Использование различных технологий описываемого типа позволяет решать несколько задач медицины и фармакологии: повысить эффективность используемых препаратов, обеспечить большие удобства пациентам, продлить время хранения и гарантийные сроки применения многих редких лекарств и т. д. Применение этих технологий связано с развитием конкретных методов направленной доставки препаратов, что включает в себя достаточно сложные задачи создания биосовместимых материалов или устройств, необходимых для применения этих методов, а также разработку сложных и интересных конкретных вариантов выделения нужных веществ в заданных тканях или органах организма пациента в требуемые моменты времени.
Методы применения новых устройств и лекарственных средств мало отличаются от тех, которые уже используются в традиционной медицине, то есть препараты могут вводиться заглатыванием (перорально), ингаляцией, инъекцией, через кожу (трансдермальный ввод) и т. д. Наиболее привычным и распространенным методом остается простое заглатывание лекарств, и в 2003 году к этому классу относились примерно 50 % выпускаемых на рынок препаратов, а доля лекарств, вводимых в организм другими путями (ингаляцией, через кожу, инъекцией или имплантацией, в виде капель) равнялась 19 %, 12 %, 10 % и 7 % соответственно. Стоит отметить, что за последние тридцать лет в методы введения лекарств в организм значительно расширились, что обусловлено как чисто научными успехами, так и использованием новых технологий в фармацевтической промышленности. Прогресс в этой области во многом связан с широким применением биотехнологий. По оценкам специалистов[101], объем соответствующего рынка фармакологической промышленности США (который в 2003 году составлял 43,7 миллиарда долларов) будет возрастать примерно на 11 % в год в течение ближайших нескольких лет.
Нанотехнология удивительно подходит для решения проблем направленной доставки лекарственной препаратов в организме, во-первых, в силу своей междисциплинарной природы, а во-вторых – из-за присущей ей общей тенденции к миниатюризации изделий. Поэтому представляется естественным, что за последнее десятилетие наноматериалы и нанотехнологии неоднократно и очень успешно использовались при решении разнообразных задач фармакологии вообще и доставки лекарственных препаратов в частности. Первые попытки такого рода относятся еще к 1970-м годам, когда (без упоминания новых представлений и технологий) было предложено использовать наноразмерные частицы в качестве носителей для введения противораковых препаратов в больные органы. Эти опыты оказались весьма успешными, и на их основе возникло новое направление исследований, в результате чего для указанных целей сейчас используется множество видов наночастиц, из которых можно выделить, в первую очередь, биополимерные носители.
В качестве конкретных систем, перспективных для практического применения, ниже подробно рассматриваются полимерные конъюгаты, полимерные мицеллы, наносферы, нанокапсулы и так называемые полиплексы. Кроме того, для направленной доставки лекарств часто используются и сложные наночастицы, созданные из неорганических материалов или металлов. В частности, за последние годы в качестве носителей лекарственных препаратов все чаще стали использовать биочипы и микроиглы. Учитывая бурное развитие нанотехнологических материалов и методов, можно не сомневаться, что в ближайшее десятилетие мы станем свидетелями весьма существенного прогресса в области направленной доставки лекарственных препаратов.
Использование наночастиц для направленной доставки лекарственных препаратов преследует обычно одновременно две разные цели: улучшение так называемой фармокинетики (поддержания необходимого уровня содержания препарата в крови и тканях для более эффективного его усвоения) и повышение химической стойкости самих лекарств. Дело в том, что любой живой организм снабжен целым рядом защитных механизмов, нацеленных на выделение или биологическое разрушение всех чужеродных соединений и веществ, поступающих извне. Например, большинство вводимых в организм извне небольших молекул очень быстро удаляется из крови при попадании в почки. Наиболее удобным для медицинского использования оказываются частицы с размерами в диапазоне от 5 до 200 нм, так как частицы крупнее 5 нм не захватываются в почках, а частицы с размерами меньше 200 нм могут достаточно долго оставаться внутри клеток, не подвергаясь воздействию макрофагов (которые реагируют на более крупные посторонние объекты). Наночастицы удобнее всего принимать в виде обычных пероральных лекарственных средств.
