تاریخ انتشار: 1395/05/19 09:02 | بازدید: 1652
نانو پزشكي يك صنعت بسيار وسيع است كه سطح فروش محصولات آن در سال 2004 به سقف 8/ 6 ميليارد دلار رسيد، حدود 200 شركت در اين زمينه، با 38 محصول در سراسر دنيا وجود دارند، سالانه دست كم 8/ 3 ميليارد دلار در اين زمينه سرمايهگذاري ميشود از آنجاييكه Nano medicine رشد فزايندهاي دارد، پيشبيني ميشود كه تاثير بسيار زيادي بر روي اقتصاد داشته باشد.
دستبند طلا دستبند چرم و طلا آویز ساعت
كاربرد پزشكي ريزذرات نانو
•سرطان: تصويربرداري و درمان ملكولي
تصاوير فوق چگونگي عملكرد داروهاي حاوي ريزذرات يا ديگر داروهاي تجويز شده براي منظور درمان سرطان را نشان ميدهند. اندازه بسيار كوچك اين ريز ذرات، ويژگيهاي كارآمدي را در زمينهي تومورشناسي و به خصوص تصويربرداري از تومور به آنها ميبخشد. ذرات كوآنتومي(ريز ذراتي با خواص محدودشدهي كوانتومي، نظير تنظيمپذيري ميزان انتشار نور)، هنگاميكه به همراه MRI مورد استفاده قرار گيرند داراي قابليت ايجاد تصاوير استثنايي از محل تومورها ميباشند. اين بدان معناست كه در صورت كاربرد ذرات كوانتومي فلورسنت، تصاوير ايجاد شده از كنتراست(تباين) بيشتر با قيمت پايينتر در مقايسه با رنگهاي ارگانيكي (زيستي) برخوردارند. لازم به ذكر است كه ذرات كوانتومي اغلب از عناصر تا حدودي سمي تشكيل شدهاند.
از ديگر ويژگيهاي ريزذرات آن است كه نسبت سطح اين ذرات در مقايسه با حجم آنها بيشتر است و امكان اتصال ذرات (گروههاي عملكردي) ديگر به آنها فراهم ميشود اين ذرات به نوبهي خود داراي قابليت يافتن سلولهاي سرطاني و اتصال به آنها ميباشند. به علاوه، اندازهي كوچك ريزذرات (10 تا 100 نانومتر)، اين امكان را براي آنها فراهم ميكند كه به صورت انتخابي در محل تومورها تجمع كنند زيرا تومورها داراي سيستم زهكشي لنفي مناسبي نيستند. يك سؤال تحقيقاتي جالب آن است كه چگونه اين تصويربرداريها به كمك ريزذرات ميتواند به درمان سرطان كمك كنند. به طورمثال آيا اين امكان وجود دارد كه ريزذراتي با چند قابليت، نظير يافتن، تصويربرداري و درمان تومورها كشف شوند؟ براي پاسخگويي به اين سؤال تحقيقات گستردهاي در حال انجام است و پاسخ به آن به معناي درمان سرطان در آينده ميباشد. با اين كار روشهاي نويدبخشي براي درمان سرطان ابداع كه جايگزين روشهاي پرتوافكني و شيمي درماني ميشوند و داراي قابليت آزمايش بر روي انسان ميباشند. در يك روش درماني به نام درمان "كانزيوس آر اف Kanzius RF" ريزذرات ميكروسكوپي به سلولهاي سرطاني متصل ميشوند و سپس به كمك امواج راديويي، تنها به ريزذرات و سلولهاي (سرطاني) مجاور آن حرارت داده ميشود و به اصطلاح تومورها پخته ميشوند.
