Фуллерен Абсолютно не рекламная тема, освещающая новые научные разработки про ф

Всем доброго времени суток.

Я сотрудник Лаборатории наноуглеродных материалов при СПБГПУ. Мы занимаемся разработкой методов получения новой модификации углерода - фуллерена. Благодаря нашим успехам, изучение свойств этого вещества стало коммерчески реализуемым (т.е. по карману научному сообществу). Следствием этого стал все возрастающий интерес к фуллерену со стороны медиков.

Начну с простого. Фуллерен - это особая форма углерода, в которой атомы соединены между собой в сферу, напоминающую по форме футбольный мяч рис.1.



рис.1 модель фуллерена

Размер молекулы фуллерена С60 (60 атомов углерода), с которым мы как правило работаем, - 0.7 нанометров. Для сравнения размер эритроцита крови около 100 нанометров.

Процесс получения фуллерена крайне трудоёмок:

- сначала на специализированной установке сжигают в плазменной дуге два графитовых электрода (т.н. метод Кречмера);

- далее, из полученной сажи растворителем выделяют фуллерены (разные, с разным количеством атомов);

- после этого фуллерены разделают на фракции (как правило выделяют С60, его в саже большее количество)

- в конце концов, отгоняют растворитель, и многократно промывают фуллерен, чтобы избавиться от растворителя.

В конце концов мы получаем сухой, ничем не примечательный порошок черного цвета.

Теперь поговорим о свойствах фуллерена. Свойства можно разделить на две части, технические и медицинские.

Коротко, буквально два слова о технических свойствах:

- присадки для машинного масла -10% потребление топлива, 20% жизни трущихся агрегатов

- катализатор выращивания алмазов 30% к скорости роста кристалла искусственного алмаза

- компонент "прозрачных" солнечных элементов переводит 60% инфракрасного излучения в электричество, забирая только 5% видимого света.

Т.к. эта ветка форума посвящена медицине, то на таких свойствах мы остановимся гораздо подробнее.

Медицинские свойства:

- сильнейший антиоксидант в 125 раз сильнее витамина С (да и принцип действия у него другой)

- стимулятор раневого процесса стимулирует регенерацию тканей

- стимулятор деления стволовых клеток

- молекулярный антибиотик (крайне низкая вероятность приспособления микроорганизмов к фуллерену)

- противовирусное средство

- способность преодолевать гематоэнцефалографический барьер (потенциально лекарство от СПИДа)

- противоопухолевая активность

Ниже будут приведены выдержки из книги Военно Медицинской Академии БГТУ рис.2 по большенству из этих пунктов.



рис.2. обложка книги ВМА

Итак первое: антиоксидантные свойства фуллерена (Часть 2 Биологическая активность фуллеренов. Глава 1. 1.1 стр.50)

"Структурные особенности и физико-химические характеристики фуллеренов обуславливают широкий спектр их биологической активности, что является перспективным для их применения в клинике. При этом известные антиоксидантные свойства фуллеренов наиболее значимы, так как доказано, что нарушение процессов свободнорадикального окисления влечет за собой целый каскад негативных реакций и патологических процессов, лежащих в основе большинства заболеваний.

Особое внимание привлекают антиоксидантные эффекты фуллерена С60 , способного как губка впитывать свободные радикалы, что определяется электронакцепторными свойствами его псевдоароматической структуры. Например, одна молекула фуллерена может присоединять до 34 метальных радикалов ( K r u s t i k P . J . , 1 9 9 1 ) . Антиоксидантная способность фуллеренов зависит от числа активных центров и расстояния между активными центрами и атомами-мишенями.

Выявлено ингибирующее действие фуллеренов in vivo и in vitro в отношении выработки синглетного кислорода, супероксидного и гидроксильного радикалов. Эффект угнетения свободнорадикальных процессов у некоторых производных фуллерена Cf t 0 связывают с имитацией действия супероксиддисмутазы без участия фуллеренового каркаса с кислородными радикалами. Показано, что антиоксидантная активность фуллерена С60 обуславливает его нейропротективные, гепатопротективные, радиопротективные и противовоспалительные свойства."



Примечание: ПВП и Tween80 - носители фуллерена.

Таким образом, установлено, что наибольшей антиоксидантной активностью из изученных препаратов обладает кластер фуллерена С60/T w e e n 8 0 . Способность кластера C 6 0 / T w e e n 8 0 дисмутировать

супероксид повышается пропорционально росту выработки данногорадикала макрофагами, что свидетельствует о модулирующем действии препарата. Антирадикальные эффекты водорастворимых производных фуллерена С6 0 во многом зависят от их концентрации в растворе, от компонентов, входящих в состав нанокомпозитов, и от изначального уровня свободных радикалов.

Пока что все, завтра или на днях, я продолжу писать сюда статьи о фуллерене.

 

Статья в честь 30-летия открытия фуллеренов?

