نانو داروها

[سونای]

در اين تحقيق بخشي از كاربرد نانو تكنولوژي در پزشكي مورد بررسي قرار مي‌گيرد. اين تحقيق سعي دارد فرصت‌هاي تحقيقاتي در زمينه نانو تكنولوژي در داروها را بيان كند. البته اين نكته نبايد فراموش شود كه اكثر نانو داروها در مراحل اوليه كاربرد هستند و بايد موانع بسياري از سر راه آن‌ها برداشته شود كه اين كار ممكن است سال‌ها يا چند دهه زمان ببرد.
تعريف نانو تكنولوژي
اگـر چـه تعـاريف بسياري از نانو تكنولوژي موجود است ولي تحقيق و توسعه تكنولوژي در سطح اتم، ملكول و ملكول‌هاي غول آسا (Macromolecular Level) در مــقــيـــــاس طـــــولــــي 100-1 نـانـومتـر از همـه تعـاريـف متـداول‌تـر است. اين تحقيقات و توسعه‌هاي تكنولوژيك باعث مهيا شــدن اطـلاعـات در زمينـه پـديـده‌هـا و مـواد در مقياس نانو مي شود و ساختار‌ها و سيستم‌هايي بـه واسطه آن توليد مي‌شود كه خواصي بسيار خـوب و كـاربـردي دارنـد. ايـن خـواص بـسـيـار خوب و كاربردي به واسطه اندازه كوچك اين ساختارها و سيستم‌ها حاصل مي شود. به طور ساده‌تر بايدگفت كه نانو تكنولوژي دنيايي در مـقـيــاس نــانـو (‌‌يـك ميليـونيـوم متـر) اسـت. ايـن مقياس بسيار كوچك‌تر از مقياس‌هاي معمولي است. اين دنيا، دنياي ميان ماكرومتر و پيكومتر (يك ميليارديوم متر) است.
براي اين‌كه تجسم بهتري از مقياس نانو پيدا كـنـيـد بـعـضـي از مـقياس‌هاي مورد توجه براي نانومواد در جدول1 نوشته شده است.
اندازه اجزاي مورد مطالعه در نانو تكنولوژي مـانـنـد انـدازه سـاخـتـارهـاي بـيـولـوژيك هستند. براي مثال، كوانتوم دات (quantum dot) به اندازه يك پروتئين كوچك است و ساختارهاي حامل دارو اندازه‌اي تقريبا برابر با يك ويروس دارند. بـــه خــاطــر شـبــاهــت در انــدازه مـحـصــولات و سـيـستم‌هاي نانويي با ساختارهاي بيولوژيك، نـانـو‌تـكـنـولـوژي در تحقيقات سلامت استفاده روز افـزونـي پيـدا كـرده اسـت. بـراي مثـال نـانـو سـاختـارهـاي هيبرپلاي كه مي توانند آسيب‌هاي وارده به سيستم هاي بيولوژيك را احساس كرده و آن‌ها را برطرف كنند. (كاري كه سلول‌هاي سفيد خون نيز انجام مي‌دهند) كه اين ساختارها به وسيله نانو تكنولوژي بررسي مي‌شود. نانو، كوچك كردن سلسله وار مواد از حالت ماكرو است. به هر حال به دليل آن‌كه تعدادي از قوانين علمي در مقياس نانو غالب مي‌شوند، نانو مواد مي‌توانند داراي خواصي بسيار متفاوت نسبت به مواد بالك داشته باشند. اين خواص بــاعــث تــولـيــد مــوادي مــي شــونــد كــه محكـم‌تـر، رسـانـاتـر هستنـد يـا خـواص سـوپـر پـارامـغـنـاطـيـس، خـواص نـوري قـابـل تـنـظـيـم، تـخلخل بيشتر، عايق الكتريكي بهتر و خـوردگـي كمتري دارند. نانو مواد پتانسيل حل مشكلات در زمينه بيولوژيك را كه امروزه لاينحل است، دارند . به عنوان مثال نانو مواد غير آلي تغييرات الكتريكي به وجود آمده در ملكول‌هاي بيولوژيكي را آشكارسازي مي‌كنند و به گونه‌اي عمل مي‌كنند كه بيماري‌ها شناسايي و درمان شوند. وسايل و سيستم‌هاي كوچك مي‌توانند با كار در مقياس ميكرو و نانو باعث بهبود جهت دار وضعيت درمان شوند. اين كار باعث افزايش عملكرد رشته‌هاي DNAشده كه زمان كشف دارو و تشخيص را كاهش مي‌دهد. مثال ديگر سيستم‌هاي مايع بسيار كوچك است كه در هنگام عبور آن‌ها از ميان لوله‌هاي ميكرويي و نانويي ايجاد جريان آرام مي‌كند. در واقع برخورد شيميايي موثرتر ميان اين سيستم‌ها و جداره‌ها باعث جلوگيري از ايجاد شدن جريان‌هاي گردابي و تلاطمي مي‌شود.
بخش هاي نانو تكنولوژي
نانو تكنولوژي را مي‌توان به عنوان يك سري از تكنيك‌ها ديد كه يا به صورت انفرادي استفاده مي‌شود و يا با محصولات و كاربردهاي ديگر تركيب شده و باعث بهبود آن‌ها مي شود. برخي از اين تكنيك‌ها امروزه وجود دارند و برخي ديگر در مراحل توسعه هستند و ممكن است در سال‌ها يا دهه‌هاي آينده براي انسان مفيد باشند. نانو تكنولوژي را مي‌توان بر اساس موارد زير تقسيم بندي كرد.
الف) ابزارها
ب) مواد
ج) وسايل
د) مواد و ماشين‌هاي هوشمند(intelligent materials and machines)
در ادامه توضيحات كوتاهي در مورد هر يك از بخش‌هاي اشاره شده داده مي‌شود.
الف) ابزارها
ابزارهاي نانو تكنولوژي شامل تكنيك‌هاي ميكـروسكـوپيك و وسايل است كه به استفاده كنندگان اجازه مي‌دهد تا بخش‌هاي در مقياس نـانـويـي را تجسـم و اداره كنند. اين بخش‌هاي نـانويي مانند سلول‌ها، باكتري‌ها و ويروس‌ها هستند. همچنين اين وسايل باعث مي‌شوند تا تـجـمـعــات مــولـكــولــي در دنـيــاي طـبـيعـي بهتـر شـناسايي شوند. ابزارهاي مورد استفاده شامل مـيـكـروسـكـوپ نـيـروي اتـمـي، مـيـكـروسكوپ تــونـلــي- روبـشــي، نــرم افــزارهــاي مــدل‌سـازي مـلـكــولــي و تـكـنــولــوژي‌هــاي تــولـيــد ويـروس مي‌شود.
ب) مواد
نانو مواد را مي‌توان به سه گروه تقسيم بندي كرد:
نانو مواد خام (raw nanomaterials)
اين بخش شامل نانو ذرات (nanoparticle) و مواد نانو كريستالي (nanocrystalline materials) مي شود. اين مواد به آساني توليد مي‌شوند. اين نـانـو مـواد مـي‌تـوانـنـد جـايـگـزيـن مـواد بـالـك بـا عملكرد ضعيف شوند. نانو مواد خام را مي‌توان به عنوان مواد زيست سازگار (Biocompatible) يا پوشش‌هاي محافظ دارو (drug encapsulation)، جايگزين‌هاي استخواني)bone replacements(، پروتزها و امپلنت‌ها استفاده كرد.
