تكنولوجيا النانو والطب النانوي والأمراض

تشير تقنية النانو إلى استخدام جزيئات من صنع النانو بحجم (1-100 مليار من المتر) عادة للتطبيقات الصناعية أو الطبية التي تناسب خصائصها الفريدة. الخصائص الفيزيائية للعناصر والمواد المعروفة يمكن أن تتغير مع زيادة نسبة سطحها إلى منطقة بشكل كبير، ط. ه. عندما يتم تحقيق أحجام النانو. لا تحدث هذه التغييرات عند الانتقال من الماكرو إلى الحجم الصغير.

تم العثور على تغييرات في الخصائص الفيزيائية مثل الخصائص الغروية والذوبان والقدرة التحفيزية مفيدة جدا في مجالات التكنولوجيا الحيوية، مثل المعالجة البيولوجية وتسليم المخدرات.

أدت خصائص مختلفة جدا من أنواع مختلفة من الجسيمات النانوية إلى تطبيقات جديدة. فعلى سبيل المثال، قد تصبح المركبات المعروفة بأنها مواد خاملة عموما محفزات. حجم صغير جدا من الجسيمات النانوية يسمح لهم لاختراق الخلايا والتفاعل مع الجزيئات الخلوية. الجسيمات النانوية في كثير من الأحيان أيضا خصائص كهربائية فريدة من نوعها وجعل أشباه الموصلات ممتازة وكلاء التصوير. وبسبب هذه الصفات، فإن علم تكنولوجيا النانو قد انطلق في السنوات الأخيرة، مع اختبار وتوثيق مجموعة واسعة من الاستخدامات الجديدة للجسيمات النانوية، لا سيما في الطب النانوي.

أصبح تطوير التكنولوجيات النانوية للتطبيقات الطبية النانوية من أولويات المعاهد الوطنية للصحة (نيه).

بين عامي 2004 و 2006، أنشأت المعاهد الوطنية للصحة شبكة من ثمانية مراكز لتطوير الطب النانوي، كجزء من مبادرة خارطة الطريق للمعاهد الوطنية للصحة نان. في عام 2005، التزم المعهد الوطني للسرطان 144. 3 مليون على مدى 5 سنوات لبرنامج "التحالف من أجل التكنولوجيا النانوية في السرطان" الذي يمول سبعة مراكز للتميز للتكنولوجيا النانوية للسرطان (كيم، 2007).

يدعم التمويل مختلف المشاريع البحثية في مجالات التشخيص، والأجهزة، وأجهزة الاستشعار البيولوجي، والميكروفلويدات والعلاجات.

ومن بين الأهداف الطويلة الأجل لمبادرة المعاهد الوطنية للصحة أهداف مثل القدرة على استخدام الجسيمات النانوية للبحث عن الخلايا السرطانية قبل نمو الأورام وإزالة و / أو استبدال الأجزاء "المكسورة" من الخلايا أو الآليات الخلوية ذات الخلايا المصغرة الجزيئية، "آلات" صغيرة الحجم، وتستخدم "آلات" مماثلة كمضخات أو روبوتات لتوصيل الأدوية متى وحيثما دعت الحاجة إلى ذلك داخل الجسم. كل هذه الأفكار قابلة للتطبيق على أساس التكنولوجيا الحالية. ومع ذلك، نحن لا نعرف ما يكفي عن الخصائص الفيزيائية للهياكل داخل الخلايا والتفاعلات بين الخلايا والجسيمات النانوية، لتصل حاليا كل هذه الأهداف. الهدف الأساسي من المعاهد الوطنية للصحة هو إضافة إلى المعرفة الحالية من هذه التفاعلات والآليات الخلوية، بحيث يمكن أن تدمج الجسيمات النانوية التي بنيت على وجه التحديد دون آثار جانبية ضارة.

العديد من أنواع مختلفة من الجسيمات النانوية التي تجري دراستها حاليا للتطبيقات في الطب النانوي.ويمكن أن تكون الهياكل الهيكلية من نوع الكربون القائم على الكربون، مثل فوليرينس، أو الشبيهة بالميسيل، والدهون الشحمية القائمة على الدهون، والتي هي بالفعل في استخدام العديد من التطبيقات في تسليم المخدرات وصناعة مستحضرات التجميل.

