ه‍.ش. ۱۳۹۰ شهریور ۷, دوشنبه

انتقال داروهاي آب دوست به بدن به کمک فناوري نانو

خلاصه :
در طول دهه‌هاي اخير تحقيقات بر پايه ي فرآيندهاي با انرژي پايين با توليد نانوامولسيون‌ها متمرکز بوده است. اين امر باعث معطوف شدن اين فناوري در شاخه‌هاي نانوپزشکي، رسانش دارويي، وسايل آرايشي و بهداشتي و غيره شده است. يکي از اين روش ها، روش دماي تغيير فاز (PIT) است.با استفاده از اين روش نانوامولسيوني حاوي ميسل‌هاي معکوس که داروهاي آب دوست را درون هسته ي آب دوست خود پوشش دهي کرده‌اند تهيه مي‌شود. بارگذاري داروها در پوشش‌هايي در اندازه ي نانو موجب بالا رفتن اثرات دارو در بدن و کاهش اثرات جانبي ونيز موجب جلوگيري از تخريب زود هنگام آن در بدن مي‌شود.همچنين در رساندن دارو به محل مناسبش در بدن (دارورساني هدفمند ) و نيز کنترل شرايط رهاسازي آن (رهاسازي کنترل شده ) موثر است.



1- مقدمه:
دوعامل جريان توسعه دارو در نانو ساختارها را پيش مي‌برد: شکل‌بندي دارو و مسير اجرا. شکل‌بندي‌هاي جديد دارويي که از علم مواد و فناوري نانو گرفته شده است، منجر به ايجاد ذرات نانو، ليپوزوم ها، ميسل ها، دنديمرها، کريستال‌هاي مايع، هيدروژل‌ها، پليمرهاي نشان دار مولکولي، ترکيب پلي مرهاي سنتزي ومولکولهاي زيستي شده است[1].در طول سال‌هاي اخير ميسل‌هاي نرمال5 به عنوان ناقلين دارويي مورد توجه خاص بوده‌اند.خصوصيت آن‌ها در حل کردن مواد نامحلول در هسته ي آب گريز خود اين امکان را به آن‌ها داده است که درمورد داروهاي مختلف آب گريز و نيز داروهايي که اثرات جانبي قوي دارند از آن‌ها به عنوان عامل انتقال اين مواد استفاده کنند.به عنوان مثال به تازگي انتقال داروي ضد سرطان دوکسوروبيسين به‌وسيله‌ي ميسل‌ها مورد بررسي قرار گرفته است[2]. ميسل‌هاي معکوس نيز به عنوان ناقلين داروهاي آب دوست مورد توجه دانشمندان قرار گرفته‌اند. استفاده از نانوامولسيون‌هاي حاوي ميسل‌هاي معکوس بارگذاري شده با داروي آب دوست، به عنوان روش جديدي براي نانو پوشش دهي مواد آب دوست ارايه شده است. نانوامولسيون‌ها به عنوان امولسيون‌هايي در مقياس نانو تعريف مي‌شوند و تشکيل يک محلول کاملا مقاوم را مي‌دهند.آن‌ها با ميکروامولسيون‌ها متفاوت اند. ميکروامولسيون‌ها از نظر سينتيکي کم ثبات اند[3].

2- ماده ي فعال سطحي 6، ميسل نرمال و ميسل معکوس:
مواد فعال سطحي، مولکولهاي دوگانه دوستي هستند که ازيک قسمت قطبي آب دوست که به عنوان گروه سر ناميده مي‌شود و يک بخش غيرقطبي هيدروکربني آب گريز که گروه دم ناميده مي‌شود، تشکيل شده‌اند.اين مولکول‌ها در بالاتر از غلظت خاصي که غلظت بحراني ميسلي شدن ناميده مي‌شود به صورت تجمعات سازمان يافته‌اي به نام ميسل خود تجمعي مي‌کنند. ميسل‌ها دو دسته هستند؛ در يک محيط آبي يا حلال قطبي دم‌هاي آب گريز طوري گرد هم جمع مي‌شوند که تماسشان با آب به حداقل مي‌رسد و سرهاي آب دوست به سمت بيرون به طوري که بيشترين تماس با آب را داشته باشند قرار مي‌گيرند. اين نوع ميسل را ميسل نرمال مي‌نامند[4]. در حلال‌هاي غير آبي و غير قطبي حالت عکس اتفاق مي‌افتد. يعني گروه‌هاي سر قطبي به سمت داخل و گروه‌هاي آب گريز به سمت بيرون جهت‌گيري مي‌کنند. ميسل حاصل را ميسل معکوس مي‌نامند[5].شکل 1 اين سه مفهوم را به خوبي نشان مي‌دهد.
شکل 1: ماده ي فعال سطحي، ميسل نرمال و ميسل معکوس[استفاده از 4].