"تراشههاي آزمايشي حسگرSensor test chip" كه داراي هزاران "ريز مفتول Nanowire" ميباشند، قابليت يافتن پروتئينها و ديگر علامتگذاريهاي زيستيBiomarker"" هستند كه از سلولهاي سرطاني به جا ميمانند و امكان يافتن و تشخيص سرطان در مراحل اوليه از روي چند قطره خون بيمار فراهم ميشود. دليل كاربرد سيستم دارورساني بر سه واقعيت استوار است: الف) قابليت كپسولسازي دارو به نحوي كارآمد ب) ارسال موفقيتآميز دارويي خاص به محدودهي مشخص از بدن ج) آزادسازي موفقيتآميز دارو در بافت مشخص.
محققان "دانشگاه رايس Rice university" تحت سرپرستي پروفسور "جنيفر وست Jennifer west" "نانو پوسته Nano shell" هايي را به قطر 120 نانومتر با پوششي از طلا ابداع كردند كه داراي قابليت از بين بردن سلولهاي سرطاني در بدن موش بودند، اين امكان وجود دارد كه آنتيباديها يا پپتيدهايي به سطح نانوپوستهها متصل (پيوند برقرار كرد) و آنها را به سمت سلولهاي سرطاني هدايت كرد. هنگاميكه محدودهي تومور به وسيلهي اشعهي ليزر مادون قرمز، پرتوافكني ميشود، طلا تا حدي حرارت ميبيند كه موجب از بين رفتن كامل سلولهاي سرطاني ميشود البته لازم به ذكر است از آنجاييكه اشعهي ليزر از بافتهاي سطحي عبور ميكند، بيآنكه حرارت آنها را بالا ببرد، سلولهاي ديگر آسيب نميبينند. به علاوه جان كانزيوس موفق به ابداع دستگاه امواج راديويي شد كه داراي قابليت تركيب امواج راديويي و كربن يا ريز ذرات طلا و از بين بردن سلولهاي سرطاني ميباشد.
ريزذرات سلنيد كادميوم (cdSe تركيبي از پيوند دوتايي كادميوم و سلنيوم) يا همان ذرات كوانتومي، هنگاميكه در معرض تابش نور فرا بنفش قرار ميگيرند حالت درخشان پيدا ميكند. پس از تزريق، اين ذرات به داخل تومورهاي سرطاني نفوذ ميكنند و از آنجاييكه تومور حالت درخشان دارد، جراح را به طور دقيق به سوي تومور هدايت ميكند.
يكي از دانشمندان، دانشگاه ميشيگان به نام "جيمز بيكر James Baker" معتقد است كه موفق به كشف روشي بسياركارآمد و موفقيتآميز در زمينهي دارو رساني(ارسال دارو) به سلولهاي سرطاني شده است كه آسيب كمتري به سلولهاي مجاور وارد ميسازد. او ملكولي به نام "دندريمر Dendrimer" ساخته كه داراي بيش از صد چنگك است و به آن قابليت اتصال به سلولهاي بدن براي اهداف متفاوت را ميدهد. بيكر، تعدادي اسيدفوليك (نوعي ويتامين كه سلولها آن را جذب ميكنند) را به اين چنگكها متصل ميكند. از آنجاييكه سلولهاي سرطاني بيش از سلولهاي ديگر، ويتامينها را جذب ميكنند، دندريمرهاي داراي ويتامين، توسط سلولهاي سرطاني جذب ميشوند. بيكر به ديگر چنگكهاي موجود بر روي دندريمر، داروهاي ضد سرطان متصل ميكند كه به همراه دندريمر و ويتامين، جذب سلولهاي سرطاني ميشوند. در نتيجه دارو به طور دقيق وارد سلولهاي سرطاني ميشود و جذب ديگر سلولها نميشود.
در روش درماني "فتوديناميك Photodynamic"، يك ذره داخل بدن قرار داده ميشود و سپس از خارج از بدن به آن نور تابانده ميشود از آنجاييكه اين ذره از جنس فلز است با جذب نور، حرارت آن بالا ميرود و سلولهاي مجاور را گرم ميكند. اين حرارت موجب ميشود كه ملكولهاي اكسيژن واكنش شيميايي نشان دهند، اين واكنش داراي توانايي از بين بردن سلولهاي زيستي اطراف(نظير سلولهاي تومور) است، از آنجاييكه نور تنها به ذرات خاصي تابانده ميشود، هيچگونه مواد سمي از سلولهاي واكنشپذير در بدن(شيمي درماني) باقي نميماند، در نتيجه آن را به روشي بسيار مفيد و درخور توجه مبدل ميكند. درمان فتوديناميك داراي ويژگي غير تهاجمي است و به آن معنا كه هيچگونه خراش يا بريدگي در سطح پوست ايجاد و با غشاء مخاطي تماس برقرار نميشود.
