Ветеринарна наномедицина: перспективи застосування у діагностиці і профілактиці хвороб та лікуванні тварин Текст научной статьи по специальности «Ветеринарные науки»

УДК 619:615:616-07/-08

Цв1л1\овський М.1., доктор бiологiчних наук, академж НААН Украши, Береза В.1., кандидат ветеринарних наук, доцент, Дульнев П.Г., кандидат хiмiчних наук, Грушанська Н.Г., кандидат ветеринарних наук, Якимчук О.М.,

кандидат бюлопчних наук, доцент © Нацюнальний утверситет бюресурав I природокористування Украши, м. Кигв

ВЕТЕРИНАРНА НАНОМЕДИЦИНА: ПЕРСПЕКТИВИ ЗАСТОСУВАННЯ У Д1АГНОСТИЦ1 I ПРОФ1ЛАКТИЦ1 ХВОРОБ ТА Л1КУВАНН1 ТВАРИН

В статт1 викладено теоретичш I практичш аспекти застосування нанотехнологш у ветеринарнш медицин¡. За результатами наукових дослгджень кафедри терапИ I клшгчног д1агностики НУБП Украши (1995-2010 рр.) - нанотехнологп б1огенних м1кроелемент1в е перспективним напрямом в д1агностиц1, лшуванш I профыактищ внутршшх хвороб тварин.

Ключовг слова: нанотехнологп, наномедицина, д1агностика, лЫування, профшактика, хвороби тварин

Епоха зламу тисячолт характеризуемся виникненням наномедицини як науки. Ветеринарна наномедицина, як i гуманна, вивчае стеження, вправлення, конструювання, контроль, лжування бюлопчних систем на молекулярному рiвнi за допомогою нанопристро1в, наноматерiалiв, нанопрепараив, що дають змогу виконувати операцп вiд дiагностики i монiторингу до знищення патогенних мiкроорганiзмiв, вiдновлення пошкоджених органiв, цiленаправлене зобезпечення органiзму необхщними бiогенними елементами.

Напрацювання кафедри терапи i кшшчно! дiагностики НУБiП Украши у сшвпращ з iншими науковими установами стверджують, що застосування нанопрепараив або 1х композицiй у ветеринарнш медицинi вiдкривають великi можливостi для дiагностики, лiкування та профiлактики хвороб тварин.

Термш «нанотехнолопя» е похщним вiд слова «нанометр», або «мшмшрон» - одиниця вимiрювання, що складае 1 мiлiардну частину метра (10-9 м).

У ветеринарнiй медицинi ефективно i доцiльно використовувати такi типи наноматерiалiв: нанопористi структури, наночастинки, нанодисперсп (колощи), наноструктурованi поверхнi та плiвки, нанокристали i нанокластери.

Вiдомо, що запорукою надшно! терапи тварин при хворобах рiзного етiологiчного походження е швидка i високочутлива дiагностика. Дагностикумами та бiомаркерами в гуманнiй i ветеринарнiй медицинi е оптико-бiосенсорнi технологи, атомно-силовi технологи, нанопровiднi технологи, що дають змогу тдвищувати чутливiсть i точнiсть дiагностичних манiпуляцiй, скоротивши термш 1х проведення. Так, наприклад, у ветеринарнш практищ використовують нанотехнологiчнi методи аналiзу бiлкiв та 1х комплекав, якi дозволяють зробити кiлькiсну ощнку бiлкових молекул

© Цвшховський М.1., Береза В.1., Дульнев П.Г., Грушанська Н.Г., Якимчук О.М., 2010

296

розмiром 10-12 моль/л, рад^мунний аналiз (10"12 - 10-15 моль/л), iмуноферментний аналiз (10-12 - 10-15 моль/л), аналiз бiлкiв i комплексiв (10-3 -

20 * * * * * 3 20

10" моль/л), багатокомпонентш бiлковi сумiшi (10- - 10" моль/л) за рахунок нанотехнологiй в електрофоретичних та хроматографiчних методах роздiлення скоротивши термiн здшснення до 15 - 30 сек. - 1 хвилини, на вiдмiну вщ декiлькох годин за звичайного електрофорезу.

Напрямами перспективного розвитку нанотехнологш у ветеринарнiй медицинi будуть: вiзуальна дiагностика клiтинних структур; впровадження бiомаркерiв (наноматерiалiв); використання бiологiчних наносенсорiв та дiагностичних тест-систем. Сьогодення вимагае створення для ветеринарно! медицини мiкро-нано-електромеханiчних систем та специфiчних нанороботiв. Прикладом може бути мжроробот «лжар», що поеднуе функци дiагноста, терапевта i хiрурга.

