رهایی از سرطان با ذرات نانو

طی چند سال گذشته استفاده از ذرات نانو در علوم مختلف از جمله علم پزشکی روند رو به رشدی داشته است، دلیل اصلی این گسترش کاربری چیست؟

حدود 50 سال پیش ریچارد فایمن (Feynman) متخصص فیزیک نظری و کوانتوم و دارنده جایزه نوبل در سخنرانی معروف خود در سال 1959 تحت عنوان «آن پایین فضای بسیاری هست» ، به بررسی ابعاد جدیدی از علم مواد پرداخت. او بیان کرد اگر دانشمندان می‌توانند ترانزیستورها و دیگر سازه‌ها را با مقیاس کوچک بسازند، پس ما خواهیم توانست آنها را کوچک و کوچک‌تر کنیم.

این کوچک شدن تا حد اتم‌ها امکان‌پذیر خواهد بود. سوال این است، با استفاده از این ساختارهای بسیار کوچک چه وسایلی را می‌توانیم ایجاد کنیم؟ فایمن در ذهن خود یک دکتر مولکولی را تصور کرد که صدها بار از یک سلول منحصر به فرد کوچک‌تر است و می‌تواند به بدن انسان تزریق شود و برای مطالعه، درمان، تایید سلامت و انجام اعمال ترمیمی ‌به سیر در بدن بپردازد.

در حال حاضر پژوهش‌های انجام شده؛ ساختاری را ارائه می‌کند که می‌تواند پیشرفت حیرت انگیزی را در صنعت دارو و درمان بیماری‌ها و آسیب‌های زیستی ایجاد کند. ماشین‌های مولکولی هوشمند نمونه بسیار کوچک یک سیستم شناساگر، ترمیم کننده و متحرک بسیار دقیق هستند که می‌توانند مشکلات پزشکی امروز را برطرف کنند.

به کاربرد نانو مواد در دارورسانی اشاره کردید که البته کار اصلی شما هم در این طرح یعنی درمان سرطان با استفاده از نانو ذرات آهن به کمک همین شیوه انجام می‌شود،اما این کار در ابعاد نانو چگونه صورت می‌گیرد؟

ماشین‌های مولکولی هوشمند می‌توانند مواد دارویی لازم برای بیماری خاص را دریافت و به محل سلول‌های بیمار حمل کنند و پس از شناسایی آنها، دارو را اثر داده تا با حداقل ماده مورد نیاز دارویی و کم‌ترین آسیب جانبی، بیماری را درمان کنند یا با شناسایی DNA بیگانه، باکتری یا ویروس مهاجم را قبل از آسیب زدن به سلول‌های سالم شناسایی کرده و از بین ببرند.

نانوتکنولوژی در واقع به معنای تحقیق و توسعه فناوری در سطح اتم و مولکول‌ها در اندازه‌هایی حدود 1001 نانومتر برای دستیابی به درک پدیده‌ها و مواد در سطح نانو و ساخت وسایل و سیستم‌هایی با ویژگی‌ها و عملکرد جدید است.

در اندازه‌های نانو، مواد دارای خواص بسیار متفاوتی هستند و این مساله باعث پیدایش مواد محکم‌تر، سبک‌تر و‌ هادی‌تر می‌شود و خواص مغناطیسی عالی، کنترل گسیل نوری، تخلخل بیشتر، عایق بهتر گرمایی و فرسایش کمتر به ماده می‌دهد.

بر این اساس نانوتکنولوژی روش‌ها و مواد جدیدی را در اختیار دانشمندان قرار داده است که به‌وسیله آنها این افراد قادرند به پیشرفت‌های قابل توجهی در علوم دست یابند. در این خصوص علوم پزشکی نیز از این تحولات بی‌نصیب نمانده است. ازجمله مهم‌ترین آنها گام‌های مثبتی بوده که در زمینه تشخیص و درمان سرطان برداشته شده است.

پس نانو تکنولوژی در تشخیص و درمان سرطان هم کاربرد دارد؟

بله، از آنجا که تشخیص سرطان در مراحل اولیه، در بهبود روش‌های درمانی آن بسیار حائز اهمیت است، در حال حاضر تشخیص و شناسایی سرطان معمولا بر اساس تغییرات سلول‌ها و بافت‌ها صورت می‌گیرد که این کار با آزمایش‌های بالینی پزشکی و یا روش‌های مرسوم عکسبرداری قابل انجام است.

در این میان برای تشخیص سرطان در همان مراحل اولیه، باید دانشمندان قادر به شناسایی تغییرات مولکولی (حتی اگر در درصد کمی‌از سلول‌ها بروز کند) باشند. این به معنای حساسیت بسیار بالای روش مورد استفاده است. در این میان قابلیت نانو ساختارها برای ورود به سلول‌ها و آنالیز آنها، نوید بخش انجام این کار است‌.

به طورکلی نانو مواد به کار برده شده در درمان سرطان چه تفاوتی با دیگر ساختارها دارد؟

ذرات نانو که در درمان سرطان به کار می‌روند، به 5 گروه اصلی تقسیم می‌شوند. نانو حفره‌ها حفرات کوچکی هستند که امکان عبور تنها یک رشته DNA را فراهم می‌کنند و در بررسی تغییرات DNA در سرطان کاربرد دارند.

نقاط کوانتومی‌ هم در افزایش حساسیت روش‌های آزمایشگاهی تشخیص سرطان کاربرد دارند. همچنین درخت‌سان‌ها سبب تسهیل در دارورسانی می‌شوند.