•دارو رساني (سيستم ارسال دارو)
مراكز تحقيقاتي،آزمايشات خود را بر روي داروسازي در راستاي ارتقاي سطح فراهمي زيستي ذرات و ملكولهاي نانو متمركز كردهاند. به حضور ملكولهاي دارو در بخشي از بدن كه به آن نياز فراهمي زيستي است، گفته ميشود. دارو رساني بيشتر بر روي به حداكثر رساندن فراهمي زيستي در محلهاي خاصي از بدن و طي دورهاي مشخص تاكيد دارد. دستيابي به اين امر از طريق هدفيابي ملكولي به وسيلهي ابزارهاي "نانو مهندسي Nanoengeneering" امكانپذير ميشود زيرا هدفيابي و دارو رساني ميبايستي در مقياس سلولي انجام شود. سالانه بيش از 65 ميليارد دلار به دليل فراهمي زيستي ضعيف به هدر ميرود. تصويربرداري داخل بدن(in vivo imaging) زمينههايي هستند كه ابزار و وسايل مورد نياز آن ميبايستي ساخته شوند. با استفاده از عوامل تباين ريزذرات، تصاوير "فرا صوت Utrasound" و ام.آر.اي MRI از توزيع و تباين بيشتري برخوردار خواهند شد. اين احتمال وجود دارد كه روشهاي جديد نانو مهندسي كه در حال توسعه هستند به منظور درمان سرطانها مورد استفاده قرار گيرند. پيشرفتهاي آيندهي نانو تكنولوژي خارج از تصور است. با استفاده از سيستم دارو رساني ريز ذرات ليپيد يا پليمر، خواص دارويي و درماني داروها را ميتوان بهبود بخشيد. قدرت سيستمهاي دارو رساني، همان توانايي آنها در بهبود وضعيت فارما كوكينتيك ميباشد. ريزذرات داراي ويژگيهاي غيرمعمولي هستند كه ميتوان از آنها در بهبود دارو رساني استفاده كرد. در حاليكه ذرات بزرگتر از بدن دفع ميشوند، سلولها "ريز ذرات Nanoparticles" را به دليل اندازهي كوچك آنها جذب ميكنند. مكانيزمهاي دارو رساني پيچيدهاي كشف شدهاند كه شامل توانايي جذب دارو از طريق غشاي سلولي و به داخل سلول سيتوپلاسم ميشود. كارايي دارو و شيوه درمان از اهميت بالايي برخوردار است زيرا بسياري از بيماريها تا حدود زيادي به فرايندهاي داخل سلول بستگي دارند و تنها از طريق داروهايي كه توانايي ورود به سلول را دارند ميتوان از پيشرفت آنها ممانعت به عمل آورد. داروها وارد بدن ميشوند و تنها هنگام مواجه شدن با علائم خاص فعال ميشوند. به طور مثال، داروهايي كه قابليت انحلال ضعيفي دارند با سيستم دارو رساني جديدي جايگزين ميشوند كه در محيطهاي "آب دوست Hydrophilic" و "آب گريز Hydrophobic" داراي قابليت فعاليت باشند. همچنين اين احتمال وجود دارد كه دارويي موجب آسيبديدگي بافت شود اما با سيستم دارو رساني و آزادسازي تنظيمشدهي دارو اين مشكل نيز برطرف ميشود. در صورتيكه دارويي به سرعت از بدن دفع شود، بيمار مجبور به مصرف بيشتر دارو ميشود، اما به وسيلهي سيستم دارو رساني، ميتوان ميزان دفع را بهوسيلهي بهبود وضعيت فارماكوكينتيك دارو كاهش داد. "توزيع زيستي Biodistribution" ضعيف از جمله مواردي است كه بر روي بافتهاي سالم از طريق توزيع گسترده دارو، تاثير ميگذارد، اما ريزذرات در سيستمهاي دارو رساني ميزان توزيع گستردهي دارو و تاثير بر روي بافتهاي غيرهدف را كاهش ميدهد. داروهاي جديد داراي با رفتارهاي مفيد و عوارض جانبي پايين هستند.
