چرا نانوتکنولوژی در جهان امروز اینقدر مهم است؟

امید است که نانوتکنولوژی بتواند مجموعه ارزشمندی از ابزارهای تحقیقاتی و دستگاه های مفید بالینی در آینده نزدیک ارائه کند. طرح ملی نانوتکنولوژی انتظار دارد که کاربردهای تجاری جدیدی در صنعت داروسازی از جمله سیستم های پیشرفته تحویل دارو, درمان های جدید و تصویربرداری در بدن توسعه یابد.

ارتباطات عصبی – الکترونیک و دیگر حسگرهای مبتنی بر نانوالکترونیک نیز اهداف تحقیق حاضر هستند. در زمینه نظری نانوتکنولوژی, تصور می شود که دستگاه های تعمیر سلولی می توانند در زمینه پزشکی انقلابی ایجاد کنند.

فن آوری نانو برای ارائه یک روش جدید و بهبود یافته برای تشخیص و درمان سرطان طراحی شده است. دستگاه های مقیاس نانو می توانند با مولکول های بیولوژیکی بزرگ روی سطح و داخل سلول های درگیر در سرطان تعامل داشته باشند.

از آنجا که فرآیندهای زیستی, از جمله رویدادهایی که منجر به توسعه سرطان می شوند, در مقیاس نانو در سطح و درون سلول ها رخ می دهند, فن آوری نانو ابزارهای فراوانی را برای این زمینه ارائه می دهد.

فواید تشخیصی فناوری نانو تکنولوژی:

در مبارزه با سرطان, پیروز شدن نیمی از نبرد براساس تشخیص اولیه است.

تصویربرداری فناوری نانو تکنولوژی:

روش های تصویربرداری در حال حاضر می توانند طیف وسیعی از سرطان ها را تشخیص دهند. این امر اغلب سال ها طول می کشد:تا این زمان, هزاران سلول تکثیر می کنند و یا شاید پخش هم شوند.

حتی در مواردی که قابل رویت است, ماهیت تومور – بدخیم یا خوش خیم – و ویژگی هایی که ممکن است به یک درمان خاص پاسخ دهد, باید از طریق نمونه برداری تهاجمی ارزیابی شود.

به جای آن تصور کنید که اگر سلول های سرطانی یا حتی پیش سرطانی با دستگاه های اسکن معمولی تشخیص و برچسب گذاری شوند.

دو چیز لازم است:

1. چیزی که به طور خاص یک سلول سرطانی را مشخص می کند
2. چیزی که آن را قادر به دیدن می سازد

هر دو می توانند از طریق نانوتکنولوژی به دست آیند.

برای مثال, آنتی بادی های موجود در سلول های سرطانی می توانند بر روی نانوذرات پیدا شوند، تا زمانی که تصاویر تشدید مغناطیسی (mri) یا توموگرافی محاسبه شده (ct) مورد استفاده قرار گیرند, یک سیگنال کنتراست بالا ایجاد شود.

بنابراین نانوتکنولوژی می تواند تجسم کردن نشانگرهای مولکولی باشد که مراحل و انواع سرطان ها را شناسایی می کنند و به پزشکان اجازه می دهند سلول ها و مولکول های غیرقابل کشف را از طریق تصویربرداری معمول ببینند.

فناوری نانو تکنولوژی در غربالگری بیومارکر:

بررسی تشخیصی برای فعالیت زیستی در بافت ها و مایعات می تواند به طور بالقوه توسط نانوتکنولوژی ایجاد و تحول یابد. سرطان فردی با تغییر در بیان و توزیع ده ها تا صدها مولکول متفاوت از هم دیگر است.

همان طور که داروها پیش می روند، ممکن است نیاز به تشخیص همزمان چندین مشخصه زیستی برای شناسایی سرطان برای انتخاب درمان داشته باشد. سنسورهای پایه نانومقیاس و نانوسیم ها می توانند بیومارک های سرطانی را تشخیص دهند.

نانوذرات از جمله نقاط کوانتومی، که نور رنگ های مختلف را بسته به اندازه خود ساطع می کنند، می توانند تشخیص همزمان مارکرهای چندگانه را ممکن سازند.

در این تصویر، نقطه های کوانتومی به صورت کره های طلایی به تصویر کشیده می شوند، که رشته های DNA آسیب دیده را جذب می کنند و با سرطان مرتبط هستند.

هنگامی که نقطه های کوانتومی در معرض انواع خاصی از نور قرار می گیرند، انرژی را به مولکول های فلورسنت انتقال می دهند، که به صورت کره های صورتی نشان داده می شوند که نور ساطع می کنند.

این امر محققان را قادر می سازد تا رشته های DNA مرتبط با سرطان را شناسایی و شمارش کنند.اما عیب آن، این است که نقطه های کوانتومی معمولاً از عناصر بسیار سمی ساخته می شوند.

فواید درمان و نتایج بالینی با فناوری نانو تکنولوژی:

درمان های سرطانی در حال حاضر محدود به جراحی، تشعشع درمانی، هورمون و شیمی درمانی است. هر چهار تای این روش ها آسیب به بافت های طبیعی و گاهی از بین بردن کامل سرطان را به خطر می اندازند. نانو تکنولوژی روشی برای درمان مستقیم و به طور انتخابی در سلول های سرطانی ارائه می دهد.

