Рабочая программа дисциплины основы нанобиомедицины код оп

3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Общая трудоемкость дисциплины составляет __4__ зачетные единицы, __144_часа.

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
		3
Общая трудоемкость дисциплины	144	144
Аудиторные занятия (всего)	72	72
В том числе:
Лекции
Практические занятия (ПЗ)	72	72
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа (всего)	72	72
В том числе:
Реферат
История болезни
и(или) другие виды самостоятельной работы
Вид промежуточного контроля (зачет, экзамен)	2	2

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
В курсе представлены основные задачи, направления, средства и методы медицинских нанотехнологий. Актуальность курса для студентов определяется интенсивным развитием наномедицины, внедрением нанобиотехнологий в практическое здравоохранение уже в настоящее время и несомненным увеличением доли высокотехнологических методов диагностики и терапии в будущем. Знания теоретической и экспериментальной базы современных физико-химических, иммунологических и молекулярно-генетических технологий необходимы для успешной работы во многих смежных клинических специальностях.
Представления о современных наноматериалах и их свойствах, наноконструкциях и нанотехнологиях, применяемых в области медицинских нанобиотехнологий, позволят студентам лучше ориентироваться в современных диагностических и терапевтических подходах. Эти знания необходимы для правильной интерпретации научной литературы и формирования мировоззрения современного клинического специалиста.


4.1. Разделы дисциплины и виды занятий

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Лекц.	Практ. зан.	Лаб. зан.	Се-мин.	СРС
	Введение в медицинские нанотехнологии					12
	Методы изучения наноструктур		18			20
	Наночастицы и наноструктурированные материалы в биомедицинских исследованиях и медицинской практике		18			10
	Нанотоксикология. Наноструктурные основы патогенеза		9			10
	Нанотехнологии в генодиагностике и генотерапии. Природоохранные нанотехнологии		9			10
	Нанотехнологические аспекты адресной доставки диагностических и лекарственных препаратов к органам-мишеням		18			10
Всего			72			72

4.2. Содержание разделов дисциплины

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Содержание раздела
	Введение в медицинские нанотехнологии	Базовые понятия и определения. История возникновения и развития научного направления. Роль в биологии и медицине. Принципиальное значение нано-размерности как фактора, радикально меняющего физико-химические свойства супрамолекулярных структур и их способности взаимодействовать с биологическими объектами. Биомолекулы как составляющие наномира.
	Методы изучения наноструктур	2.1. Морфологические методы исследования наноструктур. Атомная силовая микроскопия (АСМ). Сканирующая туннельная микроскопия (СТМ). Ионно-полевая микроскопия (ИПМ). Магнитно-резонансная томография (МРТ). Высокоразрешающая электронная микроскопия (ВРЭМ) – электронная дифракционная микроскопия. 2.2. Аналитические методы исследования наноструктур. Электропарамагнитный резонанс (ЭПР), ядерный магнитный резонанс (ЯМР), спектроскопия малоуглового рассеяния нейтронов (SANS), флюоресцентный резонансный перенос энергии (FRET). Тритиевая планиграфия. Рентгеновская (дифракционная) кристаллография. Фотоэмиссионная спектроскопия. Масс‑спектроскопия. Сканирующая лазерная конфокальная микроскопия. 2.3. Препаративные методы исследования наноструктур: высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ), ультрацентрифугирование, ультрафильтрация, электрофорез, проточная флюориметрия.
	Наночастицы в биомедицинских исследованиях и медицинской практике	3.1. Полиморфизм наночастиц: а) углеродные наночастицы; б) дендримеры; в) нановолокна; г) наноиглы; д) нанооболочки; е) наноконтейнеры; ж) циклопептиды/циклонуклеотиды; з) металл наночастицы (Ag, Au, Pl, Pt, и др.). 3.2. Общие закономерности и особенности фармакокинетики и фармакодинамики наночастиц, определяемые их размерами. 3.3. Физико-химические свойства фармакологически значимых наночастиц. Связь структуры наночастиц с их биологическими эффектами in vivo и in vitro: а) фуллерены и их аддукторы; б) нанотрубки и их комплексы с лекарствами; в) дендримеры; г) металлы и их оксиды; д) липосомы; е) полимерные нанокапсулы; ж) полимерные и биополимерные матрикс – наночастицы. 3.4. Частные случаи успешного фармакологического применения наночастиц: а) фотодинамическая терапия опухолей; б) радиотерапия опухолей; в) адресная доставка ДНК в генной терапии; г) противовирусная и антибактериальная терапия; д) антиоксиданты и стимуляторы тканевого дыхания. 3.5. Применение наночастиц в медицине: а) основные принципы и математическое моделирование; б) магнит-терапия; в)магнит-фракционирование клеточных популяций; г)адресная доставка лекарств; д)регулируемая локальная гипертермия; е) Магнитно-резонансная томография (MРТ)-, позитронно- эмиссионная томография (ПЭТ) и однофотонная эмиссионная компьютерная томография (SPECT).
	Нанотоксикология	4.1. Размер имеет значение: сравнительный анализ обычных и наноразмерных структур идентичного химического строения: а) золото — нанозолото; б) полиэтиленгликоль (ПЭГ) — ПЭГ–квантовые точки, и др. 4.2. Способы введения в организм и токсичность наночастиц. 4.3. Особенности токсичности ряда применяемых в биомедицинских исследованиях наночастиц: а) TiO2, Au (частицы с альбуминовой оболочкой), Ir; б) ПЭГ – квантовые точки; в) металлофуллерены; г) углеродные нанотрубки; д) ПТФЭ (политетрафторэтилен); е) полиизогексилцианоакрилат (биодеградирующий); ж) полистирол (небиодеградирующий полимер).
	Биомедицинские наноматериалы	5.1. Наногели (сети гидрофобных/гидрофильных цепей) для транспорта олигонуклеотидов. 5.2. Наноструктуры серебра в асептике и дезинфекции. 5.3. НЭМС (наноэлектромеханические системы). 5.4. Полипептидные и ДНК нанопроволоки. 5.5. Сверхпроводимые гели для нейроимплантатов на основе углеродных трубок. 5.6. Наноматериалы для иммуноизоляции (иммуновыделения) клеток для клеточной терапии. 5.7. Стационарные фазы для аффинной хроматографии сигнальных белков и рецепторов (фуллерен-содержащие лиганды и пр.).
	Наноструктурные основы патогенеза	6.1. Мисфолдинг (нарушение сборки вторичной и третичной структуры) белков. Понятие о «нанотравме»: а) мисфолдинг виментина, б) нанотравма в патогенезе болезни Альцгеймера (мисфолдинг -амилоида), в) мисфолдинг α–тубулина. 6.2. Понятие о статтер-дефектах (Stutter defects). 6.3. Синдром Рэнка (Renk syndrome).
	Нанотехнологии в генодиагностике и генотерапии	7.1. Методы генодиагностики: а) метод молекулярной гибридизации нуклеиновых кислот; б) метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) и его «нано»-разновидности; в) технология ДНК-чипов; г) метод секвенирования ДНК. д) ДНК-овые наночипы 7.2. Нанотехнологические варианты метода ПЦР в диагностике инфекционных заболеваний. 7.3. Применение вариантов ПЦР для детекции онкомаркеров. 7.4. Применение вариантов ПЦР для выявления антибиотикорезистентных штаммов микроорганизмов. 7.5. Нанотехнологические методы генодиагностики (гибридизационные, роботизированная ПЦР/ЛОЗ (полимеразная цепная реакция с лигированием олигонуклеотидных зондов), ДНК-чипы и др.) для оценки экспрессии генов ответственных за патологические состояния и процессы. 7.6. Применение метода автоматического секвенирования в диагностике наследственной патологии. 7.7. Генотерапия. Вирусные нановекторы для доставки терапевтических генов в целевые клетки. 7.8. Генотерапия. Технология «Gene-gun» и перспективы ее применения в наномедицине.
	Нанотехнологические аспекты адресной доставки диагностических и лекарственных препаратов к органам-мишеням	8.1. Молекулярные мишени для транспорта через гематоэнцефалический барьер. 8.2. Адресная доставка лекарств с помощью Stealth-липосом. 8.3. Направленный транспорт биодеградирующих полимерных наночастиц. 8.4. Водорастворимые и коллоидные формы «адресных» наночастиц. 8.5. Адресная доставка с помощью наногелей. 8.6. «Умные» дендримеры и высокоселективные нанозонды.
	Природоохранные нанобиотехнологии	9.1. Наноструктуры с иерархической самосборкой для адсорбции тяжелых металлов. 9.2. As – связывающие нанохелаторы. 9.3. Наноструктуры серебра в очистке промышленных сточных вод. 9.4. Наноразмерные частицы TiO2 в очистке воздуха от токсичных органических соединений и в инактивации вирусов. 9.5. Нанопористые полимеры в очистке воды. 9.6. Мезопористые нанокомпозитные материалы (МСМ-41) в переработке ядерных отходов. 9.7. Неорганические Mo/S-фуллерены и одностеночные углеродные нанотрубки в фотокаталитической очистке жидкостей. 9.8. ДНК-несущие наносенсоры для обнаружения и идентификации микроорганизмов в окружающей среде. 9.9. Создание экологически безопасных нанокомпозитных материалов для строительной индустрии.