•جراحي
در دانشگاه رايس در آزمايشگاه از روش خاصي براي متصل كردن دو تكه از بافت استفاده ميشود. به طور مثال به منظور آزمايش، دو تكه بريده شده از گوشت مرغ در كنار يكديگر قرار ميگيرند به گونهاي كه دو لبه به طور كامل بر هم منطبق شوند. سپس مايعي سبز رنگ، حاوي نانوپوستههاي پوشانده شده با لايهاي از طلا بر روي شكاف آن ريخته ميشود. پس از آن اشعهي ليزر مادون قرمز در طول شكاف و بر روي اين ماده تابانده ميشود در نهايت اين دو قسمت به يكديگر پيوند ميخورند. با استفاده از اين روش، مشكل معمول خونريزي عروق پس پس از عمل جراحي حل ميشود.
در عملهاي جراحي قلب و كليه هنگاميكه جراح قصد بخيه كردن دو لبهي شريانهاي بريده شده را دارد اين روش به او كمك فراواني خواهد كرد.
•تصويرسازي
رديابي حركات در تعيين چگونگي انتشار دارو و متابوليزم مواد كمك بسيار مفيدي است. از آنجاييكه پيگيري گروه كوچك سلولها در بدن دشوار است، دانشمندان از سلولهاي رنگي استفاده ميكردند. به اين منظور ميبايستي سطح انرژي اين رنگها به وسيلهي طول موج مشخص نور بالا برده شود تا حالت درخشان پيدا كنند. از آنجاييكه رنگهاي متفاوت، فركانسهاي مختلفي را جذب ميكنند، به تعداد سلولهاي بدن، به منابع نوري نياز بود. شكل ديگر علائم درخشايي(درخشايي: خاصيت ساطع كردن نور، بدون همان مقدار گرمازايي) است. اين علائم، ذرات كوانتومي هستند كه به پروتئينهاي نفوذ كننده به داخل غشاء سلولي متصل ميشوند. ذرات اندازههاي متفاوت دارند كه ممكن است از مواد راكد زيستي ساخته شده باشند. اين ذرات داراي خواص ريز ذرات نانو هستند و رنگ آنها ارتباطي با اندازهشان ندارد.
•هدفگيري به كمك ريزذرات
ريزذرات، ابزارهاي احتمالي در توسعهي دارورساني، تصويربرداري پزشكي و حسگرهاي تشخيص به شمار ميآيند.
گرچه، توزيع زيستي اين ريز ذرات، بنا به دشواري پيگيري در اندامهاي بدن، تا حدود زيادي ناشناخته است اما تحقيقات اخير بر روي سيستم دفع موشهاي آزمايشگاهي نشانگر آن است كه تركيبات طلا داراي قابليت هدفگيري انتخابي اعضاي متفاوت، بر اساس اندازه هستند. به وسيلهي يك دندريمر كپسولسازي، بارالكتريكي مشخصي به اين تركيبات داده ميشود. اين موضوع به اثبات رسيده است كه طلا، با بار الكتريكي مثبت وارد كليهها ميشوند در حاليكه ريز ذرات داراي بار الكتريكي منفي در كبد و طحال باقي ميمانند. به نظر ميرسد كه بار مثبت سطح ريز ذرات، ميزان "اپسونين Opsonin" ريزذرات كبد را كاهش ميدهد، در نتيجه بر روي مجاري دفع تاثير ميگذارد. با وجود پيشرفتهاي حاصل شده در نانوتكنولوژي، تحقيق بر روي خطرات سمي بودن ريز ذرات، گامي ديگر در زمينه كاربردهاي پزشكي آن به شمار ميآيد.