فناوری نانو تکنولوژی و نانوحامل ها:

شیمی درمانی مرسوم از داروهای شناخته شده برای کشتن سلول های سرطانی استفاده می کند. اما این داروها سلول های سالم را به علاوه سلول های تومور می کشند که منجر به اثرات جانبی معکوسی مثل حالت تهوع، ناخوشی، کاهش مو، خستگی، به خطر افتادن عملکرد سیستم ایمنی و آسیب احتمالی به قلب و دیگر اندام ها می شوند.

نانوحامل ها به عنوان حامل دارو برای شیمی درمانی مورد استفاده قرار می گیرند، که مستقیماً دارو را به تومور و یا تامین خون منتقل می کنند، در حالی که بافت سالم را حفظ می کنند. نانوحامل ها چندین مزیت نسبت به شیمی درمانی سنتی دارند.

ویژگی آن ها:

• محافظت از دارو در بدن قبل از رسیدن به هدف
• افزایش جذب داروها به داخل تومورها و در سلول های سرطانی.
• اجازه می دهید کنترل بهتری نسبت به زمان بندی و توزیع داروها به بافت داشته باشد و برای انکولوژیست ها ها برای ارزیابی چگونگی عملکرد آن ها برای انکولوژیست ها آسان تر باشد.
• جلوگیری از دارو از تعامل با سلول های طبیعی، در نتیجه از اثرات جانبی آن ها پرهیز می کند.

هدف گیری منفعل:

در حال حاضر چندین داروی ضد نانوحامل در بازار وجود دارند که بر هدف قرار دادن غیرفعال از طریق فرآیندی که به عنوان “نفوذپذیری و نگهداری بالا” شناخته می شود تکیه دارند، زیرا اندازه و خواص سطحی آن ها می تواند از طریق دیواره های ظرف خون به بافت ها منتقل شود.

علاوه بر این، تومورها تمایل دارند که رگ های خونی و زه کشی لنفاوی ناقص داشته باشند، که باعث تجمع نانوذرات در آن ها می شوند:این مواد حاوی سمیت سلولی مرتبط هستند که مورد نیاز است، از بافت سالم محافظت می کند و اثرات جانبی مضر را کاهش می دهد.

هدف گیری فعال:

نانوذرات از طریق مولکول هایی که بر روی سطح سلول خود بیان می کنند، به طور فعال دارو را به سلول های سرطانی هدایت می کنند.مولکول هایی که به گیرنده های سلولی خاص متصل می شوند را می توان به یک نانوذره متصل کرد، تا به طور فعال سلول های گیرنده را مورد هدف قرار دهند.

هدف گیری فعال حتی می تواند برای انتقال دارو به سلول سرطانی به وسیله القای سلول برای جذب، مورد استفاده قرار گیرد. هدف گیری فعال را می توان با هدف قرار دادن غیر فعال برای کاهش بیشتر برهمکنش دارو با بافت سالم به منظور دستیابی به کاهش بیشتر در تومور با استفاده از دوزهای پایین تر دارو، ترکیب کرد.

تخریب از داخل:

با انتقال از عوامل شیمی درمانی مرسوم که مکانیسم های مولکولی طبیعی را فعال می کنند تا مرگ سلولی را القا کنند، محققان در حال بررسی راه هایی برای نابود کردن فیزیکی سلول های سرطانی در داخل هستند.یکی از این فنآوری ها از “نانو شل ها” در آزمایشگاه برای نابود کردن تومور از داخل استفاده کرده است.

نانو شل شامل مهره هایی است که حدود سه میلیونیوم پهنا دارد و یک دیوار فلزی خارجی و هسته مرکزی سیلیکون در آن وجود دارد. نانو شل ها را می توان برای جذب نور فرکانس های مختلف، تولید حرارت (هیپرترمی) طراحی کرد.

هنگامی که سلولهای سرطانی نانوشل ها را جذب می کنند (از طریق هدف گیری فعال)، دانشمندان نوردر مادون قرمز را می دهد که توسط نانوشل ها جذب می شود و آنطور که در نمناک گفته شدهاست این باعث ایجاد گرمای شدید در داخل تومور می شود و به طور انتخابی سلول های تومور را بدون مزاحم شدن سلول های سالم موجود می کشد.

موسسه ملی سرطان:

به طور مشابه، نانوذرات مغناطیسی هدفمند در حال توسعه هستند، که تنها هنگام استفاده از تصویرسازی تشدید مغناطیسی (MRI) قابل مشاهده نخواهند بود، بلکه با استفاده از هیپرترمی سلول ها را از بین می برند.

مثال هایی از نانوتکنولوژی ها تایید شده برای سرطان:

لیپوزوم ها، که اولین ابزار در مقیاس نانو هستند، به عنوان وسایل نقلیه تحویل دارو در چندین محصول مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال، لیپوزومال آمفوتریسین B برای درمان عفونت های قارچی اغلب همراه با عملیات ضد سرطانی تهاجمی استفاده می شود.

داروی دوکسیل همچنین از لیپوزوم ها استفاده می کند:

لیپوزومال دوکسوروبیسین برای درمان سرطان های مشخص و تخمدان استفاده می شدند. دوکسیل با شیمی درمانی موثر مبارزه می کند و آن را به لیپوزوم و یک لایه دیگر از رشته های مو مانند از یک لاستیک به نام متکسو پلی اتیلن گلیکول تبدیل می کند.

این روکش به دوکسیل اجازه می دهد تا از تشخیص و تخریب سیستم ایمنی اجتناب کنند، در نتیجه زمان ماندگاری دارو در بدن را افزایش می دهد.دوکسیل فرصت بیشتری برای رسیدن به بافت توموری دارد، که در آن دارو به آرامی چکه می کند.