تستخدم الغرويات، عادة الجسيمات النانوية الليبوسومية، لخصائصها الذوبانية والتعليق في مستحضرات التجميل والكريمات والطلاء الواقي والملابس المقاومة للبقع. أمثلة أخرى من الجسيمات النانوية القائمة على الكربون هي الجسيمات النانوية التي تستند إلى الشيتوزان والالجينات الموصوفة في الأدب عن الولادة عن طريق الفم للبروتينات، والبوليمرات المختلفة قيد الدراسة لتوصيل الأنسولين.

يمكن تصنيع جسيمات نانوية إضافية من المعادن والمواد غير العضوية الأخرى، مثل الفوسفات. الجسيمات متناهية الصغر العوامل التباين هي المركبات التي تعزز التصوير بالرنين المغناطيسي والموجات فوق الصوتية النتائج في التطبيقات الطبية الحيوية في التصوير المجراة. وعادة ما تحتوي هذه الجسيمات على المعادن التي تغيرت خصائصها بشكل كبير على نطاق النانو. الذهب "نانوشيلز" مفيدة في مكافحة السرطان، وخاصة الأورام الأنسجة الرخوة، بسبب قدرتها على امتصاص الإشعاع في أطوال موجية معينة.

مرة واحدة يتم إدخال نانوشيلز الخلايا السرطانية والعلاج الإشعاعي، فإنها تمتص الطاقة وتسخين ما يكفي لقتل الخلايا السرطانية. الجسيمات النانوية الفضة المشحونة إيجابيا كثف على الحمض النووي واحد تقطعت بهم السبل وتستخدم للكشف عنها. ويجري تطوير العديد من الأدوات والأجهزة الأخرى للتصوير في الجسم الحي (أنظمة الكشف مضان)، وتحسين التباين في الصور بالموجات فوق الصوتية والتصوير بالرنين المغناطيسي.

وهناك العديد من الأمثلة على استراتيجيات مكافحة الأمراض في الأدب، وذلك باستخدام الجسيمات النانوية. في كثير من الأحيان، لا سيما في حالة العلاجات السرطان، يتم الجمع بين خصائص تسليم المخدرات مع تقنيات التصوير، بحيث الخلايا السرطانية يمكن أن يكون بصريا تقع أثناء العلاج. وتتمثل الاستراتيجية السائدة في استهداف خلايا معينة من خلال ربط المستضدات أو أجهزة الاستشعار الأخرى (خيوط الحمض النووي الريبي) على سطح الجسيمات النانوية التي تكشف عن الخصائص المتخصصة لجدران الخلايا. مرة واحدة تم تحديد الخلية المستهدفة، فإن الجسيمات النانوية تلتزم سطح الخلية، أو إدخال الخلية، عن طريق آلية مصممة خصيصا، وتسليم حمولتها.

واحد يتم تسليم الدواء، إذا كانت الجسيمات متناهية الصغر هو أيضا وكيل التصوير، يمكن للأطباء متابعة تقدمها ومن المعروف توزيع الخلايا السرطانية. وسيساعد هذا الاستهداف والكشف على وجه التحديد في علاج سرطانات متطايرة المراحل المتأخرة والأورام التي يصعب الوصول إليها، ويعطي دلائل على انتشار تلك الأمراض وغيرها من الأمراض. كما أنه يطيل حياة بعض الأدوية التي وجد أنها تستمر لفترة أطول داخل جسيمات متناهية الصغر من عندما تم حقن الورم مباشرة، لأن الأدوية التي تم حقنها في الورم تنتشر بعيدا قبل أن تقتل بشكل فعال الخلايا السرطانية.

تطور كبير في علاج السرطان كان الاقتران من سيرنا (التدخلات رنا التدخل الصغيرة) مع تسليم جسيمات متناهية الصغر. في عام 1999، وصفت سيرنا لأول مرة كوسيلة جديدة لتثبيط تعبير البروتين في الخلايا.ومع ذلك، غالبا ما تدمر خيوط الحمض النووي الريبي بواسطة الآليات الخلوية قبل الوصول إلى أهدافها. الجسيمات النانوية توفر آليات الحماية والتسليم تحتاج جزيئات سيرنا للوصول إلى الأنسجة المستهدفة.

وقد دخلت عدة شركات بالفعل التجارب السريرية للعلاجات سيرنا تسليمها جسيمات متناهية الصغر (ألبر 2006).

