کاربرد فناوری نانو در گستره علم پزشکی

فناوری نانو عبارت است از طراحی، تعیین ویژگی ها، استفاده از ساختارها، وسایل و سیستم هایی که قابلیت کنترل شکل و اندازه در حد نانومتر را دارا باشند و در نتیجه بتوان از آنها در جهت تولید و استفاده در حد ابعاد اتمی بهره برد. نانوفناوری در رشته های مختلف مهندسی، علوم پزشکی به طور گسترده یی قابل استفاده است.
با توجه به ارزش ۵ میلیارد یورویی اختراعات کنونی نانوفناوری در جهان می توان تخمین زد که این مقدار تا سال ۲۰۱۵ میلادی به رقمی بیش از یک تریلیون یورو برسد. در اینجا به بررسی امکان استفاده از فناوری نانو در فرآورده های پزشکی و سیستم های دارورسانی کنترل شونده به دست آمده از جدید ترین تحقیقات می پردازیم و به مهم ترین مقوله در آن یعنی تولید پلیمرهای جدید و ترکیبات ویژه پلیمر - دارو به منظور ارتقای کیفی سیستم های دارورسانی پاسخگو در برابر محرک و دارای قابلیت به کارگیری در تشخیص و درمان می پردازیم.
● نانوفناوری و ارتباط آن با علم پزشکی
نانوابزارها ۱۰ الی ۱۰۰ هزار مرتبه کوچک تر از سلول انسانی و به اندازه مولکول های بزرگ بیولوژیک مانند آنزیم ها و رسپتورها هستند.
نانوسیستم ها توانایی انجام واکنش هم در سطح و هم در داخل سلول را دارا بوده و در نتیجه با به کارگیری آنها تشخیص و درمان بیماری ها به گونه یی غیرقابل تصور در سطح وسیعی از بدن امکانپذیر است. با به کارگیری علم نانوبیوفناوری، امروزه انجام بسیاری از امور پزشکی نظیر درمان سرطان ها از طریق تخریب مستقیم تومورها، درمان بیماری دیابت به وسیله تنظیم و نگهداری تعادل هورمون های بدن و بازسازی، نگهداری و بهبود اندام های بدن و پیوندهای زیست سازگار میسر شده است.
● اصول دارورسانی کنترل شونده
از آن رو که عملکرد بدن بر پایه یک برنامه روزانه مشخص تغییر می کند متقابلاً درمان های دارویی نیز باید مطابق با این برنامه بیولوژیکی روزانه انجام شوند. در صورتی که داروی درست در زمان صحیح به محل اثر برسد، مخاطرات و عوارض جانبی دارویی و متعاقب آن هزینه های درمانی به حداقل رسیده و میزان پذیرش بیماران افزایش می یابد.
در شیمی درمانی تومورهای سرطانی استخوان، سلول های سالم نیز همراه با سلول های سرطانی از بین رفته و در نتیجه احتمال ابتلا به عفونت در بیماران تحت شیمی درمانی افزایش می یابد. سیستم های دارورسانی کنترل شونده به منظور تجویز مستقیم، هدفمند و طولانی مدت طراحی شده اند که باعث ثابت ماندن سطح خونی دارو در حد اپتیمم برای هر مدت زمان دلخواه می شود.
دارورسانی با سرعت های خاص به بافت مورد نظر با بهره وری از سیستم های دارورسانی یا نانوحامل ها در اشکال گوناگون مثل نانوسفر، نانوکپسول، میکروامولسیون، کمپلکس های نانومولکولی و نانوذرات امکانپذیر خواهد بود.
● اصول بازسازی، رشد و بهبود بافت
علم مهندسی بافت به بحث پیرامون تولید بافت جدید در اندازه های آزمایشگاهی و جایگذاری این بافت در بدن طی عمل جراحی یا تحریک بازسازی در محل با استفاده از پیوندهای شبه طبیعی متشکل از سلول های زنده که داخل یا نزدیک منطقه آسیب دیده وارد می شوند، می پردازد. اگرچه به دلیل احتمال انتقال بیماری یا ایجاد پاسخ ایمنی، موفقیت این فناوری را می توان نسبی تلقی کرد ولی با این وجود به رغم آن، کاربرد مواد مصنوعی از فرآورده ها انجام می شود. این مواد در اندازه یی بزرگ تر از میکرون بوده و در نتیجه توان بازسازی بافت را ندارند و همین امر موفقیت به کارگیری از این مواد را با مشکل مواجه ساخته است.
در مقابل مواد در ابعاد نانو به دلیل دارابودن اندازه یی در حدی که مشابه ترکیبات سازنده بافت های طبیعی مثل پروتئین ها هستند، کاربرد می یابد. مواد نانوذره یی شدیداً واکنشگر بوده و به دلیل عملکرد مشترک با پروتئین های کنترل کننده رشد سلولی موجب بازسازی بافتی خواهند شد. بنابراین نانوپلیمرهای صناعی قابلیت ایجاد ساختارهای سه بعدی لازم برای اثربخش بودن احتمال ایجاد بیماری را دارا هستند و این نوع پلیمرها نهایتاً در بدن تخریب می شوند و در نتیجه اثرات طولانی مدت آنها بر بدن باقی می ماند.
