Сборник методических указаний для обучающихся к практическим занятиям для специальности 060101 Лечебное дело (очная форма обучения) Красноярск 2013

Скачать 2.5 Mb.

Название	Сборник методических указаний для обучающихся к практическим занятиям для специальности 060101 Лечебное дело (очная форма обучения) Красноярск 2013
страница	10/11
Дата	03.04.2013
Размер	2.5 Mb.
Тип	Документы

Содержание

2. Форма организации занятия
4. Цели обучения
1.Биометрия предназначена
2. Биометрия состоит из следующих разделов
3. Основное предназначение морфометрии
4. Источником для приготовления гистологических препаратов могут быть
5. Указать новую среду для заключения гистологических срезов
6. Количественные характеристики клетки и ядра изучает радел морфометрии
7. Основные параметры, получаемые при морфометрии гистологических препаратов
8. Количественные характеристики структур клетки и ядра изучает радел морфометрии
9. Для расчета площади изучаемых объектов в гистологическом препарате можно использовать
10. Для определения линейных размеров изучаемых объектов при микроскопии можно использовать
5.2. Основные понятия и положения темы.
5.3. Самостоятельная работа по теме
5.4. Итоговый контроль знаний
6. Домашнее задание для уяснения темы занятия
7. Рекомендации по выполнению НИРС, в том числе список тем, предлагаемых кафедрой.
1. Занятие № 17
2. Форма организации учебного процесса
3. Значение изучения темы.
...
Полное содержание

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Тема «Морфометрия гистологических препаратов: подсчет удельной плотности паренхимы, стромы в органах, подсчет разных видов клеток».

^ 2. Форма организации занятия: практическое.

3. Значение изучения темы. Морфометрическое исследование гистологических и цитологических препаратов позволяет получить объективные данные о морфологическом субстрате протекающих физиологических и патологических процессов в организме. Унификация и стандартизация методов морфометрии, а также единое понимание методологии морфометрического анализа позволяет максимально достоверно провести научное исследование, а также вывести морфологическую диагностику на качественно новый уровень.

^ 4. Цели обучения:

- общая (обучающийся должен обладать ОК и ПК):

- способностью и готовностью анализировать социально-значимые проблемы и процессы, использовать на практике методы гуманитарных, естественнонаучных, медико-биологических и клинических наук в различных видах профессиональной и социальной деятельности (ОК-1);

- способностью и готовностью к логическому и аргументированному анализу, к публичной речи, ведению дискуссии и полемики (ОК-5);

- способностью и готовностью выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности врача-педиатра, использовать для их решения соответствующий физико-химический и математический аппарат (ПК-2);

- способностью и готовностью к формированию системного подхода к анализу медицинской информации, опираясь на всеобъемлющие принципы доказательной медицины, основанной на поиске решений с использованием теоретических знаний и практических умений в целях совершенствования профессиональной деятельности (ПК-3);

- способностью и готовностью анализировать закономерности функционирования отдельных органов и систем, использовать знания анатомо-физиологических основ, основные методики клинико-иммунологического обследования и оценки функционального состояния организма детей и подростков для своевременной диагностики заболеваний и патологических процессов (ПК-16);

- способностью и готовностью изучать научно-медицинскую информацию, отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-31);

- способностью и готовностью к участию в освоении современных теоретических и экспериментальных методов исследования с целью создания новых перспективных средств в педиатрии, в организации работ по практическому использованию и внедрению результатов исследований (ПК-32);

- учебная:

знать понятие и виды морфометрических исследований;

уметь выбирать необходимые методики морфометрии в зависимости от задач исследования;

владеть медико-аналитическим понятийным аппаратом, навыками описания и морфометрии гистологических препаратов.

5. План изучения темы:

5.1. Контроль исходного уровня знаний (тестирование).

Выбрать один правильный ответ.

^ ^{1.БИОМЕТРИЯ ПРЕДНАЗНАЧЕНА}

^{1) для изучения микрообъектов в проходящем или отраженном свете}

^{2) для изучения клеток в пространстве и времени}

^{3) для фотографирования микрообъектов}

^{4) для математического анализа объективно учтенных групповых свойств биологических объектов}

^ 2. БИОМЕТРИЯ СОСТОИТ ИЗ СЛЕДУЮЩИХ РАЗДЕЛОВ

^{1) цитология и эмбриология}

^{2) физиометрия и морфометрия}

^{3) морфометрия и морфология}

^{4) гистология и цитология}

^ ^{3. ОСНОВНОЕ ПРЕДНАЗНАЧЕНИЕ МОРФОМЕТРИИ}

^{1) фотографирование объектов}

^{2) увеличение контрастности изображения}

^{3) изменение разрешающей способности микроскопа}

⁴⁾ математический анализ групповых свойств объективно учтенных структур и их связей в организме экспериментальных животных и человека.

^ 4. ИСТОЧНИКОМ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ГИСТОЛОГИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ МОГУТ БЫТЬ

^{1) образцы трупного материала}

^{2) живые клетки и культуры тканей}

^{3) биопсийный и операционный материал}

^{4) все перечисленное выше}

^ ^{5. УКАЗАТЬ НОВУЮ СРЕДУ ДЛЯ ЗАКЛЮЧЕНИЯ ГИСТОЛОГИЧЕСКИХ СРЕЗОВ}

^{1) канадский бальзам}

^{2) полистерол}

^{3) биомаунт}

^{4) парафин}

^ ^{6. КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КЛЕТКИ И ЯДРА ИЗУЧАЕТ РАДЕЛ МОРФОМЕТРИИ}

^{1) соматометрия}

^{2) гистерометрия}

^{3) ультраструктурометрия}

^{4) кариоцитометрия}

^ ^{7. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ПРИ МОРФОМЕТРИИ ГИСТОЛОГИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ}

^{1) линейные размеры объекта, площадь, объем объектов, их соотношение} .