التجميع الذاتي الجزيئي هو الظاهرة التي تجمع من خلالها الجزيئات بشكل عفوي في تكوينات مستقرة ومستقرة تقوم على تفاعلات ذرية مثل ارتباط الهيدروجين، مسعور وقوات فان دير فال. "البناء من أسفل إلى أعلى" من الجسيمات النانوية يستفيد من التجميع الذاتي الجزيئي لبناء هياكل محددة على أساس فهمنا لهذه التشكيلات العفوية. تطبيق واحد من هذا هو استخدام خصوصية واتسون-كريك الحمض النووي قاعدة الاقتران لبناء الأحماض النووية من هياكل محددة مع استخدامات معينة. في تطبيق آخر من التجميع الذاتي الجزيئي، قيد التطوير في سويسرا، يتم إدخال بروتينات المسام في الجسيمات النانوية خلال التجمع البوليمر. يتم تضمين المسام في مصفوفة السطح، وفتح وإغلاق تسمح تسليم المخدرات محددة لظروف بيئية معينة (في هذه الحالة تغييرات الرقم الهيدروجيني) في الخلية (بروز وآخرون

2006). المسام غالبا ما تكون مفتوحة أو قريبة لأنها تتفاعل مع درجة الحموضة، ودرجة الحرارة أو العوامل البيئية الأخرى. استخدام مسام مماثلة في الجسيمات النانوية يسمح تسليم محددة أو بيوسنسينغ في ظل ظروف الخلوية محددة، على سبيل المثال، تسليم الأنسولين عندما تشير مستويات السكر في الدم الحاجة.

بعد تسليم الحمولة النافعة، غالبا ما يكون من المرغوب فيه إزالة الجزيئات النانوية بطريقة ما أو استقلابها بشكل مثالي دون أي آثار جانبية سامة.

في الواقع، فإن مزايا استخدام الجسيمات النانوية هي أن الآثار الجانبية السامة للإشعاع التقليدي والعلاج الكيميائي يمكن تجنبها، من خلال علاج الورم فقط، أو غير صحية، الخلايا وعدم الإضرار الأنسجة الصحية القريبة. ومن المتوقع أن تكون بعض الجسيمات النانوية آمنة نسبيا بسبب ميلها إلى الذوبان مرة واحدة داخل الخلايا، وبعضها يتكون من مواد تستخدم بالفعل في الطب الحيوي، مثل الجسيمات النانوية المصنوعة من البوليمرات نفسها المستخدمة في الغرز (بوليس، 2006). أيا كان النهج، فوائد جسيمات متناهية الصغر تسليم هائلة وتشمل تحسين التوافر البيولوجي للأدوية عن طريق استهداف أجهزة معينة، والأنسجة أو الأورام، وبالتالي توفير أعلى جرعة من المخدرات مباشرة حيث هناك حاجة، والحد من النفايات والتكاليف بسبب انهيار قبل المخدرات تلبية هدفها.

الطب النانوي هو مجال جديد نسبيا من التكنولوجيا الحيوية، ولكن إمكانيات العلاجات والجراحات الجديدة لعلاج الأمراض والأمراض مثل السرطان، تبدو لا نهاية لها. مفهوم نانوروبوتس وآلات إصلاح الخلايا هو أيضا قابلة للحياة، وربما في يوم من الأيام تكون شائعة مثل أخذ الأسبرين هو اليوم.

_{المصادر:}

كيم، 2007. منصات التكنولوجيا النانوية والتحديات الفسيولوجية لعلاج السرطان.

إن بريس، دوي. غزاله / 10. 1016 / ي. نانو. 2006. 12. 002.

ألبر، 2006، الجسيمات النانوية وسيرنا - شركاء على طريق علاجات السرطان الجديدة.نسي التحالف من أجل التكنولوجيا النانوية في السرطان. هتب: // نانو. سرطان. GOV / news_center / monthly_feature_2006_august. آسيا والمحيط الهادئ.

بروز إت آل. ، 2006. نحو المفاعلات الحيوية نانوسيزي ذكي: A- قابلة للتحويل، قناة مجهزة، وظيفية نانوكونتينر البوليمر. نانو ليترز 6 (10): 2349-2353.

بوليس، 2006. واحد طلقة تشيمو. مراجعة التكنولوجيا. هتب: // شبكة الاتصالات العالمية. technologyreview. كوم / read_article. ASPX؟ الفصل = specialsections والشوري = emergingtech & معرف = 16469.