В статье изучается актуальная проблема доставки лекарств на принципиально новой основе. В противовес идеи использования наночастиц типа «core shell», где core - лечащее вещество , а shell - органическое покрытие преодолевающее физиологические барьеры, новая концепция связана с использованием особых свойств солитонных возбуждении на собственных биополимерных цепях, имеющих нониусы, «начиненные» упругими, электронно-колебательными или спиновыми возбуждениями, перемещающимися вместе с нониусом на далекие расстояния (без распада) в область зоны биохимической реакции, где возбуждение безызлучательно распадается на субстрате производя лечебный эффект. Для детальной апробации идеи в качестве солитона была использована модель краудиона Френкеля-Конторовой (1938), но с учетом, во-первых, модифицированной электронной структуры нониуса, во-вторых, его движение вдоль биополимера, в-третьих, его возможной хиральности (спиральности) и, в-четвертых, фрактальности его атомной структуры. Все эти элементы анализа, которые являются составляющими ныне набирающие силу могучей методологии Complexity (Сложность) позволили с различных сторон рассмотреть совокупность характеристик солитонного метода доставки лечебного состояния (а не лекарства!) и оценить возможности этой новой стороны наномедицины. Полученные результаты на первой, простейшей, нелинейной, одномерной модели краудиона Френкеля-Конторовой продемонстрировали новые интересные возможности сложных квазичастиц - базового понятия физики конденсированных сред.
физика конденсированного состояния, биология, медицина, complexity, доставка лекарств, солитон, краудион Френкеля-Конторовой, безызлучательные переходы, биохимическая реакция
1. Лещенко В.Г., Ильич Г.К. Медицинская и биологическая физика. Минск: Новое знание, ИНФРА-М, 2012, 552 c. @@Leshchenko V.G., Ilyich G.K. Medical and Biological Physics. Minsk: New Knowledge, INFRA-M, 2012, 552 p. (In Russ.)
2. Wood A.W. Physiology, Biophysics, and Biomedical Engineering. CRC Press, 2012, 784 p.
3. Marder M.P. Condensed Matter Physics. John Wiley & Sons, 2010, 984 p.
4. Иваницкий Г.Р. XXI век: Что такое жизнь с точки зрения физики. УФН, 2010, т. 180, № 4, с. 337-369. DOI:https://doi.org/10.3367/UFNr.0180.201004a.033 7.
5. Mackey M., Glass L. From Clocks to Chaos: The Rhythms of Life. : Princeton University Press, 1988, 272 p.
6. Havlin S., Buldyrev S.V., Goldberger A.L., Stanley H.E. et.al. Fractals in Biology and Medicine. Chaos. Solitons & Fractals, 1995, vol. 6, pp. 171-201. DOI:https://doi.org/10.1016/0960-0779(95)80025-C.
7. Sherrington D. Physics and complexity. Phil. Trans. R. Soc. A, 2010, vol. 368, pp. 1175-1189. DOI:https://doi.org/10.1098/rsta.2009.0208.
8. Bonchev D., Seitz W. The Concept of Complexity in Chemistry. Chapter in book: Concepts in Chemistry: A Contemporary Challenge. Editor Rouvray D. H., Wiley, 1997, pp. 353-381.
9. Суздалев И.П. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов. Ком Книга, 2006, 592 с. @@Suzdalev I.P. Nanotechnology: physical chemistry of nanoclusters, nanostructures and nanomaterials. Kom Kniga, 2006 , 592 p. (In Russ.)
10. Федер Е. Фракталы. пер. с англ. М.: УРСС, Ленанд, 2014, 256 с. @@Feder E. Fractals. M.: URSS, Lenand, 2014, 256 p. (In Russ.)
11. Physics of Low Dimensional Systems. Editor Morán-López: Springer, 2001, 492 p.
12. Олемской А.И., Кацнельсон А.А. Синергетика конденсированной среды. М.: Едиториал УРСС, 2003, 336 c. @@Olemskoy A.I., Katsnelson A.A. Synergetics of Condensed Matter. M.: Editorial URSS, 2003, 336 p. (In Russ.)
13. Твердислов В.А., Малышко Е.В. О закономерностях спонтанного формирования структурных иерархий в хиральных системах неживой и живой природы. УФН, 2019, т. 189, № 4, с. 375-385. DOI:https://doi.org/10.3367/UFNr.2018.08.038401.