^{2) оценка интенсивности окраски}

^{3) линейные размеры объектов}

^{4) соотношение объектов}

^ ^{8. КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТРУКТУР КЛЕТКИ И ЯДРА ИЗУЧАЕТ РАДЕЛ МОРФОМЕТРИИ}

^{1) гистерометрия}

^{2) соматометрия}

^{3) ультраструктурометрия}

^{4) кариоцитометрия}

^ ^{9. ДЛЯ РАСЧЕТА ПЛОЩАДИ ИЗУЧАЕМЫХ ОБЪЕКТОВ В ГИСТОЛОГИЧЕСКОМ ПРЕПАРАТЕ МОЖНО ИСПОЛЬЗОВАТЬ}

^{1) линейку Автандилова}

^{2) сетку Автандилова}

^{3) калькулятор}

^{4) микротом}

^ ^{10. ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ ИЗУЧАЕМЫХ ОБЪЕКТОВ ПРИ МИКРОСКОПИИ МОЖНО ИСПОЛЬЗОВАТЬ}

^{1) линейку Автандилова}

^{2) сетку Автандилова}

^{3) калькулятор}

^{4) компьютер}

^ 5.2. Основные понятия и положения темы.

В медицинских и биологических науках морфометрия включает в себя следующие разделы: соматометрию, органометрию, гистометрию, кариоцитометрию, ультраструктурометрию.

Соматометрия – совокупность методов, используемых для определения размеров и формы тела животных или человека и отдельных его частей.

Органометрия – совокупность методов количественной оценки размеров, массы, консистенции, цвета и других параметров органов.

Гистометрия – совокупность методов количественной оценки размеров, площади и объема различных структур тканей.

Кариоцитометрия – совокупность методов измерения размеров, площади и объема клеток и их ядер.

Ультраструктурометрия – совокупность методов измерения размеров, площади, объема и количества компонентов клетки и ядра.

Соматометрию и органометрию человека вы более детально разберете на курсе антропологии.

Ультраструктурометрия используется при интерпретации изображений, полученных с помощью электронного микроскопа.

Гистометрия и кариоцитометрия используется при интерпретации изображений, полученных с обычного светового микроскопа. Эти два раздела морфометрии мы с вами и разберем более детально.

Ученый или врач, который направляет образцы тканей и органов для морфологического исследования, должен уметь четко сформулировать цели и задачи, которые должен будет решить исследователь-морфолог. Кроме того, для эффективного получения максимально достоверного результата морфологического анализа совершенно необходимым является сотрудничество и взаимодействие между морфологом и ученым при планировании и проведении научного исследования.

При микроскопии гистологических срезов исследуемых органов и тканей исследователь-морфолог фиксирует следующие данные:

оценивает общее строение объекта;
выявляет, имеются ли какие-либо отклонения от нормального строения, описывает выявленные нарушения;
оценивает степень кровенаполнения кровеносных сосудов;
оценивает степень развития стромальных и паренхиматозных элементов, структурных элементов;
оценивает состояние клеток и межклеточного вещества.

Все выявленные особенности строения исследователь обязан фиксировать в протоколе исследования. Каждое слово в этом протоколе должно иметь морфологическое подтверждение. Описание должно заканчиваться обоснованным заключением, в котором исследователь-морфолог кратко излагает свое мнение о сущности наблюдаемой морфологической картины, о возможных причинах наблюдаемых изменений, и, при необходимости, дать рекомендации о дополнительных методах исследования и т.п.

В ряде случаев описание морфологической картины и заключение по ней бывает достаточным для того, чтобы сделать научно обоснованные выводы о сущности структурных проявлений различных физиологических и патологических процессов.

Но, как правило, современных ученых в большей степени интересуют количественные характеристики динамики структурных изменений на всех морфологических уровнях.

При гистометрии очень важным является сохранение репрезентативности выборки. Это можно достигнуть при выполнении следующих условий:

в одной группе наблюдения должны быть минимум 10 особей животных или людей;
для морфологического исследования должны быть представлены однотипные образцы тканей и органов, взятые в одних и тех же условиях и из одних и тех же мест;
гистометрическому исследованию должны подвергаться не менее трех гистологических срезов от одного представленного образца. Как правило, обсчитывается 5 срезов;
в каждом срезе, по возможности, необходимо производить подсчет в не менее чем трех полях зрения;
в одном срезе учитываемый параметр следует измерять не менее чем 10 раз.

Увеличение количества людей или животных в группе исследования, количества кусочков из исследуемых органов, количества исследованных гистологических срезов, количество учтенных полей зрения, количества измерений в одном поле зрения существенно увеличивает точность и достоверность полученных данных.

При морфометрическом исследовании гистологических образцов морфолог измеряет следующие параметры

Количество объектов.

Линейные размеры объекта – длина, высота и ширина.

Площадь объектов.

Объем объектов.

Соотношение различных структур в поле зрения.

Для морфометрии используются специальные программы. Это могут быть платные программы, поставляемые вместе с микроскопом и аппаратным комплексом фото-видеодокументации и адаптированные под них или разработанные независимыми программистами, а также бесплатные программы. Из бесплатных программ наиболее известны JMicroVision и ImageJ.

^ 5.3. Самостоятельная работа по теме:

Обучающий должен ознакомиться с текстом учебных пособий, лекций и продемонстрировать следующие умения:

№ п/п	Название практических умений
1	Определять при микроскопии гистологических препаратов паренхиматозные и полостные органы.
2	Использовать для морфометрии гистологических препаратов компьютерные программы.
3	Использовать линейку Автандилова для получения линейных размеров изучаемых объектов.
4	Использовать разные виды сетки Автандилова для расчета площади, объема изучаемых объектов и их соотношения.
5	Определять при микроскопии гистологических препаратов паренхиматозные и полостные органы.

