برترین کاربران هفتگی این مقاله

از ۱۳۹۷/۰۳/۲۶ تا ۱۳۹۷/۰۴/۰۱

هیچ کاربری در این بازه زمانی وجود ندارد

آمار مقاله
  • بازدید کل ۲,۲۷۱
  • بازدید این ماه ۱۱۱
  • بازدید امروز ۰
آمار آزمون مقاله
  • کل شرکت کنندگان ۰
  • قبول شدگان ۰
  • شرکت کنندگان یکتا ۰
  • میانگین درصد شرکت کنندگان ۰
واژه نامه فناوری نانو

نانو

nano

پيشوندي به معناي يک بيليونم يا (000،000،000،1/1). در متون فناوري‌نانو، معمولا براي مشخص کردن يک واحد اندازه‌گيري برابر با 10 به توان منفي 9 متر استفاده مي‌شود.

سطح مقاله

ویژه المپیاد دانش‌آموزی

طرح درس

منابع پیشنهادی نهمین المپیاد دانش آموزی نانو

نویسندگان
امتیاز کاربران

دارورسانی با استفاده از فناوری نانو 1

آنچه از شنیدن نام دارو برای اولین بار به ذهن خطور می‌کند شاید چیزی فراتر از قرص، کپسول و یا آمپول نباشد! در حالیکه دنیای دارو و روش‌های انتقال آن به بدن به همین‌ها خلاصه نمی‌گردد. ورود دارو به بدن مشکلات و محدودیت‌هایی را به دنبال دارد و به همین دلیل محققان در پی راه‌هایی بودند که بتواند مشکلات فوق را تا حد زیادی حل کند. به دنبال این تلاش‌ها سیستم‌های رهایش کنترل شده دارو مطرح شد که دارای مزایای زیادی است. مهم‌ترین این مزایا شامل توانایی حفظ غلظت دارو در حدی نسبتا ثابت برای مدتی مشخص، قابلیت تنظیم سرعت آزاد شدن دارو وابسته به محل دارورسانی، امکان رساندن دارو به یک عضو یا بافت خاص، توانایی رساندن چندین ماده‌ی دارویی با یک فرمولاسیون، امکان دارورسانی در ابعاد نانومتری و... . این سیستم‌ها انقلابی را در زمینه درمان بسیاری از بیماری‌ها ایجاد نموده و در حال پیشرفت روز افزون است.
مقدمه
آنچه از شنیدن نام دارو برای اولین بار به ذهن خطور می‌کند شاید چیزی فراتر از قرص، کپسول و یا آمپول نباشد! در حالیکه دنیای دارو و روش‌های انتقال آن به بدن به همین‌ها خلاصه نمی‌گردد. ورود دارو به بدن مشکلات و محدودیت‌هایی را به دنبال دارد و به همین دلیل محققان در پی راه‌هایی بودند که بتواند مشکلات فوق را تا حد زیادی حل کند. به دنبال این تلاش‌ها سیستم‌های رهایش کنترل شده دارو مطرح شد که دارای مزایای زیادی است. مهم‌ترین این مزایا شامل توانایی حفظ غلظت دارو در حدی نسبتا ثابت برای مدتی مشخص، قابلیت تنظیم سرعت آزاد شدن دارو وابسته به محل دارورسانی، امکان رساندن دارو به یک عضو یا بافت خاص، توانایی رساندن چندین ماده‌ی دارویی با یک فرمولاسیون، امکان دارورسانی در ابعاد نانومتری و... . این سیستم‌ها انقلابی را در زمینه درمان بسیاری از بیماری‌ها ایجاد نموده و در حال پیشرفت روز افزون است.
در سال‌های اخیر استفاده از حامل‌های دارویی نانومقیاس توانسته است منجر به ایجاد تغییرات مهم و عمده در حوزه انتقال هدفمند دارو به محل سلول‌های بیمار، کاهش میزان دوزهای مصرف دارو، کاهش عوارض جانبی مصرف داروها، کاهش هزینه‌های درمان و افزایش رضایت‌مندی بیماران شود. با توجه به نوع بیماری، نوع دارو و محل تحویل دارو در داخل بدن از حامل‌های دارویی متفاوتی استفاده می‌گردد. در این بخش نگاهی اجمالی بر تعدادی از حامل‌های نانویی دارویی خواهیم داشت و نانوساختارهای پیچیده‌تر در بخش آتی مورد بحث و بررسی قرار می‌گیرند.

1- حامل‌های دارویی
رهایش کنترل شده‌ی دارو فرآیندی است که در آن یک حامل پلیمری، سرامیکی و یا فلزی به طور حساب شده‌ای با دارو یا عامل فعال ترکیب شود تا عامل فعال در بدن به شکلی از پیش تعیین شده و دلخواه رها شود. مهم‌‌ترین نانوساختار‌هایی که به عنوان حامل دارو در رهایش کنترل شده دارو استفاده می‌شوند عبارتند از: فولرین‌ها، نانولوله‌های‌کربنی، نانوذرات، میسل‌ها، لیپوزوم‌ها، نانوپوسته‌ها، کریستال‌های مایع و دندریمرها.
مهم‌ترین ویژگی‌ای که باید در طراحی و ساخت این حامل‌ها در نظر گرفت استفاده از مواد و یا پوشش‌های زیست‌سازگار است که سامانه بتواند در داخل بدن از سدهای مهم دفاعی تا بافت هدف بدون آسیب و کاملا کنترل شده عبور کند.

