قام باحثون في التخنيون وجامعة تايوان الوطنية بتطوير مجالات نانوية مجوفة يمكن استخدامها لتوصيل الأدوية والتطعيم بشكل آمن
قام باحثون في التخنيون وجامعة تايوان الوطنية بتطوير مجالات نانوية مجوفة يمكن استخدامها لتوصيل الأدوية والتطعيم بشكل آمن، بناءً على المحاكاة الكيميائية للفيروسات الطبيعية. تم نشر البحث، وهو عمل مشترك بين البروفيسور إيهود كينان والدكتور إفرات سوليل من كلية شوليش للكيمياء في التخنيون وزملائهم في تايوان بقيادة البروفيسور يي تسو تشان، في مجلة Nature Communication.
تعتبر الأجسام الكروية ظاهرة شائعة في الطبيعة، سواء في العالم الحي أو غير الحي. وعادة ما يتم تشكيلها من اندماج 12 بلاطة خماسية. ومن أمثلة هذا التناظر الكروي كرات بوكي (جزيئات الكربون 60) والفيروسات الكروية. يتم أيضًا إنشاء الهياكل الاصطناعية، مثل كرات القدم والقباب الجيوديسية، بطريقة مماثلة.
وتطبق الفيروسات الكروية في الطبيعة التناظر المذكور لتبني لنفسها أغلفة كروية يتراوح قطرها الخارجي بين 15 و500 نانومتر. ووفقا للبروفيسور كينان، "تتكون هذه الأصداف من وحدات فرعية من البروتين تتجمع تلقائيا في ظل الظروف المناسبة وتتفكك في ظل ظروف أخرى. هذه هي الطريقة التي يتم بها إنشاء دورة حياة الفيروس. إن قذائف الفيروس تعلمنا درسا مهما حول كيفية بناء الأجسام الكروية الاصطناعية".
للمحاكاة الكيميائية للفيروسات الكروية العديد من التطبيقات المحتملة، مثل تعبئة ونقل الأدوية والمواد الحساسة الأخرى، وتوليف جزيئات نانومترية ذات حجم موحد، والتحكم في النشاط الكيميائي للمواد المختلفة، والتحليل الكيميائي، والتحفيز، والهندسة المعمارية على المستوى الجزيئي و حتى لقاح آمن يعتمد على مستضدات اصطناعية تحاكي الفيروسات الأصلية. وعلى غرار الفيروسات الطبيعية، فإن هذه الهياكل قادرة على التشكل والتحلل في ظل ظروف بيئية خاضعة للرقابة.
وفي عام 2007، اقترح جزء من فريق الباحثين استراتيجية عامة لبناء أصداف كروية باستخدام طرق التركيب الكيميائي. كانت الفكرة هي تحضير بلاطات خماسية في المختبر يمكنها الاندماج في كرة وفقًا لآليات كيميائية مختلفة، بطريقة تذكرنا بتجميع كرة القدم (انظر الشكل التوضيحي). ورغم أن المبدأ يبدو بسيطا، إلا أن تطبيقه التجريبي واجه صعوبات كثيرة، واستمرت التجارب لأكثر من 12 عاما، دون نجاح، أيضا في مجموعات بحثية أخرى.
وفي النهاية، تمكن الباحثون في التخنيون وتايوان من تحقيق الاستراتيجية المذكورة أعلاه. لقد صنعوا بلاطًا خماسي الشكل يشبه الوعاء المسطح في المختبر، ومتصلًا بكاتيونات معدن الكادميوم. أدى الالتحام التلقائي لـ 12 بلاطة خماسية و30 أيون كادميوم إلى إنشاء قفص كروي يبلغ قطره الخارجي 6 نانومتر وسمك القشرة 1 نانومتر.
ويقوم الباحثون حاليًا بتصميم وبناء كرات ذات تركيبات كيميائية مختلفة، اعتمادًا على الاحتياجات المرغوبة، على سبيل المثال لمهام التطعيم، والإفراج المتحكم فيه عن الأدوية، والهندسة الجزيئية، واستخدام الطاقة الشمسية.
للحصول على المقال كاملاً في مجلة Nature Communications انقر هنا
