Sci - nature wiki

استخدام “البلورات النانوية المشعرة” لتقليل الآثار الجانبية لأدوية السرطان

0
البلورات النانوية السليلوز الشعرية لالتقاط أدوية العلاج الكيميائي

رسم تخطيطي لبلورات السليلوز النانوية التي تلتقط أدوية العلاج الكيميائي بامتدادات مشعرة هندسية مشحونة. الائتمان: معهد تيراساكي للابتكار الطبي الحيوي

يطور العلماء “بلورات نانوية مشعرة” نباتية لإزالة أدوية العلاج الكيميائي الزائدة من الدم.

يصاب ملايين الأشخاص حول العالم بالسرطان كل عام. أكثر من 39٪ من الرجال والنساء تم تشخيص إصابتهم بالسرطان خلال حياتهم. العلاج الكيميائي هو العلاج الأكثر شيوعًا ، والعلاج القياسي للسرطان والتوصيل المستهدف لهذه الأدوية إلى موقع الورم يزيد من فعاليتها. ومع ذلك ، قد تستمر الأدوية الزائدة في الانتشار إلى بقية الجسم وتسبب آثارًا جانبية متعددة ، بما في ذلك فقر الدم ، والالتهابات المزمنة ، وتساقط الشعر ، واليرقان ، والحمى.

تمت محاولة عدد من الطرق المقترحة لإزالة أدوية العلاج الكيميائي غير المرغوب فيها ، ولا سيما عقار دوكسوروبيسين (DOX) المستخدم على نطاق واسع من الدم. لكن هذه الأساليب أدت إلى انخفاض غير كاف في مستويات إزالة DOX. الاستراتيجيات الإضافية التي تستخدم الجسيمات النانوية المشحونة كهربائيًا لربط DOX تفقد فعاليتها عند التعرض للجزيئات المشحونة والبروتينات الموجودة في الدم ، على الرغم من إضافة المواد التي تهدف إلى حماية قدرة الارتباط.

ابتكر فريق تعاوني ، ضم علماء من جامعة ولاية بنسلفانيا ومعهد تيراساكي للابتكار الطبي الحيوي (TIBI) ، طريقة لمواجهة هذه التحديات.

الطريقة الموضحة في مواد الكيمياء اليوم، يعتمد على بلورات السليلوز النانوية المشعر – جسيمات نانوية تم تطويرها من المكون الرئيسي لجدران الخلايا النباتية وتم هندستها للحصول على أعداد هائلة من “شعيرات” سلسلة البوليمر الممتدة من كل طرف. تزيد هذه الشعيرات من قدرة البلورات النانوية على التقاط الأدوية بشكل كبير بما يتجاوز قدرة الجسيمات النانوية التقليدية وغيرها من المواد.

لإنتاج بلورات السليلوز النانوية المشعرة القادرة على التقاط أدوية العلاج الكيميائي ، قام الباحثون بمعالجة ألياف السليلوز الموجودة في لب الخشب اللين كيميائيًا ونقلوا شحنة سالبة على الشعر ، مما يجعلها مستقرة ضد الجزيئات المشحونة الموجودة في الدم. هذا يصحح المشاكل الموجودة في الجسيمات النانوية التقليدية ، التي يمكن أن تصبح شحنتها خاملة أو تقل عند تعرضها للدم ، مما يحد من عدد جزيئات الدواء موجبة الشحنة التي يمكن أن ترتبط بها بأعداد ضئيلة.

تم اختبار فعالية الارتباط بالبلورات النانوية في مصل الدم البشري ، وهو الجزء السائل الغني بالبروتين في الدم. لكل جرام من البلورات النانوية السليلوزية الشعرية ، تمت إزالة أكثر من 6000 ملليجرام من DOX بشكل فعال من المصل. وهذا يمثل زيادة في التقاط DOX من مرتين إلى ثلاث مرات من حيث الحجم مقارنة بالطرق الأخرى المتاحة حاليًا.

علاوة على ذلك ، حدث التقاط DOX مباشرة بعد إضافة البلورات النانوية ولم يكن للبلورات النانوية أي آثار سامة أو ضارة على خلايا الدم الحمراء في الدم الكامل أو على نمو خلايا الخلايا السرية البشرية.

يمكن أن يكون لمثل هذه الوسائل القوية لالتقاط الأدوية داخل الجسم تأثير كبير على نظم علاج السرطان ، حيث يمكن رفع الجرعات إلى مستويات أكثر فاعلية دون القلق من الآثار الجانبية الضارة.

قدم الباحث الرئيسي ، أمير شيخي ، الأستاذ المساعد في الهندسة الكيميائية والهندسة الطبية الحيوية في ولاية بنسلفانيا ، مثالاً على مثل هذا التطبيق. بالنسبة لبعض الأعضاء ، مثل الكبد ، يمكن إعطاء العلاج الكيميائي محليًا من خلال القسطرة. إذا تمكنا من وضع جهاز يعتمد على البلورات النانوية لالتقاط الأدوية الزائدة الخارجة من الوريد الأجوف السفلي للكبد ، وهو وعاء دموي رئيسي ، يمكن للأطباء إعطاء جرعات أعلى من العلاج الكيميائي لقتل السرطان بسرعة أكبر دون القلق بشأن إتلاف الخلايا السليمة. بمجرد الانتهاء من العلاج ، يمكن إزالة الجهاز “.

بالإضافة إلى إزالة عقاقير العلاج الكيميائي الزائدة من الجسم ، يمكن أن تستهدف البلورات النانوية السليلوز المشعرة أيضًا مواد أخرى غير مرغوب فيها مثل السموم والأدوية المسببة للإدمان لإزالتها من الجسم ، وقد أظهرت التجارب أيضًا فعالية البلورات النانوية في تطبيقات الفصل الأخرى ، مثل في استرجاع العناصر القيمة من النفايات الإلكترونية.

قال علي خادم حسيني ، المدير والمدير التنفيذي في معهد تيراساكي للابتكار الطبي الحيوي: “ما بدأ كمفهوم بسيط نسبيًا ، تطور إلى وسيلة فعالة للغاية لفصل المواد”. “هذا يخلق إمكانات لتطبيقات واسعة النطاق وذات تأثير في الطب الحيوي وعلوم المواد.”

المرجع: “هندسة بلورات نانوية من السليلوز المشعر لالتقاط أدوية العلاج الكيميائي” بقلم سارة إيه إي يونغ ، وجوي مثامي ، وميكا بيتشر ، وبيتار أنتوفسكي ، وباتريشيا وامي ، وروبرت دينيس مورفي ، وريهانة هاجناز ، وأندرو شميدت ، وصمويل كلارك ، وعلي خادم حسيني وأمير شيخي ، 30 ديسمبر 2021 ، مواد الكيمياء اليوم.
DOI: 10.1016 / j.mtchem.2021.100711

المؤلفون الإضافيون هم سارة إي يونغ ، جوي موثامي ، ميكا بيتشر ، بيتار أنتوفسكي ، باتريشيا واميا ، روبرت دينيس مورفي ، ريحانة هاغناز ، أندرو شميدت ، وصمويل كلارك.

تم دعم هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة (1R01EB024403-01).

Leave A Reply

Your email address will not be published.