آغاز عصر ایمنی در داروسازی با نانو دارورسانی نوین

سیستم نوآورانه تحویل دارو توسط محققان دانشگاه ملبورن

تیمی از محققان دانشگاه ملبورن از گروه نانو مهندسی کاروسو، یک سیستم تحویل داروی نوآورانه ایجاد کرده‌اند که پتانسیل بالایی برای بهبود توسعه دارو دارد. این تیم یک سیستم تحویل دارو را معرفی کرده است که یک شبکه هماهنگی متشکل از تنها یون‌های فلزی و بیومولکول‌ها است که به آن شبکه فلز-بیومولکول (MBN) گفته می‌شود. این سیستم نیاز به حامل‌های دارویی پیچیده را از بین می‌برد و می‌تواند در کاربردهای مختلف مفیدتر باشد.

این تحقیق در نشریه Science Advances منتشر شده و به رهبری پروفسور فرانک کاروسو، استاد لوریت دانشگاه ملبورن و پژوهشگر رهبری NHMRC از دپارتمان مهندسی شیمی در دانشکده مهندسی و فناوری اطلاعات انجام شده است. همچنین دکتر وانجون ژو و دکتر ژی‌سینگ لین به عنوان نویسندگان اول مشترک در این تحقیق همکاری داشته‌اند.

ویژگی‌های نانوذرات MBN

نانوذرات MBN با ترکیب یون‌های فلزی غیرسمی (مانند کلسیم یا آهن که از طریق رژیم غذایی جذب می‌شوند) با بیومولکول‌های فسفوناته (مانند DNA که بلوک سازنده حیات است) تشکیل می‌شوند. این نانوذرات از نظر شیمیایی و متابولیکی پایدار هستند و دارای خواص ضد ویروسی، ضد باکتریایی، ضد قارچی، ضد التهابی و ضد سرطانی می‌باشند.

دکتر ژی‌سینگ گفت که یکی از بزرگ‌ترین مزایای سیستم MBN، افزایش احتمال موفقیت در توسعه دارو است، زیرا از موادی استفاده می‌کند که با بدن انسان سازگاری بالایی دارند و از سیستم‌های حامل دارویی بالقوه سمی پرهیز می‌کند. او افزود: “ما شبکه‌های فلز-آلی عملکردی ایجاد کرده‌ایم که می‌توانند به راحتی داروهای بیومولکولی را برای کاربردهای پزشکی مانند درمان‌های ضد سرطانی یا ضد ویروسی، تحویل ژن، ایمن‌درمانی، بیوسنسینگ، بیوایمینگ یا تحویل دارو مونتاژ کنند.”

چالش‌های توسعه حامل‌های دارویی و راه‌حل‌های نوآورانه

تعداد زیادی از حامل‌های دارویی توسط دانشمندان در سرتاسر جهان توسعه یافته‌اند، اما بسیاری از این حامل‌ها به دلیل سمیت ناشی از مواد اولیه‌ای که واکنش ایمنی را تحریک می‌کنند، با شکست مواجه می‌شوند. دکتر وانجون گفت: “در حال حاضر، چالش‌های توسعه و تأیید دارو به این معناست که به‌طور متوسط تنها حدود یک مورد از هر ۱۰,۰۰۰ ترکیب دارویی موفق به دریافت تأییدیه بازار می‌شود و بسیاری از دیگر ترکیب‌ها به دلیل مسائل ایمنی شکست می‌خورند. هر گونه اجزای اضافی و غیرعملکردی در حامل‌ها می‌تواند به طور بالقوه سمیت را افزایش دهد.”

تیم تحقیقاتی باید بر چالشی غلبه می‌کرد که بارهای بیومولکولی ‘آزاد’ معمولاً نمی‌توانند به سلول‌های هدف خود برسند تا عملکرد بیولوژیکی مورد نیاز را به دست آورند. در طول این پروژه دو ساله، آن‌ها توانستند استفاده از اجزای اضافی و غیرعملکردی را به حداقل برسانند و یک سیستم ماده‌ای ساده‌تر با پتانسیل موفقیت بیشتر ایجاد کنند، بدون اینکه عملکرد را به خطر بیندازند.

استراتژی‌های فعال‌سازی نانوذرات MBN

استراتژی‌های مختلفی برای اطمینان از فعال‌سازی نانوذرات MBN در مکان‌های مورد نیاز وجود دارد. به عنوان مثال، در محیط اسیدی سرطان، مانند تومورهای مرتبط با سرطان سینه که میکرو محیط تومور معمولاً اسیدی‌تر از بافت‌های اطراف است، نانوذرات مهندسی‌شده می‌توانند تجزیه شوند. پروفسور کاروسو گفت که نانوذرات MBN ‘قابل تنظیم’ هستند، به این معنی که می‌توان آن‌ها را برای کاربردهای مختلف بیومدیکال سفارشی‌سازی کرد، با اندازه، بار، پتانسیل هدف‌گیری و همچنین سایر ویژگی‌هایی که می‌توان با انتخاب بیومولکول‌های مختلف، یون‌های فلزی و شرایط مونتاژ مهندسی کرد.

او افزود: “این رویکرد ماژولار به ما این امکان را می‌دهد که نانوذرات چندمنظوره با ترکیبات متنوع بسازیم.”

کتابخانه‌ای از نانوذرات بیواکتیو

پروفسور کاروسو گفت: “سیستم ما بینش‌هایی در مورد مکانیسم‌های بنیادی مونتاژ ارائه می‌دهد و به ما این امکان را می‌دهد که یک کتابخانه از نانوذرات بیواکتیو برای بیومدیکال و همچنین علوم محیطی ایجاد کنیم، جایی که موانع بیولوژیکی برای تحویل نیز وجود دارد.”

مرحله بعدی تحقیقات تیم بر درک عمیق‌تر از سیستم MBN و آزمایش آن برای فرمول‌بندی مواد پیشرفته با هدف درمان بیماری‌ها متمرکز خواهد بود.