^ 5.4. Итоговый контроль знаний:

- ответы на вопросы по теме занятия:

^{Дать понятие «морфометрия».}
^{Какие разделы выделяют в морфометрии?}
^{С помощью каких средств измерений можно осуществлять гисто- и кариоцитометрию?}
^{Какие параметры можно измерять при гисто- и кариоцитометрии? Какие инструменты используют для этого?}
^{Какие параметры можно измерить в гистологических препаратах полых органов?}
^{Какие параметры можно измерить в гистологических препаратах печени?}
^{Какие параметры можно измерить в гистологических препаратах почек?}
^{Какие параметры можно измерить в гистологических препаратах легких?}
^{Какие параметры можно измерить в гистологических препаратах сердца?}
^{Какие параметры можно измерить в гистологических препаратах головного и спинного мозга?}

- решение ситуационных задач:

Задача №1.

^{При проведении морфометрии гистологических препаратов печени рассчитана площадь, занимаемая паренхимой и стромой органа.}

^{1. Как называется раздел морфометрии, содержанием которого являются указанные расчеты?}

^{2. Что можно использовать для указанных расчетов?}

^{3. Что может быть использовано в современной морфометрии?}

Задача №2.

^{Осуществлена морфометрия гистологического препарата полостного органа.}

^{Какие данные могут быть получены?}
^{Какие могут быть сделаны расчеты?}

^ 6. Домашнее задание для уяснения темы занятия (ответить на контрольные вопросы и тестовые задания, решить ситуационные задачи по теме «Наноматериалы – понятие, виды. Основные направления их использования в биологии и медицине. Структурные изменения в органах и тканях при использовании наночастиц в экспериментах на лабораторных животных», см. методические указания для обучающихся № 17 к внеаудиторной работе).

^ 7. Рекомендации по выполнению НИРС, в том числе список тем, предлагаемых кафедрой.

Подготовить рефераты на темы:

1.Методика морфометрии полых и паренхиматозных органов.

2.Принципы и методология стереометрии.

3.Возможности морфометрии с помощью специализированных компьютерных программ.

^ 1. Занятие № 17

Тема: «Наноматериалы – понятие, виды. Основные направления их использования в биологии и медицине. Структурные изменения в органах и тканях при использовании наночастиц в экспериментах на лабораторных животных».

^ 2. Форма организации учебного процесса: практическое занятие.

Разновидность занятия: демонстрация, работа с наглядными пособиями, беседа. Методы обучения: объяснительно-иллюстрационный метод, частично-поисковый, исследовательский.

^ 3. Значение изучения темы. Наноматериалы, обладая уникальными свойствами, благодаря своей небольшой массе, могут найти применение практически во всех областях медицины и биологии. С их помощью можно установить причины возникновения ряда заболеваний и разработать методы их лечения (в том числе совершенствуя контролируемую доставку лекарственных веществ к патологически измененным участкам органа), совершенствовать технологию создания искусственных органов в трансплантологии, применять в иммунологии и эмбриологии.

^ 4. Цели обучения:

- общая (обучающийся должен обладать ОК и ПК):

- способностью и готовностью анализировать социально-значимые проблемы и процессы, использовать на практике методы гуманитарных, естественнонаучных, медико-биологических и клинических наук в различных видах профессиональной и социальной деятельности (ОК-1);

способностью и готовностью к логическому и аргументированному анализу, к публичной речи, ведению дискуссии и полемики (ОК-5);

- способностью и готовностью выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности врача-педиатра, использовать для их решения соответствующий физико-химический и математический аппарат (ПК-2);

- способностью и готовностью к формированию системного подхода к анализу медицинской информации, опираясь на всеобъемлющие принципы доказательной медицины, основанной на поиске решений с использованием теоретических знаний и практических умений в целях совершенствования профессиональной деятельности (ПК-3);

- способностью и готовностью анализировать закономерности функционирования отдельных органов и систем, использовать знания анатомо-физиологических основ, основные методики клинико-иммунологического обследования и оценки функционального состояния организма детей и подростков для своевременной диагностики заболеваний и патологических процессов (ПК-16);

- способностью и готовностью изучать научно-медицинскую информацию, отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-31);

способностью и готовностью к участию в освоении современных теоретических и экспериментальных методов исследования с целью создания новых перспективных средств, в организации работ по практическому использованию и внедрению результатов исследования (ПК-32);

-учебная:

знать виды и свойства наноматериалов, применяемых в биологии и медицине, уметь находить на гистологических препаратах наночастицы в органах и тканях, владеть навыками микроскопирования и анализа изменения структурных компонентов клеток при световой микроскопии при воздействии различных наночастиц.

5. План изучения темы:

5.1. Контроль исходного уровня знаний (тестирование).

Выбрать один правильный ответ.