- فرآيند توليد نانوامولسيون ها:
فرايند توليد نانوامولسيون‌ها 2دسته است: در دسته ي اول از فرآيندهاي با انرژي بالا استفاده مي‌کنند.گروه دوم طي فرآيندهاي کم انرژي، با استفاده از خصوصيات فيزيکوشيميايي ذاتي مواد فعال سطحي تشکيل مي‌شوند. استفاده از روش دوم براي رسانش دارويي، علاوه‌بر کم انرژي بودن فرآيند، از تخريب دارو در طول فرآيند‌هاي رسيدن به محل موردنظر، محافظت مي‌کند.ازميان روش‌هاي با انرژي پايين مي‌توان به 2 روش اشاره کرد:
1- روش توليد خودبه‌خودي امولسيون‌ها و 2- روش دماي تغيير فاز[3].
مطالعات نشان داده است که اين 2 روش سيستم‌هاي بسيار نزديکي هستند.اما تمرکز در اين مقاله بيشتر بر روي روش دماي تغيير فاز است.

4- روش دماي تغيير فاز (PIT) :
روش دماي تغيير فاز يکي از بهترين روش‌هاي قابل دسترس براي انتخاب امولسيون کننده‌ها است. دماي تغيير فاز دمايي است که در آن امولسيون از نوع آب در روغن W/O) ) به نوع روغن در آب (O/W) تبديل مي‌شود [6]. در واقع اساس اين فرآيند بر اين حقيقت استوار است که تشکيل امولسيون از مواد فعال سطحي به‌وسيله‌ي دما قابل کنترل است. در دماهاي پايين مولکول‌هاي دوگانه دوستي مانند مواد فعال سطحي، حلاليتشان در آب بيشتر است و ماکرو امولسيون‌هاي روغن در آب تشکيل مي‌دهند و در دماهاي بالا حلاليتشان در روغن افزايش مي‌يابد و ماکرو امولسيون‌هاي آب در روغن تشکيل مي‌دهند[3].مطابق مطالعه ي دانشمندان مهاجرت مولکول‌هاي دوگانه دوست از فاز روغن به فاز آب با تغيير ناگهاني دما امکان‌پذير است[7].به عبارت ديگر زماني که سيستم در آغاز در دمايي بالاتر از دماي PIT است و به‌وسيله‌ي آب ناگهان رقيق مي‌شود و دمايش به پايين‌تراز دماي PIT مي‌رسد، يک تغيير ناگهاني در فاز اتفاق مي‌افتد و از حالت آب در روغن به حالت روغن در آب تبديل مي‌شود[3].

5- تعيين PIT:
به‌وسيله‌ي چندين روش تعيين مي‌شود. يکي روش چشمي است. در بالاي اين دما امولسيون رقيق و آبکي است.در پايين اين دما امولسيون سفيد، کدر و غليظ است. همچنين مي‌توان اين دما را به‌وسيله‌ي هدايت سنجي اندازه گرفت. روش سوم تعيين به‌وسيله‌ي pH است. در بالاي اين دما PH ناپايدار است. اما در پايين اين دما کاملا ثابت است. در واقع در بالاي اين دما pH روغن را اندازه مي‌گيريم و براي اندازه‌گيري pH بايد نيروي يوني و هدايت داشته باشيم که روغن هيچ کدام را ندارد[6].