مواد نانو ساختار (nano structured materials)
ايـن مـواد كـه حـالـت‌هاي پيشرفته‌اي از نانو مواد خام هستند داراي اشكال و عملكرد خاصي هستند. مثال‌هايي از مواد نانو ساختار عبارتند از: كـوانتـوم دات‌هـا- نـانـو سـاختـارهـايـي اسـت كه اتـم‌ها را مجبور مي‌كنند در حالت‌هاي انرژي ناپيوسته قرار گيرند. اين نانو ساختارها در نشانه گـذاري بيـولـوژيـك كاربرد دارند و دندريمرها (dendrimers) پـلـيـمــرهــاي شـاخـه دار كـه بـراي دارو‌رســـانـــي، فـيـلـتــراسـيــون و نـشــانــه گــذاري شيميايي كاربرد دارند.
بـه دلـيـل پـيـچـيـدگـي ايـجـادي در زمـيـنـه نـانـو ســاخـتـارهـا ، محصـولات متنـوعـي ايجـاد شـده است كه اين پيشرفت قبل از توسعه كاربردهاي آن‌ها اتفاق افتاده است.
نانوتيوب‌ها و فلرن‌ها (nanotubes and fullerenes)
اين مواد اولين مواد شگفت انگيز در نانو تكنولوژي هستند. اين مواد فرم‌هاي جديد مولكول هاي كربني كه استحكام آن‌ها صد برابر فولاد و وزنشان يك ششم فولاد است. اين مواد از مس رساناتر هستند و بدون هيچ مشكلي مي‌توان آن‌ها را در كاربردهاي پزشكي استفاده كرد. در حالي كه تحقيقات در زمينه اين مواد هنوز در مراحل اوليه تــوسـعــه هـسـتـنــد گستـره وسيعـي از نـانـو تيـوب‌هـا و فلـرن‌هـا در كـاربـردهـايـي مـاننـد مــاهـيـچــه‌هـاي مـصـنـوعـي (muscles artificial)، سـوزن‌هـاي تـزريـق بـراي سـلـول‌هـاي مـــنـــفــــــرد (needles for individual cells injection) و ســـيـــســـتــــــم هــــــاي انـــتــقـــــال دارو (drug delivery systems) استفاده مي‌شوند.
ج) وسايل
دو نوع از وسايل كوچك كه با نانو تكنولوژي پيوند خورده است عبارتند از: وسايل نانويي (nano dervices) و وسايل ميكروبي(micro device)
وسايل نانويي (nano dervices)
اين وسايل ابزار آلات فني هستند كه ابعادشان در مقياس نانو است. در حالي كه وسايل نانويي به آساني در آزمايشگاه ساخته مي شوند. اما در اكثر مواد راه حل مناسب استفاده از وسايل در مقياس ميكرومتر است و با استفاده از وسايل در مقياس ميكرومتر از بسياري از مشكلات جلوگيري مي‌شود. به عنوان يك نتيجه احتمال زيادي وجود دارد كه وسايل نانويي در كار بردهاي آينده استفاده شوند.
وسايل ميكرويي (micro device)
اين وسايل شامل سيستم‌هاي ميكرو الكترو مكانيكي(MEMS)، ميكروسيال‌ها (fluidics micro) و مـيـكــرو آرايــش‌هــا )microarrays( مــي شــونـد. ايـن مـيـكـرو تـكـنـولـوژي‌هـا كاربردهاي پزشكي متنوعي دارند. براي مثال اين سيستم‌ها در سنسورهاي بيولوژيك )Bio sensors( و آشكـارسـازهـاي مورد استفاده براي شناسايي مقادير كم باكتري‌ها، عوامل بيماري زا، اثرات بيماري‌ها، ميكروسيال‌هاي Lab -on -a chipبراي آزمون‌هاي DNAو سيستم‌هاي تزريق مايعات و وسايل داراي سيستم‌هاي ميكرو الكترو مكانيكي (اين وسايل داراي بخش‌هاي متحركي هستند كه در وسايل جراحي و قطعات جايگزين قلب كار برد دارد.)
د) مواد و وسايل هوشمند
اين بخش يكي از بخش‌هاي جالب در زمينه نانو تكنولوژي است كه شامل شكل‌هاي تحقيقاتي زيادي است. زمينه‌هاي گسترده‌اي مانند روبات‌هاي كوچك نانوربات ها (Nano robots) يا نانو بوت‌ها (nanobots) ناميده مي‌شود وجود دارد كه تصور مي‌شود با آن‌ها بتوان عفونت‌هاي بدن و سلول‌هاي ناسالم را بهبود داد. در واقع با تزريق اين نانو ربات‌ها به بدن بافت‌هاي آسيب ديده ترميم مي‌شوند.
پتـانسيـل‌هـاي ديگـر در زمينـه كاربردهاي اين مواد عبارتند از مواد هوشمندي كه مـي‌تـواننـد تحـريكات خارجي را حس كرده و براي وفق گرفتن با تغييرات محيطي خواصشان را دگرگون سازند، اين‌ها ماشين هاي ملكولي هستند كه مي توانند مواد را اتم به اتم بسازند و مونتاژ كنندگان ملكولي هستند كه مي توانند ماشين‌هاي ملكولي توليد كنند. در واقع اين مباحث تئوريك است و امروزه هنوز طرحي در اين زمينه به مرحله تجارتي نرسيده است.
نانوداروها
در شكل( 1) رده بندي نانو داروها به طور خلاصه بيان شده است. البته علاوه بر بيان اين رده بندي در مورد تك تك آن‌ها نيز توضيحاتي بيان مي‌شود.برخي از بخش‌هاي نانو تكنولوژي هم اكنون در تحقيقات دارويي كاربرد دارد. امروز تنها بخشي كوچك از تحقيقات در زمينه نانو داروها در حال انجام است و تنها كمپاني‌هاي خاص و برخي از فعاليت‌هاي دولتي است كه در زمينه نانو داروها در حال انجام است.
داروشناسي بيولوژيك (Biopharmaceutics)
رسانش دارويي (Drug Delivery)
نانو تكنولوژي گستره وسيعي از تكنيك هاي جديد در زمينه ي رسانش دارويي را مهيا كرده است. مزيت اين روش‌ها بهينه سازي رسانش دارويي است. براي اين‌كه درمان موثر باشد بايد از داروها در طي رسيدن به محل مورد نظر در بدن محافظت شود. يعني بايد به گونه اي از دارو محافظت شود تا خواص بيولوژيك و شيميايي آن تغيير نكند. برخي از داروها بسيار سمي هستند و مي توانند باعث ايجاد اثرات جانبي ناگواري شوند و اگر اين داروها در طي رسانش تجزيه شوند مي‌تواتند اثرات درماني را كاهش دهند. زمان رسانش و چالش‌هاي پيش روي آن بسيار متفاوت است. در واقع با توجه به اين‌كه دارو در كجا جذب شود (براي مثال روده بزرگ (colon) روده كوچك (small intestine) و بر چه نوع مكانيزم دفاع طبيعي، بايد غلبه شود، زمان دارو رساني و چالش‌هاي مربوط به آن تغيير مي‌كند. قبلا براي رسيدن يك دارو به محل مورد نظر، نياز بود تا دارو با يك سرعت معين در بدن آزاد شود تا مؤثر واقع شود. اگر دارو به سرعت آزاد مي‌شد ممكن نبود كه به طور كامل جذب شود يا اين مساله ممكن بود باعث سوزش بخش‌هاي دستگاه گوارش مانند معده و روده شود. سيستم رسانش داروبايد به طور مؤثر سرعت جذب، توزيع، متابوليسم و دفع دارو و ديگر مواد در بدن را تنظيم كند. به علاوه سيستم رســانــش دارو بــايــد اجــازه دهــد تـا دارو بـه گيـرنـده‌هـاي هـدفـش بچسبـد و بـر روي سيگنال‌هاي گيرنده تاثير گذاشته و پس از آن مانند ساير داروها عمل كرده و باعث بهبود بيماري ‌شود.
