Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 605683)
Консорциум Контекстум Информационная технология сбора цифрового контента
Уважаемые СТУДЕНТЫ и СОТРУДНИКИ ВУЗов, использующие нашу ЭБС. Рекомендуем использовать новую версию сайта.

Бионанотехнологии: достижения, проблемы, перспективы развития. (200,00 руб.)

0   0
Первый авторНаквасина Марина Александровна
АвторыАртюхов Валерий Григорьевич, Министерство образования и науки РФ , Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет"
ИздательствоВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Страниц152
ID353018
АннотацияУчебное пособие предназначено для студентов 4 курса биолого-почвенного факультета, обучающихся по специальности 06.03.1 «Биология», в рамках дисциплин Б2.В.ОД.9 «Основы бионанотехнологии» и Б3.Б.31 «Введение в биотехнологию»
Кому рекомендованодля студентов 4 курса биолого-почвенного факультета, обучающихся по специальности 06.03.1 «Биология», в рамках дисциплин Б2.В.ОД.9 «Основы бионанотехнологии» и Б3.Б.31 «Введение в биотехнологию», для студентов и аспирантов фармацевтических фа- культетов, а также студентов химического и физического факультетов университетов, специализация (профилизация) которых связана с нанотехнологическими исследованиями
УДК60:573.6
ББК300.600.3:28.0
Наквасина, М. А. Бионанотехнологии: достижения, проблемы, перспективы развития. : учебное пособие / В. Г. Артюхов; Министерство образования и науки РФ, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет"; М. А. Наквасина .— Воронеж : ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ, 2015 .— 152 с. — URL: https://rucont.ru/efd/353018 (дата обращения: 04.02.2023)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

Основные направления использования наночастиц в медицине . <...> Пути поступления наночастиц в организм и механизмы их проникновения в клетки . <...> Взаимодействие наночастиц с биомолекулами и механизмы их проникновения в клетки . <...> СИСТЕМЫ ДОСТАВКИ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ В КЛЕТКИ . <...> Доставка нуклеиновых кислот в клетки-мишени с использованием вирусных векторов . <...> Нанотранспортные системы доставки нуклеиновых кислот в клетки-мишени . <...> Другие типы наночастиц для доставки нуклеиновых кислот в клетки. <...> Главное внимание уделено описанию наночастиц и наноматериалов как наиболее развитому направлению нанотехнологий. <...> Подробно охарактеризованы типы наночастиц, применяющихся в биомедицинских исследованиях, их свойства, преимущества и недостатки, особенности «функционализации», пути поступления в организм, механизмы проникновения в клетки и их модифицирующего воздействия на структурно-функциональное состояние биомолекул, клеток и внутриклеточных компонентов. <...> Описаны нанотранспортные системы доставки лекарственных препаратов, средств диагностики, генетического материала в клетки-мишени, направления их практического использования и перспективы применения в биомедицине. <...> Выделяют следующие основные направления нанотехнологий: наноматериалы, наноэлектроника, нанофотоника, нанобиотехнологии, наномедицина, методы и инструменты исследования и сертификации наноматериалов и наноустройств, технологии и специальное оборудование для создания и производства наноматериалов и наноустройств, прочие направления (Алфимов, Гохберг, Фурсов, 2010). <...> Так, наноматериалы, полученные с использованием биотехнологий, относятся к направлению нанобиотехнологий, а полупроводниковые наногетероструктуры («квантовые точки») — к направлению наноэлектроники. <...> Наномедицина — практическое применение нанотехнологий в медицинских целях, включая научные исследования и разработки в области диагностики, контроля, адресной доставки <...>
Бионанотехнологии_достижения,_проблемы,_перспективы_развития._.pdf
Стр.1
Стр.2
Стр.3
Стр.4
Стр.5
Стр.6
Стр.150
Стр.151
Стр.152
Бионанотехнологии_достижения,_проблемы,_перспективы_развития._.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» М. А. Наквасина, В. Г. Артюхов БИОНАНОТЕХНОЛОГИИ: ДОСТИЖЕНИЯ, ПРОБЛЕМЫ, ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Учебное пособие Воронеж Издательский дом ВГУ 2015
Стр.1
УДК 60:573.6 ББК 300.600.3:28.0 Н21 Рецензенты: доктор биологических наук, профессор, декан факультета биотехнологии и биологии Мордовского государственного университета имени Н. П. Огарева, заведующий кафедрой биотехнологии, биоинженерии и биохимии В. В. Ревин доктор биологических наук, профессор кафедры биофизики и биотехнологии Воронежского государственного университета Т. А. Ковалева Н21 Наквасина М. А. Бионанотехнологии : достижения, проблемы, перспективы развития : учеб. пособие / М. А. Наквасина, В. Г. Артюхов ; Воронежский государственный университет. — Воронеж : Издательский дом ВГУ, 2015. — 152 с. ISBN 978-5-9273-2249-7 Учебное пособие предназначено для студентов 4 курса биолого-почвенного факультета, обучающихся по специальности 06.03.1 «Биология», в рамках дисциплин Б2.В.ОД.9 «Основы бионанотехнологии» и Б3.Б.31. «Введение в биотехнологию». Может быть полезно для студентов и аспирантов фармацевтических факультетов, а также студентов химического и физического факультетов университетов, специализация (профилизация) которых связана с нанотехнологическими исследованиями. УДК 60:573.6 ББК 300.600.3:28.0 © Наквасина М. А., Артюхов В. Г., 2015 © Воронежский государственный университет, 2015 ISBN 978-5-9273-2249-7 © Оформление, оригинал-макет. Издательский дом ВГУ, 2015 2