6- استفاده از PIT در تهيه ي نانوامولسيون‌هاي حاوي ميسل‌هاي معکوس:
عيب روش دماي تغيير فاز اين است که در طي آن تنها نانوامولسيون‌هاي روغن در آب تشکيل مي‌شود و بنابراين اين نانوامولسيون‌ها تنها قادرند که مولکول‌هاي آب گريز را بارگذاري کنند[6]. اما به تازگي دانشمندان با استفاده از اين روش نانوامولسيون‌هاي حاوي ميسل‌هاي معکوس تهيه کرده‌اند.اين سيستم قادر به بارگذاري داروهاي آب دوست و انتقال آن به بدن است.اين راهکار حلاليت مولکول‌هاي آب دوست در روغن، در قالب يک سيستم ميسلي معکوس مقاوم است.کارهاي قبلي که در اين زمينه گزارش شده است شامل استفاده ي گسترده از پلي مر ها، حلال‌هاي آلي و روش‌هاي پرانرژي است. با اين همه نانوپوشش دهي مواد آب دوست هنوز بحث برانگيز است و جاي کار دارد [3].
در مطالعه اين دانشمندان با استفاده از يک ماده ي فعال سطحي چربي دوست، يک محلول با ميسل‌هاي معکوس تهيه مي‌شود. داروي آب دوست مورد نظر به آن اضافه مي‌شود. خاصيت آب دوستي دارو باعث مي‌شود که اين داروها در داخل ميسل‌هاي معکوس جاي گيرند.به طور جداگانه يک ماده ي فعال سطحي ديگر، آب و روغن در مقادير مشخص با هم مخلوط مي‌شوند.سپس دما به آرامي بالا مي‌رود. (دماي PIT قبلا براي اين محلول اندازه گرفته شده است). محلول ميسل‌هاي معکوس تشکيل شده در روغن که دارو درون آن‌ها بار‌گذاري شده بود، به اين سيستم گرم اضافه مي‌شود. سپس يک رقت ناگهاني با آب در دماي اتاق صورت مي‌گيرد. نتيجه تشکيل نانوامولسيون‌هاي تک تفرقي و بارگذاري شده ي دارويي با قطر ذرات 10 تا 20 نانومتر است. محلول‌هاي به دست آمده از اين روش، تا ماه‌ها پايدار هستند و اثبات شده است که به خاطر شکل خاصي که دارند، به‌وسيله‌ي سيستم ايمني بدن قابل‌شناسايي نيستند. شکل 2 فرآيند توليد اين سيستم را به خوبي نشان مي‌دهد[3].

شکل 2: استفاده از روش PIT در تهيه ي نانوامولسيون[3].
- جمع‌بندي:
تهيه ي نانوامولسيون‌ها ي حاوي ميسل‌هاي معکوس بارگذاري شده با مواد آب دوست به‌وسيله‌ي روش کم انرژي PIT پيشنهادي قوي براي انتقال داروهاي آب دوست به بدن است. نانوامولسيون‌هاي به دست آمده از اين روش مقاوم اند و زماني که با مواد دارويي مناسب بارگذاري شوند با آن‌ها سازگارند.به علاوه اين نانوسيستم‌ها به خاطر شکل خاصي که دارند به‌وسيله‌ي سيستم ايمني قابل‌شناسايي نيستند.نانوامولسيون‌هاي تشکيل شده از روش دماي تغيير فاز تا ماه‌ها پايدارند و اندازه ي قطر ذرات آن‌ها 10 تا 20 نانومتر است.

8- منابع: 
 1- Pison U, Welte T, Giersig M, Groneberg D , Europian Journal of Pharmacology , Vol. 533 , 2006;341-350
2- Cha E , Kim E, Ahn Ch, Macromolecular Research,Vol. 18, No.7, 2010;686-689
3- Anton, N. and et all,Int. J. Pharm.,Vol. 398, 2010;204-209
4-Rangel C , Pessoa A ,Tavares L ,J Pharmaceut Sci, No. 8 (2) : 2005; 147-163
5-Colloids and interfaces in life sciences,Willem Norde,published in Taylor and Francis e-Library,2005;p198
6- http://www.zenitech.com/documents/new%20pdfs/articles/Dr%20Z%20emulsions%20using%20%20PIT%20method.pdf
7- Anton, N. , Vandamme T.,Int. J. Pharm, Vol 377,2009;142-147
پانوشت:

  1.  Phase Inversion Temperature
  2. Reverse micelle .
  3. Targeted drug delivery Controlled release
  4. Normal micelle
  5. surfactant
  6.  Critical micelle concentration
 نویسنده : سولماز ملکي

رديابي و درمان سلول‌هاي سرطاني با استفاده از نانوذرات اکسيد آهن

گروهي از محققان آزمايشگاه فناوري پودري EPFL در سوئيس در تلاشند با استفاده از نانوذرات اکسيد آهن سلول‌هاي سرطاني را شناسايي و منهدم کرده و داروها را با دقت بسيار بالا به سلول‌هاي بيمار درون بدن برسانند.