هدف نهایی در این مقوله توانایی ایجاد ارگان های پیچده نظیر دریچه های نانوپلیمری قلب، ترکیبات نانوپلیمری برای ایجاد داربست استخوانی و غیره است. از جمله این دستاوردها می توان به تولید غشای متخلخل نانوفیبری مرتجع که قابلیت جایگزینی با بافت قلبی را طی جراحی قلب باز دارا باشد، اشاره کرد. این غشا را می توان همراه آنتی بیوتیک ها، مسکن ها و مواد دارویی در مقادیر پایین مستقیماً به داخل بافت درونی تزریق کرد. تولید محصولات با قابلیت کاربرد مذکور به دلیل وجود بحث های علمی در زمینه درک بهتر رفتار مولکولی آنها به آینده موکول شده است.
● فناوری نانو و دارورسانی
تحقیقات در این زمینه در ارتباط با توسعه ساخت نانوذراتی از داروهای جامد یا انواعی که به وسیله یک پلیمر زیست تخریب پذیر یا زیست سازگار محاط شده باشد و شامل یک ماتریکس در اندازه های میکرومتر یا نانومتر باشد، وجود دارد. این حفاظ پلیمری امکان انتقال دارو را در خون بدون پس زدن آن توسط بدن امکان پذیر می سازد.
انکپسوله کردن به وسیله پلیمریزاسیون فاز داخلی، میکروامولسیون پلیمری، پلیمریزاسیون ترکیبی و انتشار امکان پذیر است. در این راستا می توان امیدوار بود که در تحقیقات آینده بتوان ترکیبی از نانو ساختار یک پلیمر زیست تخریب پذیر و زیست سازگار را به همراه یک دارو ایجاد کرد. ساخت هیدروژل های حساس که به وسیله یک پلیمر بتوانند ماتریکس با تخلخل در مقیاس نانو جهت ایجاد یک سامانه دارورسانی هوشمند را ایجاد کند در تحقیقات جایگاه مهمی را داشته است.
این ژل های پلیمری در پاسخ به تغییرات جزئی PH، حرارت، شدت و ضعف نور (همانند پاسخگویی میدان الکتریکی یا مغناطیسی) به صورت برگشت پذیر دچار تورم شده و منجر به آزادسازی ماده فعال در فواصل معین و با نظم و توالی خاص خواهند شد.
کنترل دقیق آزادسازی دارو از این میکرومخزن ها در صورتی تکمیل خواهد شد که سیستم با یک میدان الکتریکی یا مغناطیسی یا حساس به PH یا حرارت همراه باشد. هیدروژل متورم شده، در سیستم فوق باعث آزادسازی فرآورده های فعال با یک سرعت دقیق و معین و در نتیجه انتقال آنها در مقادیر مشخص به محل مناسب خواهد شد. برای به دست آوردن پاسخ های مطمئن تر با قابلیت تطبیق دارورسانی بیولوژیک اخیراً مجموعه یی از سیستم های دارورسانی جدید مطابق با موارد زیر در دست بررسی است.
ماتریکس های پلیمری متخلخل زیست تخریب پذیر همراه با هیدروژل های حساس به محرک (اشعه UV) حاوی آنزیم یا دارو؛ اندازه این تخلخلات را می توان به وسیله جداسازی میکروفاز، اتصالات شبکه یی داخل ذره یی یا میکروامولسیون در حد نانو کاهش داد. هیدروژل های متخلخل سطحی حساس به محرک دارند که قابلیت تورم یا جمع شدن سریع مستقل از اندازه را دارند. مولکول های مایع از طریق نیروهای مویینگی وارد هیدروژل ها شده که این راه ورود مایعات بسیار سریع تر از انتشار است.
گلوله های مغناطیسی محاط شده به وسیله پلیمر ماتریکسی یا هیدروژل ها که در برابر حرارت حساس هستند با کنترل درجه حرارت محیطی این نوع هیدروژل های حساس به حرارت داروی انکپسوله شده به طور دقیق آزاد می شود.
با ترکیب سه ویژگی مذکور در بالا یک فرآورده چندلایه یی چندمنظوره (متشکل از هیدروژل های حساس در برابر محرک که در سطح یک پلیمر ماتریکسی هیدروفیل با تخلخلات میکرومتری به وسیله پیوندهای کووالانت یک ماده با قابلیت ایجاد پیوند متقاطع) با روش پلیمریزاسیون به وسیله اشعه UV تولید شده است. میکروامولسیون ها متشکل از مخلوطی از دو فاز غیرقابل اختلاط مثل آب و روغن هستند که با افزودن سورفکتانت به صورت مخلوط درآمده اند. با افزودن مقدار کمی از سورفکتانت و آب به مقدار زیادی از روغن قادر به ایجاد میسل های معکوس هستیم که از قطرات آب در اندازه نانو که به وسیله لایه یی از سورفکتانت پوشانده شده ، تشکیل شده اند.
با بهره وری از فناوری نانو می توان امکانات جدیدی در علم و فن پزشکی به دلیل ایجاد مواد در اندازه مولکول های بیولوژیک مانند آنزیم ها و گیرنده ها ایجاد کرد. استفاده از این فناوری به ویژه در سیستم های دارورسانی نوین و بازسازی و تحریک رشد بافت ها است.
مواد ماتریکسی جدید توانایی تحریک سیستم های حساس و پاسخگو را دارا هستند. تلاش جهت توسعه تولید این مواد در مقادیر بالا همچنان ادامه دارد.

ندا صمدی

منبع : روزنامه اعتماد