انتقال مطمئن داروها در بدن با ریزربات‌های هوشمند

ایده کار روی این فناوری نوین از چه زمانی به ذهنتان خطور کرد؟

من از مدت‌ها پیش و زمانی که در ایران تحقیقات خود را ادامه می‌دادم، روی ایده ریزربات‌های چندمنظوره کار می‌کرده‌ام و در این میان طرح‌های مشابه دیگری نیز در نظر داشته‌ام. البته باید به این نکته هم اشاره کنم که بخش تجربی این پروژه به همکارانم در دانشگاه بارسلونا مربوط است و من به عنوان طراح بخش تئوری این پروژه و به بیانی دیگر مغز فرماندهی با آنها همکاری داشته‌ام. آنچه ما روی آن کار می‌کنیم، ریزربات‌های هوشمندی هستند که در آینده انتشار دارو در بدن را به صورت هوشمندانه انجام خواهد داد.

این ربات‌ها به چه شکلی بوده و مکانیسم اصلی حرکتی آنها چگونه خواهد بود؟

در حقیقت نکته بارز و جالب توجه این پروژه از نظر من شکل این ریزربات‌هاست. آنها به شکل دمبل‌هایی هستند که تنها یک نوع درجه آزادی حرکت دارند و آن هم چرخش به دور خود است. همچنین این ربات‌ها نخستین ریز شناگران هوشمندی به حساب می‌آیند که بدون بهره‌گیری از سیستم پیش رانش شیمیایی حرکت می‌کنند.

این ریزربات‌ها را در ابعاد میکرونی مورد آزمایش قرار داده‌اید. چرا؟

علت اصلی این است که ما اصولا این سیستم‌های هوشمند را برای به‌کارگیری در ابعاد و کاربردهای بسیار کوچک طراحی کرده‌ایم. از آن گذشته وقتی آنها را در ابعاد میکرونی مورد آزمایش قرار می‌دهیم، بخوبی می‌توانیم عملکرد آنها را مشاهده کنیم و حتی از طریق میکروسکوپ‌های مخصوص از آنها فیلمبرداری کنیم.

اکنون که طرح کلی این پروژه را مورد آزمایش قرار داده‌اید، فکر می‌کنید تا چه حد می‌توان آنها را کوچک‌تر کرد؟

ما این ریزربات‌های دمبلی شکل را در ابعاد میکرونی مورد بررسی قرار داده‌ایم و پس از موفقیت کلیت طرح می‌توانیم آنها را در ابعاد بسیار کوچک‌تر و حتی تا 100 نانومتر ابعاد هم ارائه کنیم. البته برخی سوال می‌کنند چرا این ربات‌ها را در ابعاد بزرگ‌تر مورد آزمایش قرار نداده‌ایم. پاسخ خیلی ساده است چون ما می‌خواستیم عملکرد آنها را در دنیای میکرونی مورد ارزیابی قرار دهیم و در آینده کاربردهایی برای آنها در این ابعاد بسیار کوچک تعریف کنیم.

چه کاربردهایی برای این فناوری نوین در نظر گرفته‌اید؟

پیش از هر چیز باید بر این نکته تاکید کنم که این فناوری فعلا در مراحل بسیار ابتدایی خود قرار دارد و شاید چندین سال زمان لازم باشد تا با انجام اصلاحات بیشتر روی آن، فناوری آن را به صورت واقعیت قابل لمس علمی ‌و در ادامه تجاری ارائه کنیم. با این حال از ابتدا 2‌هدف کلی برای این پروژه تعریف کرده بودیم. نخستین هدف ما که اهمیت قابل توجهی نیز دارد، تحول در فرآیند انتقال دارو در بدن است. همان‌طور که می‌دانید داروهایی که هم اکنون مصرف می‌کنیم، مقادیر بسیار کمی ‌از آنها برای برطرف کردن اختلالات بخش آسیب دیده بدن لازم است و در این میان تا رسیدن دارو به بخش نیازمند، مقادیر قابل توجهی که مضر هستند در بدن پخش می‌شوند. این ریزربات‌ها می‌توانند به صورت هوشمندانه و همچون حاملان دارویی، دارو را مبتنی بر نیاز دقیق بخش نیازمند در بدن منتقل و در نقطه اصلی رها کنند.

