تحویل دارو با کمک “گل‌های میکروسکوپی” انقلابی!

ذرات جدید در درمان‌های پزشکی

این ذرات کوچک یادآور گل‌های کاغذی یا گل‌های صحرایی هستند. پزشکان می‌توانند از آن‌ها برای هدایت داروها به مقصد دقیق در بدن استفاده کنند. بهتر از آن، این ذرات به راحتی با استفاده از اولتراسوند قابل ردیابی هستند، زیرا امواج صوتی را پراکنده می‌کنند. اما چگونه می‌توان داروها را به مکان دقیق در بدن که نیاز به عمل دارند، هدایت کرد؟ دانشمندان مدت‌هاست که در حال تحقیق در این زمینه هستند. به عنوان مثال، می‌توان داروهای ضد سرطان را مستقیماً به تومور منتقل کرد تا فقط در این مکان خاص اثر بگذارند و از ایجاد عوارض جانبی در سایر نقاط بدن جلوگیری شود.

تحقیقات در حال انجام است تا ذرات حامل شناسایی شوند که می‌توانند مواد مؤثره را به خود متصل کنند. این نوع ذرات باید مجموعه‌ای از الزامات را برآورده کنند، از جمله سه مورد زیر: اولاً، آن‌ها باید بتوانند تا حد ممکن مولکول‌های ماده مؤثره را جذب کنند؛ ثانیاً، باید بتوان آن‌ها را با استفاده از هر تکنیک ساده‌ای مانند اولتراسوند در جریان خون هدایت کرد؛ و ثالثاً، باید بتوان سفر آن‌ها در بدن را با یک روش تصویربرداری غیرتهاجمی ردیابی کرد. این نکته آخر تنها راهی است که می‌توان از موفقیت در تحویل داروها اطمینان حاصل کرد.

یافتن یک راه‌حل واحد که تمام این الزامات را برآورده کند، چالش‌برانگیز بوده است. تحقیقات انجام شده توسط ETH زوریخ اکنون یک کلاس ویژه از ذرات را معرفی کرده است که تمامی این معیارها را دارند. این ذرات نه تنها مؤثر هستند، بلکه تحت میکروسکوپ نیز ظاهری چشم‌نواز دارند و شبیه گل‌های کاغذی کوچک یا گل‌های صحرایی به نظر می‌رسند. آن‌ها از گلبرگ‌های بسیار نازکی ساخته شده‌اند که به شکل گل‌ها در می‌آیند. این ذرات گل‌مانند، دارای قطر یک تا پنج میکرومتر هستند که کمی کوچکتر از یک گلبول قرمز است.

شکل آن‌ها دو مزیت اصلی دارد. اولاً، ذرات گل دارای سطح وسیع‌تری نسبت به اندازه خود هستند. فضاهای بین گلبرگ‌های متراکم این گل‌ها تنها چند نانومتر عرض دارند و مانند منفذ عمل می‌کنند. این بدان معناست که آن‌ها می‌توانند مقادیر بسیار زیادی از مواد مؤثره درمانی را جذب کنند. ثانیاً، گلبرگ‌های گل امواج صوتی را پراکنده می‌کنند یا می‌توانند با مولکول‌هایی پوشش داده شوند که نور را جذب می‌کنند، بنابراین به راحتی با استفاده از اولتراسوند یا تصویربرداری اپتواکستیک قابل مشاهده هستند.

یافته‌های جدید در زمینه انتقال دارو با استفاده از ذرات میکرو

این یافته‌ها به تازگی توسط گروه‌های تحت رهبری دانیل رازانسکی و متین سیتی در مطالعه‌ای منتشر شده در مجله Advanced Materials گزارش شده است. رازانسکی استاد تصویربرداری بیومدیکال با دو سمت در ETH زوریخ و دانشگاه زوریخ است. سیتی نیز متخصص میکرو رباتیک بوده و پیش از انتقال به دانشگاه کوچ در استانبول، استاد ETH زوریخ و موسسه ماکس پلانک برای سیستم‌های هوشمند در اشتوتگارت بود.

بهتر از حباب‌های گازی

پاول ورده، نویسنده همکار این مطالعه و دانشجوی دکتری در گروه رازانسکی، گفت: “قبلاً محققان عمدتاً به بررسی حباب‌های کوچک گاز به عنوان روشی برای انتقال دارو از طریق جریان خون با استفاده از اولتراسوند یا سایر روش‌های صوتی پرداخته بودند.” او افزود: “ما اکنون نشان داده‌ایم که ذرات میکرو جامد نیز می‌توانند به صورت صوتی هدایت شوند.”

مزیت ذرات گل‌مانند نسبت به حباب‌ها این است که می‌توانند با مقادیر بیشتری از مولکول‌های ماده فعال بارگذاری شوند. محققان نشان دادند که این ذرات می‌توانند در آزمایش‌های پتری دیش با یک داروی ضد سرطان بارگذاری شوند. همچنین، آن‌ها این ذرات را به جریان خون موش‌ها تزریق کردند. با استفاده از اولتراسوند متمرکز، آن‌ها توانستند ذرات را در یک موقعیت از پیش تعیین شده در سیستم گردش خون نگه دارند. این موفقیت با وجود گردش سریع خون در اطراف ذرات به دست آمد. اولتراسوند متمرکز تکنیکی است که در آن امواج صوتی در یک نقطه خاص متمرکز می‌شوند.

ورده گفت: “به عبارت دیگر، ما فقط ذرات را تزریق نمی‌کنیم و امیدواریم که همه چیز خوب پیش برود. ما واقعاً آن‌ها را کنترل می‌کنیم.” محققان امیدوارند که این فناوری روزی برای رساندن داروها به تومورها یا لخته‌هایی که عروق خونی را مسدود کرده‌اند، مورد استفاده قرار گیرد.

ذرات ممکن است از مواد مختلفی ساخته شوند و پوشش‌های متفاوتی داشته باشند که بسته به کاربرد آن‌ها و روش تصویربرداری مورد نظر محققان برای کنترل موقعیت ذرات متفاوت است. ورده توضیح داد: “اصل کارکرد این فناوری بر اساس شکل آن‌ها است، نه ماده‌ای که از آن ساخته شده‌اند.” در این مطالعه، محققان به طور دقیق به بررسی ذرات گل‌مانند ساخته شده از اکسید روی پرداختند و همچنین ذراتی از پلی‌امید و یک ماده ترکیبی متشکل از نیکل و ترکیبات آلی را آزمایش کردند.

اکنون محققان قصد دارند این مفهوم را بهبود بخشند. آن‌ها برنامه‌ریزی کرده‌اند که ابتدا آزمایش‌های بیشتری بر روی حیوانات انجام دهند و پس از آن ممکن است این فناوری برای بیماران مبتلا به بیماری‌های قلبی عروقی یا سرطان مفید باشد.