^ К НАНОМАТЕРИАЛАМ ОТНОСЯТСЯ ОБЪЕКТЫ, ОДИН ИХ ХАРАКТЕРНЫХ РАЗМЕРОВ КОТОРЫХ ЛЕЖИТ В ИНТЕРВАЛЕ

1) от 1 до 100 нм

2) от 4 до 500 нм

3) от 1см до 1м

4) от 1 мм до 1 см

^ РАЗНОВИДНОСТЬЮ НАНОМАТЕРИАЛОВ ЯВЛЯЕТСЯ

1) углеродная нанотрубка

2) фуллерен

3) фуллерит

4) липосомы

НАНОМАТЕРИАЛ, ИМЕЮЩИЙ ДРЕВОВИДНУЮ СТРУКТУРУ

1) фуллерен

2) дендример

3) углеродная нанотрубка

4) квантовая точка

^ НАНОЧАСТИЦЫ, ОБЛАДАЮЩИЕ ФЛЮОРЕСЦЕНЦИЕЙ

1) липосомы

2) перфторуглеродные наночастицы

3) квантовые точки

4) полимерные наночастицы

^ НАНОЧАСТИЦЫ, ПОДДАЮЩИЕСЯ БИОЛОГИЧЕСКОМУ РАЗЛОЖЕНИЮ

1) перфторуглеродные наночастицы

2) супермагнитные наночастицы

3) полимерные (биодеградируемые) наночастицы

4) углеродные нанотрубки

^ СИМВОЛ ФУЛЛЕРЕНОВ

1) Рn

2) Вn

3) Аn

4) Сn

НАНОЧАСТИЦА, ИМЕЮЩАЯ КРЕМНИЕВОЕ ЯДРО И ВНЕШНЮЮ ОБОЛОЧКУ, СФОРМИРОВАННУЮ АТОМАМИ МЕТАЛЛА

1) супермагнитная наночастица

2) фуллерен

3) наночастица металлов

4) квантовая точка

^ МЕХАНИЗМ ТОКСИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НАНОЧАСТИЦ ЖЕЛЕЗА СВЯЗАН С РАЗРУШЕНИЕМ

митохондрий
рибосом
ядра
лизосом

^ ТОКСИЧНОСТЬ НАНОЧАСТИЦ В БОЛЬШЕЙ СТЕПЕНИ ЗАВИСИТ

от возраста биологической модели
от размеров наночастиц
от пола биологической модели
от количества наночастиц

^ ОСНОВНЫМ МЕХАНИЗМОМ РАЗВИТИЯ ТОКСИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ФУЛЛЕРЕНОВ ЯВЛЯЕТСЯ

нарушение проницаемости мембран клеток, вызывающий некроз
разрушение ядрышек
увеличение количества митохондрий
накопление их в клетках с индукцией апоптоза

^ 11.МЕХАНИЗМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МАКРООРГАНИЗМА И НАНОЧАСТИЦ НА ОСНОВЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ

1) наночастицы не обнаруживаются в силу малых размеров

2) не взаимодействуют

3) захватываются макрофагами

4) макрофаги уничтожаются наночастицами

^ 12. СПОСОБ ВОЗДЕЙСТВИЯ УГЛЕРОДНЫХ НАНОЧАСТИЦ НА КЛЕТКУ

1) разрушение ядра

2) изменение проницаемости биологических мембран

3) индукция активных форм кислорода и окисление биологических молекул

4) разрушение лизосом

^ 5.2. Основные понятия и положения темы:

1. Наноматериалы

2. Наночастицы

3. Нанопористые материалы

4. Нанотрубки

5. Фуллерены

6. Дендримеры

7. Липосомы

8. Полимерные мицеллы

9. Наночастицы металлов

10. Квантовые точки

11. Перфторуглеродные частицы

12. Суперпарамагнитные частицы

13. Нанотоксикология

После знакомства с материалом по данной теме, знать перечисленные выше понятия.

Наноматериалы – материалы, созданные с использованием наночастиц и/ или посредством нанотехнологий, обладающие какими либо уникальными свойствами, обусловленными присутствием этих частиц в материале.

К наноматериалам относят объекты, один из характерных размеров которых лежит в интервале от 1 до 100 нм (1 нм составляет одну миллиардную часть метра). Уменьшение размера частиц вещества до нескольких нанометров приводит к тому, что многие свойства вещества начинают определяться не только и даже не столько его химическим составом, сколько размерами. Благодаря малым размерам наночастицы приобретают новые физико –химические свойства и функции, существенно отличающиеся от тех, которыми обладают составляющие их молекулы и атомы веществ в частицах большего размера. К наноматериалам медицинского назначения относят: нанопористые материалы, нанотрубки, наночастицы.

Нанопористые материалы. Это материалы, содержащие поры, размеры которых находятся в нанодиапазоне. Понятие «нанопоры» объединяет области:

- микропор (размер пор до 2 нм)

- мезопор (размер пор 2 – 50 нм)

- макропор (размер пор более 50 нм)

Среди нанопористых материалов наибольшее распространение получили: нанопористые мембраны, представляющие собой тонкие пленки, пронизанные каналами наноразмерной толщины и объемные образцы материалов, в которых такие каналы образуют трехмерную сеть по всему объему образцов (к ним относятся цеолиты, нанопористый кремний, нанопористый оксид алюминия).

Важнейшим свойством нанопористых мембран является полупроницаемость, благодаря чему они эффективно используются для разделения жидких и/ или газовых смесей, компоненты которых имеют разную проницаемость. В качестве материалов для мембран часто используются полимеры: полиуретан, поливиниловый спирт, поливинил карбонат, полиамид, полиэтилен, сложные эфиры целлюлозы и др. Широкое распространение находят мембраны особого типа – ядерные фильтры, которые получают с помощью ядерных технологий. Такие мембраны обладают калиброванным размером пор, формируемыми тяжелыми ионами, которые проходят сквозь пленку облучаемого вещества (слюда, стекло, полимер) и образуют каналы размером от 0,1 до 5 нм. При помощи ядерных фильтров можно получить сверхчистые вещества. Для отделения субмикронных частиц в биологии и медицине применяют анизотропные разновидности мембран, которые получают из некоторых видов полимеров, например, полисульфона. Высокой эффективностью обладают мембраны на основе керамики, благодаря высокой химической стойкости и термостабильности. Большой практический интерес представляют мембраны на основе белковых структур, в состав которых входят специальные белки и липиды. Такие мембраны способны избирательно пропускать сквозь себя или активно транспортировать в одном направлении определенные виды ионов или молекул. С помощью белковых мембран можно установить причины возникновения ряда сердечно – сосудистых и онкологических заболеваний и разработать методы их лечения, совершенствовать технологию создания искусственных органов трансплантологии, иммунологии, эмбриологии. Нанопористые мембраны можно применять для повышения надежности иммунной системы, при этом мембраны порами в 10 нм защищают иммуногенные структуры от контакта с крупными по размерам молекулами веществ, находящихся во внешней среде и способных оказывать разрушающее действие на иммунную систему, обеспечивая свободную диффузию малых по размеру молекул (кислорода, глюкозы, протеина). Например, иммуноизолированные на кристаллическом силиконе В-клетки островков Лангерганса контактировали с окружающей средой через силиконовую мембрану с нанопорами, при этом клетки получали кислород и глюкозу, но не контактировали с антителами и синтезировали инсулин. Микрокапсулы, содержащие иммуноизолированные островковые клетки могут имплантироваться под кожу пациентов с сахарным диабетом. Т.о., заместительная трансплантация инкапсулированных клеток в организм может быть важной альтернативой заместительной терапии многих заболеваний, сопровождающихся врожденным дефицитом гормонов и ферментов. Возможно проведение ДНК с помощью прохождения ее цепей через нанопоры, т.к. было установлено, что пропускание молекул ДНК одинаковой длины через нанопоры определенной структуры позволяет различать цепи ДНК, имеющие неодинаковую нуклеотидную последовательность.

