению чувствительности такого рода диагностики.
Наномедицина изучает возможность применения нанотехнологических разработок (наноприборов, нанопрепаратов) в медицинской практике для профилактики, диагностики и лечения различных заболеваний с контролем биологической активности, фармакологического и токсикологического действия полученных продуктов или медикаментов.
Нанофармакология изучает физико-химические, фармакодинамические, фармакокинетические свойства разработанных на основе нанотехнологий нано-препаратов, показания, противопоказания к их применению, возможные побочные эффекты.
Нанофармация исследует технологии разработки лекарственных форм нанопрепаратов для эффективного применения в медицинской практике [9].
Мировая наука считает разработку принципиально новых лекарственных средств для профилактики и лечения различных заболеваний одним из актуальных вопросов медицинской практики. В совместной научной лаборатории «Электронно-лучевой нанотехнологии неорганических материалов для медицины» Института электросварки им. Е.А. Патона и Национального медицинского университета им. А.А. Богомольца разработана технология получения наночастиц меди и серебра, изучения их фармакологических активностей, а также методы определения размеров таких нано-частиц. Эти научные разработки проводятся совместно с Институтом биохимии им. О.В. Палладина НАН Украины, Институтом эпидемиологии и инфекционных болезней им. Л.В. Громашевского Академии медицинских наук (АМН) Украины, кафедрами Национального университета им. Т.Г. Шевченко, Харьковским Национальным медицинским университетом, Львовским медицинским университетом имени Даниила Галицкого, Одесским национальным медицинским университетом, Тернопольским медицин-
ским университетом им. И. Горбачевского, Днепропетровской медицинской академией.
Важным направлением исследований в нанонауке и наномедицине является ответ на вопрос: в каких физиологических, биохимических, иммунологических процессах организма присутствуют наномеха-низмы? В пользу утверждения о том, что физиологические процессы в организме осуществляются на основе природных нанотехнологий, могут свидетельствовать такие факты: физиологически активные вещества, мембраны клеток, стенки капилляров имеют наноразмеры, что способствует эффективному протеканию физиологических процессов с участием биологически активных веществ наноразмера; благодаря маленькой величине наночастицы могут проникать через клетки мембран и распределяться в организме; с позиций современной нанонауки следует, что функционирование органов, клеток, субклеточных структур, кальциевых каналов, натрий-калиевого насоса осуществляется по законам природных наномеханизмов; в организме происходят физиологические процессы, в основе которых лежат наномеханизмы, что требует более углубленных научных исследований в рамках нанофизиологии, изучающей особенности протекания физиологических процессов в организме на основе достижений нанонауки с учетом влияния наночастиц на функцию клеток и органов [1].
Установлено, что при уменьшении размеров частиц от 100 до 10 нм наблюдаются относительно слабые, а в диапазоне от 10 до 1 нм - кардинальные изменения физических и химических свойств веществ, в частности металлов: параметры кристаллической решетки, температуры плавления, электронная структура, кристаллические и другие свойства. В мировой литературе по нанотехнологиям преобладают работы, посвященные технологиям получения наночастиц из углерода и золота. Золото, инертное в форме обычного металла, становится высокореактивным в виде наночастиц размером 3-7 нм, нанопленок, что делает этот благородный металл катализатором для многих биохимических реакций. Наночастицы могут более легко проникать в человеческий организм и быть биологически активными из-за их большой площади поверхности
на единицу массы по сравнению с макро-размерными частицами.