Стр.2
СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ......................................................................................5 1. НАНОТЕХНОЛОГИИ. БИОНАНОТЕХНОЛОГИИ ............7 1.1. Определения нанотехнологий и их основные направления ................................................................................7 1.2. Бионанотехнологии ..................................................................16 Контрольные вопросы .....................................................................21 Литература .......................................................................................21 2. БИОНАНОТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ МЕДИЦИНСКОЙ ДИАГНОСТИКИ. БИОЧИПЫ .............................................22 2.1. Характеристика молекулярных биочипов .............................22 2.2. Биочипы на основе ДНК ..........................................................28 2.3. Белковые биочипы ...................................................................31 2.4. Другие типы биочипов .............................................................32 2.5. Медицинское использование биочипов .................................32 Контрольные вопросы .....................................................................34 Литература .......................................................................................34 3. ХАРАКТЕРИСТИКА НАНОЧАСТИЦ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ .......................35 3.1. Общая характеристика наночастиц .......................................35 3.2. Основные направления использования наночастиц в медицине .................................................................................37 3.3. «Функционализация» наночастиц ..........................................40 3.4. Типы наночастиц, применяющихся в медицине ..................42 3.4.1. Классификация наночастиц ..........................................42 3.4.2. Липосомы ..........................................................................42 3.4.2.1. Общая характеристика липосом .................................42 3.4.2.2. Методы получения липосом ........................................45 3.4.2.3. Создание различных типов липосом и их применение в медицине .....................................................46 3.4.2.4. Механизмы проникновения липосом в клетки ........58 3.4.3. Вирусные наночастицы ..................................................60 3.4.3.1. Преимущества, особенности и «функционализация» вирусных наночастиц .........................................................60 3.4.3.2. Вирусные наночастицы на основе аденовирусов .....65 3.4.3.3. Вирусные наночастицы на основе парвовирусов .....67 3.4.4. Собственно наночастицы ................................................69 3.4.4.1. Общая характеристика наносфер и нанокапсул ......69 3
Стр.3
3.4.4.2. Нанокапсулы, полученные путем межфазной полимеризации ............................................................................71 3.4.4.3. Нанокапсулы, полученные из готовых полимеров ...74 3.4.4.4. Нанокапсулы, полученные послойной сборкой разнозаряженных полимеров ............................................76 3.4.5. Дендримеры .....................................................................79 3.4.6. Наночастицы на основе неорганических веществ .......84 3.4.7. Углеродные нанотрубки и фуллерены .........................89 3.4.8. Наноантитела ..................................................................92 3.4.9. Другие типы наночастиц ................................................95 3.5. Пути поступления наночастиц в организм и механизмы их проникновения в клетки .....................................................97 3.5.1. Пути поступления наночастиц в организм ..................97 3.5.2. Взаимодействие наночастиц с биомолекулами и механизмы их проникновения в клетки .......................99 3.6. Влияние наночастиц на структурно-функциональное состояние клеток и их компонентов ......................................102 Контрольные вопросы ...................................................................107 Литература .....................................................................................109 