С зразки мiкро-нано-систем - аселембери, реплжатори, в яких джерелом енергп живлення буде глюкоза, або амшокислоти, що локалiзуються в тiлi тварини чи людини. Прикладом простого наноробота е рестроцит - штучна червона кров'яна кл^ина. Респiроцит може транспортувати у 236 разiв бiльше кисню нiж заповнений гемоглобiном еритроцит. У науковш лiтературi описанi аналоги наноробоив: клотоцисти - штучнi тромбоцити, нанофагоцити, яю в органiзмi працюють за схемою «перетрави та видали», юнцевий продукт -проси складовi (цукри, амiнокислоти, глiцерол, жирнi кислоти, вода), яю попадають у кровоносну систему хворого.

Незважаючи на те, що дiагностикуми - нанороботи за своею будовою та дiею не належать до лжарських засобiв, !х юльюсна оцiнка (доза) та масопередача (фармакоюнетика) мае багато спiльних рис iз фармакологiчними препаратами. Наприклад, кобальт-вмiстимi iмунозолi - дiагностична тест-ситема для iмунодiагностики. В залежностi вiд нанотехнологи використання терапевтична доза !х складае 1 теработ (1012 пристро!в) внутршньом'язово, 105 пристро!в - внутрiшньовенно.

Вiдомi бiльш складнi системи, наприклад, васкуло!д (або механiчний протез) - об'еднання структур респiроцитiв, мiкрофагоцитiв та клоптациив в один наноробот.

Наноматерiали, як лiкарськi засоби нового поколшня, пов'язанi з вщкриттям фулерену (назва автора Фулера) - зв'язуючий ланцюжок мiж органiчною i неорганiчною речовиною.

Нашi дослiдження на новонароджених тваринах показали, що фулерени та !х спорщнеш сполуки спроможш вiдновлювати порушення, якi виникають внаслщок окисних процесiв в органiзмi i клiтинах (особливо карбоксифулерен). Модифiкованi фулерени (наприклад, полiвiнiлпiролiдон, ремантидин) мають противiруснi та антибактерiальнi властивостi. З л^ературних джерел вiдомо, що нанотехнологи ферменив розширили !х дiю. Так, карбоксифулерен ефективний проти стрептококових iнфекцiй, тдвищуе бактерицидну активнiсть нейтрофiлiв, а наповнеш фулереном лiпосоми стимулюють фагоцитоз, мають антиоксидантш властивостi та iмунокорегуючий або iмуносупресивний ефект.

297

Нанопрепарати широко використовуються в регенеративнш i протизапальнш терапи, як антисептики та антистатики; для вирощування i вiдновлення клiтин (хрящова тканина), бiоматерiалiв, ендопротезування, iмплантацil [2, 4]. З ютори медицини вщомо, що Аргентум i Купрум використовувались ще в шумерiвськiй цившзацн (ваза Ентемени), для л^вання гнiйних ран, черевного тифу, дизентери, менiнгiту, гоноре!, цистиив, простатиту, кон'юктивiту, стоматиту, алергп, дiабету тощо.

Бактерициднi властивостi Аргентуму у виглядi наночастинок властивi для таких препараив: колощне срiбло, препарат «Аргошка» на основi геля х^озана, препарат «Агровiт» - класична форма Аргентуму, що використовуеться i дiе на грам - позитивну, грам - негативну, аеробну та анаеробну мiкрофлору.

Наночастинки вiсмуту i салщилати використовуються як противиразковi препарати.

Наночастинки Аргентуму i полiвiнiлтриазол використовуються як антисептики, а нанодисперси Аргентуму i Купруму - як дезiнфiкуючi засоби. Наночастинки Цинку i !х полiмери застосовуються при хворобах шюри у виглядi пудри, гелю, присипок [2, 4, 5].

За останш 10 - 15 роюв на кафедрi терапи i кшшчно! дiагностики Нацiонального унiверситету бюресурав i природокористування Украши проводяться дослщження на коровах, вiвцях, козах, свиноматках, кобилах i новонароджених телятах, ягнятах, козенятах, поросятах, лошатах i молодняку птищ (кури, iндики, качки, гуси), хутрових звiрах (норки) i пршноводнш рибi з використанням композицiйних препараив iз сполук бiогенних елементiв, наночастинок, юнних форм (Йод, Кобальт, Цинк, Купрум, Манган, Кальцш, Ферум, Магнш, Кремнiй, Молiбден, Селен, Сiрка, Аргентум) для профшактики порушень обмiну речовин, хвороб травно!, дихально!, сечово!, серцево-судинно! систем, хвороб системи кровi, хвороб шюри [1, 3].

