رؤى جديدة حول استخدام الأدوية القائمة على تقنية النانو

تعتمد العقاقير الجديدة، مثل اللقاحات ضد كوفيد -19، على نقل الأدوية باستخدام الجسيمات النانوية. لم يتم توضيح ما إذا كان نقل الدواء هذا يتأثر سلبًا بتراكم بروتينات الدم على سطح الجسيمات النانوية لفترة طويلة أم لا.

اتبع العلماء في معهد ماكس بلانك لأبحاث البوليمر الآن مسار مثل هذا الجسيم في الخلية باستخدام مجموعة من طرق الفحص المجهري. كانوا قادرين على مراقبة العملية الداخلية الخلوية التي تفصل بشكل فعال مكونات الدم والجسيمات النانوية.

تعتبر الجسيمات النانوية مجالًا حاليًا للبحث ومن المستحيل تخيل الطب الحديث بدونها. وهي بمثابة كبسولات دوائية مجهرية يقل قطرها عن جزء من الألف من المليمتر.

يتم استخدامها في اللقاحات الحالية ضد فيروس كورونا لتوصيل المكونات النشطة بشكل فعال إلى حيث تكون مطلوبة بالفعل. في معظم الحالات، تلتصق الكبسولات بالخلايا، وتُغلف بها، ويتم امتصاصها فيها. داخل الخلية، يمكن للعمليات الكيميائية بعد ذلك فتح الكبسولات، وإطلاق العنصر النشط.

ومع ذلك، لا تحدث هذه العملية المثالية عادةً: أثناء انتقالها عبر مجرى الدم، تتراكم بروتينات الدم على سطح الناقل النانوي. تجد هذه أيضًا طريقها إلى الخلية. لفترة طويلة، كان السؤال الذي لم يتم حله هو ما إذا كانت هذه العملية تعيق إطلاق المكون النشط.

لقد عالج العلماء الذين يعملون مع قسم إنغو ليبيرويرث وكاتارينا لاندفيستر هذا السؤال الآن. لقد قاموا بتسمية الجسيمات النانوية وبروتينات الدم بأصباغ فلورية مختلفة. نتيجة لذلك، يتوهج كلاهما بألوان مختلفة عند مشاهدتهما من خلال مجهر ضوئي عالي الدقة. في الوقت نفسه، كان الباحثون قادرين على مراقبة العملية بالتوازي وبدقة أعلى باستخدام المجهر الإلكتروني.

من خلال الجمع بين كلتا الطريقتين، تمكن العلماء من ملاحظة أن الخلية تمتص في البداية مركب الجسيمات النانوية وبروتينات الدم. في الخلية، لاحظوا الآن شيئًا مثيرًا للدهشة: ينفصل طلاء البروتين عن الجسيمات النانوية ويطلقها. بعد مرور بعض الوقت، توجد البروتينات والجزيئات بشكل منفصل في الخلية.

يقول إنغو ليبيرويرث: “لذلك فإننا نفترض أن إطلاق الدواء في الخلية لا يتأثر بطبقة البروتين”. “ومع ذلك، من المهم الآن معرفة كيفية حدوث العملية بالضبط داخل الخلية.”

مفهوم طب النانو

يمثل طب النانو (Nanomedicine)‏ تلك التطبيقات الطبية لتقنية النانو. وتتنوع مجالات الطب النانوي من مجموعة التطبيقات الطبية للمواد النانوية، وأجهزة الاستشعار الإلكترونية النانوية، إلى التطبيقات المستقبلية المتاحة للتقانة النانوية الجزيئية. إلا أن المشكلات الحالية التي تواجه الطب لنانوي كثيرة، تنطوي أهمهأعلى فهم القضايا المتصلة بعلم السموم النانوي والأثر البيئي للمواد النانومترية الحجم.

وتتلقى أبحاث الطب النانوي تمويلا من معاهد الصحة الوطنية الأمريكية.وتجدر الإشارة إلى أن تمويل الخطة الخمسية في عام2005 استهدف إقامة أربعة مراكز لطب النانو. وفي أبريل 2006، قدرت مجلة مواد الطبيعة أنه قد تم تنمية وتطوير نحو 130 دواء قائم على التقانة النانوية بالإضافة إلى أنظمة توصيل الدواء كذلك عبر أرجاء العالم أجمع.