سيستم‌هاي رسانش دارو همچنين داراي محدوديت شديدي در نوع مواد مورد استفاده و روش‌هاي توليد دارند. مواد مورد استفاده در رسانش دارويي بايد با بدن ســازگــار بــوده و بـه آسـانـي بـه دارو مـتـصـل شـونـد و قـابـلـيـت جـذب دوبـاره زيـسـتـي (bioresorbable) داشته باشند. توليد بايد به گونه‌اي انتخاب شود كه دارو از بين نرود و از لحاظ اقتصادي نيز به صرفه باشد. نانو تكنولوژي مي تواند راه حل‌هاي رسانش دارويي جديدي ارائه كند كه عبارتند: دارو رساني كپسولي و حامل هاي دارويي فانگشنال.
دارو رساني كپسولي (Drug Encapsulation)
‌يكي از گروه‌هاي اصلي در سيستم‌هاي رسانش دارويي موادي هستند كه داروها را در داخل خود حفظ مي‌كند. در واقع اين مواد به صورت كپسول درآمده و از داروها در طي عبور از بدن محافظت مي‌كنند. مواد مورد استفاده در دارو رساني كپسولي شامل ليپوسوم‌ها (Liposomes) و پليمرها (مانند پلي آكتيد‌ها و لاكتيد -‌كو- گليكوليد )Lactide- co - Glycolide( هستند كه به عنوان ذرات در مقياس ميكروسكوبيك استفاده مي‌شوند. اين مواد به صورت كپسول در دور دارو ايجاد مي‌شوند و همين طور كه دارو از ميان جداره كپسول نفوذ مـي‌كـنـد زمـان مناسب براي دارو رساني ايجاد مي‌شود. همين طور كه دارو‌ها از داخل كپسول آزاد مي‌شود مواد كپسولي نيز فرسايش يافته و در بدن از ميان مي‌رود.
هنگامي كه مواد كپسولي از نانو ذرات با اندازه 100-1 نانومتر ساخته شود (به جاي اينكه از مواد بـا ذرات بـزرگـتـر (مـيـكروذرات) استفاده شود) خـواص مـتـفـاوتـي ايجاد مي‌شود. در واقع نانو ذرات سطح ويژه وسيع‌تر و اندازه تخلخل‌هاي كـوچـك‌تـري دارنـد و داراي خـواص انحلالي بهتر و خواص ساختاري متفاوتي هستند. اين خواص موجب مي‌شود تا پديده نفوذ و خواص فرسايشي كپسول‌ها بهبود يابد.
علاوه بر ليپوسوم‌ها و پليمرها، انواع ديگري از نــانــوذرات بـراي سـيـسـتـم‌هـاي دارو رسـانـي كپسولي استفاده مي شوند. موادي مانند سيليس (2)sid، كلسيـم فسفـات ( هيـدوركسـي آپاتيت) داراي خواص عالي در مقياس نانو هستند كه اين خواص بسيار بهتر از خواص آن‌ها در مقياس ميكـرو اسـت. ايـن مواد به صورت بالقوه براي سـيـسـتــم هــاي دارو رســانــي بـيـان شـده در بـالا مـنـاسـب‌تر هستند. Advectus Life Science در حال توسعه يك سيستم رسانش دارو بر پايه نانو ذرات است. اين سازمان قصد دارد از اين سيستم براي درمان تومورهاي مغزي بهره گيرد. در اين سـيـسـتــم داروي ضــد تـومـور دوكـسـروبـيـسـيـن (doxorubicin) بـــــه نـــــانــــو ذرات پــلــــي بــــوتــيــــل سـيــانــواكــريـلات (poly Butyl Cyano Acrybte) مي‌چسبد و با پلي سوربات 80 (polysorbate) پوشش دهي مي‌شود. داروي حاصله به صورت وريـدي بـه فـرد مـبـتلا تزريق شده و به وسيله جريان خون گردش مي‌كند. پلي سوربات 80 آپـــــولــــي پــــروتــئــيــــن‌هـــ� �اي پــــلاســمــــاي خــــون (apoliporoteins) را جــذب كــرده كـه بـه وسـيـلـه جريان خون چربي‌ها انتقال مي‌يابند. اين ماده باعث مي‌شود تا يك اثر استتاري شبيه كلسترول LDL ايجاد مي‌كند كه اجازه مي‌دهد دارو از ميان موانع دفاعي (blood - brain barrier) عبور كند.
حامل‌هاي دارويي فانگشنال (functional Drug Carriers) گروه ديگري از سيستم‌هاي رسانش دارو كه نانو تكنولوژي ارائه كرده است در زمينه نانو مواد است كه داروها را به مكـان‌هـاي مقصـد شان حمل مي‌كنند. اين سيستم‌ها داراي خواص مفيدي هستند. نانوساختار‌هاي معيني را مي‌توان تحت كنترل قرار داد و آن‌ها را به داروها، ملكول‌هاي هدف (targeting molecule) و يا يك عامل تصويربرداري (Imaging agent) متصل كرد. سپس اين نانو ساختارها جذب سلول‌هاي خاص مي‌شوند و در زماني كه نياز باشد وظيفه خود را انجام مي‌دهند. به خاطر اندازه نانويي ، نانو ساختارها قابليت ورود به سلول‌ها را دارند زيرا موادي مي‌توانند به راحتي وارد سلول‌ها شوند كه اندازه آن‌ها زير صد نانومتر باشند. برخي از نانو ساختارهايي كه براي اين منظور استفاده مي‌شوند عبارتند از:
فلرن ها (fullerenes)
دندريمرها (dendrimers)
نانوشل ها (nanoshells)
فلرن‌ها كره‌هاي تو خالي طبيعي هستند كه يك نانومتر قطر دارند و از بيش از شصت اتـم كربن ساخته شده‌اند. فلرن‌ها يك پلت فورم رسانش دارويي بسيار عالي ايجاد مي‌كنند. در واقع فلرن‌ها به خاطر داشتن ساختار تو خالي بسيار مورد توجه هستند كه عامل دارويي مي‌تواند به اين فلرن‌ها متصل شود و با آن حركت كند.
c-sixty در حال توسعه يك پلت فورم رسانش دارويي بر پايه فلرن‌ها است كه در اين سيستـم فلـرن‌هـا را به آنتي بادي‌ها و ديگر عوامل هدف متصل مي‌كنند. تعدادي از سيستـم‌هـاي رسـانـش دارويـي كـه بـه وسيلـه c-sixty سـاختـه شـده‌انـد عبـارت‌اند از: ساختارهاي شيمي درماني نشانه دار با فلرن (decorated chemotherafeutic constructs fullerone)، راديو داروهاي فلرني (fullercne - radiopharmaceuticals) و سيستم‌هاي ليپوسوم بر پايه فلرن‌ها .(fullerene - based liposome system) اين سيستم‌هاي رسانش دارويي باكي سام (Buckysomes) ناميده مي‌شوند. در اين روش‌ها يا از يك تك دارو يا از تركيب چند دارو استفاده مي‌شود. C- sixty چند داروي بر پايه تكنولوژي پلت فورم فـلــرن‌هــا در زمـيـنــه درمــان سـرطـان )cancer(، ايـدز (HIV/AIDS) و اختـلالات عصبـي (neuro - degenerative disorders) ساخته است.
نـانـو داروي ديـگري كه به عنوان داربست‌هاي رسانش دارويي استفاده مي‌شود، دندريمرها هستند. اين نانو ماده يك ملكول پليمري است كه توسط دان توماليا (Don Tomalia) از Dendritic Nanotechnologies كشف شد. محققاني مانند جيمز بيكر (games Backer) از دانشگاه ميشيگان در حال استفاده از دنديمر‌ها هستند. آن‌ها از اين مواد، مواد ژنـتـيكي مورد استفاده در روش‌هاي درماني داخل سلولي براي تخريب تومورهاي سرطاني ( بدون واكنش‌هاي تدافعي) مي‌سازند. به خاطر اندازه كوچك دنديمرها و سـاخـتـار‌هـاي شـاخه دار آن‌ها واكنش تدافعي در بدن اتفاق نمي‌افتد. دندريمرها را مي‌توان به گونه اي ساخت كه تركيبات متصل شده به آن‌ها در اثر برخورد با يك ملكول يا يك واكنش شيميايي خاص آزاد شوند.