Використання вищезазначених бюгенних елеменив у композицiях i в рiзних формах дозволило пщвищити !х терапевтичну ефективнiсть при застосуванш ентерально i парентерально, у виглядi аерозолiв (аерозолетерапiя), мiсцево (на шюру), розширити можливостi !х цiльового використання для профшактики i лiкування як моно-, так i полiпатологiй [1, 3, 6].

За результатами дослщжень нами опублжовано 70 статей, 5 науково-практичних рекомендацiй, отримано 14 патенив на винаходи, захищено 5 кандидатських дисертацiй та понад 20 мапстерських робiт.

Використовуючи бiогеннi елементи, юнш форми, слiд пам'ятати, що при !х застосуваннi, особливо наноматерiалiв, iснують ризики i негативнi наслщки. Так, наприклад, фулерени в концентрацн 1- 15 орт (ммоль) викликають загибель клiтин рiзних тканин оргашзму в умовах активацil свiтлом. Наночастинки, як i бiогеннi елементи, дшть в органiзмi за принципом синерпзму або антагонiзму. Тому слiд обов'язково враховувати спектр наноматерiалiв i бюгенних елеменив, що знаходяться в довкiллi (продукти виробничо! дiяльностi, особливостi бiогеохiмiчних зон, провiнцiй). Наноматерiали не можна використовувати постшно у виглядi кормових добавок

298

i премшав. Для л^вально-профшактичних препараив слщ враховувати основш показники наноматерiалiв: po3Mip наночастинки, загальну поверхню, концентрацiю, композицiйнiсть.

Таким чином, нанотехнологп бюгенних хiмiчних елементiв у ветеринарнш медициш в перспективi будуть мати широке застосування для дiагностики i профiлактики хвороб та л^вання тварин.

Л1тература

1.Вплив препарату "Стимтел» на показники активностi трансамiназ кровi сухостiйних корiв / О.О. Скиба, С.1. Голопура, Н.Г. Грушанська, М.1. Цвiлiховський // Науковий вiсник Львiвського нацiонального унiверситету ветеринарно! медицини та бютехнологш iм. С.З. Гжицького.-2009.-Т.11, №3(42), Ч.1.- С. 140-144.

2.Использование биологически активных препаратов на основе наночастиц металлов в медицине и сельском хозяйстве: Сборник докладов на совещании «Инструкция наносистем материалов: оценка нынешнего состояния и перспективы развития», 23 - 25 марта 2006 г. - М.: Центр «Открытая экономика». 2006 г. - 146 с.

3.1мунобюлопчна реактившсть оргашзму поросних свиноматок пщ час застосування мшерального препарату Суiмiн-П / О.М. Якимчук, В.1. Береза, Н.Г. Грушанська, М.1. Цвшховський // Вюник Бшоцерювського державного аграрного ушверситету. - 2009. - Вип.60, Ч.2.- С. 149-152.

4.Наноматерiали в бюлоги. Основи нановетеринари / [за ред. проф. В.Б. Борисевич, проф. Каплуненко]. - К.: ВД «Авщена», 2010. - 416 с.

5. Нанотехнологп у ветеринарнш медициш / [ред. проф. В.Б. Борисевич, проф. В.Г. Каплуненко]. - К.: Лира, 2009. - 232 с.

6. Порушень обмiну речовин у лактуючих свиноматок в господарствах центрально! бiогеохiмiчно! зони Украши / В.1. Береза, Н.Г. Грушанська, М.1. Цвшховський // Проблеми зоошженерп та ветеринарно! медицини: Збiрник наукових праць - Х., 2010. -Вип.21, Ч.2, Т.1.- С. 103-107.

Summary

Tsvilihovskij M., Bereza V., Dulnev P., Grushanska N., Yakimtchuk O.

National University of life & environmental sciences of Ukraine VETERINARY NANOMEDICINE: APPLICATION PROSPECTS IN DIAGNOSTICS AND PROPHYLAXIS OF DISEASES AND TREATMENT

AMONG ANIMALS

In the article theoretical and practical aspects of application nanotechnology in veterinary medicine are stated. By results of scientific researches of chair of therapy and clinical diagnostics NUBiP of Ukraine (1995-2010) - nanotechnologies biogenic trace elements are perspective direction in diagnostics, treatment and prophylaxis of internal diseases of animals.

Key words: nanotechnologies, nanomedicine, diagnostics, treatment, prophylaxis, diseases of animals

Стаття надшшла до редакцИ 15.09.2010

299