Значительный научно-практический интерес представляют исследования препаратов с наносеребром. Наночастички серебра чрезвычайно активны и вызывают гибель бактерий, вирусов, грибков, благодаря большой удельной поверхности, что увеличивает область контакта серебра с возбудителями инфекционных заболеваний, значительно повышая его бактерицидные свойства. Прямыми экспериментами in vitro воспроизведено ингибирование вируса иммунодефицита человека наночастицами серебра исключительно в диапазоне размеров 1-10 нм. При рассмотрении эволюции серебра от ионов к наночастицам и исследовании действия различных препаратов серебра на вирусы, бактерии и клетки установлено, что биоцидный эффект нано-частиц существенно превосходит действие ионов серебра в этих же концентрациях. Нанопрепараты серебра успешно применяются при лечении остеомиелита, гнойных ран, бактериального вагиноза, ожоговых ран, ЛОР-заболеваний у детей, хронических воспалительных заболеваний органов малого таза, а также в хирургии, травматологии, ветеринарии и др. Таким образом, применение наночастиц серебра позволяет значительно снизить концентрацию этого металла в лекарственных формах с сохранением бактерицидной активности. На-ночастицы серебра активны против микроорганизмов, устойчивых к антибиотикам.
К этой же подгруппе периодической системы относятся также медь и цинк, свойства наночастиц которых интенсивно изучаются. Особенности золота, серебра, меди и цинка в том, что они легко образуют кластеры и коллоиды. Значительно меньше изучены свойства наночастиц магния, марганца, фосфора, ртути, висмута.
Продолжение исследований с целью разработки новых высокоэффективных медикаментов на основе нанотехнологии молекулярных пучков для лечения различных заболеваний имеет важное теоретическое и практическое значение для развития медицинской науки и практики.
Примером успешной разработки новых препаратов и лекарственных форм на основе наночастиц являются липосомы. Уже внедрены в медицинскую практику
такие липосомные препараты, как липин, лиола, липодокс, липофлавон, амбисон, липоферон. В опытах in vivo и in vitro на различных патологических моделях (гипоксия, ишемия миокарда, геморрагический шок, воздействие радиации) установлено профилактическое и лечебное действие фосфатидилхолиновых липосом на тканевый метаболизм, функцию сосудов, деятельность сердца и состояние гемодинамики.
Важным является изучение функционирования органов, клеток, субклеточных структур, кальциевых каналов, натрий-калиевого насоса с позиций влияния на эти процессы наночастиц, находящихся в организме. Исследование этих уникальных характеристик наночастиц позволит разработать новые технологии в технике, медицине, физиологии, лекарствоведении, нутрицитологии, сельском хозяйстве и других направлениях деятельности человека.
В фармакологии и фармации наноча-стицы имеют значение в таких аспектах:
■ проявляют лечебное действие как лекарственные средства. Например, нанокапсулы фосфатидилхолина, получившие название липосомы, обладают антигипоксическим действием, подавляют процессы перекисного окисления липидов, повышают неспецифический иммунитет; разработанный на Украине синтетический материал на основе нано-кремнезема - синтекость - разрешен для лечения переломов костей; порошок нано-дисперсного кремнезема, разработанный и внедренный в медицинскую практику учеными Института химии поверхности им. А.А. Чуйко НАН Украины и Винницкого национального медицинского университета им. М.И. Пирогова, абсорбирует на своей поверхности и выводит из организма токсины экзогенного и эндогенного происхождения, пищевые и бактериальные аллергены, токсичные вещества. Препарат применяют для лечения острых кишечных заболеваний, сопровождающихся диареей (сальмонеллез, дизентерия, пищевая ток-сикоинфекция), вирусные гепатиты;
■ переносят не только разные медикаменты, но и ДНК, белки, пептиды
и соединения с низкой молекулярной массой, что обусловливает возможность применения фуллеренов, нанотрубок,
дендримеров, липосом для целевой доставки лекарственных средств в места локализации патологического процесса в организме человека;
■ способствуют уменьшению побочных эффектов других лекарственных средств. Так, липосомы уменьшают токсичность медикаментов, используются как системы для лучшей доставки препаратов [9].