14. Oksengendler B.L., Turaeva N., Ashirmetov A., Ashurov Kh.B. Nanofractals, Their Properties and Applications. In book: Horizons in World Physics.: Nova Science Publishers, 2019, vol. 298, pp. 1-41.
15. Иванова В.С., Баланкин А.С., Бунин И.Ж., Оксогоев А.А. Синергетика и фракталы в материаловедении. М.: Наука, 1994, 383 с. @@Ivanova V.S., Balankin A.S., Bunin I.Zh., Oksogoev A.A. Synergetics and fractals in materials science. Moscow: Nauka, 1994, 383 p. (In Russ.)
16. Dash J.G. Between Two and Three Dimensions. Physics Today , 1985, vol. 38, no. 12, pp. 26-35. DOI:https://doi.org/10.1063/1.880994.
17. Гольданский В.И., Кузьмин В.В. Спонтанное нарушение зеркальной симметрии в природе и происхождение жизни. УФН, 1989, т. 157, с. 3-50. DOI:https://doi.org/10.3367/UFNr.0157.198901a.0003.
18. Вилли К., Детье В. Биология, Биологические процессы и законы. Москва: Мир, 1974, 821 с. @@Willie K., Child V. Biology, Biological processes and laws. Moscow: Mir, 1974, 821 p. (In Russ.)
19. Волькенштейн М.В. Общая биофизика. М.: Наука, 1978, 592 с. @@Volkenstein M.V. General biophysics. M.: Nauka, 1978, 592 p. (In Russ.)
20. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой. М.: Прогресс, 1986, 432 с. @@Prigogine I., Stengers I. Order from chaos. A New Dialogue between Man and Nature. M.: Progress, 1986, 432 p. (In Russ.)
21. Liebovitch L.S. Fractals and Chaos Simplified for the Life Sciences. Oxford University Press, 1998, 288 p.
22. Dinicola S., D’Anselmi F., Pasqualato A. et.al. A Systems Biology Approach to Cancer: Fractals, Attractors, and Nonlinear Dynamics. OMICS A Journal of Integrative Biology, 2011, pp. 1-12. DOI:https://doi.org/10.1089/omi.2010.0091.
23. Гилмор Р. Прикладная теория катастроф. М.: Мир, 1981, т. 1, 344 с. @@Gilmore R. Applied catastrophe theory. M.: Mir, 1981, vol. 1, 344 p. (In Russ.)
24. Твердислов В.А, Яковенко Л.В., Жаворонков А.А. Хиральность как проблема биохимической физики. Рос.хим.ж., 2007, т. 51, № 1, с. 13-22. @@Tverdislov V.A, YAkovenko L.V., ZHavoronkov A.A. Hiral'nost' kak problema biohimicheskoj fiziki. Ros. him. zh., 2007, vol. 51, no. 1, pp. 13-22. (In Russ.)
25. Li Peng, Yu Lei, Yang Jingyun, Lo et.al.Interaction between the progression of Alzheimer’s disease and fractal degradation. Neurobiology of Aging, 2019, vol. 83, pp. 21-30. DOI:https://doi.org/10.1016/j.neurobiolaging.2019.08.023.
26. Oksengendler B.L., Ivanov N.V., Ashirmetov A.Kh., Im V.K., Maksimov S.E. Study of dynamics of some human diseases on the base of fractal approach ("range" method). Open J Cardiol Heart Dis., 2017, vol. 1, no. 1. OJCHD.000504. DOI:https://doi.org/10.31031/OJCHD.2017.01.000504.
27. Letfullin R.R., George T.F.Computational Nanomedicine and Nanotechnology: Lectures with Computer Practicums. Switzerland: Springer, 2016, 306 p.
28. Николис Г., Пригожин И. Познание сложного. М.: Мир, 1990, 344 с. @@Nicolis G., Prigogine I. Cognition of the complex. M.: Mir, 1990, 344 p. (In Russ.)
29. Николис Дж. Динамика иерархических систем: Эволюционное представление. М.: Мир, 1989, 488 с. @@Nicolis J. Dynamics of Hierarchical Systems: Evolutionary Representation. Moscow: Mir, 1989, 488 p. (In Russ.)