نانوذرات اَبَرپارامغناطيس اکسيد آهن با قطر 5 تا 10 نانومتر که توسط پروفسور هانريش هافمن و گروهش مورد مطالعه قرار گرفته‌اند، بسيار نويدبخش هستند، زيرا زماني که در ميدان مغناطيسي خارجي قرار مي‌گيرند، ويژگي‌هاي مغناطيسي خود را بروز مي‌دهند. اين ويژگي در کاربردهاي خاص پزشکي همچون تشخيص بيماري‌هايي مثل آرتروز، تعيين موقعيت تومورها و از بين بردن سلول‌هاي سرطاني در بيماران از اهميت بالايي برخوردار است.




تشخيص سرطان

محققان EPFL روي سه کاربرد اصلي اين نانوذرات تمرکز داشته‌اند: تشخيص، درمان و حذف سلول‌هاي بدخيم. هافمن مي‌گويد: «در حال حاضر ذرات اکسيد آهن به‌عنوان عوامل وضوح تصوير MRI براي تشخيص سرطان کبد مورد استفاده قرار مي‌گيرند. ما امکان استفاده از اين ذرات در تشخيص انواع ديگر تومورها و همچنين بيماري‌هاي ديگري همچون آرتروز را بررسي مي‌کنيم. تشخيص آرتروز هدف اصلي يکي از پروژه‌هاي بزرگ EU FP-7 به نام Nanodiara است».

مکانيسم کار اين نانوذرات بدين شکل است: سلول‌هاي سرطاني گيرنده‌هايي روي سطح خود دارند. سطح خارجي نانوذرات به‌نحوي طراحي مي‌شود که پس از تزريق به بدن تنها به اين گيرنده‌ها متصل شوند. چون نانوذرات اکسيد آهن موقع قرار گرفتن در معرض ميدان مغناطيسي وضوح بافت‌ها را تغيير مي‌دهند، بنابراين مي‌توان موقعيت دقيق سلول‌هاي سرطاني را با استفاده از MRI تعيين کرد.
هافمن توضيح مي‌دهد: «تاکنون از اين روش تنها براي تشخيص سرطان کبد استفاده شده است، زيرا براي هر نوع از سرطان بايد عوامل خاصي روي نانوذرات اضافه شوند و اين عوامل رفتار نانوذرات را تغيير مي‌دهند. بنابراين درک رفتار نانوذرات در يک سيال پيچيده همچون خون مشکل مي‌شود».

درمان هدفمند

يکي از جنبه‌هاي اين تحقيق روي رسانش هدفمند داروها به سلول‌هاي خاص متمرکز بوده است. هافمن مي‌گويد: «نانوذرات اکسيد آهن مي‌توانند به‌طور مستقيم به‌درون اجزاي سلولي نفوذ کنند. اين ويژگي امکان رسانش داروها را به‌طور مستقيم به‌درون يک سلول فراهم مي‌آورد».

از بين بردن تومورها با استفاده از حرارت

نانوذرات اکسيد آهن علاوه بر تشخيص سلول‌هاي خاص و رسانش مستقيم دارو به آنها مي‌توانند تومورهاي استخواني را به شکل حرارتي از بين ببرند. در سرطان استخوان متاستاز اغلب در طول ستون فقرات اتفاق مي‌افتد. يکي از روش‌هاي فعلي درمان اين بيماري تزريق يک ماده سيمان‌مانند به مهره‌هاست تا بدين طريق آنها را در جاي خود ثابت کند. اگر نانوذرات اکسيد آهن قبل از تزريق اين ماده به آن اضافه شوند، مي‌توانند پس از جامد شدن اين ماده با استفاده از يک ميدان خارجي متناوب تا 46 درجه سانتي‌گراد گرم شده و سلول‌هاي سرطاني اطراف خود را از بين ببرند. تحمل حرارتي سلول‌هاي سرطاني پايين‌تر از سلول‌هاي عادي است و بنابراين زودتر از بين مي‌روند.

http://actu.epfl.ch//