 

Сложно сказать, когда конкретно они были открыты. Теоретически возможность их существования была доказана в 1973м, а нобелевку дали только в 1996м. Первые упоминания вообще относятся к 1971. Так что, наверное, скорее, статья посвящена сорокалетию

 

Снова здравствуйте. В первой статье уже прозвучало слово ФУЛЛЕРЕНОЛ, в следующих материалах оно опять будет встречаться неоднократно. Поэтому выложу небольшую статейку про то, что такое фуллеренол, зачем он нужен и чем он отличается от фуллерена.

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ДОСТУПНОСТЬ ФУЛЛЕРЕНА

Почти во всех статьях, описывающих медицинские свойства фуллерена, упоминается об одном очень важном нюансе – его биологической доступности. Иными словами, фуллерен может оказать должное действие на клетку, процесс или весь организм в целом только если он способен легко попасть в этот организм.

Биологическая доступность фуллерена определяется растворимостью его в воде или другом безопасном для человека веществе. В воде фуллерен почти нерастворим – всего лишь миллионные доли грамма на литр, и во многом это тормозило исследования в сфере его применения для организма человека.

Статья:



Приводит такие результаты:



Для использования свойств фуллерена в медицине просто необходимо было разработать его биологически доступную модификацию. Ею стал фуллеренол, поверхность которого обогащена ОН-группами (см. рис.1).



рис.1 молекула фуллерена и фуллеренола

Полное название нового вещества - полигидроксилированный (поли – много, гидроксо - гидроксид) фуллерен. Его молекула «цепляется» за окружающие молекулы воды торчащими во все стороны ОН-группами, что позволяет добиваться растворимости в десятки грамм на литр. Вода при этом приобретает характерный коричневый цвет.

 

Следующий пункт разговора про фуллерен - влияние его на раневой процесс. Сразу скажу, что тема эта сложная и обширная, так что я постарался упростить и изложить основные пункты. Для тех, кто хочет подробно ознакомится - скачивайте книгу, там все подробнейшим образом написано.

Статья, представленная ниже, являет собой краткое описание раневого процесса и эксперимента по влиянию фуллерена на заживление ран. Используемая информация: РАНЕВОЙ ПРОЦЕСС: НАНОБИОТЕХНОЛОГИИ ОПТИМИЗАЦИИ, Под редакцией доктора медицинских наук, профессора В. А. Попова. Предисловие стр 7-9,глава 7 стр 127-130.

Влияние фуллерена на раневой процесс

В настоящее время в результате большого объема исследовательских работ, проведенных зарубежными и отечественными учеными, созданы реальные предпосылки для внедрения нанобиотехнологии в диагностику и интенсивную терапию ряда заболеваний, в контроль над состоянием биологических систем при различных видах патологии, что можно рассматривать как появление нового клинического направления — наномедицины.

В работе ВМА в качестве модели для исследования биологической активности нанобиокомпозитов был выбран наиболее типовой патологический раневой (воспалительный) процесс, развивающийся при многих хирургических заболеваниях, при тяжелых ожогах и механических травмах, в том числе при огнестрельных ранениях.

В общей динамике раневого процесса четко прослеживаются три основных периода:

1-й период — сосудистые изменения, воспаление, образование гноя.

2-й период — разрастание соединительной гранулярной ткани.

3-й период — образование рубца и его частичное или полное рассасывание.

Воспаление — это защитная реакция, преследующая главную биологическую цель – уничтожение всего, что организм считает чужеродным. При достижении этой цели организм, прежде всего, решает следующие промежуточные задачи:

• определить зону воспаления - очаг инфекции,

• зону некроза тканей,

• зону образования злокачественных клеток,

Из-за нарушения обмена веществ, клетки в зоне поражения начинают вырабатывать ферменты и кислоты, что вызывает так называемый клеточный ацидоз (повышение кислотности). Этот «клеточный пожар» становится причиной вторичного повреждения окружающих тканей. Также поврежденные клетки выбрасывают огромное количество свободных радикалов (супероксиданион-радикал, гидроксил-радикал, пергидроксильный радикал, пероксил-радикал, синглетный кислород).

Данные литературы о заживляющих свойствах мазевых композиций фуллерена С60 на основе вазелина (Крылова Л.А., 2003) позволяют говорить о перспективности его использования при местном лечении ран. Однако неспособность С60 растворяться в воде и других полярных растворителях затрудняет создание на его основе современных гидрофильных мазевых композиций и раневых покрытий. Осуществление данной задачи возможно только при использовании его водорастворимых производных.

Исследование влияния фуллерен содержащих препаратов проведено на модели кожных асептических ран размером 2,0х2,0 см. В эксперименте использовали 20 крыс-самок линии Вистар. Животные были разделены на 2 группы по 10 в каждой.

1-я группа являлась опытной, у животных данной группы на раны наносили порошок С60/ПВП.

2-я группа являлась контрольной, на раны у крыс наносили порошок ПВП (препарат «Энтеродез»).

В обеих группах перевязки осуществляли через день. После осмотра и оценки состояния ран, их обрабатывали антисептиком — 0,25% водным раствором хлоргексидина и повторно наносили исследуемые препараты.

