Виктор Балабанов - Нанотехнологии. Правда и вымысел
Особенно интенсивно на рынке нанокосметических средств работают японские косметологи. Нанокосметика в Стране восходящего солнца производится с 2000 года. Это и понятно, так как Япония находится впереди планеты всей по уровню нанотехнологических разработок.
Лидер по продажам в Японии, ионизированная нанокосметика по уходу за лицом и телом Nano Pure, созданная на основе натуральной плаценты и полярно-кристаллической минеральной пудры, популярна во многих странах мира и пользуется заслуженным успехом у голливудских звезд.
Факт, что именно японцы, с их очень скрупулезным отношением к проблемам безопасности и вообще качества жизни, активно и успешно продвигают нанокосметику, указывает на то, что большинство опасений все же не имеют под собой реальных оснований. Хотя следует отметить, что японские производители до настоящего времени не обязаны указывать, содержат ли наночастицы их разработки, возможно, считая, что и без этого разработчик не посмеет вредить своему народу.
В настоящее время косметика, содержащая в своем составе различные наночастицы и нанокомплексы, выпускается многими известными фирмами, например Estee Lauder, L’Oreal, Dior, Lancome Neoglis и др.
Как следует из описания нанокосметической продукции наиболее известных мировых производителей, основное назначение этой линии косметики – защита кожи от воздействия свободных радикалов, увлажнение, питание, выравнивание рельефа, лифтинг, борьба с целлюлитом и т. д. При этом также могут решаться специфические и индивидуальные проблемы кожи: акне, пигментация, воспаления.
Следует разобраться, чем же привлекли наночастицы косметологов. Дело в том, что компоненты, традиционно применяемые в косметике до недавнего времени, направлены на создание маскирующего эффекта. Не случайно появился даже саркастический аналог слова «косметика» – «штукатурка». Можно сказать, что в определенной степени даже ее эстетические возможности в настоящее время практически исчерпаны, не говоря уже об оздоравливающем или омолаживающем назначении, который в большинстве случаев вообще не ставился в задачу.
Обыкновенные компоненты, входящие в традиционную косметику, действуют только на поверхностный роговой слой, который является естественным барьером на пути инородных молекул и частиц, стремящихся попасть в организм. Этот слой состоит из корнеоцитов – мертвых клеток, заполненных фибриллярным белком кератином и образующих роговые «чешуйки» толщиной 0,2–0,4 мкм и 40 мкм в диаметре. Поэтому эффективность воздействия на живые клетки кожи крайне незначительна. Мертвые клетки, не препятствуя циркуляции воздуха (дыханию кожи), защищают организм от проникновения в него крупных водорастворимых (гидрофильных) молекул и воды (как изнутри, так и снаружи), не позволяя косметике и лечебным средствам воздействовать на внутренние участки кожи и весь организм в целом.
В целях повышения эффективности применяемых косметических средств используют методы физического и химического воздействия на поверхностный слой кожи. Самый простой способ (физический) – удаление омертвевших клеток при помощи скраба. В то же время наука не стоит на месте, и в косметических лабораториях всего мира ученые активно разрабатывают новые высокоэффективные способы трансдермальной (через кожу) доставки лекарственных средств к необходимым участкам лица и всего тела.
Одним из направлений таких исследований и является применение наноразмерных биологических частиц, например на основе липосом. Микроскопический сферический мембранный пузырек был искусственно получен в лабораторных условиях (диаметром 2030 нм) путем добавления водного раствора к фосфолипидному гелю (рис. 77).