يك كره توخالي كه به آن نانوشل مي‌گويند به وسيله Nanospectra ساخته شده است. از اين شل براي دارو رساني مي‌توان استفاده كرد. اين نانوشل از يك لايه خارجي از جنس طلا تشكيل شده است كه لايه‌هاي داخلي آن به وسيله سيليكار ( 2)sio و دارو پوشانده مي‌شوند. به عنوان يك نتيجه بايد گفت هنگامي كه نانوشل‌ها در كنار يك ناحيه هدف مانند سلول توموري قرار مي‌گيرد و به آن ناحيه نور مادون قرمز بتابد، نانوشل مي‌تواند آنتي بادي‌هاي خاص آن تومور را آزاد كند.
كشف دارو
تكنولوژي‌هاي نانو و ميكرو يكي از آخرين راه حـل‌ها براي كاهش زمان توسعه داروهاي جديد است. اين تكنولوژي‌ها پتانسيل كاهش قيمت تحقيقات و توسعه داروها را نيز دارند.
روش آزمون و خطا كه براي كشف داروها از آن بـهـره گـرفـتـه مـي‌شـود حداقل ده سال طول مـي‌كـشـد. ايـن زمان شامل مراحل تحقيقات و رسيدن دارو به مراكز فروش است. كه گاهي اين زمان به بيش از ده سال نيز مي‌رسد. در سال‌هاي اخـيـر، تـعـدادي تـكـنـولوژي تكميلي و جديد و توسعه يافته است كه به طور قابل ملاحظه اي روش توليد دارو را فشرده مي‌كند. نظم عملياتي بـالا ، بـرچـسـب زنـي بـسـيـار حـسـاس (sensitived labeling) و تـكـنــولــوژي‌هـاي آشكـار سـازي براي افزايش سرعت و دقت شناسايي ژن‌ها و مواد ژنتيكي استفاده مي‌شود كه نتيجه آن كاهش پـــروســـه كـشــف و تــوسـعــه دارويــي مــي‌شــود. تكنولوژي نانو و ميكرو به همراهي راه حل‌هاي فــنـــاوري اطـــلاعـــات مــثـــل شــيـمــي تــركـيـبــات (combinatorial)، بيولوژي محاسباتي (computional biology)، ســـــاخـــــت داروهـــــا بـــــا كــمــــك كامپيوتر‌، اطلاعات مينرالي و ابزارهاي پردازش داده بـاعـث شـنـاسـايـي و حـل بـهـتر چالش‌هاي مرتبط با كشف دارو شده و توانسته تنگناهاي بـحـراني در ساخت و كشف داروها را كاهش دهد. به علاوه به خاطر مزاياي فناوري اطلاعات تعداد داروهاي مورد آزمايش در 10سال گذشته رشد زيادي داشته و از 500.000 تركيب دارويي به يك و نيم ميليارد رسيده است.

داروسازي به كمك فناوري نانو



نانوتكنولوژي يك پديده علمي چندمنظوره، شامل ساخت و استفاده از مواد، ابزارها وسيستم‌ها درمقياس نانو است، درواقع به معناي علم دستيابي به زيرساخت‌هاي پديده‌ها و استفاده ازسيستم‌هايي در سطح مولكولي با عملكرد جديد است. امروزه نانو تكنولوژي درزمينه‌هاي بسياري رسوخ كرده كه شايد بتوان گفت مهم‌ترين آن داروسازي است كه منجربه وجودآمدن دارورساني نوين شده است.
دارورساني در بهبود روند درمان اميدهاي بسياري ايجاد كرده است كه از جمله مي‌توان به كاربردهاي آن در بيماري‌هاي صعب العلاج اشاره كرد.
دارورســانــي نــويـن مـوفقيـت‌هـاي چشمگيـر خود را مديون نانو ذرات است كه نانو ذرات نيز به نوبه خود مديون خصوصياتي چون :
1- ظرفيت بالا براي حمل دارو
2- سطح فعال بسيار وسيع براي واكنش
3- كوچكي مناسب براي عبور ازسطوح خوني
4- قابليت تجمع دربافت هدف
5- سميت پايين
اســـت .‌صــنــعـــت داروســـازي از نــقـطــه نـظــر دارورسـانـي ، تـاكـنـون از طـريـق فـنـاوري نانو به دسـتــاوردهــاي چـشـمـگـيــري رسـيـده اسـت. در سيستم دارويي قديم به علت غيرواقعي بودن دز دارويي، از لحاظ مقدار نياز براي درمان، بسياري از آن در دســتــگــــاه گــــوارش، گـــردش خـــون و بافت‌هاي واسط به هدر مي‌رفت تا مقدار مورد نظر به سلول‌هاي هدف برسد كه مي‌تواند اين داروهـــاي جـــذب شــده در طــول مـسـيــر ايـجــاد عـوارض جانبي كند كه در بيماري‌هاي ديابتي وسـرطان، باعث ريزش مو و عوارض بسياري خواهد شد يا تزريق مكرر باعث دردناك شدن بافت‌ها مي‌شود كه براي بيمار، غير قابل تحمل اســـت؛ امـــا فــنـــاوري نـــانـــو در دارورســانــي راه حل‌هايي انديشيده است.
دارورساني نوين عبارتند از: رساندن دارو در يك زمان و با دز كنترل شده به اهداف دارويي خاص، اين كار به نحو چشمگيري، ايمن تر و بسيار موثرتر از پخش دارويي در تمام بدن است كه سبب مي‌شود عوارض جانبي و دز مصرفي كاهش يابد.
در واقع رساندن دارو در يك زمان معين با دز كنترل شده به اهداف خاص كه باعث كاهش عوارض جانبي، درمان سريع تر و اختصاصي براي هر يك از افراد است. اين شيوه دزهاي مصرفي را كاهش مي‌دهد و مي‌تواند باعث دل گرمي بيماران براي ادامه رژيم مصرف دارويي صحيح شود. استفاده بهتر از دارورساني ، اجازه استفاده ازروش‌هاي درماني جديد را مي‌دهد. اين فناوري جديد، امكان استفاده از داروهاي بسيار سمي را نيز مي‌دهد. سيستم‌هاي دارورساني نوين براي اين‌كه قادر به رساندن دز مورد نياز دارو در زمان معين به سطح هدف باشند از سيستم‌هاي طراحي شده نانومتري فعال يا غير فعال استفاده مي‌كنند، پس بايد اين گونه گفت كه گذر از گذرگاه نانوتكنولوژي براي رسيدن به اهداف نهايي دارورساني الزامي است.
مهم‌ترين نانو ساختارها و نانو داروهايي كه در دارورساني نوين كاربرد دارند عبارتند از:
1- ليپوزوم‌ها براي نفوذ بهتر
2- كپسوئيد و ويروس‌ها براي انتقال دارو
3- نانو ذرات مورد استفاده براي انتقال دارو
4- نانوكپسول ها
5- نانوسرنگ‌هاي سلولي
6- دارورساني با نانوسوسپانسيون
7- استفاده از ماكرومولكول‌هاي خود تجمع دهنده براي حمل دارو
‌پرواضح است كه امروزه داروهاي قديمي و تا حدودي كنوني ديگر مورد استقبال شركت‌هاي داروسازي واقع نمي شود. حال آن كه رسوخ نانو تكنولوژي در صنعت داروسازي منجر به دگرگوني‌هاي شگرفي شده است كه از جمله آن‌ها دارورساني نوين است. شايد بتوان گفت دارورساني نوين انقلاب علمي -تجاري داروسازي و پزشكي بوده است كه نسيم نويد بخش بيشتر و بهتر زندگي كردن را به انسان مي‌دهد.
