لتوجيه المواد إلى غرضها داخل الجسم، لا بد من التوصل إلى توازن دقيق بين الاستقرار والذوبان
من حبوب منع الحمل ضد الصداع المؤقت إلى الأمراض الخطيرة - لقد حسنت الأدوية حياتنا بشكل لا يمكن التعرف عليه. ومع ذلك، يتم توزيع العديد من الأدوية في جميع أنحاء أنسجة الجسم، وبالتالي تأتي مع ثمن في شكل آثار جانبية. في بعض الأحيان، تكون الآثار الجانبية خطيرة جدًا لدرجة أنها تشكل خطراً على المرضى بدرجة مماثلة للمرض الذي يريدون علاجه. تتيح ثورة النانو تطوير أنظمة النانو لحمل جزيئات الدواء في الجسم (نظام توصيل الدواء)، بحيث لا يتم إطلاقها في الدورة الدموية والأنسجة السليمة، ولكن فقط في المنطقة المستهدفة، على سبيل المثال في السرطان ورم.
ومع ذلك، فإن الوعد الكبير للأدوية الانتقائية يواجه مشكلة أساسية واحدة: إذا كانت الأنظمة النانوية التي تحمل الدواء في أجسامنا مستقرة للغاية، فقد لا تنهار عندما تصل إلى وجهتها. وبدلاً من ذلك، إذا لم تكن مستقرة بدرجة كافية، فقد تتسرب محتوياتها إلى مكان آخر - وتنتج مرة أخرى آثارًا جانبية. ويحاول البروفيسور روي أمير من كلية الكيمياء بجامعة تل أبيب حل هذه المشكلة من خلال بناء أنظمة نانوية ذكية لنقل الأدوية.
يقول البروفيسور أمير: "السؤال هو كيفية إعداد ناقلات نانوية قائمة على البوليمر تستجيب لعدد من المحفزات في بيئتها، ونتيجة لذلك تحصل على تحكم أفضل في إطلاق المواد الفعالة، على سبيل المثال في جسم الإنسان". جسم. لقد قمنا سابقًا بدراسة بنية هذه الهياكل، وكانت فكرتنا هي تكييف الناقل النانوي مع إنزيم معين في الجسم. وبهذه الطريقة، تنتقل الناقلة النانوية في جميع أنحاء الجسم ولكن الإنزيم الموجود في المنطقة المستهدفة فقط يكسرها. على سبيل المثال، إذا كان هناك نزيف داخلي في المعدة، فهذا يعني أن هناك بروتينات يتم التعبير عنها بشكل أكبر في الأنسجة المتضررة - ويتم بناء الناقل النانوي البوليمر بحيث يكون حساسًا للإنزيمات في منطقة النزيف.
ولكن في السنوات الأربع التي مرت منذ تطوير الناقلات النانوية الذكية، تبين أنها ليست فعالة بما فيه الكفاية. "لكي يتم تفكيكه بواسطة الإنزيم، يجب أن يكون الناقل أقل استقرارًا مما نرغب في ضمان عدم إطلاق الأدوية بالكامل في الأنسجة السليمة. في بحثنا الحالي، الذي حصل على منحة من مؤسسة العلوم الوطنية، نعمل على تحسين البنية الجزيئية للناقل النانوي، ونحاول تكييف العديد من آليات التفاعل مع البوليمرات التي تشكل الناقل نفسه. وبهذه الطريقة، نأمل في تطوير حاملات طائرات تكون أكثر استقرارًا وأسهل في التفكيك".
الحل الذي تم التوصل إليه هو آلية أمان، أو نظام تشغيل على مرحلتين. "بدلاً من تكييف الناقل النانوي بأكمله مع إنزيم معين، نقوم بتكييف البوليمرات الموجودة داخل الناقل النانوي مع عدد من المحفزات المختلفة. في الواقع، هناك مفتاحان: الحافز الأول يجعل الناقل النانوي أقل استقرارًا، وبالتالي حساسًا للمحفز الثاني، ولكن فقط عندما تتلامس الناقلة النانوية مع الحافز الثاني، فإنها تنهار تمامًا وتطلق شحنتها. علاوة على ذلك، فإن الناقل النانوي ليس حساسًا على الإطلاق للمحفز الثاني حتى يستقبل الأول. نعتقد أنه بهذه الطريقة يمكننا، من ناحية، زيادة الاستقرار، ومن ناحية أخرى، تحقيق انتقائية أعلى بكثير".
ويعتقد البروفيسور أمير أن الناقلات النانوية المستقرة والانتقائية قد يكون لها آثار عملية عديدة ومتنوعة. ويقول: "أنا، ككيميائي، أخطط للشكل العام وآليات التفاعل، أي مطابقة المادة مع المحفز، وفي هذه الحالة مع الإنزيم. على سبيل الإعارة، أخطط للمركبات. وفي وقت لاحق، سيتم ربط الزلاجات للسفر على الثلج أو العوامات للإبحار على الماء. الشيء المهم بالنسبة لنا هو مبدأ التشغيل العام لهذه الأنظمة، والقدرة على التدريب على المحفزات المختلفة. ليس هناك شك في أن التطبيق الفعال للناقلات النانوية الذكية سيكون في مجال الطب المتقدم، ولكن في الماضي كانت هناك بالفعل شركات زراعية أبدت اهتمامها بالأبحاث. مشكلة الأدوية المخصصة للبشر والمواد المستخدمة في وقاية النباتات هي نفس المشكلة: فهي ليست انتقائية بما فيه الكفاية، ومن الضروري تحسين فعاليتها".
الحياة نفسها:
"كنت نادلاً. عندما أتيت إلى مدرسة الكيمياء لأول مرة، عندما كنت طالبًا، كنت معتادًا على خلط مخاليط جديدة - والآن نقوم بصنع مواد جديدة بالإضافة إلى تدريب جيل المستقبل من العلماء."
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