4. СИСТЕМЫ ДОСТАВКИ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ В КЛЕТКИ .............................................................................111 4.1. Способы доставки нуклеиновых кислот в клетки ...............111 4.2. Доставка нуклеиновых кислот в клетки-мишени с использованием вирусных векторов ...................................112 4.3. Нанотранспортные системы доставки нуклеиновых кислот в клетки-мишени ........................................................116 4.3.1. Липоплексы и липосомы ..............................................116 4.3.2. Векторы на основе белков ............................................120 4.3.3. Углеводные векторы .....................................................121 4.3.4. Другие типы наночастиц для доставки нуклеиновых кислот в клетки..................................................................122 Контрольные вопросы ...................................................................125 Литература .....................................................................................125 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ...........................................................................127 СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ .............................................................134 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ....................................146 4
Стр.4
ВВЕДЕНИЕ В настоящее время прогресс в развитии науки, техники, здравоохранения, экологии и других сферах человеческой деятельности не представляется возможным без внедрения в них нанотехнологических разработок. Одна из первых задач нанотехнологии — совершенствование технологий атомно-молекулярного конструирования и создание на этой основе макроматериалов для модернизации существующих производств. Следующая задача — воспроизведение систем живой природы (создание биоробототехнических систем) на основе соединения технологических возможностей микроэлектроники с достижениями в области познания закономерностей функционирования биологических объектов различного уровня сложности. Ожидается, что сближение нано-, био- и информационных технологий, когнитивных наук приведет к возникновению сложных инновационных гибридных технологий. Внедрение междисциплинарного и наддисциплинарного подходов вместо узких специализаций в развитие научных исследований, их интеграция между собой и с производством требуют внесения существенных изменений в систему подготовки студентов естественно-научных специальностей вузов. Отражением этих тенденций в развитии науки и образования стало введение в учебный план подготовки бакалавров-биологов в университетах дисциплины «Основы бионанотехнологии». Освоение студентами программы данной дисциплины в настоящее время осложняется вследствие недостатка (малочисленности) учебных пособий по бионанотехнологии и необходимости самостоятельного изучения статей во многих периодических научных изданиях. Настоящее учебное пособие в определенной степени устраняет проблемы, связанные с изучением 5
Стр.5
основ бионанотехнологии, формированием представлений о достижениях, проблемах и перспективах ее развития. В пособии изложены современные представления о нанотехнологиях, бионанотехнологиях, наномедицине и их основных перспективных направлениях. Главное внимание уделено описанию наночастиц и наноматериалов как наиболее развитому направлению нанотехнологий. Рассмотрены основные методы характеризации наноструктур и наноматериалов, особенности наночастиц, обеспечивающие проявление их свойств, отличных от таковых для макроматериалов и важные для их биомедицинского применения. Описаны принципы работы биочипов, их типы и направления практического использования. Подробно охарактеризованы типы наночастиц, применяющихся в биомедицинских исследованиях, их свойства, преимущества и недостатки, особенности «функционализации», пути поступления в организм, механизмы проникновения в клетки и их модифицирующего воздействия на структурно-функциональное состояние биомолекул, клеток и внутриклеточных компонентов. Описаны нанотранспортные системы доставки лекарственных препаратов, средств диагностики, генетического материала в клетки-мишени, направления их практического использования и перспективы применения в биомедицине. Обсуждаются вопросы и проблемы, связанные с необходимостью осуществления контроля биоактивности, биобезопасности и токсичности наночастиц по отношению к биологическим системам различного уровня организации. В конце каждого раздела приведены контрольные вопросы для самостоятельной работы студентов. Учебное пособие включает словарь терминов, используемых, в том числе, в биотехнологии и иммунологии и необходимых для изучения основ бионанотехнологии. В конце пособия представлен список использованных источников.