طب النانو وتوصيل الدواء

تركز مناهج الطب النانوي لإيصال الدواء على تطوير جسيمات أو جزيئات نانوية الحجم تهدف إلى تحسين التوافر البيولوجي للأدوية. يشير التوافر البيولوجي إلى وجود جزيء دواء في جسم الإنسان حيث تشتد الحاجة إليه ومتاحًا. يركز توصيل الدواء على زيادة التوافر البيولوجي في كل من مكان معين في الجسم ولفترة زمنية محددة. كما هو متوقع، يمكن تحقيق ذلك عن طريق الاستهداف الجزيئي باستخدام الأجهزة ذات الهندسة النانوية. يتعلق الأمر كله باستهداف الجزيئات لتوصيل الأدوية مع مراعاة دقة الخلية المستهدفة للعملية. لاحظ أن أكثر من 65 مليار دولار أمريكي تُفقد كل عام بسبب انخفاض التوافر البيولوجي للأدوية.

التصوير في الجسم الحي هو مجال آخر من مجالات البحث والتطوير في الطب النانوي. قد تكون الطرق الجديدة للمواد المصنعة النانوية فعالة في علاج الأمراض، بما في ذلك السرطان. لكن ما يمكن لعلماء النانو تحقيقه في المستقبل هو أبعد بكثير من خيالنا الحالي. يمكن تحقيق ذلك من خلال أجهزة نانوية ذاتية التجميع ومتوافقة حيوياً مع القدرة على الاكتشاف والتعديل والتلاعب وإبلاغ الطبيب المعالج تلقائيًا.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن تصميم أنظمة توصيل الأدوية والجسيمات النانوية من البوليمر أو الدهون لتحسين الخصائص الحركية الدوائية والعلاجية للأدوية.

تكمن قوة أنظمة توصيل الأدوية في قدرتها على تغيير الحرائك الدوائية والتوزيع الحيوي للأدوية داخل الأعضاء. تمتلك الجسيمات النانوية أيضًا العديد من الخصائص غير التقليدية التي تُستخدم لتحسين توصيل الأدوية. نظرًا لحجمها ، تتمتع الخلايا بالقدرة على حمل هذه الجسيمات النانوية أثناء إزالة الجسيمات الأكبر من الجسم. الكفاءة مهمة لأن العديد من الأمراض تعتمد على العمليات داخل الخلايا ولا يمكن منعها إلا عن طريق الأدوية التي تدخل الخلية.

الاستجابات المستثارة هي إحدى طرق استخدام جزيئات الدواء بشكل أكثر فعالية. توضع الأدوية في الجسم وتنشط استجابة لإشارات معينة. على سبيل المثال، يتم استبدال دواء ضعيف الذوبان في المحلول بنظام توصيل الدواء حيث توجد بيئات محبة للماء وكارهة للماء، مما يزيد من قابلية ذوبان الدواء. بالإضافة إلى حقيقة أن الأدوية يمكن أن تسبب تلفًا للأنسجة، فقد تقضي أنظمة توصيل الأدوية على هذه المشكلة من خلال إطلاق الأدوية وانتشارها بشكل منظم. إذا تم إخراج الدواء من الجسم بسرعة كبيرة، فقد يضطر هذا المريض إلى استخدام جرعات أعلى من الدواء، ولكن باستخدام عملية تنقية الدواء بناءً على أنظمة توصيل الدواء، يمكن تقليل الدواء المبتلع كجرعة حركية. المنشطات أو الحرائك الدوائية. في الوقت نفسه ، يعد التوزيع الحيوي للأدوية مشكلة تؤثر على الأنسجة الطبيعية من خلال التوزيع واسع النطاق ، في حين أن الذرات الفيزيائية لأنظمة توصيل الدواء تقلل الجرعة التي يتم تسليمها وتؤثر على الأنسجة غير المستهدفة. من المتوقع أن يعمل الطب النانوي من خلال مجموعة من الآليات المحددة جيدًا والمفهومة جيدًا. يتمثل أحد آثار تكنولوجيا النانو وعلم النانو في تطوير عقاقير جديدة تمامًا ذات أداء أكثر فائدة وآثار جانبية ضارة أقل.