•واسطههاي نرو- الكترونيك
واسطههاي نرو الكترونيك، ريز دستگاههايي هستند كه امكان اتصال و برقراري ارتباط كامپيوترها را با سيستم عصبي مغز فراهم ميكنند. اين ايده مستلزم ابداع ساختاري ملكولي است كه كنترل و رديابي تكانههاي عصبي را به وسيله يك كامپيوتر خارجي امكان پذير ميسازد. به اين ترتيب كامپيوترها قادر به تفسير، ثبت و پاسخ به علائم ارسالي از جانب بدن، هنگام تحريك، ميشوند. از آنجايي كه بسياري از بيماريها (نظير ام.اس) به دليل نقص سيستم عصبي به وجود ميآيند، همچنين، اكثر جراحات و تصادفات كه منجر به نقص عملكرد سيستم عصبي و در نتيجه فلج اندامهاي تحتاني ميشوند تقاضا براي چنين ساختار ملكولي بسيار بالاست. در صورتيكه كامپيوترها قادر به كنترل سيستم عصبي از طريق واسطههاي نرو-الكترونيك شوند، ميتوان مشكلات حاصل از نقص اين سيستم و تاثيرات بيماريها و آسيبها را كنترل كرد.
يكي از محدوديتهاي اين اختراع، احتمال وقوع تداخل امواج ميباشد زيرا ميدانهاي الكتريكي، "امواج الكترومغناطيسي EMP" و ميدانهاي الكتريكي هرز و ديگر ابزارهاي الكترونيكي درون بدن آن را تحت تاثير قرار ميدهند. همچنين به منظور جلوگيري از تراوش (نشست) الكترون و هدايت سطح انرژي مورد نياز بدون ايجاد حرارت بالا به عايقكاري و سيمهاي ضخيم نياز است. با وجود تحقيقات در حال انجام، پيشرفتهاي عملي اندكي حاصل شده است. از آنجاييكه سيمها ميبايستي با دقت در سيستم عصبي قرار داده شوند، سيمكشي اين ساختار بسيار دشوار ميباشد. به علاوه اين ساختار ميبايستي با سيستم ايمني بدن سازگار باشد تا به مرور زمان دست نخورده باقي بماند. از ديگر مشخصههايي كه اين ساختار ميبايستي داشته باشد، قابليت تشخيص جريانهاي وابسته به يون الكتريكي است.
•ماشينهاي بازسازي سلول
(اين بخش حاوي ادعاهايي ميباشد كه صحت و سقم آن هنوز مشخص نشده است.)
با استفاده از دارو و عمل جراحي پزشكان بافتهاي سلولي را به منظور بازسازي خود، تحريك ميكنند. به كمك ماشينهاي ملكولي، فرايند بازسازي دقيقتر صورت خواهد پذيرفت. از آنجاييكه زيستشناسان بدون از بين بردن سلولها، قادر به فرو كردن سوزن به داخل آنها ميشوند، دسترسي به سلولها امكانپذير ميشود. بنابراين، ماشينهاي ملكولي، داراي قابليت ورود به سلول هستند. همچنين، تمامي بر همكنشهاي بيوشيميايي نشانگر آن است كه سيستمهاي ملكولي قادر به تشخيص ديگر سلولها، ساخت يا بازسازي هر يك از ملكولهاي داخل يك سلول و تجزيهي سلولهاي آسيبديده هستند. بنابراين از آنجاييكه طبيعت، چگونگي فرايندهاي بنيادين بازسازي سلولي را به خوبي نشان داده است، در آينده، ماشينهاي بازسازي سلولي ساخته خواهند شد كه قادر به ورود به سلولها، تشخيص تفاوت ميان سلولهاي سالم و سلولهاي نيازمند بازسازي ساختاري ميباشند. در صورت عملي شدن اين احتمال، علم پزشكي متحول خواهد شد. به دليل كوچك بودن اندازهي ويروسها يا باكتريها اجزاي