يعد تغليف المواد ومن ثم التحكم في كمية ووقت إطلاقها من أكثر الأساليب تطورًا وتحديثًا في مجالات الكيمياء والطب وعلوم المواد وعلوم البيئة.
طوّر كيميائيون من إسبانيا وحصلوا على براءة اختراع طريقة مبتكرة يتم من خلالها الحصول على كبسولات معدنية عضوية صغيرة يتراوح حجمها من الميكروميتر إلى النانومتر. وستكون هذه الكبسولات قادرة على تغليف المواد الموجودة في الغلاف النانوي التي تتميز بخصائص داخلية مثل المغناطيسية أو الفلورسنت أو التوصيل الكهربائي، والتي يمكن أن تكون مفيدة في مجالات التشخيص والمراقبة الإشعاعية، أو المكونات الإلكترونية أو أجهزة الاستشعار.
يعد تغليف المواد ومن ثم التحكم في كمية ووقت إطلاقها من أحدث الأساليب المتطورة في مجالات الكيمياء والطب وعلوم المواد وعلوم البيئة. ويرتكز هذا النهج على فكرة "الحل السحري" التي تمت مناقشتها لفترة طويلة، خاصة في مجال الطب: القدرة على نقل المواد الطبية إلى موقع معين حيث تكون هناك حاجة إليها، وفقط ل هو - هي.
حتى الآن، أصبحت هذه الطريقة ممكنة باستخدام الجسيمات الشحمية (الشائعة في العطور)، أو التشعبات (الجزيئات البوليمرية الكبيرة) أو الجزيئات العضوية البوليمرية. وفي هذه الحالات، يتم التغليف باستخدام فراء عضوي. ومع ذلك، لم يتم تحقيق التسخين الحراري للمواد داخل الجزيئات المحتوية على المعادن حتى الآن.
طور باحثون إسبان طريقة للحصول على كبسولات معدنية عضوية صغيرة (تتكون جزئيًا من جزء عضوي وجزئيًا من جزء معدني) يتراوح حجمها من الميكروميتر إلى النانومتر. يشير استخدام مكون معدني إلى أن هذه الكرات النانوية قد يكون لها خصائص معدنية، مثل المغناطيسية أو التألق أو التوصيل الكهربائي والتي قد تكون مفيدة في التطبيقات الطبية مثل التشخيص الإشعاعي والمراقبة أو المكونات الإلكترونية أو أجهزة الاستشعار. وقد نُشر مؤخرًا مقال عن هذا البحث في المجلة العلمية Angewandte Chemie International Edition.
تسمح هذه الطريقة بتحضير بعض الكريات النانوية والمكروية من خلال ربط وحدتين: مسحوق عضوي، يعمل بمثابة "غراء" وأيون معدني. في معظم الأحيان، يتشارك المركب العضوي زوجًا من الإلكترونات مع أيون المعدن، وهذه الحقيقة تسمح لهما بالارتباط معًا. الوصف المبسط للطريقة هو خلط محلول يتكون من أيونات معدنية وجزيئات عضوية والمادة الفعالة التي سيتم تغليفها في نهاية العملية. عندما يتم خلط المحلول، بوسائل ميكانيكية أو بالموجات فوق الصوتية، ترتبط الأيونات المعدنية بالجزيئات العضوية لتشكل كرات، بينما تحبس المواد الفعالة في الكربان. ولذلك فإن النظام بسيط نسبيا ولا يشكل أي عوائق أمام تطبيقه الصناعي.
"ومع ذلك، فإن هذه البساطة لا تعني أنه لا يمكن استخدامها لأغراض أخرى مختلفة. اعتمادًا على تركيبة الخليط وتركيزه ومعدل وطبيعة التقليب ومعدل إضافة كل مكون إلى النظام - من الممكن تغيير حجم الجزيئات بالإضافة إلى خصائصها مثل المسامية أو التألق . ويمكن التحكم في كل هذه العوامل وتغييرها حسب التطبيق النهائي المطلوب. على سبيل المثال، تعد المسامية سمة مهمة في الكرات النانوية المصممة للإطلاق المتحكم فيه للمادة التي تحتوي عليها من خلال فوهات الكبسولة.
ومع ذلك، في العديد من الحالات الأخرى، يتم إطلاق المادة أثناء تفكك الغلاف النانوي، والذي يحدث في لحظة معينة (والتي يمكن التحكم فيها أيضًا) وتطلق محتويات الكبسولة.
ومن الممكن أيضًا تغيير وحدات النانوسفير نفسها (الأيون المعدني والمركب العضوي) حسب التطبيق المطلوب. على سبيل المثال، يمكن أن يكون مثل هذا التطبيق النظري عبارة عن غلاف نانوي يتكون من أيونات معدن الجادولينيوم، مما يمكن من استخدامه كعامل تباين في التشخيص الإشعاعي وفي نفس الوقت توجيه المادة الفعالة مباشرة إلى الخلايا التي تحتاج إلى علاج، من خلال إدخال جسم مضاد يتعرف على الخلايا المستهدفة ويؤدي إليها.
الاحتمالات لا حصر لها تقريبًا، واختيار الجسيمات المناسبة لن يعتمد فقط على التطبيق المطلوب، ولكن أيضًا على الاستقرار المتوقع للغلاف النانوي الناتج. يصف الباحثون في المقال النتائج التي تم الحصول عليها من الكرات المحضرة من الزنك القادرة على الحفاظ على ثباتها في الكحول لمدة ستة أشهر تقريبًا. يتم تقليل هذه الفترة بشكل حاد إلى بضعة أيام فقط للماء أو الدم. ويشير العلماء إلى أنهم ما زالوا يستكشفون طرقًا لجعل هذه المجالات أكثر استقرارًا.
تكمن ميزة النهج العلاجي مقارنة بطرق توصيل الدواء التقليدية في حقيقة أنه مع هذا النهج يمكن تقليل عدد الآثار الجانبية بفضل الإطلاق الانتقائي للدواء في موقع محدد حيث يكون العلاج مطلوبًا. ونتيجة لذلك، يتم تقليل كمية الدواء المطلوبة ويتم الحفاظ على تركيزات الدواء اللازمة لفترة أطول من الزمن. يتم تطبيق هذا النهج بالفعل في الممارسة العملية اليوم في علاجات السرطان وأمراض الرئة.