و هدف دوم؟

هدف دوم می‌تواند به بیمارانی که نیازهای سریع و آنی پزشکی دارند کمک زیادی کند. تصور کنید بیماری دچار گرفتگی عروق حیاتی شود. ایجاد لخته‌های خونی می‌تواند یکی از خطرناک‌ترین لحظات را برای زندگی هر انسان رقم بزند. در چنین مواقعی می‌توان از این ریزربات‌ها به عنوان یاری رسان استفاده کرد. در حقیقت این سیستم های هوشمند می‌توانند کاربردهای مکانیکی نیز داشته باشند و در مواردی همچون باز کردن لخته‌های خونی در محیط‌هایی که حالت ژله‌ای دارند قابلیت‌های موثر خود را نشان دهند.

تبدیل این فناوری به ابعاد نانویی را چگونه می‌بینید؟

ما در حال حاضر این ایده را در ابعاد میکرونی مورد بررسی قرار داده‌ایم و از آنجا که فاصله چندان زیادی بین دنیای میکرونی و نانویی وجود ندارد، تبدیل این فناوری به دنیای نانویی کار چندان سختی نیست. قسمت مهم و اصلی در این پروژه عملی کردن آن است که خوشبختانه در این زمینه موفق بوده‌ایم.

در طرح شما این ریزربات‌ها در چه ابعادی ارائه می‌شود و کمی ‌هم درباره چگونگی عملکرد آنها در بدن صحبت کنید؟

این ریزربات‌ها در ابعادی میان 1 تا 3‌میکرومتر ساخته می‌شوند. این سیستم‌ها با تقلید کردن از ترکیب چرخ دنده‌ها در برخی سیستم‌های حرکتی نظیر کشتی‌های بخار عمل می‌کنند. در حقیقت در قالب همین حرکت چرخ دنده‌ای، دارو در بخش‌های مورد نظر بدن منتشر می‌شود. رشته دانه‌های مغناطیسی که با استفاده ازDNA  با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند، بدنه اصلی این ربات‌ها را تولید می‌کنند. زمانی که این سیستم را در میدان مغناطیسی قرار می‌دهیم، دانه‌های یاد شده حرکت چرخشی خود را آغاز می‌کنند و می‌توانند با حرکتی حدود یک میکرومتر در ثانیه در جریان خون و محیط‌های مشابه حرکت کنند.

پس می‌توان گفت سیستم حرکتی این ریزربات‌ها می‌توانند یکی از مهم‌ترین وجوه تمایز آنها به حساب آیند؟

دقیقا. شاید اگر این امکان وجود داشت که این فناوری را به‌گونه‌ای دیگر ارائه کرد، باید از منابع شیمیایی برای حرکت دادن آنها استفاده می‌شد، اما در این فناوری نوین میدان مغناطیسی به عنوان سیستم حرکتی مجموعه رباتیکی عمل می‌کند.

با توجه به موفقیت‌های اولیه‌ای که به دست آورده‌اید، چه چشم‌اندازی را برای آینده این فناوری متصور شده‌اید؟
همان‌طور که گفتم، پروژه‌ای که آغاز کرده‌ایم در مراحل بسیار ابتدایی خود قرار دارد و هرگز نباید این انتظار را داشت که در سال‌های پیش‌رو شکل عملی و تحقق یافته آن را در قالب بهره‌برداری‌های تجاری تجربه کنیم. با این حال امیدواریم بتوانیم در دهه‌های آینده از آن به عنوان شیوه‌ای قابل اطمینان و هوشمندانه در انتقال دارو به نقاط مختلف بدن بیماران استفاده کنیم.

پروفسور رامین گلستانیان در یک نگاه

رامین گلستانیان مدرک کارشناسی خود را در رشته فیزیک از دانشگاه صنعتی شریف اخذ کرد. او در سال 1377 مدرک کارشناسی ارشدش را نیز در همین رشته از مرکز تحصیلات تکمیلی علوم پایه زنجان به دست آورد و پس از آن راهی آمریکا و فرانسه شد تا دوره دکترا و درجات بالاتر را نیز سپری کند. وی پس از آن به ایران بازگشت و 3 سال پیش نیز راهی دانشگاه شفیلد انگلیس شد. پروفسور رامین گلستانیان با وجود سن کم، هم اکنون به عنوان استادتمام در این دانشگاه مشغول بتدریس است و فعالیت‌های علمی ‌و تحقیقاتی خود را ادامه می‌دهد.

مهدی پیرگزی