Цеолиты – это природные или синтетические кристаллические алюмосиликаты щелочных и щелочноземельных металлов, которые благодаря своей нанопористой структуре проявляют высокие сорбционные и каталитические свойства. Причем цеолиты способны селективно извлекать различные ионы из растворов и обеспечивать их концентрирование.

Нанопористый кремний, нанопористый оксид алюминия также характеризуются развитой системой нанопор, но нанопористый кремний, являясь полупроводником, проявляет значительные люминесцентные свойства, что делает его перспективным в светоизлучающих устройствах,

А нанопористый оксид алюминия благодаря регулярной структуре используется для формирования элементов наносистем (для устройств оптоэлектроники, сенсорики, наноэлектроники).

Нанотрубки (наноразмерные углеродные трубки). Их можно представить как свернутый лист графита моноатомной толщины, в котором атомы углерода расположены в вершинах шестиугольников. Нанотрубки различаются по диаметру и размещению шестиугольников по длине трубки. На концах нанотрубок образуются шапочки конической или полусферической формы. Нанотрубки могут быть однослойными многослойными. Многослойные нанотрубки имеют внешний диаметр 4-5 нм и состоят из вставленных одна в другую многослойных трубок меньшего диаметра.

Наночастицы. Фуллерены – являются модификацией углерода (наряду с алмазом, графитом и карбином). Фуллерены представляют собой семейство шарообразных (сферических) замкнутых полых молекул разных размеров. Их поверхность состоит из соприкасающихся шестиугольников (гексаэдров) и пятиугольников (пентагонов), в вершинах которых расположены атомы углерода. Разные фуллерены отличаются числом атомов углерода и соответственно числом многоугольников и диаметром шара (сферы). Общий символ фуллеренов – Сn, где n- число атомов углерода, образующих данный фуллерен. Наиболее изучена структура, свойства и технология получения фуллерена С60, который состоит из 20 шестиугольников и 12 пятиугольников. Центр шара свободен от атомов и представляет собой свободную сферу, в которой могут размещаться атомы других элементов. Они играют роль легирующих примесей. В фуллеренах больших размеров в этих порах могут размещаться даже молекулы, в том числе молекулы других фуллеренов малых размеров. Легированные фуллерены называют эндоэдральными, при лигировании металлом – эндометаллофуллеренами. Фуллерены в кристаллическом состоянии называются фуллеритами.

Дендримеры (древообразные полимеры) – наноструктуры размером от 1 до 10 нм, образующиеся при соединении молекул, обладающих ветвящейся структурой. Типичным для строения дендримеров является наличие центрального ядра и повторяющихся вокруг него ветвлений, что обеспечивает геометрическую правильность дендримеров, при этом дендример становится похожим на дерево с шарообразной кроной. После достижения пяти порядков ветвления дендримеры начинают содержать полости, которые могут использоваться как контейнеры для лекарственных препаратов (с гидрофобными и гидрофильными молекулами), причем высвобождение лекарственных средств является контролируемым. Наноразмерность дендримеров снижает вероятность их захвата и инактивации компонентами ретикулоэндотелиальной системы. Появилась возможность удерживать на поверхности дендримеров ионы металлов, такие дендримерные «метки» на основе гадолиния и магния активно испльзуются в качестве контрастов при проведении исследований методом ядерно – магнитного резонанса и позволяют проследить судьбу введенных в организм стволовых клеток и их миграцию. Дендримеры, содержащие тяжелые металлы, используются в качестве рентгеноконтрастных веществ. Полиамидоаминовые дендримеры используются в качестве носителей химиотерапевтических препаратов. Т. К. дендримеры имеют множество мест для присоединения других молекул, то одно место (участок) используется для присоединения к раковой клетке, другое – для флуорисценции с целью контроля доставки препарата, третье – для прикрепления молекулы лекарственного препарата. Дендримеры могут служить платформой для создания новых противовирусных средств, основанных на связывании вирусных частиц со специфическими распознавательными элементами на поверхности дендримеров. Например, на основе полилизинового дендримера создан вагинальный гель, предотвращающий передачу вируса иммунодефицита человека и вируса герпеса.

Липосомы представляют собой наночастицы шаровидной формы, ограниченные билипидной мембраной, в полости которой находится водная среда. Мембрана липосом состоит из природных фосфолипидов, поэтому они нетоксичны, биодеградируемы, при определенных условиях могут поглощаться клетками, их мембрана может сливаться с клеточной мембраной, что приводит к внутиклеточной доставке содержимого. Активное вещество может располагаться в ядре липосомы (водорастворимые вещества), либо в ее липидной оболочке (жирорастворимые вещества). Размеры липосом могут быть очень вариабельны. Липосомы классифицируют на 3 группы:

Однослойные малые.
Однослойные большие.
Многослойные.