Критериями оценки служили скорость, а также сроки полного заживления и состояние раны на 7, 10, 14 и 21-е сутки.

Результаты эксперимента с погрешностями указаны в таблице:



Срок полного заживления ран под действием кластера С60/ПВП на 8 суток короче по сравнению с контрольной группой. Данные планиметрического исследования показали, что процессы заживления ран в опытной группе протекали быстрее в течение первых семи дней, что по срокам соответствует первой фазе раневого процесса — фазе воспаления. Усиление восстановительных процессов под действием кластера фуллерена С60/ПВП в ранний срок, по-видимому, связано с антиоксидантной активностью препарата, которая предотвращает повреждение клеток и тканей продуктами саморастворения и ацидоза.

При этом происходит интенсификация общего хода раневого процесса, что подтверждается данными исследования и проявляется в усилении роста соединительной ткани, активациии синтеза коллагена, образовании и созревании грануляционной ткани, более быстром рубцевании раны, рассасывании рубца.

 

Фуллереновые наноматериалы для ускорения роста волос.

В 2009 году американские ученые Антон Дилинджер, Роберт Стефен и Кристофер Кеплиз Вирджиния США, опубликовали в журнале «Экспериментальная медицина» статью «Фуллереновые наноматериалы ускоряют рост волос». Ниже представлена краткая версия ее перевода.



Ссылка на оригинал: (Зарегистрируйтесь или Авторизуйтесь)

Аннтоация

Потеря волос – это неприятный симптом большого количества заболеваний. Целью данного исследования является изучение влияния фуллереновых наноматериалов на рост волос. Мы использовали обритых мышей и генетически лысых мышей линии «SKH-1 bald mice» для определения влияния фуллереновых наноматериалов на рост волос и количество волосяных фолликул.

Фуллерен – это молекула углерода, напоминающая сферу и обладающая свойствами, которые применимы для лечения широкого спектра заболеваний. Например, водорастворимая форма фуллерена С60 показала способность к увеличению продолжительности жизни мышей и улучшению когнитивных функций при неврологических расстройства.

Мы предположили, что фуллерен может влиять на фундаментальные механизмы, контролирующие формирование фолликула и рост волоса.

Материалы и методы

Все мыши (8ми месячные самцы) были получены из Лаборатории Чарльза Ривера (Веллингтон, Массачусетс), исследования были согласованы с Экспертным советом в Ханмерском Институте Исследования Здоровья (Северная Каролина). У обыкновенных мышей была побрита средняя часть спины. «Голые» мыши SKH-1 были выбраны по причине того, что позволяли точно и легко определить влияние фуллерена на количество фолликул, т.к. обладали минимальным их количеством.

Т.к. фуллерен сам по себе не растворим ни в воде ни в жирах, нам пришлось синтезировать производную фуллерена, способную растворяться в воде и/или жире рис.1.



Производная фуллерена вводилась как подкожно при помощи шприца, так и местно, при помощи марлевого тампона. В качестве растворителя использовался диметилсульфоксид или диэтиленгликоль монометил – вещества не оказывающие влияния на рост волос и формирование фолликул.

Для исследования на человеческой коже из Ассоциации тканей человека анонимно был получен образец. Его разделили на три пробы, которые были помещены в асептический состав содержащий фллерен на 14 дней. Каждые 4 дня раствор менялся. После этого образцы были изучены под световым микроскопом.

Результаты

На рис.2 видно, что группы мышей А и Б, получавшие производную фуллерена, показали ускоренный рост волос по сравнению с группами, получавшими чистый растворитель.



Также было изучено влияние производной фуллерена на генетически «голых» мышей. Как видно на рис.2 группы мышей С и D, получавшие ежедневно фуллерен подкожно, показали значительное ускорение роста волос. Похожие результаты и для мышей, получавших фуллерен поверхностно. Усиление роста волос было связано с увеличением количества волосяных фолликул в коже (рис.3). Т.о. фуллерен не только ускоряет рост волос но и увеличивает количество волосяных фолликул рис.4.





Для определения возможности ускорения роста волос в человеческой коже, мы содержали образцы человеческой кожи в составе, содержащем фуллерен и составе без фуллерена. Как видно на рис.5, через 14 дней наблюдается значительный рост волос, по сравнению с контрольным образцом.



Обсуждение

В США сейчас Министерством питания и лекарств подтверждено только два способа лечения потери волос – при помощи миноксидила и финастерида. В исследованиях на животных было показано, что миноксидил уменьшаяет период «отдыха», уменьшая время до периода формирования фолликула, при этом увеличивает этот период, из-за чего увеличивается размер фолликула. Финастерид – это антиандроген, он уменьшает дегенеративные процессы в волосе, за счет снижения влияния дигидротестостерона. Тем не менее оба этих вещества не способны увеличить количество волосяных фолликул. Фуллерен же, как показано в статье, является эффективным способом выращивания новых фолликулов.

Надеюсь материал был кому-то интересен и полезен