ضمیمه دانش روزنامه اطلاعات نوشت: یک نانومتر معادل یک میلیاردم متر است؛ بهقدری کوچک که تصورش سخت است. برای فهم بهتر مقیاس آن، قطر یک تار موی سر را در نظر بگیریم که حدود ۱۰۰ هزار نانومتر است.
اما درست همین مقیاس بینهایت کوچک نانو است که راه پیشرفت دانش پزشکی برای مقابله با بیماریها بهویژه سرطان را هموارتر کرده است. دلیلش این است که در زیستشناسی همهچیز در مقیاس نانو اتفاق میافتد. یک رشته دی ان ای به قطر حدود ۵/۲ نانومتر است. هر سلول در اصل کارخانهای پیچیده است که عملکردش در مقیاس نانو است و از طریق مسیرهای زیستشیمیایی پیچیده انواع مولکولها را تولید میکند.
دانشمندان و پزشکان برای مداخله دقیق در این ماشینهای نانومقیاس زیستی، باید ابزارهایی در ابعاد نانو در اختیار داشتهباشند تا بهطور دقیق کنترل کنند دارو چگونه، به کدام نقطه و چه وقت به مقصد خود در بدن میرسد تا بتوانند تأثیر دارو بر میکروارگانیسمهای بیماریزا و بافتها یا سلولهای سرطانی را به حداکثر برسانند و درعینحال تأثیر آن بر سلولهای سالم و آثار نامطلوب آن بر بیماران را در حداقل میزان ممکن نگه دارند.
ابزارهای نانومقیاس دیگری ساخته شدهاند که داروها را به ترتیب اولویت، در زمانهای مشخص و بهطور کنترل شده در یک بازه زمانی طولانیتر به بدن بیمار میرسانند. سیستمهای تحویل داروی نانومقیاس همچنین میتوانند محمولههای دارویی بسیار حساس یا فوقالعاده سمی را بهطور بستهبندی حفظ کنند تا زمانی که برای آزاد شدن به مقصد خود برسند.
برای مثال، آر اِن ای پیامرسان یا آر اِن اِی خاموشگر اگر محافظی نداشته باشند بهراحتی توسط بدن تجزیه میشوند اما وجودشان برای داروهای ضدسرطان نسل بعد ضروری است.
دانشمندان در طول سالهای اخیر با استفاده از فناوری نانو، روش جدیدی برای هوشمند ساختن داروها ابداع کردهاند تا میزان تأثیر آنهارا در رسیدن به هدف مورد نظر افزایش دهند. از سوی دیگر، توسعه داروهای نانومقیاس، تحول مهمی در علم پزشکی محسوب میشود. نانوداروها به دلیل ابعاد بسیار کوچک، میتوانند ماده درمانی را با دقت بالایی به سلولهای هدف برسانند. این فناوری نهفقط اثربخشی دارو را افزایش میدهد بلکه میزان عوارض جانبی آن را نیز کاهش میدهد.
با کاهش ابعاد ذرات سازنده دارو، مساحت سطحی دارو افزایش مییابد که این موضوع موجب افزایش سرعت حل شدن دارو و در ادامه باعث افزایش ذرات حل شده در محیط محلول میشود.
در مورد داروهای خوراکی ازآنجاییکه داروها در روده جذب میشوند، باید در محیط روده دارو بهخوبی حل شود اما ۷۰درصد داروهای موجود در بازار مشکل انحلال دارند. از این رو با کاهش ابعاد ذرات دارو، توان انحلال افزایش یافته و این موضوع به جذب بهتر دارو در روده کمک قابل توجهی میکند.
در بسیاری از داروها، زمان نقش مهمی دارد؛ برای مثال در داروی ضد درد ایبوپروفن ۲۰دقیقه زمان نیاز است تا غلظت دارو در خون بیمار به حدی برسد که اثربخشی دارو اتفاق بیفتد. با کاهش ابعاد دارو این زمان ممکن است به زیر ۱۰دقیقه برسد.
با این روش میتوانیم هر ماده ژنتیکی و دارویی را به درون بدن وارد کنیم؛ حتی ژنهایی که به ایجاد مقاومت دارویی ارتباطی ندارند را نیز می توان با این روش دستکاری کرد.
دارورسانی با نانوحامل های دارویی
نانوذرات دارای اندازههای مختلفی از چند نانومتر مانند میسل ها و تا چند صد نانومتر مثل لیپوزوم هستند. سیستمهای تحویل دارو بهراحتی میتوانند با مولکولهای زیستی واقع در دوسطح داخل سلولی و بیرون سلولی، ارتباط برقرار کنند. سیستمهای تحویل نانوداروها به تنهایی میتوانند داروهای شیمیدرمانی و کپسولنشده را منتقل کنند و بهمحض نفوذ به سلولها میتوانند داروها را به داخل آنها تخلیه کنند.
با استفاده از سیستم رهاسازی دارویی نانوذرات، بسیاری از داروهای فراموش شده را میتوان دوباره بهکار گرفت. این داروها میتوانند اهداف و راهبردهای جدیدی را ارائه کنند که پیش از این امکان آن فراهم نبوده است.