В зависимости от состава и пути попадания в клетку липосомы могут быть разделены на 5 классов:

Стандартные липосомы.
Липосомы чувствительные к рН.
Катионные липосомы.
Липосомы с иммунными свойствами.
Длительно циркулирующие липосомы.

Липосомы используются для транспортировки и доставки лекарственных веществ. На их основе конструируют эффективные противоопухолевые препараты. Очень эффективны липосомы для препаратов, мишенью которых являются клетки ретикулоэндотелиальной системы, т.к. именно эти клетки поглощают наночастицы. Важной областью применения липосом является генная инженерия, т. К. липосомы применяют как средство доставки генетического материала в клетки. На основе липосом изготавливают вакцины - виросомы.

Полимерные мицеллы представляют собой наноразмерные коллоидные частицы, имеющие гидрофобную внутреннюю часть и гидрофильную поверхность (оболочку). Они представляют интерес как переносчики гидрофобных лекарственных препаратов. Описаны бифункциональные полимерные мицеллы для одновременной доставки лекарственных препаратов и визуализации поврежденных тканей.

Наночастицы металлов. К этому классу обычно относят соединения оксида кремния, а также различных металлов (золота, серебра, железа, платины). Часто такая наночастица имеет кремниевое ядро и внешнюю оболочку, сформированную атомами металла. Они могут использоваться для транспорта лекарств, управляемого внешними воздействиями (инфракрасные лучи, лазерное излучение, магнитное поле и др.). Наночастицы золота в основном используются в диагностических целях. Они могут служить для усиления сигнала при проведении иммуноферментного анализа за счет их связывания с антителами. Применяются наночастицы золота для повышения чувствительности иммунофроматографических диагностических полосок (разработан иммуноаналитический набор позволяющий определять хорионический гонадотропин в минимальной концентрации). Наночастицы серебра используются для усиления флуорисценции в иммунодиагностике для детекции крайне низких концентраций белка в биологических средах (так данная методика была применена для измерения концентрации фрагментов В- амилоида (предполагаемого маркера болезни Альцгеймера), присутствующих в спинномозговой жидкости в ничтожно малом количестве. Описаны наносенсоры на основе наночастиц золота, применяющиеся для диагностики однонуклеотидных генных полиморфизмов и точечных мутаций, детекции микобактерий туберкулеза в биологических средах.

Полимерные (биодеградируемые) наночастицы. Биодеградируемые - поддающиеся биологическому разложению. Это цельные наночастицы представленные сферическими наноразмерными объектами из биодеградируемого материала, например, белка (альбумин, коллаген), жиров или синтетических полимеров. Применяются для направленной доставки лекарств, обладая высокой стабильностью, контролируемым высвобождением препаратов, превосходной переносимостью. Могу вводиться в организм энтерально, трансдермально, парэнтерально. Предполагается, что липидные наночастицы могут лучше преодолевать гематознцефалический барьер. Антибактериальные наноструктуры нацелены на зараженные зоны для системной доставки лекарственного вещества. Как только эти полимеры начинают взаимодействовать с водой в организме или на теле человека, они самостоятельно образуют новую полимерную структуру, которая под воздействием электростатических сил притягивается к зараженным клеткам и прорывается через их клеточные стенки и мембраны. У бактерий не может вырабатываться устойчивость к этим наночастицам из-за физической природы данного явления. В отличие от большинства антибактериальных агентов, эти структуры являются биодеградируемыми, что расширяет сферу их потенциального применения, поскольку они могут выводиться из организма естественным образом (а не остаются в организме и не накапливаются в его органах).

В литературе практически отсутствуют данные о структурных изменениях во внутренних органах животных при введении наночастиц в экспериментах in vivo. Но установлено, что токсические свойства наночастиц зависят от их размеров (площади поверхности), концентрации, структурной организации, а также от среды, в которой они находятся, но не от полной массы и объема. Токсичность возрастает с уменьшением размеров наночастиц. Т.о., могут проявлять токсичность и наночастицы из материалов, не токсичных в обычной форме. Появилась новая научная дисциплина – нанотоксикология, перед которой стоит задача не только выявления возможных вредных воздействий нанообъектов на человеческий организм, но и целенаправленной модификации свойств частиц с целью предотвращения этого вреда при сохранении их полезных свойств. Например, изучение токсичности наночастиц золота на эмбрионах показало, что эмбриотоксические свойства сильнее проявляются у наночастиц размеров 0,8 нм, 1,5 нм. В тоже время тератогенный эффект характерен вне зависимости от их размера. Показано, что при введении подкожно и внутриорганно наночастицы золота вызывают неспецифические морфологические изменения в мягких тканях. При этом скопления наночастиц в дерме окружаются зоной отека и воспалительными клетками (полиморфноядерными лейкоцитами и макрофагами), далее воспаление распространяется на мышцы и оно представлено мононуклеарными лейкоцитами с большим количеством тучных клеток. При внутривенном введении максимальное количество наночастиц золота наблюдается в печени и селезенке. При этом изменения в органах носят размер-зависимый характер. Они влияют на сосудистую стенку, приводя к вакуольной дегенерации эндотелиальных клеток и гладких миоцитов, наблюдается феномен сепарации крови в сосудах и полостях сердца и умеренная дистрофия паренхиматозных клеток. В селезенке приводят к нарушению белой пульпы (лимфоидные фолликулы с размытыми контурами, без центров размножения, в них присутствуют множественные апоптозные тельца). В печени наблюдается выраженная дистрофия гепатоцитов и полнокровие. В почках отмечается умеренное полнокровие и признаки повреждения клубочков. Изменения в мозге представлены умеренной гиперемией и отеком. В репродуктивной системе единичные семенные канальцы запустевают, в части канальцев отмечается уменьшение клеточных слоев и нарушение процесса дифференцировки клеток, отмечается неподвижность сперматозоидов. Наночастицы серебра обладают сильной антибактериалной и цитотоксической активностью по отношению к гепатоцитам крыс. Механизм гепатотоксичности связан с окислительным стрессом, нарушением функции митохондрий и увеличением проницаемости мембран. Наночастицы железа в небольших дозах (2-6 мкг/кг) стимулируют рост животных, бактерицидную активность сыворотки крови и увеличение общего белка крови. И только введение больших доз (1000-5000 мг/кг) приводило к развитию воспалительного процесса на слизистой желудка и кишечника, а так же к сдвигам в гемопоэзе.

