Российские нанотехнологии и косметика. Не надувательство ли это?
Два момента оправдывают постановку такого вопроса:
большой объем выделяемых на нанотехнологии госбюджетных средств РФ (около 120
млрд. руб.), и отсутствие внятного объяснения – на что будут потрачены эти
средства. Чиновники от науки дают настолько туманные объяснения, что к
нанотехнологиям стали относить все подряд, вплоть до возделывания свеклы (в
Белгородском Агроуниверситете). С этим трудно согласиться, так как, по строгому
определению «нанотехнологии - это методы записи и чтения информации,
упакованной с плотностью порядка 1 бит на 1 нанометр» (из книги американского
научного обозревателя Эрика Дрекслера «Наносистемы» (E. Drexler. Nanosystems:
Molecular machinery, manufacturing and computing. Wiley – N.Y., 1992). Подобная
плотность записи информации имеет место в биосистемах (на молекулах ДНК). В
современных компьютерах максимальная плотность записи информации в 200-300 раз
меньше (1 бит на 200 - 300 нанометров, или 0,3 микрона). Как ее повысить до
«биологической» плотности – до сих пор не выяснено. Это значит, что есть
предмет поиска, но нанотехнологий, как таковых, пока еще нет.
Данное обстоятельство отчасти оправдывает «расширительное»
толкование нано-технологий как методов целенаправленного получения и
использования любых нано-объектов. С этой точки зрения даже обычное курение
тоже можно отнести к нанотехноло-гиям, поскольку дым, по данным лауреата
Нобелевской премии Р. Смелли, содержит молекулы фуллеренов и угольных
нанотрубок, относящихся к классическим объектам нанотехнологий.
Использование нанотехнологий в косметике.
В приведенном расширительном толковании к нанотехнологиям может
быть также отнесено использование мыла, поскольку его действующим началом
являются типичные нанообьекты - молекулы натриевых или калиевых солей жирных
кислот размером 1-3 нанометра. Технология получения и применения мыла была
разработана в 1520 г.
знаме-нитым Парацельсом, который не только опатентовал свое изобретение, но и
стал первым в истории миллионером от науки. Однако, Парацельс отнюдь не был
первым в истории «нанотехнологом». История сохранила сведения об античной
косметике, применявшейся знаменитой царицей Клеопатрой. Центральное место в ее
«лаборатории» занимали олив-ковое и другие растительные масла и животные жиры,
молекулы которых также имеют размер порядка нескольких нанометров. Традиции же
использования минеральных косме-тических средств - глины, охры (красный
пигмент), порошка лазурита (голубой пигмент), по данным археологов, относятся к
каменному веку. Максимальной ценностью характе-ризуются самые тонкие порошки с
минимальным размером частиц этих средств, дости-гающим десятков-сотен
нанометров. Надо ли добавлять, что в современной косметике минеральные пудры и
порошки также находят применение, конечно, с использованием новейших технологий
их очистки и переработки и с использованием широкого арсенала новейших
изобретений.
Способны ли наночастицы проникать в глубокие слои кожи?
Центральным является вопрос о механизме действия
наночастиц, входящих в состав тех или иных косметических средств. Повседневный
опыт говорит о том, что кожа явля-ется как бы барьером, непроницаемым для
наносимых на ее поверхность косметических и других веществ. В конкретном случае
применения мыла, проблема механизма его дейст-вия достаточно ясна – моющие
средства способствуют удалению метаболитов, выделяе-мых организмом через кожу,
что улучшает выделительную функцию кожи, связанной с работой потовых и сальных
желез. Аналогичной функцией обладают и синтетические и природные ионообменники
типа цеолитов, входящие в состав так называемой «сухой косметики». При этом
наночастицы ионообменников характеризуются определенными преимуществами по
сравнению с молекулами жирных кислот в составе мыла. Принято считать, что
молекулы различных масел и жирных кислот могут как бы «питать» кожу, проникая в
дермальный слой. Однако, при этом уменьшается способность дермы удержи-вать
воду и поддерживать деятельность клеток эпидермиса – внешнего слоя кожи.
Части-цы «сухой косметики» не обладают подобным недостатком, они не проникают в
дермаль-ный слой, но при этом эффективно очищают поверхность от избыточных
ионов кальция и снижают избыточную кислотность.
Однако, более тщательный анализ показывает, что подобная картина
не совсем корректна и является упрощенной. В действительности внешний слой кожи
содержит два типа клеток: основная масса – это клетки эпидермиса с функцией
пассивной защиты, и более редкие – это клетки Лангерганса, родственные клеткам
вилочковой железы (тимуса) с функцией иммунного отклика на внешние воздействия.
Одним из видов отклика явля-ется захват минеральных наночастиц и их транспорт в
более глубокие слои кожи и во внутреннюю среду организма. Клетки Лангерганса –
потомки стволовых клеток костного мозга, это клетки с длинными отростками
(дендритами), которые образуют непрерывную сеть вдоль всей поверхности кожи. В
эту сеть и попадают чужеродные частицы, сумевшие проникнуть через роговой слой.