В Национальной академии наук Украины в рамках специальной программы «Наноструктурные системы, наномате-риалы, нанотехнологии» продолжаются исследования по физике металлов и сплавов, химии поверхности, порошковым технологиям, микроэлектронике, коллоидным нанорастворам, сорбентам, лекарственным средствам, в основу которых положены нанотехнологии. Под руководством Министерства образования и науки Украины развернута межведомственная научно-техническая программа «Нано-физика и наноэлектроника». Применение наноматериалов в клинической практике изучают и в АМН Украины.
Институт химии поверхности им. А.А. Чуйко НАН Украины совместно с отечественными научно-медицинскими учреждениями впервые в мире разработал, испытал и внедрил в медицинскую практику новый препарат сорбционно-детоксикационного действия на основе нанокремнезема «силикс». На кафедре фармакологии и клинической фармакологии Национального медицинского университета им. А.А. Богомольца разработана новая лекарственная форма - суспензия на основе нанодисперсного кремнезема. Она минимизирует токсичность и негативное воздействие на функцию печени таких соединений, как натрия фторид и натрия нитрит, а также противотуберкулезных препаратов: изониазида, пиразинамида, этамбутола, различающихся механизмом негативного влияния на организм и химической структурой. По фармакологической активности суспензия нанодисперсного кремнезема превышает препараты обычного кремнезема.
В Институте экспериментальной патологии, онкологии и радиобиологии им. Р.Е. Кавецкого совместно с Международным центром электронно-лучевых технологий Института электросварки
им. Е.А. Патона разрабатываются новые противоопухолевые препараты на основе современных нанотехнологичных препаратов. В Институте эпидемиологии и инфекционных болезней им. Л.В. Грома-шевского АМН Украины совместно с лабораторией электронно-лучевой технологии неорганических материалов для медицины Института электросварки им. Е.А. Патона и Национального медицинского университета им. А.А. Богомольца установлено, что наночастицы серебра и меди проявляют более выраженное противомикробное действие по отношению к Staphylococcus aureus, чем обычные препараты этих металлов. Первым отечественным препаратом из липосом является липин - совместная разработка Института фармакологии и токсикологии АМН Украины и Харьковского фармацевтического предприятия «Биолек». Основной компонент препарата - нанокап-сулы фосфатидилхолина, представляющего собой естественный компонент биомембран. Препарат обладает антигипок-сическим действием, подавляет процессы перекисного окисления липидов, повышает неспецифический иммунитет. Исследования в сфере нанонауки, нанотехнологий и наномедицины проводят и другие научные коллективы Украины.
Актуальным направлением интенсификации медицинского аспекта наномедицины и нанобиотехнологий является разработка новых методов изучения воздействия на живую структуру наночастиц с определением количественных и качественных показателей. Малый размер, химический состав, структура, большая площадь поверхности и форма - это те свойства, которые предоставляют наночастицам преимущества перед другими материалами, одновременно обеспечивают и их возможное токсическое воздействие на биологические системы. Поэтому прежде всего необходимо установить молекулярные механизмы воздействия наночастиц на организм, возможные механизмы развития токсических эффектов, а также пути устранения или ослабления их нежелательного влияния. Наиболее чувствительными к наноча-стицам являются органы, которые непосредственно взаимодействуют с внеш-
ней средой - дыхательная система, желудочно-кишечный тракт, кожа, а также кровь и центральная нервная система. Одним из основных механизмов повреждения внутренних органов наноча-стицами является оксидантный стресс, что приводит к активации различных факторов транскрипции, которые, в свою очередь, повышают синтез про-воспалительных веществ. Установлено также, что наночастицы могут иметь прямое цитотоксическое действие на эндотелиоциты пупочной вены человека в условиях in vitro. Это проявлялось в морфологических изменениях, индукции провоспалительной реакции, подавлении роста клеток и снижении активности эндотелиальной синтазы окиси азота. Эти эксперименты показали различие наноматериалов в токсикологическом плане, необходимость и актуальность создания нового раздела токсикологии -нанотоксикологии [4, 8, 11, 12].