Наночастицы оксида титана (TiO2) при ингаляционном введении крысам, показали способность накапливаться в лимфоидных тканях, обладают повреждающим действием по отношению к ДНК лимфоцитов и клеток мозга.

Наночастицы алюминия обладают сильным токсическим эффектом: способны подавлять синтез м-РНК, вызывать пролиферацию клеток, индуцировать проатерогенное воспаление, нарушение функций митохондрий.

Углеродные нанотрубки и фуллерены. Вызывают при ингаляции у крыс и мышей воспаление и фиброз, накопление нейтрофилов и белка в легочной ткани, приводит к увеличению массы легких и активности лактат-дегидрогеназы. Исследования in vitro в культуре клеток эпидермальных кератиноцитов человека и мыши показало, что УНТ проникают через мембрану, аккумулируется внутри клетки и индуцируют апоптоз. Одностенные УНТ в концентрациях 25, 50, 100 и 150 мкг/мл ингибируют пролиферацию человеческой почки. Они характеризуются высокой аффинитетностью к молекуле ДНК, что делает их потенциальными мутагенами. Основной причиной повреждающего действия углеродных наноструктур, является индукция активных форм кислорода и окисление биологических молекул. Исследования цитотоксичности диоксида кремния в форме нанопроволоки и наночастиц in vitro на двух линиях эпителиальных клеток человека показали, что концентрация 190 мкг/мл является пороговой, ниже которой токсические эффекты не наблюдались. Более высокие концентрации вызывали разрушение мембраны и некроз клеток.

Наночастицы на основе органических полимеров и дендримеры активно захватываются макрфагами. Исследования квантовых точек показали, что только при высоких дозах наблюдались тромбоз и воспаление легких.

Было показано, что токсичность наноматериалов зависит не только от физической природы, способа получения, размеров, сруктуры нанокластеров и наночастиц, но и от биологической модели, на которой проводятся испытания. Органы-мишени и механизмы развития токсического эффекта разнообразны. Одни наноматериалы благодаря своей физической природе способны индуцировать активные формы кислорода. Другие способны проникать через тканевые барьеры внутрь клеток и взаимодействовать с внутриклеточными компонентами. Третьи - дендримеры различной степени генерации, некоторые типы наноматералов могут нарушать мембранные структуры, делая их проницаемыми. Не всегда и не везде наноматериалы оказывают токсическое или повреждающее действие. Они уникальны и разнообразны по своим свойствам, даже если состоят из одного и того же химического вещества.

Детонационные наноалмазы вводимые через ЖКТ обладают малой токсичностью, высокой биосовместимостью и не вызывают существенных отклонений от общих анатомических показателей.

^ 5.3. Самостоятельная работа по теме:

Обучающий должен ознакомиться с текстом учебных пособий, лекций и продемонстрировать следующие умения:

№ п/п	Название практических умений
1.	Представить характеристику основных свойств наноматериалов.
2.	Классифицировать наноматериалы.
3.	Составить сравнительную таблицу свойств различных видов наноматериалов.
4.	Микроскопируя препарат почки, найти и зарисовать: Клубочки почки. Продольные срезы канальцев почки. Поперечные срезы канальцев почки. Капсулу нефрона. 5.Конгломераты наночастиц в макрофагах внутреннего листка капсулы нефрона.

^ 5.4 Итоговый контроль знаний:

- ответы на вопросы:

Дайте определение понятию «наноматериалы».
Какими свойствами они обладают?
Назовите виды наноматериалов.
Перечислите основные группы наноматериалов, используемых в биологии и медицине.
Охарактеризуйте нанопористые материалы.
Назовите их разновидности и области их применения в биологии и медицине.
Нанотрубки, их строение, виды, применение.
Перечислите разновидности наночастиц.
Строение, виды фуллеренов.
Дендримеры, строение, области применения.
Липосомы, строение, разновидности, использование в медицине.
Строение и функции полимерных мицелл.
Строение и способы применения наночастиц металлов.
Особенности строения и свойства полимерных (биодеградируемых) наночастиц.
Строение и области применения квантовых точек.
Перфторуглеродные частицы, строение применение в медицине.
Свойства и функции суперпарамагнитных наночастиц.
Какие факторы влияют на токсичность наночастиц?
Что является задачей нанотоксикологии?
Как морфологически проявляется влияние наночастиц на селезенку лабораторных животных?
Как реагирует соединительная ткань на подкожное введение наночастиц золота?
Опишите влияние наночастиц золота на репродуктивную систему лабораторных животных.
Назовите механизм развития токсичности наночастиц железа.
Перечислите эффекты наночастиц железа на организм лабораторных животных.
Охарактеризуйте влияние наночастиц алюминия на организм.
Зависит ли токсичность наночастиц от биологической модели, на которой проводятся испытания?
Укажите механизмы воздействия и производимые эффекты на организм фуллеренов, углеводородных трубок и квантовых точек.