После захвата (фагоцитоза) чужеродной частицы клетка Лангерганса отправляется в
ближайший лимфатический узел, где захваченная частица проходит «экспертизу» на
иммуногенность. Именно клетки Лангерганса ответственны за перенос наночастиц с
поверхности кожи в ее более глубокие слои и во внутреннюю среду организма, что
лежит в основе механизма благоприятного влияния минеральных и грязевых ванн на
здоровье. Вместе с тем, указанный механизм переноса наночастиц несет
ответственность за появление аллергии на те или иные вещества, то есть за
реакцию «узнавания» нежелательных веществ на поверхности кожи.
Прямое проникновение наночастиц в глубокие слои кожи.
Наиболее радикальный механизм проникновения наночастиц в
глубокие слои кожи связан с игольчатыми их формами, как в случае угольных
нанотрубок в составе дымов. Общеизвестно, что курильщики как бы «пропитываются»
табачным запахом, и этот запах нельзя устранить моющими средствами. Механизм
жесткой адгезии (сцепления) частиц дыма с поверхностью кожи связан не только с
«прилипанием» молекул смолистых веществ, но и с «пробивной» способностью
своеобразных «наноиголок», представленных угольными нанотрубками. Легко
проникая сквозь мембраны клеток эпидермиса, эти частицы могут не только
«застревать» в дермальном слое, но и проникать в более глубо-кие ткани. Таким
же свойством обладают и игольчатые формы мельчайших частиц асбеста, минеральной
стекловаты, минералов морденита, эрионита и других компонентов пылевого
загрязнения окружающей среды, с чем связываются такие заболевания, как силикоз
и рак, что привело к значительному ограничению использования асбесто-подобных
материалов.
Из всего сказанного может сложиться впечатление, что молекулярные
механизмы биоактивности игольчатых форм нанообъектов сводятся, прежде всего, к
их повышенной проникающей способности. Однако, не так давно обнаружилась и
другая сторона их активности - своеобразное сродство игольчатых форм многих
веществ к нуклеиновым кислотам. Проникая сквозь ядерную мембрану,
наноигольчатые частицы вступают в прямое взаимодействие с клеточным ядром,
нарушая его нормальное функционирование. В предельном случае подобное
взаимодействия может приводить к разрушению плотно упакованного комплекса
молекулы ДНК с гистонами, то есть с белками, предотвращаю-щими самопроизвольное
расплетание двойной спирали. Вытеснение гистоновых белков из ядерного комплекса
может приводить к активизации процесса расплетания двойной спирали и, в
конечном итоге, к неконтролируемому делению клетки. Для организма данный
процесс может быть крайне опасным как очаг опухолевого перерождения ткани.
Всегда ли наноигольчатые формы веществ несут с собой
опасность для здоровья кожи и организма в целом? В большинстве случаев, к
сожалению, это так, и мы всегда будем стремиться избегать контактов с пылью и
дымами. Вместе с тем, анализ эффектов прямого взаимодействия наноигольчатых
форм веществ с ДНК может принести новую информацию о механизмах, лежащих в
основе процессов повреждения, приводящих к старению организма, увяданию кожи, и
других возрастных проблем. В данном плане может представлять большой интерес
обнаружение веществ (в частности, из группы фосфатов), наноигольчатые формы
которых оказываются более «дружелюбными» по отношению к различным тканям живого
организма. Опыт более чем 15-летних исследо-ваний и практики использования этих
наноматериалов во многих научных центрах как в РФ, так и в зарубежных
лабораториях показал, что ни в одном случае не наблюдалось перерождение тканей
и возникновение процесса неконтролируемого деления клеток. Вместе с тем
установлено, что при воздействии наночастиц фосфатов на поврежденные ткани
устойчиво наблюдается включение процесса регенерации, контролируемого
генетическим аппаратом. На данном принципе разработана, опатентована и внедрена
методика восстановления зубной ткани при кариесе, а также проведены испытания
методики нехирургического удаления келоидных рубцов на коже. На том же
принципе, по-видимому, может быть основана также методика нехирургического
«омоложения» кожной ткани с помощью включения процесса ее регенерации под воздействием
наночастиц. Это значит, что популярные ныне операции по «подтяжке» кожи лица и
других частей тела могут в недалеком будущем оказаться избыточными.
Вместо заключения.
Мечта о «вечной молодости» присутствует в большинстве
мифов и легенд, причем в качестве средств достижения желанного результата
фигурируют «молодильные яблоки» и косметические процедуры - ванны, грязи. Но
целебные свойства грязей – это отнюдь не миф, это часть древнейшей медицинской
практики. Механизм действия грязевых ванн прежде оставался тайной, но сейчас
уже с большой долей уверенности мы можем связы-вать его с влиянием минеральных
и органических частиц с размером порядка нанометров. Дальнейший анализ свойств
и методов получения наночастиц различной природы несомненно позволит
существенно расширить диапазон косметических применений подобных объектов и
открыть новые перспективы для решения насущных проблем красоты и здоровья.
С.П. Габуда Профессор. Лауреат Государственной премии РФ Материалы сайта www.skmlm.ru
|