دارورساني با نانوسوسپانسيون ها
قسمت اعظم تركيبات شيميايي جديدي كه به منظور ساخت داروهاي جديد منتشر مي‌شوند، نامحلول و يا كم محلول در آب هستند و بنابراين جذب كمي نيز دارند و اين مساله، مانع بزرگي در برابر ساخت فرمولاسيون‌هاي كارامد از اين تركيبات به شمار مي‌رود. نانو سوسپانسيون‌ها نوعي توزيع كلوئيدي ذرات خالص داروها در اندازه‌هاي كـوچـك‌تـر از ميكـرون هستنـد كـه بـا استفـاده از سـورفـاكتـانـت پـايـدارشـده اند. از نانو سوسپانسيون‌ها براي فرمولاسيون داروهايي كه هم در آب و هم در روغن نامحلول هستند نيز مي‌توان استفاده كرد. استفاده از فناوري نانو درسوسپانسيون ها، باعث فراهم آوردن امكان استفاده از اين داروها بدون نياز به استفاده ازحلال‌ها مي‌شود.‌ به كمك اين فناوري، دارو در حالت بلوري مدنظر نگهداري شده در حالي كه اندازه نانو ذرات آن كاهش يافته و اين نكته باعث افزايش سرعت حل شدن و افزايش جذب دارو مي‌شود.
از نانوسوسپانسيون‌ها براي انتقال مقادير زيادي از داروهاي كم محلول در آب به مغز همراه با كاهش عوارض جانبي داروها نيز مي‌توان استفاده كرد. نانو سوسپانسيون‌ها در انواع مختلف ، روش‌هاي تجويز دارند از جمله : روش‌هاي تزريقي ، خوراكي ، موضعي‌، ريوي و انتقال هدفمند دارويي .
از نانوسوسپانسيون‌هاي خوراكي به طور اختصاصي براي افزايش سرعت و جذب داروها استفاده مي‌شود. علاوه بر افزايش سرعت اثر داروها، كاهش دفع داروها، افزايش دز موثر دارو و كاهش تحريك پذيري معده نيز گزارش شده است. براي دارورساني به ريـه‌هـا، افشـانـه‌هـا داراي ذرات ريـز دارويـي هستنـد، اما از مشكلات اين سيستم‌هاي دارورســــانـــي، تـــوزيـــع نـــاهـمـگـــون ذرات دارويـــي در قـطـــرات حـــامـــل آن‌هـــا اســـت. نانوسوسپانسيون‌ها اين مشكل را با افزايش تعداد ذرات در هر قطره برطرف ساخته اند و بدين ترتيب، سرعت اثر داروها و ميزان جذب آن‌ها نيزافزايش يافته است. در مجموع نانو سوسپانسيون‌ها نه تنها مشكل حلاليت دارو را برطرف كرده اند، بلكه با تغيير خواص دارويي دارو ، باعث بهبود كارايي و عوارض جانبي آ نها نيز شده اند.
‌دارو رساني هوشمند
بسياري از داروها نه تنها خواص درماني مناسبي ندارند بلكه عوارض جانبي زيادي نيز از خود نشان مي‌دهند زيرا علاوه بر نقطه اثر ويژه خودشان ، در نواحي ديگر بدن نيز موثرند .
براي اين‌كه يك دارو از لحاظ درماني موثر بماند لازم است تا رسيدن به محل اثر محافظت شود و ويژگي‌هاي زيستي و شيميايي آن حفظ شود .Paul ehrlichدر قرن 19 ، حاملان دارو را به عنوان جعبه‌هاي جادويي بيان كرد كه مي‌توانند دارو را دقيقا به همان سلول هدف منتقل كرده و به سلول‌هاي مجاور، آسيبي وارد نكنند. فناوري نانو ، امكانات زيـادي را بـراي تـوسـعـه و بـهـبـود كـيـفـيت انتقال دارو فراهم كرده است به طوري كه سيستم‌هاي حامل دارو، حلاليت پايداري كنترل دز و نيمه عمر حضور دارو را در گردش خون بهبود بخشيده اند.
حاملان دارو بايد به راحتي در گردش خون جا به جا شوند، از طرفي هم بايستي به اندازه كافي كوچك و انعطاف پذير باشند تا اولا بتوانند به سادگي به سلول مورد نظر برسند و ثانيا توانايي آزاد سازي دارو در سلول و يا بافت هدف را داشته باشند. همچنين زمان آزاد سازي دارو نيز مهم است، زيرا اگر دارو خيلي سريع آزاد شود امكان جذب كامل آن وجود ندارد يا ممكن است با تحريك لوله گوارش، عوارض جانبي داشته باشد. دارو رساني هوشمند به اين معناست كه دارو بتواند به طرف سلول‌هاي ويژه اي هدف گيري كند و از سدهاي بيولوژيك بگذرد و در پاسخ به علائم خارجي و فيزيولوژيك، مقدار آزاد سازي آن كنترل شود.
امــروزه يـكــي از صـنــايـع پـرسـود و پـر رونـق، صـنـعـت دارو و دارو رسـانـي اسـت. بـا توجه به سرمايه‌هاي عظيمي كه دولت‌ها و شركت در اين حـوزه قـرار داده انـد و بـا تـوجه به نيازهاي روز افـــزون بـــه داروهـــاي جـــديـــد يـــا ســـامــانــه‌هــاي دارورساني نوين، توجه به اين حوزه و به ويژه كاربرد فناوري نانو در اين حوزه ضروري به نظر مي‌رسد.
اكـثـر مـتـخـصـصان داروسازي به دنبال يافتن راه‌هايي هستند تا از طريق آن داروها را به دقت بـه‌مـحـل اثـر اصلي خود برسانند تا بيشترين اثر درماني آن‌ها بروز كند.
در حـال حـاضر اكثر داروها از طريق جذب سـيـسـتـمـيـك بـه مـحـل اثـر خـود ارائـه مي‌شوند. پايه‌هاي اين نگرش بر اين مبنا است كه اگر مقدار كـافـي از دارو وارد سـيـستم گردش خون شود، بالاخره مقداري از آ ن به محل اثر خود اعم از ايـنـكـه مـحـل اثـر در بـافـت، عضو يا سلول‌‌باشد خواهد رسيد. به طور مثال برخي از داروهاي ضد سرطان از اين طريق بر روي سلول‌هاي در حال تقسيم تأثير مي‌گذارند ، اما در همان حال ممكن اسـت بـه سـلـول‌هـاي سـالـم نـيـز بـه نـوعـي مـانند سـلول‌هاي سرطاني آسيب برسانند. البته براي رويـارويـي بـا ايـن مـشـكـل و كـاهـش هزينه‌هاي مربوط به ارائه داروهاي جديد، بايد آن‌ها را به طـور اخـتـصـاصـي بـر روي اهـداف تـعـيـيـن شده طـراحـي كـرد. در مواردي حتي دارو را به آنتي بادي اختصاصي سلول گرفتار مورد نظر متصل مـي‌كـنـنـد تـا داروي پيوند يافته بتواند به راحتي مسير اتصال خود به سلول‌هاي هدف را به طور اختصاصي پيدا كند. برخي از محققان نيز نقاط ورودي را در مسير متابوليك بيماري‌ها پيدا كرده اند و بر مبناي آن داروها را طراحي و ارائه مي‌كنند.
‌فلرن‌ها
نوع ديگري از ذرات كه در دارورساني مي‌توانند مورد استفاده قرارگيرند، فلرن‌ها هستند كه يكي از آلوتروپ‌هاي كربن بوده و شامل حلقه‌هاي 5 ضلعي و 6 ضلعي از اتم كـربـن هستنـد. ايـن تـركيبـات بـه عنـوان حـامل‌هاي دارويي بسيار موثرواقع مي‌شوند. باكي‌بال شناخته شده ترين فلرن است كه شبيه توپ فوتبال است و از 20 شش ضلعي و 12 پنج ضلعي ساخته شده است . محققان مؤسسه C Sixty ‌از ماكرو مولكول‌هاي درماني به صورت فلورن‌ها استفاده مي‌كنند. فلرن‌ها از نظر ساختاري شبيه توپ فوتبال هستند و به عنوان آنتي اكسيدان و داراي قدرت جذب راديكال‌هاي آزادي هستند كه در طي بيماري هائي مانند بيماري‌هاي اعصاب، حملات قلبي و ديابت افزايش مي‌يابند. انواعي از مـواد، داراي اكسيـژن فعـال و راد يكال‌هاي آزاد هستند كه مي‌توانند الكترون‌هاي غيرمزدوج خود را در تماس با مولكول‌هاي حياتي مانند اسيدهاي نوكلئيك قرار ‌دهند و بــه ايــن وسـيـلــه سـبــب تـخـريـب سلـولـي و مـرگ سلـول (apoptosis) شـونـد. محققـان C Sixtyمعتقدند كه فلرن‌ها به صورت يك "اسفنج راديكالي"‌ عمل كرده و مي‌توانند كه الكترون‌هاي تخريب شده را در ميان بگيرند. در عمل، فلرن‌ها در آب نامحلول هستند لذا لازم است تا به نوعي محلوليت آن‌ها افزايش يابد.
‌ليپوزوم‌ها
ليپوزوم‌ها در دارورساني با استقبال زيادي روبرو شده‌اند. اين مواد مي‌توانند به طور كروي مواد داروئي را در بر گر فته و احاطه كنند. تاكنون بسياري از تركيبات از جمله ضدسرطان‌ها و آنتي بيوتيك‌ها توسط ليپوزوم‌ها مورد استفاده قرار گرفته اند. در مقابل نـيـز شـركـت‌هـائـي مانند Anosysوجود دارند كه توانسته‌اند از ليپوزوم‌ها به صورت حامل‌هاي دارويي استفاده كنند. اغلب سلول‌ها براي انتقال پيام و سيگنال مهم خود به سلول ديگر از حامل‌هايي به نام dexosomeها استفاده مي‌كنند. در سيستم ايمني ، اين سلول‌هاي دندانه‌دار ، عوامل ويروسي و عفونت زا را حس مي‌كنند در حقيقت اين شركت توانسته است dexosomeهاي مصنوعي براي هدف قراردادن سرطان را بسازد. محققان Anosysبه كمك اين روش خواهند توانست نوعي ايمني اكتسابي بر عليه انواعي از سرطان‌ها ايجاد كنند.
‌روش‌هاي دارورساني
روش‌هاي متعددي براي آزادسازي و دارو رساني به منظور افزايش تاثير دارو و كاهش اثرات جانبي آن‌ها نيز وجود دارند كه مورد تحقيق هستند. به طور مثال كاربرد پـوشـش‌هـايـي كـه تحت تابش نور فعال مي‌شوند و براي كاربرد داروهاي خاص در استخوان‌ها به كار گرفته مي‌شود از اين موارد هستند. اين نوع داروها عمدتا به علت نوع پوشش دادن آن ها، غيرمحلول باقي مي‌مانند و در استخوان‌ها جذب مي‌شوند. اين پـوشـش‌ها پس از قرار گرفتن در معرض نور و تابش به فرم محلول درآمده و اجازه مي‌دهند تا دارو به محل اثر خود رسيده و تاثير كند.
برخي شركت‌ها از نانوبلور‌ها (معمولا ژرمانيوم و سيليكون) براي نشان‌داركردن فلورسانت مواد استفاده مي‌كنند در حالي كه امروزه شركت‌هايي چون Evident technologies, Quantom dotsو Kereosاز مـزايـاي ويژه نقاط كوانتومي براي تحقيقات خود استفاده مي‌كنند.
نانولوله‌هاي كربني نوعي ديگر از ذراتي هستند كه مي‌توانند در دارورساني هوشمند مورد استفاده قرار گيرند. نانولوله‌ها داراي ساختاري استوانه اي شكل ازاتم‌هاي كربن در اندازه‌هاي نانومتري است كه برحسب روش تهيه آن مي‌توانند تك ديواره (صندلي، زيگزاگ وكايرال) تا چند ديواره باشد و به خاطر خواص ساختماني منحصر به فرد آن‌ها دانشمنـدان عـلاقـه زيادي به استفاده از آن‌ها به عنوان حاملان دارو دارند.
بـــا اسـتـفـــاده از فـنـــاوري نـــانــو، داروهــا را در پـوشش‌هاي خاص از جنس نانوپوسته (شيشه پوشيده شده با طلا) قرار مي‌دهند و محموله‌هاي مذكور را به بدن تزريق مي‌كنند. اين مواد در خون گردش كرده و در موضع مورد نظر به آن‌ها طول موج خاصي تابيده مي‌شود كه موج خروج مواد دارويــي از بـسـتـه‌هـاي مـذكـور دقيقـا در مـوضـع مطلوب مي‌شود. از آنجا كه حامل‌هاي دارويي اندازه كوچكي دارند مي‌توانند پس از تحريك توسط طول موج مناسب وارد سلول شوند و در صورت نياز سلول مواد خود را آزاد كنند. بدين تـرتـيـب داروهـا نه تنها در ارگان هدف بلكه در سـلــول‌هــاي هـدف عـمـل مـي‌كـنـنـد و عـوارض جـانبـي بـه حـداقـل ممكـن مـي‌رسـد. از خواص مـحـمـــولـــه‌هـــاي دارويـــي نـــانـــونــي مــي‌تــوان بــه سازگاري آن‌ها با بدن، قابليت جذب مجدد و قابليت اتصال آسان به دارو اشاره كرد.
‌فاكتورهاي مؤثر بر اكتشافات دارويي مبتني بر فناوري نانو
افــــزايــــش حـــلالـيـــت: از مـــزايـــاي عـمـــده سيستم‌هاي دارورساني مبتني بر نانو، تاثير سريع آن‌هـا اسـت. ‌ايـن مـسـئـلـه تـاحـدودي مـربـوط به فناوري‌هاي كپسوله‌‌كردن و به دنبال آن افزايش سرعت حل ماده در مايعات بدن است. در همين راستا مي‌توان به اين نكته اشاره كرد كه ذرات 10 ميكروني سطحي معادل 2 تا 5 مترمربع به ازاي هــرگــرم دارنــد در حــالــي كــه نــانـوذرات 3 تـا 5 نــانــومـتــري داراي سـطـحــي مـعـادل 400 تـا 500 مــتـــرمـــربــع بــه ازاي هــرگــرم هـسـتـنــد. شــركــت داروسازي Elanروش‌روكش‌دهي پيشرفته‌اي را دارا است كه از كنترل گسترده‌اي بر روي اين نــوع ذرات بــرخــوردار اســت. ‌افـزايـش كـارايـي داروها نسبت به دوز در سيستم‌هاي دارورساني مـبـتـنـي بـر نانو نياز كلي مصرف دارو را كاهش مـي‌دهـد و احـتـمـالا بـاعـث كـاهـش هـزيـنـه‌هـا و عوارض ناخواسته در بدن مي‌شود.
كاهش هزينه‌هاي توسعه: ‌تحقيق و توسعه فـنــاوري نـانـو نيـازمنـد روش‌هـاي جـديـد آنـاليـز است. توسعهِ اين روش‌ها و تجاري‌شدن آن‌ها بـاعـث افـزايـش بـازده و بهبود وضعيت صنعت دارورســــــانــــــي خــــــواهـــــد شـــــد. از آن جـــمـــلـــــه شناساگرهاي زيستي مبتني بر نانوذرات هستند كه در تست‌هاي بررسي كارايي و ميكروآرايه‌ها كـاربـرد دارنـد. بـرخـي شـركـت‌ها از نانوبلور‌ها (مــعــمـــــولا ژرمـــــانــيـــــوم و ســيــلــيــكـــــون) بـــــراي نشان‌داركردن فلورسانت مواد استفاده مي‌كنند در حـالـي كـه امـروزه شـركـت‌هـايـي چون Evident technologies, Quantum dotsو Kereos از مزاياي ويژهِ نقاط كوانتومي براي تحقيقات خود استفاده مي‌كنند.
‌هدفمندسازي بيشتر: ‌افزايش كارايي داروها نسبت به دوز در سيستم‌هاي دارورساني مبتني بر نانو نياز كلي مصرف دارو را كاهش مي‌دهد و احـتـمــالا بــاعــث كــاهــش هــزيـنـه‌هـا و عـوارض ناخواسته در بدن مي‌شود.
ســودمـنـدي بيشتـر بـراي بيمـاران: ‌از ديگـر مـزايـاي فـنـاوري نـانـو كـه بـاعـث تـقـويت صنايع داروســـازي مـــي‌شـــود، مــشــتـــري‌هـــا هــســتــنـــد. داروهاي مبتني بر فناوري نانو شايد پاسخي به نياز روزافزون به مصرف راحت‌تر داروها باشند. به عنوان مثال چندين داروي جديد براي انتقال به ريـه فـرمولاسيون مي‌شوند، كه الزاما بافت ريه محل اثرگذاري آن‌ها نيست.آزاد شدن كنترل شده و افزايش تاثيردارو، كاهش عوارض جانبي و سميت دارويي، هدف قراردادن بافتي خاص يا توده اي بدخيم و همچنين بهبود قابليت پذيرش بيماران از ويژگي‌هاي منحصر به فردي است كه صنايع دارويي با استفاده از فناوري نانو به دنبال تحقق آن هستند. در ادامه به بررسي بخشي ديگر از داروسازي نوين با كمك فناوري نانو پرداخته مي‌شود.
نانو داروهاي ضد سرطان
سرطان به عنوان يك از مهلك ترين و مرگبارترين بيماري‌هايي است كه بشر با آن مواجه است. با ورود مواد شيميايي گوناگون به زندگي بشر و آلودگي روز افزون زيست محيطي، آمار سرطان نيز افزايش يافته است. در اين ميان اگر چه داروها و روش‌هاي درماني زيادي براي سرطان ارائه شده، ولي به دليل آسيب‌هاي جدي كه اين داروها به ديگر قسمت‌هاي بدن مي‌رساند، عوارض جانبي درمان سرطان نيز از ديگر مشكلات همراه سرطان است. لذا براي اولين بار در سال 1906 ايده ساخت دارويي كه بدون آسيب به سلامتي ساير بافت‌ها و جوارح بدن به هدف خود برسد توسط پل ارليخ مطرح شد. وي اسم اين داروي فرضي را <گلوله جادويي> ناميد.
محققان كشور نيز طي ماه‌هاي اخير موفق به ساخت نانو داروي ضدسرطان سيناد اكسوزوم شدند. در اغلب موارد هدف از ارائه و مصرف چنين سيستم‌هاي دارويي بالا بردن اثر درماني، كاهش عوارض جانبي، نگهداري مقدار دارو در يك دز مطلوب، بهينه كردن مصرف دارو و رساندن دارو به بافت مورد نظر بدون آسيب به ديگر قسمت‌هاي بدن است. بسياري از داروهايي كه ظرفيت بالاي درماني دارند، به خاطر عوارض جانبي يـا مشكـل تـوليـدشـان بـه شكلـي كـه بـه راحتي قابل واگذاري به بيماران باشد، توسعه نمي‌يابند.
در ايـن گـونـه مـوارد فنـاوري نـانـو راه كـارهـايـي را بـا تركيب اجزاي فعال داروها با مولكول‌هاي دوام آور يا با فناوري‌هاي جديد توليد دارو به صورت پودرهاي خيلي ريزتر ارائه داده است. به عنوان مثال برخي از شركت‌ها در حال حاضر داروهاي تنگي نفس و مسكن را به صورت پودري با ابعاد نانومتري توليد مي‌كنند كه با استنشاق آن نسبت به روش‌هاي سنتي جذب سريع‌تري از دارو به بدن صورت مي‌گيرد.
اين نانو داروي ماده دوكسوروبيسين كه براي درمان سرطان استفاده مي‌شود و در واقع يك سم سلولي است كه چون انتخابي عمل نمي‌كند، غلظت آن در بافت‌هاي سالم و توموري تقريبا برابر است. درون نانو كپسول‌هاي ليپوزومي محبوس مي‌شود تا هم اثرات جانبي آن كاهش يابد هم اثرگذاري دارويي آن بالا رود. قطر اين نانو دارو در حدود 100 نانومتر است و علاوه بر اين‌كه كوچكي آن براي ورود به بافت پر عروق تومورها مناسب است، توانايي انتقال يك حجم قابل توجه از دارو را نيز دارد. همچنين حلاليت بهتر دارو، سميت كمتر، مدت زمان بيشتر باقي ماندن در سلول هدف و تسهيل ورود به داخل سلول از ديگر مزاياي آن عنوان شده است.
‌ويواژل داروي ضد ويروس ايذر بر پايه دندريمر است. دندريمر نوعي پليمر است. پليمرها مي‌توانند به صورت خطي يا شبكه‌اي باشند كه دندريمر يك پليمر شبكه‌اي به حساب مي‌آيد. در يك دندريمر، زنجيره‌هاي مولكولي پليمري شده شبكه اي كه هر كدام شعبـه‌هـاي جـديدي مي‌سازند در نهايت يك مغز يا هسته مركزي را شكل مي‌دهند. درمان‌هاي جديد سرطان از راه فناوري‌هاي نانومواد مغناطيسي در حال توسعه هستند. ‌اين درمان‌ها بر اساس نانو ذرات آهن مغناطيسي است كه با تغيير يك ميدان مغناطيسي اعمال شده قابل گرم شدن است. اين حرارت باعث مي‌شود كه سلول‌هاي سرطاني كه از سلول‌هاي معمولي به دما حساس تر هستند از بين بروند.
ابزار جديد انتقال دارو



حصول اطمينان از اين كه دارو به بافت يا بخش مورد نظر بدن بيمار هدايت شود و همچنين اطمينان از ميزان داروي استفاده شده، دو نمونه از مهم ترين مسائل پزشكي نوين هستند. اين امر به طور خاص براي درمان سرطان اهميت دارد. چون داروهاي شيمي درماني براي سلول‌هاي عادي و سرطاني مانند سم عمل مي‌كنند.
به خاطر ناسازگاري برخي مواد با بدن و دفع سريع آن‌ها توسط سامانه ايمني بدن، داروها به طـور مـوقـت در داخل يك ساختار هماهنگ با سامانه ايمني بدن قرار مي‌گيرند و در هنگام نياز در مـوضـع بـيـماري به سرعت از داخل آن آزاد مي‌شوند.
در دارورساني تمام تلاش محققان بر ساخت روبات‌هايي است كه در داخل بدن بتوانند وارد شوند. خود را به موضع مناسبي برسانند و سلول زيان بار را نابود كنند. آن‌ها بايد كاري كنند كه اين روبـات‌هـا بـا سـامـانه ايمني بدن، امواج گرمايي اداره كننده گردش خون و تعادل بدن، هماهنگ و سازگار باشند.
