پیشرفت نانو داروها: دنیای امن‌تر داروسازی

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، به نام شبکه فلز-بیومولکول (MBN). این سیستم نیاز به حامل‌های دارویی پیچیده را از بین می‌برد و آن را در طیف وسیعی از کاربردها مفیدتر می‌سازد.

این تحقیق در مجله Science Advances منتشر شده و به رهبری پروفسور فرانک کاروسو، استاد برجسته ملبورن و Fellow رهبری NHMRC، از دپارتمان مهندسی شیمی در دانشکده مهندسی و فناوری اطلاعات انجام شده است. همکاران پژوهشی او، دکتر وانجون ژو و دکتر ژی‌کینگ لین، نویسندگان اصلی مشترک این تحقیق هستند.

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 باکتری، ضد قارچی، ضد التهابی و ضد سرطانی می‌باشند.

دکتر ژی‌کینگ گفت که یکی از مهم‌ترین مزایای سیستم MBN، افزایش احتمال موفقیت در توسعه دارو خواهد بود، زیرا از موادی استفاده می‌کند که با بدن انسان سازگاری بالایی دارند و از سیستم‌های حامل دارویی که ممکن است سمی باشند، اجتناب 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، انتقال ژن، ایمنی‌درمانی، بیوسنسینگ، بیوایمیدینگ 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 آن‌ها به دلیل سمیت ناشی از موادی 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 به طور متوسط، تنها حدود یک مورد از هر ۱۰,۰۰۰ ترکیب دارویی به تأیید بازار می‌رسد و بسیاری از دیگر ترکیب‌ها به دلیل مسائل ایمنی شکست می‌خورند. هر گونه جزئیات اضافی و غیرعملکردی در حامل‌ها می‌تواند به طور بالقوه سمیت را افزایش دهد.”

این تیم 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 مواد 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 مکان مورد نیاز وجود دارد. به عنوان مثال، در محیط اسیدی سرطان، مانند تومورهای مربوط به سرطان سینه، جایی که میکرو محیط تومور معمولاً اسیدی‌تر از بافت‌های اطراف است، نانوذرات مهندسی‌شده می‌توانند تجزیه شوند. پروفسور کاروسو گفت که MBNها ‘قابل تنظیم’ هستند، به این معنی که می‌توان آن‌ها را برای کاربردهای مختلف بیومدیکال سفارشی‌سازی کرد، با اندازه، بار، هدف‌گذاری و 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 ترکیب‌های متنوع بسازیم.”

پروفسور کاروسو همچنین گفت: “سیستم ما بینش‌هایی درباره مکانیسم‌های بنیادی مونتاژ ارائه می‌دهد و به ما این امکان را می‌دهد که یک کتابخانه از نانوذرات بیواکتیو برای بیومدیسین و همچنین علم محیط زیست ایجاد کنیم، جایی که موانع زیستی برای تحویل نیز وجود دارد.”

مرحله بعدی تحقیقات تیم

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