منظور از دارورسانی مجموعه رویکردهایی است که از طریق آنها داروها به سلولهای هدف منتقل میشوند تا بیماریها یا بافتهای آسیبدیده درمان شوند. مسیرهای متداول دریافت دارو شامل خوراکی، مقعدی، از طریق بینی، از طریق ریه، تزریق ماهیچهای، تزریق درونوریدی، تزریق زیرجلدی و تزریق داخل جلدی هستند. اینها شیوههای معمول درمان انواع بیماریها و اختلالات جسمانی هستند.
تا این لحظه، سیستمهای دارورسان متنوعی برای ارسال دارو از مسیرهای مختلف بدن ساخته شدهاند که شامل درخت پارها (دندریمرها)، نانوکریستالها، امولسیونها، لیپوزومها، نانوذرات لیپید جامد، ذرات بسیار ریز معلق در مایع (میسلها) و نانوذرات پلیمری هستند. سیستمهای تحویل نانوذرات دارویی برای ارتقاء کارایی، ایمنی، خواص فیزیکی و شیمیایی و نیز ویژگیهای فارمکوکینِتیک (اثر بدن بر دارو) و فارمکودینامیک (اثر دارو بر بدن) مواد دارویی کاربرد دارند. همچنین فراهمی زیستی داروهای خوراکی و تحویل هدفمند آن به بافتهای معین را بیشتر میکنند. منظور از فراهمی زیستی درصدی از دوز دارو است که وارد گردش خون میشود.
بهطورکلی، سیستمهای تحویل نانوذرات دارویی میتوانند دفعات دریافت دارو را کمتر کنند؛ ضمن اینکه اثربخشی آنها را به بیشترین میزان ممکن رسانده و تا حد امکان عوارض جانبی سیستمیک آنها را کم میکنند.
نانولیپوزومها ـ در سالهای اخیر نانوحاملها، با اثرگذاری بر سمیت سیستمیک داروهای درمان سرطان، تحول شگرفی را در درمان بسیاری از بیماریها به وجود آوردهاند که از آن میان لیپوزومها از اهمیت ویژهای برخوردار هستند. نانولیپوزومها ساختارهای کلوئیدی متشکل از یک غشای دو لایه کروی از مولکولهای چربی کاملاً بسته هستند که امروزه بهعنوان حاملهای رسانش دارو، ژن و غیره مورد استفاده قرار میگیرند.
توانایی این نانوساختارها در کپسوله کردن مقدار زیاد دارو، به حداقل رساندن عوارض جانبی ناخواسته، اثربخشی بالا و سمیت پایین توانسته علاقه پژوهشگران را به آن جلب و نانولیپوزومها را بهعنوان ابزاری مفید در دارورسانی هدفمند به دنیای علم و فناوری معرفی کند.
نانولیپوزومها در محلولهای آبی گروههای آبگریز فسفولیپید به سمت داخل کره و گروههای آبدوستشان به سمت خارج کره جهتگیری میکنند. در نتیجه یک غشاء کروی کاملاً بسته تشکیل شده از دو لایه مولکولهای چربی به وجود میآید.
نانو داروهای ضد سرطان
داروهای ضد سرطان رایج بهصورت غیرانتخابی عمل کرده و با تخریب بافت غیر سرطانی موجب عوارض گسترده میشوند. برای اینکه یک دارو بتواند بهصورت بالینی برای درمان سرطان مورد استفاده قرار گیرد، نهفقط باید بهصورت مؤثر بر سلولهای سرطانی تأثیرگذار باشد بلکه باید سمیت کم، پایداری بالا و حلالیت قابل قبولی داشته باشد.
برخی داروهای ضد سرطان در تستهای بالینی شکست میخورند که دلیل این امر عدم تأمین یک یا چند شرط از شروط فوقالذکر است. رهاسازی دارویی با استفاده از نانوذرات یک فناوری پیشرو است که قادر به غلبه بر این محدودیتها است.
داروهای ضدسرطان نانومقیاس هوشمند یکی از نوظهورترین فناوریهای کنونی به شمار میآیند. نانوفنّاوریهایی که اکنون ساخته میشوند بهطور دقیق سلولهای سرطانی را در میان ساختارهای مولکولی هدف گرفته و میتوانند یک دوز معین دارو را درست در جایی از بدن که باید تخلیه شود ارسال کنند.
نانوداروهای کوچک نسبت به داروهای درشتتر دارای خاصیت ذاتی بهتری در نفوذ به سلولهای سرطانی هستند. بنابراین میتوان گفت که داروهای کوچکتر برای درمان سرطان ایدهآلتر هستند.
نانوداروها برای بهرهگیری از رفتار غیرعادی رگهای تومور طراحی شدهاند و ابعادشان به حدی کوچک است که میتوانند از رگهای غیرعادی تومورها عبور کنند. ازآنجاییکه ابعاد نانوداروها به حدی باید باشد که از بافتهای نرمال دور باشد، این کار موجب میشود تا آثار منفی آنها به حداقل برسد.این دارو، با نفوذ به بافت سرطانی، از پیشرفت تومور جلوگیری کرده و باعث نابودی بافت سرطانی میشود. به علت ابعاد نانویی این دارو، اثربخشی آن بالاتر و عوارض جانبی آن کمتر از داروهای مشابه است.