Стр.6
44. Тараховский Ю. С. Трансфекция клеток ДНК-липидными комплексами — липоплексами / Ю. С. Тараховский // Биохимия. — 2009. — Т. 74, вып. 12. — С. 1589—1602. 45. Тиллиб С. В. «Верблюжьи наноантитела» — эффективный инструмент для исследований, диагностики и терапии / С. В. Тиллиб // Молекулярная биология. — 2011. — Т. 45, № 1. — С. 77—85. 46. Хлебцов Н. Г. Биораспределение и токсичность золотых наночастиц / Н. Г. Хлебцов, Л. А. Дыкман // Российские нанотехнологии. — 2011. — Т. 6, № 1/2. — С. 39—59. 47. Хомутов Г. Б. Биомиметические наносистемы и новые композитные нанобиоматериалы / Г. Б. Хомутов // Биофизика. — 2011. — Т. 56, вып. 5. — С. 881—898. 48. Шчарбин Д. Г. Дендримеры в трансфекции генов / Д. Г. Шчарбин, Б. Клайнерт, М. Брышевска // Биохимия. — 2009. — Т. 74, вып. 10. — С. 1314—1326. 49. Щелкунов С. Н. Генетическая инженерия / С. Н. Щелкунов / Новосибирск : Сибирское университетское изд- во, 2004. — 496 с. 50. Яббаров Н. Г. Мультифункциональные дендритные молекулы : перспективы применения в медицине и биологии / Н. Г. Яббаров, Г. А. Посыпанова, Е. А. Воронцов / Молекулярная медицина. — 2012, № 6. — С. 37—46. 51. A chemoselective approach for the accelerated synthesis of well-defi ned dendritic architectures / P. Antoni [et al.] // Chem. Commun. — 2007. — № 22. — P. 2249—2251. 52. Chen C.-S. Protein microarrays / C.-S. Chen, H. Zhu // BioTechniqes. — 2006. — V. 40, № 4. — P. 423. 53. Ebbesen M. Nanomedicine : techniques, potentials, and ethical implications / M. Ebbesen, T. G. Jensen // J. Biomed. Biotechnol. — 2006. — V. 5. — P. 51516. 54. Hua C. Synthesis and characterization of linear-dendronlike poly(e-caprolactone)-b-poly(ethylene oxide) copolimers via the combination of ringopening polymerization and click chemistry / C. Hua, S. Peng, C. Dong // Macromolecules. — 2008. — V. 41, № 18. — P. 6686—6695. 55. Ito A. Medical application of functionalized magnetic nanoparticles // A. Ito, H. Honda, T. Kobayasi // J. Biosci. Bioeng. — 2005. — V. 100, № 1. — P. 1—11. 150
Стр.150
56. Microarray technology : an increasing variety of screening tools for proteomic research / D. Stol [et al.] // Targets. — 2004. — V. 3, № 1. — P. 24. 57. Sokolova V. Inorganic nanoparticles as carriers of nucleic acids into cells / V. Sokolova, M. Epple // Angew. Chem. Int. Ed. — 2008. — V. 47, № 8. — P. 1382—1395. 58. Stoughton R. B. Applications of DNA microarrays in biology / R. B. Stoughton // Annu. Rev. Biochem. — 2005. — V. 74. — P. 53. 59. Walther W. Viral vectors for gene transfer : a review of their use in the treatment of human diseases / W. Walther, U. Stein // Drugs. — 2000. — V. 60, № 2. — P. 249—271.
Стр.151
У ч е б н о е и з д а н и е Наквасина Марина Александровна, Артюхов Валерий Григорьевич БИОНАНОТЕХНОЛОГИИ: ДОСТИЖЕНИЯ, ПРОБЛЕМЫ, ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Учебное пособие Редактор Е. В. Пономарева Компьютерная верстка К. П. Пенского Корректор Г. И. Старухина Подписано в печать 22.10.2015. Формат 60×84/16. Уч.-изд. л. 8,9. Усл. печ. л. 8,8. Тираж 250. Заказ 458 Издательский дом ВГУ 394000, г. Воронеж, пл. Ленина, 10 Отпечатано в типографии Издательского дома ВГУ 394000, г. Воронеж, ул. Пушкинская, 3
Стр.152