30. Mathematics of Complexity and Dynamical Systems. Editor Meyers R.A., New York: Springer-Verlag, 2011, 1858 p.
31. Maiti S., Kumar S.K.Introductory Chapter: Drug Delivery Concept.: Intech Open, 2017, pp. 1-12.
32. Давыдов А.С. Солитоны в квазиодномерных молекулярных структурах. УФН, 1982, т. 138, с. 603-643. DOI:https://doi.org/10.3367/UFNr.0138.198212c.0603. @@Davydov A.S. Solitony v kvaziodnomernyh molekulyarnyh strukturah. UFN, 1982, vol. 138, pp. 603-643. (In Russ.)
33. Heeger A.J., Pethig R. Charge Storage and Charge Transport in Conducting Polymers: Solitons, Polarons and Bipolarons. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences, 1985, vol. 314, no. 1528, pp. 17-35. DOI:https://doi.org/10.1098/rsta.1985.0005.
34. Pelinovskii E.N., Slyunyaev A.V. Generation and interaction of large-amplitude solitons. Journal of Experimental and Theoretical Physics, 1998, vol. 67, no. 9, pp. 628-633.
35. Pascual P.J, Vázquez L. Sine-Gordon solitons under weak stochastic perturbations. Phys. Rev.B, 1985, vol. 32, p. 8305. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevB.32.8305.
36. Коварский В.А. Квантовые процессы в биологических молекулах. Ферментативный катализ. УФН, 1999, т. 169, № 8, с. 889-908. @@Kovarskij V.A. Kvantovye processy v biologicheskih molekulah. Fermentativnyj kataliz. UFN, 1999, vol. 169, no. 8, pp. 889-908. (In Russ.)
37. Френкель Я.И. Введение в теорию металлов. М.: Физматгиз, 1958, 368 с. @@Frenkel Ya.I. Introduction to the theory of metal. Moscow: Fizmatgiz, 1958,368 p. (In Russ.)
38. Браун О.М., Кишварь Ю.С. Модель Френкеля - Конторовой, Концепции, Методы, Приложения. Физматлит, 2008, 536 c. @@Braun O.M., Kishvar' YU.S. Model' Frenkelya - Kontorovoj, Koncepcii, Metody, Prilozheniya. Fizmatlit, 2008, 536 p. (In Russ.)
39. Медведев Э.С., Ошеров В.И. Теория безызлучательных переходов в многоатомных молекулах. Москва: Наука, 1983, 280 с. @@Medvedev E.S., Osherov V.I. Theory of nonradiative transitions in polyatomic molecules. Moscow: Nauka, 1983, 280 p. (In Russ.)
40. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика в 10 томах. Квантовая механика (нерелятивистская теория). М.: Наука, 1989, т. 3, 768 с. @@Landau L.D., Lifshits E.M. Theoretical physics in 10 volumes. Quantum mechanics (nonrelativistic theory). Moscow: Nauka, 1989, vol. 3, 768 p. (In Russ.)
41. Косевич A.M. Физическая механика реальных кристаллов. Киев: Наукова Думка, 1981, 328 с. @@Kosevich A.M. Physical mechanics of real crystals. Kiev: Naukova Dumka, 1981, 328 p. (In Russ.)
42. Давыдов А.С. Биология и квантовая механика. Киев: Наукова думка, 1979, 296 с. @@Davydov A.S. Biology and Quantum Mechanics. Kiev: Naukova Dumka, 1979, 296 p. (In Russ.)
43. Peng C.-K., Boldyrev S.V., Havlin S., Simons M., Stanley H.E., Goldberger A.L. Mosaic organization of DNA nucleotides. Phys. Rev., 1994, vol. 49, pp. 1685-1689. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevE.49.1685.
44. Abdullaev F. Optical solitons in random media. Chapter 2 in Progress in Optics vol.48, Editor E. Wolf: Elsevier, 2005, pp. 1-55. DOI:https://doi.org/10.1016/S0079-6638(05)48002-6.
45. Займан Дж. Модели беспорядка. Теоретическая физика однородно неупорядоченных систем. М.: Мир, 1982, 592 с. @@Ziman J. Models of disorder. Theoretical physics of uniformly disordered systems. M.: Mir, 1982, 592 p. (In Russ.)
46. Брандт Н.Б., Кульбачинский В.А. Квазичастицы в физике конденсированного состоянии. М.: Физматлит, 2005, 632 с. @@Brandt N.B., Kulbachinsky V.A. Quasiparticles in Condensed Matter Physics. Moscow: Fizmatlit, 2005, 632 p. (In Russ.)