ابعاد کوچک نانوذرات موجب میشود تا این ساختارها بتوانند به نواحی بسیار عمیق بافت سرطانی بچسبند و داروی مورد نظر را در آن رها کنند.
داروهای ضد ویروس
نانودارو میتواند هم بهصورت درونسلولی و هم میان سلولی روی ویروس اثرگذار باشد. نانودارو میتواند پیوند محکمی با ویروس ایجاد کرده و مانع از اتصال آن به گیرندههای سلول انسانی شود. با این کار ویروس در فضای میانسلولی از بین میرود. از سوی دیگر نانوذرات میتوانند به آنزیم مورد نیاز برای تکثیر ویروس متصل شده و مانع از افزایش جمعیت ویروسها شوند.
درمان عفونتهای تنفسی
بیماران مبتلا به آسیبهای حاد ریه اغلب نیازمند دستگاه کمک تنفس هستند و در حال حاضر درمان مؤثری برای این بیماری وجود ندارد زیرا درمانهای کنونی قادر به هدف قرار دادن مستقیم عفونت نیستند و عوارض جانبی ناخوشایندی دارند. نانوذرات اغلب بهاندازه یک میلیاردم متر است و بیمار میتواند آن را تنفس کند تا دارو بهطور مستقیم وارد ریه شده و عفونت را از بین ببرد.
نانودارو از سطحی برخوردار است که به آن اجازه شناسایی و اتصال به سلولهای ایمنی موسوم به ماکروفاژها در ریه را میدهد. این اتصال، عفونت را کاهش میدهد و از پتانسیل جلوگیری از تأثیرات آسیبرسان برخوردار است.
کاهش خطر حمله قلبی
استفاده از نانودارو برای جلوگیری از انسداد رگها میتواند خطر حمله قلبی را کاهش دهد. نانودارو موجب کاهش تکثیر ماکروفاژها در رگها میشود. ماکروفاژها موجب تکثیر پلاکتها شده و در نتیجه التهاب را افزایش میدهند. این افزایش التهاب در نهایت موجب افزایش بروز حمله قلبی میشود.نانودارو نهفقط موجب کاهش تجمع ماکروفاژها میشود بلکه مقدار بیان ژن مرتبط با التهاب را نیز کاهش میدهد.
تزریق نانوذرات
فناوری میکرونیدل برای نخستین بار در دهه ۱۹۷۰معرفی شد. این سوزنهای ریز، با نفوذ به لایههای سطحی پوست، مسیر انتقال دارو را هموار میکنند، بدون آنکه به عمق پوست رسیده و گیرندههای درد را تحریک کنند.میکرونیدلها میتوانند بدون ایجاد درد، دارو را مستقیم به پوست وارد کرده و جذب آن را بهبود بخشند. همچنین نانوداروها در مقایسه با داروهای سنتی، توانایی بالاتری در رساندن ماده درمانی به سلولهای هدف دارند.بنابراین ترکیب دو فناوری میکرونیدل و نانودارو، رویکردی امیدوارکننده برای افزایش کارایی درمانهای دارویی به شمار میرود.
ترکیب این دو فناوری میتواند روشی کم تهاجمی و مؤثر برای درمان بسیاری از بیماریها باشد. میکرونیدلها با نفوذ کنترلشده در پوست، امکان عبور نانوداروها را از سد پوستی فراهم میکنند و بهاینترتیب، میزان دسترسی دارو به بافتهای مورد نظر را افزایش میدهند. این روش همچنین میتواند عوارض جانبی ناشی از داروهای خوراکی یا تزریقی را کاهش دهد.
استفاده از میکرونیدلهای حاوی نانودارو، میتواند در درمان بیماریهای پوستی، عفونتها و حتی برخی سرطانها مفید باشد. این روش اجازه میدهد دارو با دقت بالا به محل مورد نظر برسد و از پخش شدن غیرضروری آن در بدن جلوگیری شود.
محدودیتها
با وجود تمامی این مزایای حیرتانگیز، پتانسیل سمی نانوذرات دارویی توجه پژوهشگران را جلب کرده است چراکه اغلب به دنبال استفاده از آنها سمیت سلولی درونتنی و برونتنی، استرس اکسیداتیو و التهاب مشاهده شدهاست. استفاده از نانوذرات دارویی با محدودیتهایی مثل عدم ثبات، احتمال جابهجایی، آزادسازی خارج از کنترل و عوارض جانبی مثل سوزش، درد و جذب کند همراه است. برای توسعه بیشتر نانوذرات دارویی مؤثر با پتانسیل درمانی و ایمنی بالاتر باید شناخت بیشتری از اثراتی که بدن بر این داروها دارد و نیز میزان بیخطر بودن آنها و محدودیتهای روشهای تحویل دارو حاصل شود.
