تازه های فناوری نانو (5)

دراین قسمت درادامه قسمت های (1) و (2) و (3) و (4) به بخشی دیگرازپژوهش های فناوری نانودررابطه باسرطان می پردازیم.

به گفته Andro von eschenbach، سرپرست انستیتو ملی سرطان، فناوری‌نانو، دانش مربوط به مقیاس‌های کوچک، در حال جذب بزرگ‌ترین دانشمندان از سراسر دنیا در زمینه‌های گوناگون علمی و مهندسی می‌باشد و هدف آن معطوف و هماهنگ كردن استعدادها و ذهن آنها بر روی حل مسائل و مشکلاتی است که بر سر راه تحقیقات در مورد تجهیزات درمان بالینی وجود دارد. به عقیده وی، نانومواد و نانوابزارها نقشی بی‌نظیر و حیاتی را در تبدیل دانش به پیشرفت‌های مفید بالینی در زمینه تشخیص و درمان سلول‌های سرطانی ایفا می‌‌کنند، كاری که با انجام آن روند تشخیص و درمان و نهایتاَ پیشگیری از سرطان کاملاَ متحول خواهد شد.مثالی که می‌تواند به منظور درک بیشتر پتانسیل وسیع فناوری‌نانو در زمینه تغییر روش‌های تشخیص و درمان سرطان به کار رود استفاده از نانو‌ذرات می‌باشد.

استفاده از نقاط کوانتومی به عنوان ابزارهای جدید تشخیص سرطان در مراحل اولیه، بسیار نوید‌بخش بوده است، اما وجود نگرانی‌ها درباره اثرات سمی این ذرات روی بدن، توسعه بالینی آنها را محدود کرده است. محققان دانشگاه بوفالو روش جدیدی برای ساخت نقاط کوانتومی توسعه داده‌اند که شاید بتواند این محدودیت را از بین ببرد. این کشف آنها درست سر موقع اتفاق افتاده است، زیرا گروهی دیگر از محققان در دانشگاه تگزاس واقع در آرلینگتون (UTA) نشان داده‌اند که نقاط کوانتومی می‌توانند به عنوان دماسنج‌های نانومقیاس عمل کرده و درمان‌های حرارتی مختلف مبتنی بر نانوذرات را که برای درمان سرطان توسعه یافته‌اند، راهنمایی کنند.

دکتر پاراس پراساد از دانشگاه بوفالو روی روش‌های مختلف تولید نقاط کوانتومی جدید کار کرده است. آخرین کار وی که در مجله Small منتشر شده است، منجر به تولید نقاط کوانتومی زیست‌سازگاری شده که تا بیش از سه ماه پس از تزریق هیچ اثر سمیتی از خود نشان نمی‌دهند. این نقاط کوانتومی دارای یک هسته از جنس سولفید کادمیوم هستند که با لایه نازکی از کادمیوم، سلنیوم و تلوریوم پوشانده شده‌اند. آنها نقاط تولید شده را با یک لایه زبر از یک ماده آبگریز روکش‌دهی کرده و بدین ترتیب از نشت این فلزات سمی به درون بدن جلوگیری نمودند. این روکش همچنین دارای گروه‌های شیمیایی است که می‌توان عوامل هدفگیر یا داروها را به آنها متصل کرد.

دکتر پراساد و همکارانش توانستند پس از تزریق این ذرات بسیار درخشنده به بدن موش، با استفاده از طیف‌سنجی مادون قرمز نزدیک از آنها تصویربرداری کرده و محل تجمع آنها را درون بدن تشخیص دهند. بر خلاف نقاط کوانتومی معمول، احتمال تجمع این ذرات روکش‌دهی شده در کبد و طحال پایین است. مطالعه بافت‌های جداشده از بدن موش 100 روز پس از تزریق نشان داد که هیچ گونه آسیب ناشی از تجمع نقاط کوانتومی در آنها دیده نمی‌شود. این پژوهشگران همچنین گزارش نموده‌اند موش‌هایی که تزریق روی آنها صورت گرفته بود، در طول دوره مطالعه رفتار عادی از خود نشان می‌دادند.

در همین حال، دکتر بوسمو هان از UTA در مقاله منتشر شده درAnnals of Biomedical Engineering گزارش کرده‌ که توانسته است از نقاط کوانتومی تلورید کادمیوم/سولفید روی به عنوان دماسنج‌های نانومقیاسی که می‌توانند تغییرات دمای موضعی را به صورت بلادرنگ تشخیص دهند، استفاده کند. هدف از انجام این کار ایجاد یک ابزار تشخیصی است که تومورشناسان را قادر می‌سازد رسیدن به دمای مناسب برای کشتن سلول‌ها در فرایند حرارت‌درمانی را تشخیص دهند.

ترکیب این دو کار پژوهشی می‌تواند برای تشخیص و درمان کاراتر سرطان در آینده نویدبخش باشد.

استفاده از نانوذرات مغناطیسی در درمان سرطان

افزایش دمای بافت‌های بدن انسان تا بیش از 5 درجه سیلسیوس می ‌تواند تمام فعالیت‌های عادی سلولی را متوقف و منجر به مرگ سلول‌ها شود که به این روش، درمان انهدام حرارتی می‌گویند. چندین گروه از محققان در حال گسترش نانوذرات و نانولوله‌های كربنی به عنوان گرم‌كننده‌‌های نانومقیاس برای استفاده در درمان سرطان هستند و نشان داده‌اند استفاده از نانوذرات مغناطیسی و گرم کردن آنها با اعمال میدان مغناطیسی متناوب می‌تواند در انهدام تومورها مفید واقع شود.