این مولکول‌ها قابلیت بالایی در شناسایی و درمان به طور همزمان دارند و در ضمن دارای سطح وسیعی هستند که به‌وسیله آنها امکان اتصال عوامل درمانی و یا سایر مولکول‌های فعال زیستی فراهم می‌شود.

نانو پوسته‌ها ساختاری با یک هسته مرکزی است که غشای نازکی از یک فلز مانند طلا روی آن روکش شده است و با استفاده از یک لیزر بیرونی و رساندن انرژی به نانو پوسته‌ها در یک تومور امکان تخریب گرمایی یا عکسبرداری از آن مقدور است و یا برای ترمیم زخم کاربرد دارد. این روش توسط محققان دانشگاه Rice در مدل‌های حیوانی انجام شده است.

و در نهایت هم گروه نانو ذرات مغناطیسی است که اکسید آهن جزو اصلی نانو ذرات مغناطیسی آنهاست. مهم‌ترین مزیت استفاده از این ذرات اندازه کوچک‌تر از 100 نانومتر آنهاست.

در واقع ذرات اکسید آهن 304 Fe(مگنتیت) به دلیل سازگاری با سیستم‌های بیولوژیک از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

دسته آخر یعنی گروه نانو ذرات مغناطیسی چه ویژگی‌های بارزی دارند که موجب شده است شما در طرح خود از آنها کمک بگیرید؟

با کمک میدان مغناطیسی می‌توان این ذرات را به منطقه خاصی هدایت کرد که این امر باعث تسهیل در امر تصویربرداری برای تشخیص و همچنین درمان سرطان می‌شود. به دلیل این ویژگی‌ها نانو ذرات مغناطیسی کاربردهای پزشکی فراوانی را دارند.

به عنوان مثال نشاندار کردن سلول‌ها که به منظور مشاهده و ردیابی، جداسازی و یا عکسبرداری از سلول‌ها صورت می‌گیرد. از جمله برای مشاهده و ردیابی سلول‌های بنیادین از طریق MRI ، سلول‌ها را می‌توان با ذرات مغناطیسی نشاندار کرد.

از دیگر کاربردهای نانو ذرات مغناطیسی، استفاده از آن برای انتقال DNA به داخل سلول، تصویربرداری MRI، درمان توده‌های سرطانی به کمک حرارت درمانی، hyper thermia، جداسازی مغناطیسی مواد و استفاده در مهندسی بافت است.

با تجمع ذرات مغناطیسی در بافت سرطانی، تشخیص تومور با استفاده از MRI تا حد زیادی تسهیل شده و علاوه بر این می‌توان از این ذرات به عنوان حامل داروهای ضد سرطان استفاده کرد.

در واقع برای هدف قرار دادن تومورهای سرطانی نیاز به اتصال مولکول‌های شناساگر به نانو ذرات مغناطیسی است تا به صورت اختصاصی سلول‌های سرطانی را شناسایی و در محل تجمع کنند.

ما هم در پژوهشکده فناوری‌های نوین علوم پزشکی جهاددانشگاهی ابن سینا، از نانو ذرات مغناطیسی برای شناسایی سرطان استفاده کرده‌ایم.

آیا در جهان در این زمینه تحقیقات مشابهی انجام شده است؟

بله، تحقیقات مشابه کار ما در بسیاری از کشورهای آمریکایی، اروپایی و آسیایی ازجمله آلمان، استرالیا، آمریکا، سوئد، اسپانیا، فرانسه، اتریش، چین، روسیه، کره و ژاپن در حال انجام است و برخی از آنها در فازهای کلینیکی در حال بررسی هستند.

استفاده از این مواد در طرح چقدر موفق بوده است؟

در این طرح آنتی‌بادی‌ها به عنوان شناساگر علیه عوامل موجود در سطح سلول‌های سرطانی به نانو ذرات مغناطیسی متصل شدند.

بررسی فعالیت نانو ذرات مغناطیسی متصل شده به آنتی بادی در سطح کشت سلول‌های سرطانی و موش‌های دارای تومور سرطانی، حاکی است که این نانو ذرات به طور اختصاصی سلول‌های سرطانی را شناسایی می‌کند و در سطح سلول تجمع می‌یابد.

نانو ذرات مغناطیسی با خواص سوپر پارامغناطیس نقش مهمی ‌را به عنوان ماده حاجب در تصویربرداری با MRI برای تشخیص بافت سرطانی از بافت سالم بیمار ایفا می‌کند و در تشخیص زودرس سرطان‌ها به طور موثر به کار خواهد رفت.

در حال حاضر طرح شما در چه مرحله‌ای قرار دارد؟

نتایج این تحقیق در حال جمع‌آوری است و بزودی مقالات آن برای چاپ در نشریات معتبر بین‌المللی تهیه و ارسال خواهد شد.

طرح شما از سوی چه مراکز و سازمان‌هایی حمایت می‌شود؟

این طرح از سوی وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشکی حمایت شده است. با انجام تحقیقات بیشتر و پیشرفته‌تر می‌توان سطح فناوری تولید و اتصال مولکول‌ها به نانو ذرات را ارتقا داد و با دستیابی به فناوری جدید در این ارتباط می‌توان دانش فنی آن را نیز صادر کرد. البته برای دستیابی به این هدف نیاز به حمایت همه جانبه از این نوع تحقیق است.

آینده درمان به کمک ذرات نانو را چگونه ارزیابی می‌کنید؟

 این طرح آینده بسیار روشنی دارد و در صورت حمایت کافی، نتایج کاربردی آن را نیز در آینده در جهت تشخیص و درمان سرطان و دیگر بیماری‌ها خواهیم دید.

بهاره صفوی‌