-решение ситуационных задач:

Задача № 1

При проведении исследования миграции стволовых клеток, внедренных в организм лабораторной мыши, были использованы наночастицы древовидной формы.

1. Укажите их название.

Каково их строение?
Почему они были использованы при исследовании?

Задача № 2

Для визуализации повреждений эндотелия мелких кровеносных сосудов был применен наноматериал.

Назовите его.
Кратко охарактеризуйте.
Чем обусловлено его применение?

Задача № 3

Для лечения поражения головного мозга, вместо традиционных антибиотиков был применен препарат на основе наночастиц.

1. Назовите эти наночастицы.

2. Обоснуйте целесообразность его применения.

3. Разовьется ли у микроорганизмов резистентность (устойчивость) к используемому препарату?

Задача № 4

Для модификации синтезируемого клеткой белка использован наноматериал.

Какой наночастицей можно воспользоваться?
Почему это возможно?

Задача № 5

Для диагностики беременности на ранних сроках производится измерение уровня хорионического гонадотропина, иногда результаты бывают сомнительными.

Какие наночастицы повысят чувствительность метода?
К какому виду наночастиц они относятся?
Какие еще наночастицы относят к данному виду?

Задача № 6

Липосомы эффективны при лечении онкологических заболеваний.

Что они собой представляют?
Почему они более предпочтительны, чем обычные химиотерапевтические препараты?
Каков механизм их воздействия на опухолевые клетки?

Задача № 7

Сахарный диабет обусловлен недостатком инсулина, вырабатывающегося В-клетками островков Лангерганса.

Какой наноматериал составит альтернативу постоянному введению инсулина больным с данной потологией?
Почему это возможно?
Что представляет собой данный наноматериал?

Задача № 8

Для маркирования внутриклеточных органелл, при исследовании под флюоресцентным микроскопом, перспективно использование наноматериала.

Какого?
Почему?
К какой группе наноматериалов он относится?

Задача № 9

Для термической деструкции патологических тканевых образований используют наноматериалы.

Какой?
Назовите наиболее часто используемый препарат.
К какому виду наноматериалов он относится?

Задача № 10

В трансплантологии перспективным в предотвращении реакций отторжения пересаженных тканей и органов являются наноматериалы.

Дайте им название.
Кратко охарактеризуйте.
Почему они эффективны?

Задача № 11

При введении наночастиц золота в моче лабораторного животного были обнаружены эритроциты.

На какой отдел нефрона оказали повреждающее действие наночастицы золота?
Какой процесс образования мочи нарушен?
Какая структура этого отдела нефрона нарушена?

Задача № 12

При микроскопическом исследовании селезенки лабораторной крысы после внутривенного ведения наночастиц золота обнаружены размытость фолликулов и апоптозные тельца.

Какие зоны выделяют в фолликулах селезенки?
Как иначе называются фолликулы селезенки?
Охарактеризуйте апоптозные тельца.

Задача № 13

При длительном пероральном введении наночастиц золота мышам отмечалось значительное уменьшение количества потомства по сравнению с контрольной группой мышей.

1. Как влияют наночастицы золота на строение семенников мышей?

2. Каково влияние данных наночастиц на сперматозоиды?

3. Какая структура семенников является преградой от воздействия токсических веществ?

Задача № 14

При длительном пероральном применении гидрозолей наноалмазов в гепатоцитах мышей были обнаружены 2-3 ядерные гепатоциты.

1. Является ли это нормой?

2. Каково обычное количество ядер?

3. С чем связано наличие такого количества ядер?

^ 6. Домашнее задание для уяснения темы занятия (ответить на контрольные вопросы и тестовые задания, решить ситуационные задачи по теме «Итоговое занятие: работа в морфологической лаборатории», см. методические указания для обучающихся № 18 к внеаудиторной работе).

^ 7. Рекомендации по выполнению НИРС, в том числе список тем,

предлагаемых кафедрой.

Подготовить рефераты на темы (правила написания и оформления рефератов см. в методических указаниях для обучающихся №1 к внеаудиторной работе):

Влияние различных наночастиц на репродуктивную систему лабораторных животных.
Механизмы проникновения различных наночастиц через гематоэнцефалический барьер и их влияние на органы центральной нервной системы.

^ 1. Занятие №18

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

плохо

не очень плохо

средне

хорошо

отлично

Ваша оценка этого документа будет первой.

Ваша оценка:

	Сборник методических указаний для обучающихся к внеаудиторной (самостоятельной) работе для специальности		Ик методических указаний для обучающихся к практическим занятиям по дисциплине «Антропология» для
	Учебной работе д м. н., проф. С. Ю. Никулина 2012 г. Перечень вопросов к экзамену по дисциплине «Анатомия»		Форма освоения основной профессиональной образовательной программы по специальности 060101 Лечебное
	Ика внутренних болезней тестовый контроль с эталонами ответов для студентов 3-го курса, обучающихся «Красноярский государственный медицинский университет им проф. В. Ф. Войно-Ясенецкого Министерства...		Методические указания к практическим занятиям для студентов медицинского факультета специальности
	Программа по микробиологии для обучения студентов лечебного факультета и факультета спортивной медицины		Учебно-методическое пособие по дисциплине «пропедевтика внутренних болезней, лучевая диагностика»
	В. В. Иванова Патология сборник ситуационных задач с эталонами ответов для студентов 2-3 курсов, Патология: сборник ситуационных задач с эталонами ответов для студентов 2-3 курсов, обучающихся по...		Сборник тестовых заданий с эталонами ответов для студентов 6 курса, обучающихся по специальности Патофизиология: сборник тестовых заданий с эталонами ответов для студентов 6 курса, обучающихся по...

Сборник методических указаний для обучающихся к практическим занятиям для специальности 060101 Лечебное дело (очная форма обучения) Красноярск 2013

Похожие: