ბოლო წლებში ნანოტექნოლოგია ჩამოყალიბდა გახდა ერთ-ერთი პერსპექტიულ და დინამიურად განვითარებად ინტერდისციპლინარულ მეცნიერებად. ნანომასალათა პრაქტიკაში გამოყენების ვრცელ ნუსხაში განსაკუთრებული ადგილი უჭირავს დანერგვას მედიცინასა და ფარმაკოლოგიაში. იგი წარმოადგენს პრიორიტეტულ მიმართულებას, რომელიც საშუალებას გვაძლევს, ვემსახუროთ საზოგადოების ყველაზე საჭირბოროტო პრობლემებს. თანამედროვე ნანოტექნოლოგიები იძლევა სამეცნიერო კვლევის ახალი მიმართულებების შექმნის აუცილებლობას. ნანოტექნოლოგიისა და ბიოტექნოლოგიის მეცნიერული მიღწევების გაერთიანებას მივყავართ ახალი დისციპლინის – ნანობიოტექნოლოგიის შექმნამდე, რომლის განვითარება მოგვცემს ისეთ ნანოკონსტრუქციებს , რომლებსაც უნარი შესწევთ ბიოსისტემები მართონ მოლეკულურ დონეზე. ამ თვალსაზრისით განსაკუთრებით საყურადღებოა მაგნიტური ნანონაწილაკებისაგან შემდგარი ნანოსითხეები.

“ნანოტექნოლოგიის” ტერმინის ქვეშ იგულისხმება ნანომეტრული ზომების ნივთიერებათა საფუძველზე მოწყობილობებისა და სისტემების შექმნა და გამოყენება. ნანოტექნოლოგია იძლევა ატომური და მოლეკულური მასშტაბების ობიექტების მანიპულირების საშუალებას. ის ეხმარება ადამიანს არა მარტო შეუიარაღებელი თვალით უხილავი ხელსაწყოების შექმნაში, არამედ იძლევა საშუალებას გაზარდოს მათი მოქმედებათა სიზუსტე და საიმედოობა. გარდა ამისა, ნანოტექნოლოგიის წყალობით შესაძლებელია შეიქმნას უჩვეულო თვისებებათა მატარებელი მასალები.

გარდა ამისა მაგნიტურ ნანონაწილაკებს (მნნწ) ახასიათებთ არაერთი უნიკალურ მაგნიტურ თვისება, მათ შორის სუპერპარამაგნეტიზმი (ერთ დომენიანი პატარა ზომის ნაწილაკების თვისება, რომლებსაც ნაწილაკის მთელ მოცულობაში ახასიათებთ ერთგვაროვანი სპონტანური დამაგნიტება), კიურის დაბალი ტემპერატურა, მაღალი მაგნიტური ამთვისებლობა და ა.შ. ნნწ-ები წარმოადგენს დიდ ინტერესს მაგნიტური სითხეების, მონაცემთა შენახვა-განთავსების, კატალიზისა და ბიოგამოყენებების ფართო სპექტრის მკლევარებისთვის. ამჟამად ნანონაწილაკები აგრეთვე მნიშვნელოვნად გამოიყენება ბიოლოგიაში, მათ შორის მაგნიტური ბიოგანცალკევებისათვის და ბიოლოგიური ობიექტების გამოვლენისათვის (უჯრედი, ცილა, ნუკლეინის მჟავეები, ფერმენტები, ბაქტერიები, ვირუსები და ა.შ.), კლინიკური დიაგნოსტიკისათვის და თერაპიისათვის (მათ შორის მაგნიტურ რეზონანსული ტომოგრაფია, მაგნიტური ნანოსითხით განპირორებული ჰიპერთერმია), წამლის მიზნობრივი მიწოდებისა და ბიოლოგიური მონიშვნისათვის. მაგნიტური ნანოსითხე (მნს) წარმოადგენს დენად გარემოში შეტივტივებულ Fე₃O₄ ულტრადისპერსიული ნნწ-ების სუსპენზიას, რომელსაც მეცნიერები იღებენ ორ და სამვალენტიან რკინის მარილების კრისტალჰიდრატების ნარევიდან ჭარბი ტუტით დალექვის გზით.

რამდენიმე წლის წინ კიბერნეტიკის ინსტიტუტში შეიქმნა ელექტროჰიდრავლიკურ ეფექტზე დამყარებული საცდელ-ექსპერიმენტული ხელსაწყო, რომლის გამოყენებით ხდება მაგნეტიტის მყარი მარცვლების დამატებითი გაფხვიერება სითხეში და შედეგად მიიღება უფრო მაღალდისპერსიული მნწ-ს. დანადგარის დაბალი სიმძლავრე (მაქსიმალური ძაბვა 10 კილოვოლტი, სიმძლავრე 2,5 მგ ვატი განმუხტვის დროს), დასამუშავებელი ხსნარის მცირე მოცულობა და პროცესის მიმდინარეობის სუსტი კონტროლი მოითხოვს ხელსაწყოს სრულყოფას. ამ მიმართულებით ელექტროჰიდრავლიკური ხელსაწყოს მოდერნიზაცია ხორციელდება თსუ ზუსტ და საბუნებისმეტყველო მეცნიერებათა ფაკულტეტის (ა. ახალკაცი) ე.ანდრონიკაშვილის სახ. ფიზიკის ინსტიტუტის (გ. მამნიაშვილი) და კიბერნეტიკის ინსტიტუტის თანამშრომლების მიერ.

სტუ ვლადიმერ ჭავჭავაძის სახ. კიბერნეტიკის ინსტიტუტის მთავარი მეცნიერ-თანამშრომლის, ფიზიკა-მათემატიკის მეცნიერებათა აკადემიური დირექტორის შალვა კეკუტიას განმარტებით: ნნწ ზედაპირის ფართობის მოცულობასთან შეფარდების დიდი რიცხვითი მნიშვნელობის გამო შიდავენური შეყვანისას ადგილი აქვს ტენდენციას აგრეგაციისადმი და პლაზმის ცილის ადსორბციას, რომლის შედეგად რეტიკულოენდოთელიალური სისტემის მიერ ხდება ამ ნნწ-ების სწრაფი ამოცნობა. ამიტომ ბიოთავსებადობისა და სტაბილიზაციის ასამაღლებლად ნნწ-ები შემოიგარსება საფარით. აღსანიშნავია, რომ აგრეგაციისგან, დაჟანგვისგან, მჟავური და ტუტე კოროზიისაგან დაცვის გარდა, საფარს შეუძლია ფარმაცევტული აგენტების ან ბიომოლეკულების მაგნიტურ მატარებელთან შეერთებისათვის სპეისერის როლი შესრულება. ამგვარად, განმკურნავი ნნწ-ების წინაშე დგას რამდენიმე თანმიმდევრული ამოცანა: მონახოს ორგანიზმში სამიზნე უჯრედები, მიაწოდოს მათ წამალი, შეაღწიოს უჯრედის შიგნით და ჩამოტვირთოს შიგთავსი, დაიშალოს ნაწილებად და, ბოლოს, დატოვოს ორგანიზმი".

როგორც მეცნიერი აღნიშნავს, ფარკომიტეტის ნებართვამ მნს-ეების კლინიკაში გამოყენების შესახებ შესაძლებელი გახადა სამედიცინო ცენტრი “ქორწინება და ოჯახი პლუსი”-ს თანამშრომლობა კიბერნეტიკის ინსტიტუტის სამედიცინო კიბერნეტიკის ლაბორატორიასთან, რომელსაც ხელმძღვანელობდა გამოჩენილი ქირურგი, მედიცინის მეცნიერებათა დოქტორი, პროფესორი, სახელმწიფო პრემიის ლაურეატი, მიხეილ ახალაია. ხსენებული სამედიცინო ცენტრი წარმატებით იყენებდა და იყენებს ამ ჯგუფის, რომელსაც ამჟამად ხელმძღვანელობს სტატიის ერთ-ერთი ავტორი, მიერ სინთეზირებულ მნს-ეებს. ასკორბინის მჟავით შემოგარსული მნნწ-ების ზემოქმედებით ხდება სპეციფიური ცერვიტიტებით, კოლპიტებით და ბართოლინიტებით დაავადებული პაციენტების მკურნალობა. განიკურნა პაციენტების 98%. აღსანიშნავია, რომ განკურნება სხვა საშუალებებთან შედარებით მიიღწევა უფრო მოკლე ვადაში.

მედიცინაში სულ უფრო დიდი მნიშვნელობა ენიჭება ტოქსიკური მიკროორგანიზმების ზრდა-განვითარების დამრთგუნველი (ბაქტერიოსტატიკური) ან მათი მომსპობი (ბაქტერიოციდული) ნივთიერებების შექმნას, რომლებიც ხელს უშლიან პრეპარატის მიმართ რეზისტენტული ბაქტერიული ფორმების შექმნის შესაძლებლობას. როგორც ცნობილია, ჭრილობის შემდგომი გართულების ძირითადი მიზეზია ჭრილობაში მოხვედრილი მიკრობების გამრავლება. ამიტომ მეტად მნიშვნელოვანია ძლიერი ბაქტერიციდული თვისებების მქონე ფუნქციონალური მნს-ების შექმნა. ამ მიმართულებით ჩვენს მიერ ჩატარებულმა კვლევებმა აჩვენა, რომ მნს-ეები არ ხასიათდება შერჩევითი ბაქტერიციდობით რომელიმე მიკროორგანიზმის მიმართ. ჭრილობიდან უკვე დამუშავებული მასის გამოტანა შესაძლებელია უკონტაქტოდ მაგნიტური ველის დახმარებით. აღსანიშნავია, რომ მაგნიტური თვისებების გამო ჩვენს მიერ სინთეზირებული ნანომასალა ადვილად შეღწევადია ღრმა ჭრილობებშიაც.

ეფექტის გაუმჯობესების მიზნით, ერთი წლის წინ სამკურნალო საშუალების მაგნიტური მართვა განხორციელდა კიბერნეტიკის ინსტიტუტისა და თსუ მეცნიერების ერთობლივი მუშაობის შედეგად შექმნილი მეთოდით. თსუზუსტ და საბუნებისმეტყველოს მეცნიერებათა ფაკულტეტის სრული პროფესორის, ფიზიკა-მათემატიკის მეცნიერებათა დოქტორის არჩილ უგულვას განმარტებით, მნს-ის ერთ-ერთ მნიშვნელოვან მახასიათებელს წამოადგენს მისი მაგნიტური მომენტის დამოკიდებულება მაგნიტურ ველზე. ამ მახასიათებლის გამოკვლევის მიზნით თსუ-ში კონდენსირებული გარემოს ფიზიკის კათედრასთან არსებული ზემაღალი სიხშირის ლაბორატორიაში დ. დარასელიასა და დ. ჯაფარიძის მიერ (VSM-ის) მერხევი ნიმუშის მაგნეტომეტრის (VSM-ის) საშუალებით ჩატარდა მნს ნიმუშების ანალიზი, რომლის ერთ-ერთი შედეგი მოყვანილია მე-2 სურათზე. გრაფიკის მიხედვით შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ ნნწ-ების სისტემა მაგნიტური ველის ჩართვისას მაგნიტდება. მაგნიტური ველის გაზრდისას იზრდება ნანონაწილაკთა სისტემის მაგნიტური მომენტი, ხოლო საკმაოდ ძლიერი ველების დროს მიიღწევა გაჯერების ეფექტი, რომლის შემდეგ მაგნიტური ველის გაზრდა აღარ იწვევს მაგნიტური მომენტის გაზრდას. გარდა ამისა, აღნიშნულმა გამოკვლევებმა აჩვენეს, რომ ჩვენი ნანონაწილაკების სისტემა არ ჰქმნის ჰისტერეზისის მარყუჟს, არ გააჩნია ნარჩენი მაგნიტური მომენტი (ანუ გარე მაგნიტური ველის გამორთვისას ნაწილაკის სრული მომენტი ხდება ნული) და, რაც მთავარია, განეკუთვნება სუპერპარამაგნიტურ მაგნიტური მასალების კლასს. აღნიშნული ფაქტის არსებობა აუცილებელია და გადამწყვეტი ნნწ-ების ბიოსამედიცინო გამოყენებისათვის.

მნნწ-ების გამოყენება მიზანშეწონილია შიდასახსრული ინექციისას. ოსტეოართრიტის ეთიოლოგია ჯერჯერობით უცნობია. ამ დროისთვის მკურნალობა ნიშნავს ტკივილებისა და ანთების შემცირებას და არა აღდგენით მკურნალობას. ამიტომ საჭიროა ახალი მიდგომები, რომლებიც ხელს შეუწყობს ორგანიზმში აღდგენითი პროცესების მიმდინარეობას ანუ მეთოდის მიზანს უნდა წარმოადგენდეს დაზიანებული ხრტილებისა და ძვლების თვითაღდგენითი უნარის წარმოქმნა, რაც განხორციელებადია მნნწ-ების მეშვეობით.

ანთებითი პროცესების საწინააღმდეგო მედიკამენტური საშუალებების მოქმედების გახანგრძლივების მიზნით შემოთავაზებულია სახსრებში ჩანერგილი ფუნქციონალური მნნწ-ების მაგნიტური ჩამჭერი (კიბერნეტიკის ინსტიტუტი). აქტიური ნივთიერების თანდათანობით გამოთავისუფლებისა და მათი ლოკალიზაციის გამო მკურნალობა იქნება ბევრად უფრო ეფექტური. ამ მიზნით, Fე₃O₄ სუპერპარამაგნიტური ნნწ-ები შეუღლებულია სამკურნალწამლო საშუალებასთან. განსხვავებით არსებული მეთოდებისაგან ადგილობრივი განკურვის ახალი მეთოდი უზრუნველყოფს უნიკალურ შესაძლებლობას განხორციელდეს შიდასახსრული მკურნალობა ყველანაირი გარეშე ეფექტების გვერდის ავლით.

მომავალი კვლევევები ორიენტირებულ იქნება საერთაშორისო ბაზარზე მოთხოვნადი მაღალტექნოლოგიური პროდუქტის შექმნაზე. ამისათვის გარდა ტექნოლოგიურ-ექსპერიმენტალური სამუშაობებისა, ჩატარდება სინთეზირებული მასალების თეორიული კვლევები, რომლებიც უკვე დაწყებულია სტატიის თანაავტორების ჯგუფების მიერ. კვლევებს შედეგად მოჰყვება სამკურნალო დანიშნულების ნანომასალების, ელექტროჰიდრავლიკური მოწყობილობის, მაგნიტური ნანოსითხეების ან სუპერპარამაგნიტური ფუნქციონალური Fe₃O₄ ფხვნილების სინთეზის უწყვეტი ტექნოლოგიური ხაზის შექმნა სამრეწველო პროტოტიპის სახით და შესაბამისი ტექნოლოგიის სრულყოფა. კერძოდ, უწყვეტი ტექნოლოგიური ხაზი უზრუნველყოფს მაღალხარისხოვანი ნანოპროდუქტის მიღებას და მნნწ-ების აღწარმოებას.

არჩილ უგულავას და შლვა კეკუტიას ინფორმაციით, თსუ-ს ზუსტ და საბუნებისმეტყველო ფაკულტეტებზე და კიბერნეტიკის ინსტიტუტში ერთობლივად ამ მიმართულებით მუშაობა კვლავ გრძელდება. მომავალი კვლევები ორიენტირებული იქნება საერთაშორისო ბაზარზე მოთხოვნადი მაღალტექნოლოგიური პროდუქტის შექმნაზე. ამისათვის გარდა ტექნოლოგიურ-ექსპერიმენტალური სამუშაობებისა, ჩატარდება სინთეზირებული მასალების თეორიული კვლევები, რომლებიც უკვე დაწყებულია სტატიის თანაავტორების ჯგუფების მიერ. კვლევებს შედეგად მოჰყვება სამკურნალო დანიშნულების ნანომასალების, ელექტროჰიდრავლიკური მოწყობილობის, მაგნიტური ნანოსითხეების ან სუპერპარამაგნიტური ფუნქციონალური Fე₃O₄ ფხვნილების სინთეზის უწყვეტი ტექნოლოგიური ხაზის შექმნა სამრეწველო პროტოტიპის სახით და შესაბამისი ტექნოლოგიის სრულყოფა. კერძოდ, უწყვეტი ტექნოლოგიური ხაზი უზრუნველყოფს მაღალხარისხოვანი ნანოპროდუქტის მიღებას და მნნწ-ების აღწარმოებას.