1-1- فولرین
باکی‌بال‌ها که عمدتا با عنوان فولرین هم شناخته می‌شوند، مولکول‌هایی از اتم‌های کربن می‌باشند که به شکل کره‌ی توخالی با قطر حدود ۱ نانومتر هستند. C60 که یکی از مهم‌ترین فولرین‌ها می‌باشد که دارای ۶۰ اتم کربن است. به دلیل ساختار متقارن و غیرسمی بودن نسبی، این مولکول ها و مشتقات محلول آنها از قابلیت خوبی برای استفاده به عنوان حامل‌ دارویی برخوردار هستند.
ساختار قفس مانند فولرین‌ها که می‌تواند واکسن، دارو و سایر مولکول‌ها را در خود جای‌ بدهد، آن را به سامانه دارویی منحصر به فردی تبدیل کرده ‌است. علاوه‌براین، فولرین‌ها می‌توانند به آنتی‌بادی‌ها و سایر مواد جهت رسیدن به اهداف خود متصل شوند. در شکل 1 مولکول‌های کوچک داروی به دام افتاده در حفره فولرین به طور شماتیک قابل مشاهده است.

filereader.php?p1=main_c4ca4238a0b923820
شکل 1: کاربرد فولرین در زمینه رسانش دارو

بیشتر بدانید:
آنتی‌بادی یا پادتن نوعی مولکول دفاعی بدن از جنس پروتئین است که توسط گلبول‌های سفید ساخته و ترشح می‌شود. به دلیل شکل خاصی که هر نوع پادتن دارد به طور اختصاصی فقط مکمل فضای شکلی یک نوع آنتی ژن بیماری‌زا و یا غیربیماری‌زا می‌باشد. پادتن آنتی‌ژن را از بین نمی‌برد بلکه با متصل شدن به آن مانع اتصال آنتی‌ژن به سلول میزبان می‌شود. علاوه بر آن در این حالت احتمال ذره‌خواری سلول‌های دفاعی دیگر را جهت از بین بردن آنتی‌ژن ها افزایش می‌دهد.

filereader.php?p1=main_c81e728d9d4c2f636
شکل 2: هر آنتی‌بادی فقط مکمل یک نوع آنتی‌ژن است.

خود را بیازمایید:
یکی از روش‌های قرار دادن نانوذرات داخل فولرین ایجاد شکاف روی قفسه در نتیجه شکستن چند پیوند کربن-کربن است که با توجه به ساختار منحصر به فرد کروی فولرین انرژی زیادی برای شکستن پیوند نیاز دارد. تحقیق کنید چه روش‌ها و چه مراحلی برای وارد کردن نانوذرات به فولرین طراحی شده ‌است.


1-2- نانولوله‌های‌کربنی
مولکول‌های لوله‌ای شکل متشکل از کربن که قطر آنها در محدوده نانومتر قرار دارد را نانولوله‌های‌کربنی می‌نامند که خواص منحصر به فردی دارند. نانولوله‌های‌کربنی به صورت تک دیواره و یا چند دیواره وجود دارند (شکل 3). داروها را می‌توان در بخش داخلی نانولوله‌ها و یا در سطح آنها بارگذاری نمود. نانولوله‌هایی که به صورت چگال و متراکم در هم قرار ‌گرفته‌اند، غشاهای چندلایه‌ای ایجاد می‌کنند که در دارورسانی هدفمند کاربردهای فراوانی دارند.
ذرات، آنتی‌بادی‌ها و .. نیز می‌توانند به سطح نانولوله‌ها متصل شوند تا در آشکار‌سازی و نابود‌سازی سلول‌های سرطانی به کار روند (شکل 4). نانولوله‌های چند دیواره منجر به بهبود شیمی درمانی می‌شوند.

filereader.php?p1=main_eccbc87e4b5ce2fe2
شکل 3: نانولوله‌کربنی تک‌دیواره و چنددیواره

filereader.php?p1=main_a87ff679a2f3e71d9
شکل 4: اتصال پروتئین به نانولوله‌کربنی

1-3- نانوذرات لیپیدی
لیپیدها یا چربی‌ها ترکیبات ناهمگون و نامحلول در آب و محلول در حلال‌های آلی هستند و کم‌تر بصورت آزاد و بیشتر بصورت ترکیب با سایر ترکیبات دیده می‌شوند. لیپید‌ها در ساختمان غشاهای سلولی شرکت می‌کنند. ترکیب اصلی و مشترک انواع مختلف لیپیدها اسیدهای‌ چرب است. لیپوپروتئین‌ها، گلیکولیپیدها و فسفولیپیدها از دیگر انواع لیپیدها هستند که در غشای سلولی ظاهر می‌شوند.

