افزایش تاثیر شیمی درمانی و پرتودرمانی با کمک پلیمرهای زیست تخریب پذیر
پارسی کاو: محققان «دانشگاه کرنل» یک روش جدید را برای گرم کردن ایمن نواحی خاصی از بدن ابداع نموده اند که در آن از پلیمرهای زیست تخریب پذیر حاوی توده های میکروسکوپی آب حساس به نور نزدیک به فروسرخ استفاده می شود.
به گزارش پارسی کاو به نقل از ایسنا، روش محققان «دانشگاه کرنل»(Cornell University) برای برای گرم کردن ایمن نواحی خاصی از بدن می تواند تشخیص ها و درمان های دقیق و غیر تهاجمی را ممکن کند و کاربردهای بالقوه را در درمان سرطان داشته باشد.
به نقل از آزو نانو، «جینها کوون»(Jinha Kwon) و «ژیتینگ تیان»(Zhiting Tian) محققان دانشگاه کرنل، این پروژه را با هدف به کارگیری تخصص لابراتوار تیان در انتقال حرارتی در مقیاس نانو و تبدیل انرژی در زیست پزشکی شروع کردند. پژوهش گذشته لابراتوار تیان شامل کاربرد در حوزه هایی مانند اکتشافات فضایی و میکروالکترونیک بوده است.
نخستین گام آنها، شناسایی یک روش مؤثر ارائه بود. تیان در سال ۲۰۱۴ به یک پژوهش درباره ی پلیمرهای «پلی لاکتیک-کو-گلیکولیک اسید»(PLGA) برخورد کرد که نشان می داد این پلیمرها می توانند توسط نور فروسرخ نزدیک فعال شوند و داروها را آزاد کنند. بااینکه خود پلیمرهای PLGA نور را جذب نمی کردند اما محققان معتقد بودند که آب به دام افتاده در پلیمر به نور واکنش نشان میدهد و امکان آزاد شدن دارو را فراهم می آورد.
این رویکرد مورد توجه تیان قرار گرفت برای اینکه برخلاف موادی مانند نانومیله های طلا یا پلیمرهای نیمه رسانا، پلیمرهای PLGA زیست تخریب پذیر هستند و در طولانی مدت هیچ خطری برای بدن ندارند. همچنین، پلیمرهای توسط «سازمان غذا و داروی آمریکا»(FDA) تأیید شده اند.
تیان می خواست این ایده را آزمایش کند اما مطمئن نبود که چطور می توان از PLGA به عنوان منبع گرمای موضعی استفاده نمود. در سال ۲۰۲۲، او به پژوهش «گوسونگ هونگ»(Guosong Hong) استاد «دانشگاه استنفورد» برخورد. در آن پژوهش از نور نزدیک به فروسرخ برای گرم کردن کانال های یونی حساس به دما و کنترل فعالیت عصبی خاص در اعماق مغز استفاده شده بود. این به تیان در اتصال قطعات پازل کمک کرد. تیان اظهار داشت: من از این کار بسیار هیجان زده شدم برای اینکه اگر کارهای نورون ها را بتوان با گرمایش موضعی فعال یا مهار کرد، به این معناست که می توانیم از پلیمرهای PLGA برای این منظور استفاده نماییم.
تیان تصمیم گرفت موضوع را بیشتر بررسی کند و یک رویکرد دانشگاهی را در پیش گرفت. او بعد از یک دوره استراحت، به دانشگاه بازگشت و یک ترم را در دانشگاه استنفورد گذراند. تیان اضافه کرد: من به گروهی که مقاله شان را خوانده بودم، سر زدم و در لابراتوار آنها ماندم، به جلسات رفتم، آنها را درحال انجام دادن آزمایش ها تماشا کردم و هر هفته در کلاس ها شرکت کردم. باردیگر دانشجو بودن خیلی حس خوبی داشت و می توانستم یادداشت برداری کنم و همه آن مفاهیم جدید را یاد بگیرم. خیلی سرگرم کننده بود.
تیان با درک قوی تری ازروش نورومدولاسیون به دانشگاه کرنل بازگشت. همچنین، او اطلاعاتی را درباره ی چگونگی ارتباط این تکنیک با کار انتقال حرارتی لابراتوار خود و پیشینه اش در علم مواد به دست آورد. با این حال، گروه تیان تجربه ای در تحقیقات سلولی آزمایشگاهی نداشتند. برای حل کردن این مشکل، آنها با «نوزومی نیشیمورا»(Nozomi Nishimura) دانشیار مهندسی پزشکی در دانشکده مهندسی کرنل همکاری کردند.
این گروه پژوهشی برای تولید نانوذرات PLGA، دو روش را آزمایش کردند که امولسیون تکی و امولسیون دوگانه بود. آنها در نهایت دریافتند روش امولسیون تکی که در آن توده های آب بطور طبیعی با کمک امواج صوتی فرکانس بالا تشکیل می شوند و به پخش شدن آب در ذرات می انجامند، مؤثرتر است. این پروسه به ایجاد توده های آب کوچکتری انجامید که بطور غیرمنتظره ای می توانستند به دماهای بالاتر برسند.
تیان اضافه کرد: نکته این است که آب وقتی در فضاهای کوچک محصور می شود، رفتار متفاوتی دارد. این آب در مقایسه با آب معمولی، با راندمان بیشتری گرم می شود و ما یک لایه پلیمری داریم که مانند یک عایق حرارتی عمل می کند تا گرما را در داخل به دام بیندازد و از فرار سریع آن جلوگیری نماید. این فرایند، اختلاف دمایی را بین عامل فتوترمال - بطور ویژه آب محبوس در پلیمر - و محیط سلولی اطراف بوجود می آورد که به گرمایش موضعی می انجامد.
فراتر از نورومدولاسیون، این تکنیک را می تواند برای درمان گرمازدگی نیز مورد استفاده قرار داد. در این تکنیک، از گرما برای از بین بردن سلول های سرطانی استفاده می شود و می تواند شیمی درمانی و پرتودرمانی را مؤثرتر کند.
تیان اظهار داشت: شما در شیمی درمانی و پرتودرمانی می خواهید بسیار هدفمند، موضعی و دقیق باشید و دمای سلول های سرطانی را بدون لطمه رساندن به بافت های سالم افزایش دهید. ما هم اکنون می توانیم تا حدودی بفهمیم که چه اتفاقی برای مکانیسم های اساسی درون سلول رخ می دهد. ما آزمایش سلولی را انجام دادیم تا ببینیم که ذرات ایمن هستند و در عملکردهای کلیدی سلول اختلال ایجاد نمی کنند. من فکر می کنم گام بزرگ بعدی، حرکت به سوی آزمایش درون تنی است که طی آن، این تکنیک را روی مدلهای حیوانی اعمال می نماییم و تأثیر آنرا می بینیم.
این مطالعه در مجله «ACS Nano» به چاپ رسید.
این مطلب پارسی کاو را پسندیدین؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات کاربران پارسی کاو در مورد این مطلب