ترکیب زیست مواد و درگاه‌های منطقی برای کمک به رهایش هوشمندانه دارو

تاریخ : ۲۲ بهمن, ۱۳۹۶

تعداد بازدید : ۲۲۲

5 امتیاز از 1 رای
نسخه چاپی
موضوعات :

یکی از چالش‌های مربوط به رسانش دارو اختصاصی بودن شیوه رهایش است. در پژوهش حاضر درگاه‌هایی هوشمند ساخته شده‌ اند که در پاسخ به نوعی خاص از محرک و یا مجموعه‌ای از آن‌ها محتوای دارویی را آزاد می‌کند. این روش خاص می‌تواند به درمانی منطقی و دقیق در آینده تبدیل شود.

درمان دارویی موجب نجات جان انسان‌ها می‌شود اما می‌تواند با انتقال غیراختصاصی دارو موجب آسیب به سلامتی افراد شود و هزینه‌های غیرپیش‌بینی را نیز تحمیل کند. برای کم کردن این آسیب‌ها دانشمندان بر آن شدند تا سیستم تحویل دارویی را طراحی کنند که بتواند محموله دارویی و سمی خود را دقیقاً در محل اثر که می‌تواند تومور، پاتوژن، بافت آسیب دیده و یا ناحیه عفونی شده باشد، تخلیه کند.
پژوهشگران ماده‌ای زیستی به نام هیدروژل را برای سیستم انتقال، طراحی کردند. در این سیستم از اصول اساسی ریاضی بهره برده شد تا ترکیب مورد نظر ماده دارویی را تا زمانی که به شرایط محیطی پیش‌فرض برسد در خود محصور ‌کند. این شرط محیطی می‌تواند حضور نوعی آنزیم یا شرایط اسیدی که نمونه آن را در محیط‌های توموری می‌بینیم، باشد. این محرک‌ها می‌توانند در فرایند ترکیب، خاموش شوند که این امکان را به دانشمندان می‌دهد که بتوانند الگوهای متفاوتی را برای ترکیب با شرط محیطی منحصر به فرد آزمایش کنند.
در این رویکرد تنظیمی طراحی شده مواد زیستی هم‌چون کامپیوترهای مستقل عمل می‌کنند و هیدروژل می‌تواند براساس ورودی‌های وابسته به محیط ترکیبات خود را آزاد کند. این طراحی دارای منطقی شگفت‌انگیز است و مسیری جدید را در پزشکی با دقت بالا ایجاد کرده است.
هیدورژل مجموعه‌ای از شبکه‌های پلی‌مری است که از بیش از 90 درصد آب ایجاد شده است. هیدروژل برای تبدیل شدن به معبر برای عبور داروهای درمانی، سلول‌های خاص با مولکول‌های نشان‌دار و دارورسانی به دریافت کنندگان پیوند در مهندسی بافت دچار تغییر شده‌اند.
نکته مهم در طراحی این هیدروژل‌هاست که آن‌ها را منحصر به فرد می‌کند. در طراحی این شبکه‌ پلی‌مری از دریچه‌های به هم متصل استفاده می‌شود که به گونه‌ای طراحی شده‌اند که تنها در پاسخ به شرطی محیطی(مثلا یک آنزیم که در بافت یا اندام خاصی تولید می‌شود، آنزیمی که در شرایط دمایی یا اسیدیته خاصی فعال است) خاص گشوده می‌شوند همانند هر قفلی که فقط با کلید منحصر به فرد خود باز می‌شود.
در این طرح برای ساخت هیدروژل‌ها از منطق جبر بولی(جبری که در آن مقدار متغیرها، درست یا غلط می‌باشد که معمولاً به همین ترتیب با0و1 نشان داده می‌شود( استفاده شد. که به ورودی‌ها دستورهای دوتایی YES و AND(OR) داده شد. سه نوع از هیدروژل‌ها ساخته شدند که هر کدام که یک نوع از دریچه YES را داشتند که به یک نوع شرایط محیطی خاص پاسخ می‌دادند.
دریچه اول YES از پپتیدهای کوچکی ایجاد شده است که در پاسخ به آنزیمی به نام ماتریکس متالوپروتاز(MMP) باز می‌شود و محتویات خود را آزاد می‌کند. و اگر در محیط نباشد دست‌نخورده باقی می‌ماند. دریچه دوم YES که محتوی گروه‌های سنتزی به نام اورتو نیتروبنزیل استر(oNB) است که در پاسخ به نور واکنش نشان می‌دهد و باز می‌شود. سومین دریچه شامل پیوندهای دی‌سولفیدی است که در واکنش با مواد شیمیایی کاهیده می‌شوند و ترکیبات دیگر تأثیری بر روی آن‌ها ندارند.
آن‌ها هم‌چنین هیدروژل‌هایی با ترکیبی از دریچه های YES را طراحی کردند که فقط به یک شرط محیطی پاسخ نمی‌دهند و در حضور نور و (AND) آنزیم، کاهنده یا(OR) نور، آنزیم و (AND) نور و( AND) کاهنده پاسخ خود را بروز می‌دهند و محتویات خود را آزاد می‌کنند. این هیدروژل‌های چنددریچه‌ای می‌توانند به عنوان حاملی در پاسخ به یک محرک محیطی خاص نیز عمل کنند.
تیم پژوهشی هم‌چنین از دریچه‌های AND برای عبور داروهای ضدسرطان دوکسوروبیسین استفاده کردند. دوکسوربیسین محتوی هیدروژل مخلوط شده با کشت سلول‌های سرطانی مشتق شده از تومور است. و هیدروژل و سلول‌های سرطانی، سالم و دست نخورده باقی ماندند. فقط در صورتی باز شدن دریچه‌ها مشاهده شد که بیش از یک محرک در محیط حضور داشت مثلا MMP و (AND) کاهنده‌ها .
از منطق جبر بولی استفاده شد تا سیستم هوشمند انتقال دارو و ابزاری برای مهندسی بافت طراحی شود که عملکرد را به یک عضو، بافت و ناحیه بیماری هم‌چون محیط‌های توموری محدود کند. و بدین ترتیب می‌توان از نزدیک شدن به هدف دارورسانی اختصاصی سخن گفت.

منبع : https://phys.org/news/2018-01-biomaterials-logic-gates-therapeutics-response.html

نظر شما
نظرسنجی

کتاب‌های‌ معرفی‌ شده در سایت را چگونه ارزیابی‌ می‌کنید؟