گروهی از محققان از موسسة Triton Biosystem و دانشگاه كالیفرنیا نشان دادند كه ذرات مغناطیسی اكسیدآهن كه به یك پادتن متصل می‌شوند، قادرند مولكول‌های سرطانی را تشخیص داده، از جریان خون خارج و به سلول‌های تومور هدف، متصل شوند. این محققان از یك پادتن نشان‌دار با عنصر رادیواكتیو ایندیم– III استفاده كردند و توانستند اتصال این ذرات به سلول‌های سرطانی سین? موش را تشخیص دهند.

توانایی ردیابی این نانوذرات، پژوهشگران را قادر می‌سازد تا زمان بهینه شروع درمان حرارتی را تعیین كنند. اعمال میدان مغناطیسی متناوب در این زمان منجر به كاهش چشمگیر اندازة تومور می‌شود.همچنین این محققان در مقاله دیگری نشان دادند که می‌توانند برای گرم كردن نانوذرات جهت انهدام سلول‌‌های سرطانی جانواران بدون آسیب به سلول‌های سالم، از میدان‌های مغناطیسی متناوب با دامنة بالا استفاده کند. اساس استفاده از این میدان‌ها پالسی‌كردن میدان‌ها با فركانس مناسب است، به گونه‌ای كه بافت‌هایی كه نانوذرات در آنها تجمع نكرده‌اند گرم نشوند. با استفاده از میدان مغناطیسی پالسی هیچ گونه عوارض جانبی درموش‌های آزمایشی مشاهده نشد.

پس از انجام این آزمایشات، دانشمندان شرکت Triton ‌به استفاده از پادتن anti-Ep-CAM روی آوردند و توانستند فرآیند ساخت نانوذرات مغناطیسی را بهبود داده و ذراتی تولید كنند كه هفت برابر بیشتر از نانوذرات قبلی گرما تولید ‌كنند. این شركت شروع آزمایشات بالینی بر روی انسان را با استفاده از نانوذرات مغناطیسی متصل به پادتن anti-Ep-CAM؛ درسال 2006 تخمین زد.

این كار مطالعاتی در دو مقاله با عناوین

"Development of tumor targeting bioprobes (¹¹¹In-chimeric L6 monoclonal Antibody nanoparticles) for alternating magnetic field Cancer therapy,"

"Application of high amplitude alternating magnetic fields for Heat induction of nanoparticles localized in cancer."

به تفصیل شرح داده شده است.

گروهی از محققان مرکز پزشکی Baptist در دانشگاه Wake Forest روشی برای درمان سرطان با استفاده از نور لیزر یافته‌اند. در این روش نور لیزر نانوذرات را گرم کرده و حرارت ایجاد شده تومور را از بین می‌برد. آنها برای این کار از نانولوله‌های کربنی چنددیواره حاوی آهن استفاده کرده‌اند.

این گروه تحقیقاتی در بررسی‌های آزمایشگاهی خود نشان داده‌اند که می‌توانند با استفاده از یک روبشگر MRI، از این نانوذرات درون بافت‌های زنده تصویربرداری کرده و رسیدن آنها به تومور و از بین بردن تومور را تماشا کنند.

با وجودی که این کار بیشتر شبیه داستان‌های علمی-تخیلی است، اما کاملاً کاربردی و عملی است. این کار بر یکی از روش‌های درمان سرطان به نام حرارت‌درمانی القاشده توسط لیزر (LITT) استوار است که از نور لیزر برای گرم کردن و از بین بردن تومورها بهره می‌برد. LITT بر این واقعیت استوار است که برخی ذرات همچون نانولوله‌های کربنی چنددیواره می‌توانند انرژی لیزر را جذب کرده و آن را به گرما تبدیل کنند. اگر این نانوذرات درون تومور گرم شوند، تومور را سوزانده و از بین می‌برند.

با این حال مشکل LITT این است که با وجودی که امکان مشاهده تومور در روبش‌های پزشکی وجود دارد، نانوذرات در این روبش‌ها دیده نمی‌شوند. اگر نانوذرات را درون بدن بیمار تزریق نماییم، امکان ردگیری آنها وجود ندارد و این امر می‌تواند برای بیمار خطرناک باشد. زیرا اگر این ذرات درون بافت‌های سالم تجمع نمایند، گرم کردن آنها می‌تواند به از بین رفتن این بافت‌ها بیانجامد.

حال محققان دانشگاه Wake Forest برای اولین بار نشان داده‌اند که می‌توان نانوذراتِ قابل مشاهده در MRI تولید نموده و بدین ترتیب تصویربرداری و گرم کردن تومور را به طور همزمان انجام داد. با پُر کردن نانولوله‌های کربنی چنددیواره با آهن می‌توان آنها را با روبشگر MRI مشاهده کرد. آنها با استفاده از بافت‌های حاوی تومور موش نشان دادند که این نانولوله‌های حاوی آهن می‌توانند با بهره‌گیری از تابش لیزر تومورها را از بین ببرند.

ژوآن فنگ دینگ، یکی از پژوهشگران این کار می‌گوید: «یافتن محل دقیق نانوذرات در بدن انسان برای درمان بسیار مهم است. دیدن اینکه تومورهای نشان‌دار شده با نانولوله‌ها بعد از درمان کوچک‌تر شده‌اند، بسیار هیجان‌انگیز است».

اگر ثابت شود که این روش مفید است، شاید روزی به درمان بیماران سرطانی کمک کند، اما قبل از آن باید کارایی این روش در بررسی‌های بالینی به اثبات برسد.

نتایج این تحقیق در پنجاه و دومین همایش سالانه American Association of Physicists in Medicine در فیلادلفیا ارائه شده است.

فرآوری :  مریم نایب زاده

بخش دانش و زندگی تبیان

منبع: nano.ir, n-nano.mihanblog.com ماهنامه فناوری نانو