اين ماشينهاي بازسازي سلول ميبايستي بسيارريز و پيچيده و حتي گونههاي اوليه آن بايد بسيار تخصصي باشند زيرا ميبايستي داراي قابليت باز و بسته كردن غشاي سلولي يا حركت در بافت و ورود به سلولها و ويروس باشند. براي هدايت ماشينهاي بازسازي سلولي، به ريز كامپيوترهايي نياز است. اين كامپيوترها به ماشينهاي بازسازي سلول، توانايي آزمايش، جداسازي و بازسازي ساختارهاي ملكولي را ميدهد. سپس با كار بر روي تك تك سلولها و بافتها، كل عضو بازسازي و سلامت به بدن بازگردانده ميشود. در صورتيكه آسيب سلولها به حدي باشد كه به حالت غيرفعال درآيند، ماشينهاي بازسازي با استفاده از تكهي باقيمانده، سلول را به طور كامل ترميم ميكنند و ديگر نيازي به رها كردن سلولها به اميد بهبود و بازسازي نيست.
•كليه شناسي به كمك ريز ذرات نانو
كليه شناسي به كمك ريز ذرات نانو شاخهاي از نانوتكنولوژي است كه با موارد زير در ارتباط ميباشد.
1) مطالعه ساختارهاي پروتئيني در سطح اتمي 2) ابداع يا بهكارگيري روشهاي تصويربرداري به كمك نانوتكنولوژي به منظور مطالعه و بررسي فرايندهاي سلولهاي كليه 3) كاربرد روشهاي درماني به كمك نانوتكنولوژي و استفاده از ريزذرات به منظور درمان بيماريهاي متفاوت كبدي. ابداع و به كارگيري مواد و ابزارهايي در مقياس اتمي كه داراي قابليت تشخيص و درمان بيماريهاي كليوي باشند، بخشي از برنامههاي آتي نانوتكنولوژي به شمار ميآيد. به وسيلهي شناخت خواص فيزيكي و شيميايي پروتئينها و ديگر ملكولها در سطح اتمي سلولهاي متفاوت كليه، روشهاي درماني جديدي به منظور مبارزه با بيماريهاي كليوي كشف خواهند شد.
پاورقي
1- فراهمي زيستيBioavailability: مقداري از يك دارو يا ماده كه بعد از مصرف آن، در اختيار بافت هدف قرار ميگيرد.
2- فارماكوكينيك: عمل داروها در بدن در يك فاصلهي زماني كه شامل پديدههاي جذب، پخش، جايگزيني در بافتها، تبديل در بدن و دفع ميشوند.
3- توزيع زيستي Biodistribution: روشي كه به كمك آن ميتوان محل حركت دارويي خاص را در بدن مشخص كرد.
4- كپسولسازي Encapsulation: در علم شيمي، به قرار دادن يك ملكول خاص را داخل ملكول بزرگتر ميگويند.
5- سيستم لنفاوي در مهرهداران، شبكهاي از مجاري است كه مايعي شفاف به نام لنف را حمل ميكند.
6- جان.اس.كانزيوس،(1 مارچ 1944-18فوريه 2009) مخترع و مهندس راديو و تلويزيون اهل ايالات متحده. او موفق به ابداع روشي شد كه به طور احتمالي قادر به درمان سرطان ميباشد لازم به ذكر است كه او سالها به بيماري سرطان مبتلا بود.
7- اپسونين Opsonin : نوعي آنتي بادي كه ميكروبها و ساير سلولها را نسبت به فاگوسيتوز(ذرهخواري: بلعيده شدن ميكروارگانيسمها و يا ساير ذرات معلق خارجي سلولي) آسيبپذير ميسازد.
منبع : http://www.tgju.org
© 2015 کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به فروشگاه اینترنتی طلا و جواهر دارینا میباشد. طراح سایت