Одна из важных медико-социальных проблем внедрения наноматериалов в народное хозяйство - возможное негативное влияние наночастиц на организм человека, животных, окружающую среду. Это требует проведения фундаментальных исследований по изучению физиологических, биохимических и биофизических механизмов действия наночастиц на различные органы и системы организма, на функцию мембран клеток, митохондрий, рибосом, ферментов, ДНК, РНК.
Все более актуальной проблемой становится организация гуманитарной экспертизы в области разработки инновационных проектов, оценки последствий использования нанотехнологий. Здесь важен принцип опережающего реагирования или принцип предосторожности, предусматривающий при гуманитарной экспертизе стремление вырабатывать взвешенную оценку воздействия разного рода инноваций (промышленных, сельскохозяйственных, социальных, нанотехнологий) на окружающую среду, человека, его физиологическую, эмоциональную, психологическую и духовно-нравственную конституцию. Задача гуманитарной экспертизы - выявление и оценка как позитивных эффектов новых технологий, так
и возможных негативных последствий их применения [10]. Чрезвычайно важным вопросом является также организация подготовки научно-педагогических кадров и специалистов высшей квалификации в области нанонауки.
Таким образом, усилия ученых в области нанонауки должны быть обращены не только на разработку новых технологий получения наноматериалов, углубленное изучение физических, физико-химических, квантово-химических, физиологических, биохимических, фармакотоксических, молекулярных свойств и механизмов действия новых нанопрепаратов, но и на изучение их возможного побочного влияния на организм и окружающую среду, необходимость этической экспертизы проводимых междисциплинарных исследований и использования нанотехнологий, чтобы не потерять контроль над последствиями своей деятельности. ■
Литература
1. Волков С.В., Ковальчук Э.П., Огенко В.М., Решетняк О.В. Нанося. Наносистеми. Наноматерали. - К., 2008.
2. Головин Ю.И. Введение в нанотехнику. - М., 2007.
3. Концепция развития и освоения нанотехнологий и наноматериалов в Республике Беларусь. Проект. [Электронный ресурс]. Код доступа: http://www.bsuir. by/m/12_100229_1_68697.pdf. Дата доступа: 6.09.2012.
4. Кундо Ю.1. Бюетика - шлях до бтьш майбутньо-го // Четвертий Нацюнальний конгрес з бюетики з мiжнародною участю. - Кив, 2010. С. 28-30.
5. Лобас Т. Фарминдустрия будущего // Беларуская думка. 2012, № 8. С. 44-52.
6. Мовчан Б.А. Электронно-лучевая гибридная нано-технология осаждения неорганических материалов в вакууме // Актуальные проблемы современного материаловедения. Киев: Изд. Академпериодика, 2008. Т. 1. С. 227-247.
7. Патон Б., Москаленко В., Чекман I., Мовчан Б. Нанона-ука i нанотехнологп: техычний, медичний та соцальний аспекти // Вюн. НАН Украши. 2009, №6. С. 18-26.
8. Трахтенберг 1.М., Апихтша О.Л., Дмитруха Н.М. Етичн аспекти впровадження наноматерiалiв // Четвертий Нацюнальний конгрес з бюетики з мiжнародною участю. -Кив, 2010. С. 81-82.
9. Чекман 1.С. Нанофармаколопя. - К., 2011.
10. Юдин Б.Г., Луков В.Г. Гуманитарная экспертиза: к обоснованию исследовательского проекта.- М., 2006.
11. Kahru A., Dubourguier H.C. From ecotoxicology to nanoecotoxicology // Toxicology. 2010. Vol. 269, №2-3. P. 105-119.
12. Sung J.M., Ji J.M., Park J.D. et al. Subchronical inhalation toxity of silver nanoparticles // Toxicol Sci. 2009. Vol. 108, №2. Р. 452-461.