Рис. 77. Внешний вид и строение идеальной липосомы для доставки лекарственного вещества в клетку: 1 – полимер для стерической защиты; 2 – «молекулярный адрес» на полимерной ножке (иммуноглобулины); 3 – белки слияния (гемагглютинин); 4 – лекарственное вещество; 5 – липидные положительно заряженные частицы для компактизации ДНК; 6 – мембранообразующие липиды (фосфатидилхолин); 7 – липиды, дестабилизирующие мембрану
Биологически активные вещества, необходимые для регенерации и оздоровления кожи и даже внутренних органов, вводятся во внутренние пространства липосом или других наночастиц (дендримеров, фуллеренов, углеродных нанотрубок), своего рода специальные наноконтейнеры (нанокомплексы). В ядре наночастиц можно разместить широкий набор косметических масел и органических (липофильных) веществ (витамины А, Е и другие антиоксидантные вещества, ультрафиолетовые фильтры и т. д.). Обладая двухмерной структурой вне кожи, сразу после наложения косметического средства на кожу нанокомплексы проникают внутрь, тут же превращаются в трехмерные структуры и образуют структурированную «решетку». Это, по заверениям производителей, приводит к разглаживанию морщин, рубцов, шрамов и повышению эластичности кожи, связыванию свободных радикалов и защите кожи. Благодаря особым биологическим механизмам нанокомплексы выводят токсины из глубинных слоев кожи.
Достоинством липосом является их свойство переноса и защиты гидрофильных (водосодержащих) веществ (рис. 78).
Рис. 78. Строение молекулы фосфолипида. Х – различные гидрофильные химические группы
Основой для создания полимерных наночастиц, которые более совместимы с биологической структурой кожи, являются полимолочная и полигликолевая кислоты, полиэтилен-гликоль (ПЭГ), поликапралактон и др., а также их различные сополимеры. Поэтому липосомы, покрытые ПЭГ («липосомы-невидимки»), менее подвержены биодеградации (разрушению), вследствие чего обладают более длительным (пролонгированным) эффектом воздействия. Защитная оболочка такого наноконтейнера напоминает клеточную мембрану, а весь пузырек похож на клеточную органеллу.
Следует отметить не только косметические свойства применяемых наночастиц, но и потенциально высокое значение, которое может иметь их медицинское применение.
Один из классиков биофизики, гелио– и космобиологии, а также космической эпидемиологии, объясняющих процессы в биосфере Земли под воздействием Солнца и Космоса, Александр Леонидович Чижевский (1897–1964) еще в 1931 году в своей работе «Земное эхо солнечных бурь» [18] писал: «Введение в организм даже мельчайших доз того или иного вещества может обусловить то или иное направление функций отдельных его органов. Очень часто мы видим огромный физиологический эффект введения в организм таких ничтожных количеств того или иного действующего агента, которые не поддаются определению ни на меру, ни на вес…».
Использование в медицине специальных наночастиц в качестве носителей биологически активных молекул лекарственных средств позволит эффективно преодолевать различные барьеры организма, которые эти вещества не способны преодолевать самостоятельно (кожный, гематоэнцефалический), что в значительной степени изменит характер и эффективность действия препарата.
Липосомы могут свободно проникать непосредственно в живые клетки и поэтому используются для введения относительно токсичных лекарственных веществ только в пораженные болезнью участки организма, где оказывают максимальное, но не объемное, а местное лечебное воздействие. Например, при введении в кровь больного липосом, содержащих лекарственное средство метотрексат, реализуется следующий терапевтический механизм воздействия. Пораженные злокачественными клетками ткани имеют повышенную температуру, поэтому, когда липосомы проходят через кровеносные сосуды этих органов, их оболочка разрушается, и содержащееся внутри липосом вещество проникает в пораженные участки.
При этом трансдермальная доставка лекарственных средств, по сравнению с введением через кровяное русло, обеспечивает уменьшение нежелательных побочных эффектов, позволяет снизить эффективную дозу препарата за счет существенного повышения его локальной концентрации.
Для препаратов, вводимых в организм перорально (через рот) или в результате инъекции, концентрация в тканях больного увеличивается во времени по экспоненциальной зависимости. Применение же наночастиц обеспечивает равномерное увеличение концентрации препарата во времени, что позволяет более точно планировать дозировку и значительно продлить период действия препарата.
При этом металлические наночастицы, по заверениям производителей, даже более эффективны, чем липосомы. Металлические наночастицы (фуллерены, углеродные нанотрубки) более стабильны (то есть обладают низкой степенью окисления-разрушения) и могут проникнуть в глубокие слои кожи. Они эффективно проникают вглубь эпидермиса и обеспечивают доставку большего количества активных ингредиентов, чем липосомы.