filereader.php?p1=main_e4da3b7fbbce2345d
شکل 5: لیپید‌های‌ موجود در غشای پلاسمایی سلول

لیپیدها می‌توانند با DNA ترکیب شوند. این برهمکنش به دلیل جاذبه بار مثبت لیپید‌ها و بار منفی DNA منجر به تشکیل لیپوپلکس می‌شود. کاربرد‌های مختلف این ترکیب در ژن‌رسانی بررسی شده و در حال حاضر در سطح بالینی در مرحله تحقیق و بررسی است. این ترکیبات باید به ‌اندازه‌ای کوچک باشند که بتوانند در رگ‌های خونی حرکت کنند و به اندازه‌ای بزرگ باشند که DNA را توسط یک لیپید محافظت کنند.
اطلاعات حاصل از تحقیقات نشان داده است که DNA توسط این سیستم در سامانه گردش خون محافظت می‌شود و به این ترتیب DNA سالم به سلول‌های گیرنده می‌رسد.

filereader.php?p1=main_1679091c5a880faf6
شکل 6: لیپوپلکس تشکیل شده از نانوذرات لیپیدی و DNA

1-4- میسل

هر فسفولیپید همانطور که در شکل 7 قابل مشاهده ‌است از دو بخش آب‌دوست و آب‌گریز تشکیل شده ‌است. به این‌گونه مواد آمفی‌فیل گفته می‌شود. از اجتماع این ذرات آمفی‌فیل به طوری که سرهای آبدوست در اطراف و دم‌های آبگریز به سمت داخل باشد میسل‌ها تشکیل می‌شوند. به فرآیند تشکیل میسل، میسلاسیون گفته می‌شود. میسل‌ها براساس مولکول‌های سازنده، نوع فاز، شکل و اندازه آنها به انواع گوناگونی تقسیم‌بندی می‌شوند.

filereader.php?p1=main_8f14e45fceea167a5
شکل 7: ساختار شیمیایی فسفولیپیدها

میسل‌ها برحسب نوع فاز می‌توانند به حالت نرمال و معکوس باشند. در فاز معکوس سر‌های آبدوست در مرکز متمکز می‌شوند و دم‌های آبگریز در طرف بیرون قرار می‌گیرند.

filereader.php?p1=main_c9f0f895fb98ab915
شکل 8: الف) میسل معکوس، ب) میسل نرمال

بر حسب شکل و اندازه هم به حالت‌های کروی، بیضوی، میله‌ای و استوانه‌ای دیده می‌شوند.
دو مورد از کاربردهای میسل‌ها، استفاده آنها به عنوان حامل برای رسانش دارو و رسانش عوامل تمایز دهنده در تصویربرداری‌های پزشکی هستند. استفاده از حامل‌های متشکل از پلیمرها و لیپیدها، جایگزین مناسبی از لحاظ ایمنی و تهیه در حجم زیاد، نسبت به حامل‌های ویروسی (وکتور) هستند. نتایج نشان می‌دهد که میسل‌های پلیمری حامل‌های ژن‌رسانی بسیار خوبی در دارو‌رسانی نوین می‌باشند.

وکتور ویروسی چیست؟
با خارج کردن ژن ویروسی و بیماری‌زا از یک ویروس و جایگزین کردن آن با ژن درمان‌کننده (برای تولید پروتئین مربوطه) می‌توان یک حامل یا وکتور برای انتقال ژن مورد‌نظر به داخل بدن انسان و یا گیاهان ساخت که در ژن‌رسانی کاربرد دارد.

2- بحث و نتیجه گیری
سلول‌های دفاعی بدن در جهت مبارزه با عوامل بیگانه به طور پیوسته در حال فعالیت هستند. لذا پوشش‌های پلیمری و گروه‌های عاملی متصل به سطح می‌توانند به سامانه‌ها و نانوذرات مورد استفاده، خاصیت زیست‌سازگاری ببخشد. در این مقاله همانطور که مشاهده کردید فولرین‌ها، نانولوله‌های‌کربنی و نانوذرات قابلیت عامل‌دار شدن را به خوبی از خود نشان داده‌اند. در ادامه با سایر نانومواد دارورسان آشنا می‌شوید.

منابـــع و مراجــــع

1- حسینی نسب، فرزاد. افسری ولایتی، محسن. قاسمی‌نژاد، سیده معصومه. علوم و فناوری نانو 1(مباحث عمومی) . تهران: کوچک آموز ،1392

2- پاپازوگلو، الیزابت. پارتاساراسی، آراویند. زیست فناوری نانو. مترجمین دکتر حمید راشدی،‌ دکتر قاسم عمو عابدینی، مهندس سمیه اسکندری. تهران : دانشگاه تهران، 1389

Guo, C., Wang, J., Cao, F., Lee, R. J., & Zhai, G. (2010). Lyotropic liquid crystal systems in drug delivery. Drug Discovery Today, 15(23), 1032-1040

Kubik T, Bogunia-Kubik K, Sugisaka M. (2005). "Nanotechnology on duty in medical applications". Curr Pharm Biotechnol. 6 (1): 17–33.