‌انتقال دارو از پوست
قـورت دادن يـك قـرص مـعـمـولا كار آساني است اما هنوز هم خيلي‌ها فراموش مي‌كنند كه داروهاي خود را به موقع و به اندازه مصرف كنند و مقدار دارو يا دز دارو در خون افت و خيز دارد. چسب‌هاي دارويي كه به پوست مي‌چسبند از اين مشكلات جلوگيري مي‌كنند. اين چسب‌ها در سال 1990 براي ترك اعتياد مورد استقبال قرار گرفت. مجموعه اي از اين چسب‌ها چند هفته كه مورد استفاده قرار مي‌گرفت، مقدار نيكوتين بدن را به تدريج كاهش مي‌داد و با اين كار فرد به مرور اعـــتـــيــــــاد خـــــود را از دســـــت مـــــي‌داد. امـــــروزه چسـب‌هاي پوستي براي انتقال استروژن براي درمـان بيمـاري‌هـاي هـورمـون، نيتـروگليسيـرين براي گلودرد، اسكوپولامين براي بيماري‌هاي حركتي و دريازدگي، فنتانيل براي كنترل درد و كلونيدين براي فشار خون بالا مورد استفاده قرار مي‌گيرد. سال‌ها تحقيقات به بررسي احتمالي و حد تحقق دارو رساني تراپوستي (دارورساني از پوست) اختصاص يافته است. اولين مدل موفق براي انتقال تراپوستي در سال 1979 ايجاد شد.
‌انواع چسب‌هاي پوستي
برچسب‌هاي ميكروسوزني: اين برچسب‌ها دارو را در يك مايع يا پليمر نگهدارنده ذخيره مي‌كنند.
چسب تك لايه: يك چسب پليمري كه به پوست مي‌چسبد و دارو را دربرمي گيرد.
چسب چند لايه: چسب چندلايه غشايي دارد كه نرخ تغذيه دارو را به ويژه داروهايي كه بايد خيلي كند به پوست تغذيه شوند.
مساله اصلي در چسب‌هاي درماني، انتقال آسان و موثر دارو از طريق دو سد اصلي پوست يعني استراتوم كورنئوم و اپيدرميس است كه استراتوم كورنئوم اهميت بيشتري دارد. استراتوم كورنئوم 10 تا 15 ميكرومتر ، اپيدرميس 10 تا 50 ميكرومتر و لايه درميس 2 تا 3 ميليمتر ضخامت دارد. معمولا دارو يا ناقل انتقال تراپوستي نمي‌تواند به آساني از استراتوم كورنئوم عبور كند. فناوري نانو نقش برجسته اي در اين موارد دارد. داروهاي نانومتري، مي‌توانند به صورت مستقيم و موثر به اپيدرميس انتقال داده شوند. اندازه كوچك‌تر داروها، نفوذپذيري را آسان مي‌كند.
ردياب نانو دارو
طرح فيلتر غيرخطي براي رديابي نانو دارو در بدن حيوانات كه در مركز رشد دانشگاه علوم پزشكي اجرايي شد، به ثبت خارج رسيد.
اين طرح با عنوان "فيلتر غيرخطي براي تصويربرداري پزشكي" با هدف ارتقاي سطح كيفي دستگاه‌هاي ساخته شده در عرصه تصويربرداري پزشكي هسته اي در مركز رشد مركز تحقيقات تجهيزات پزشكي دانشگاه تهران اجرايي شد.
اين طرح در واقع تهيه الگوريتمي ‌براي پردازش سيگنال‌هاي هسته اي است و عموما تجهيزاتي مانند SPECTو PETكه اين الگوريتم در آن‌ها كاربرد دارد ‌از دستگاه‌هاي با فناوري بالا محسوب مي‌شوند. اين دستگاه‌ها در مطالعات ‌دارويي براي رهگيري نانو داروها در بدن حيوانات آزمايشگاهي كاربرد دارد.
تصـويـربـرداري از حيـوانـات كـوچـك شـاخه جديدي از تصويربرداري است كه با استفاده از دستگاه اسپكت حيواني HiReSPECTامكان‌پذير خـواهـد بـود. عملكرد اين دستگاه بدين ترتيب است كه راديو دارو يا نانو داروي مورد نظر در رگ موش تزريق مي‌شود و سپس دستگاه با سيستم آشكارسازي خود تعدادي تصوير دو بعدي از زواياي مختلف در بازه 360 درجه از موش تهيه مي‌كند. سپس يك نرم‌افزار كامپيوتري با استفاده از داده‌هاي به‌دست آمده، يك تصوير سه‌بعدي از نـحــوه و مـيــزان پـراكنـدگـي دارو در مـوش را بازسازي خواهد كرد.
‌ايـن دسـتـگـاه، مـخـصوص تصويربرداري از حيوانات كوچك مانند موش و خرگوش است. زمـــانـــي كـــه دارويـــي تـــولــيــد مــي‌شــود، قـبــل از كاربردهاي كلينيكي بايد مراحل پيش كلينيكي و تست بر روي حيوانات آزمايشگاهي را طي كند. بـراي ايـن مـنـظور نياز به سيستم تصويربرداري است كه كيفيت بالايي داشته باشد.
‌از اين رو دستگاهي كه براي تصويربرداري از حيوان كوچك مورد استفاده قرار مي‌‌گيرد، بايد داراي قـابـلـيـت بـسـيار بالايي در تفكيك مكاني باشد.
درواقع دستگاه تصوير برداري اسپكت جهت تـصـويربرداري از مراحل درمان و تزريق راديو دارو به بدن حيوانات زنده، جهت درمان و توليد دارو‌هاي جديد مورد استفاده قرار مي‌گيرد و در تحقيقات بنيادي در زمينه توليد راديو دارو‌هاي مـخـتـلــف، مـحـصــولــي اسـتـراتـژيـك بـه حـسـاب مي‌آيد.
نانو داروي ترميم‌كننده زخم
اين نوآوري يك پوشش‌دهنده پوستي است كــه شــامـل نـانـوذرات پكتيـن حـاوي مـواد فعـال ترميم‌كننده زخم و همچنين مواد آنتي‌باكتريال است. اين پوشش‌دهنده زخم از پليمرهايي با بار مثبت يا منفي تشكيل شده است كه سطح زخم را پـوشـانـده و از آن مـحافظت مي‌كند. آزادسازي مواد فعال ترميم‌كننده زخم و مواد ضد ميكروبي از نــانــوذرات بـه صـورت كـنـتـرل شـده صـورت مي‌گيرد و باعث تسريع در بهبود زخم مي‌شود.
در اين مطالعه روشي بسيار ساده براي تهيه نانو ذرات پكتين حاوي مواد فعال ترميم‌كننده زخم بـه كـار گـرفتـه شـده است. اين روش بر خلاف برخي روش‌هاي تهيه نانو ذرات بدون استفاده از حلال‌هاي آلي يا روش‌هايي مانند سونيكاسيون يا هموژنايزر كه باعث تخريب برخي مواد فعال مثل پپتيدها و پروتئين‌ها مي‌شود، نانوذراتي با اندازه مناسب تهيه مي‌كند. رهايش كنترل‌ شده مواد فعال از اين محصول، مزيتي مهم نسبت به ساير محصولاتي است كه رهايش كنترل‌ شده ندارند. با توجه به اين‌كه مواد فعال در اين مطالعه درون نانو ذرات قرار گرفته‌اند، رهايش مواد فعال به صورت كنترل‌ شده و تقريبا به صورت درجه صفر صورت مي‌گيرد.
ايـن محصـول به صورت ليوفيليزه (خشك كردن در خلاء) تهيه مي‌شود، بنابراين مشكـل عـدم پـايـداري و تخـريب سريع به خصوص براي پپتيدها و پروتئين‌ها كه در محصولات ديگر وجود دارد، ديده نمي‌شود. استفاده از اين محصول بسيار راحت بوده و حتي مي‌تواند توسط خود بيمار نيز مورد استفاده قرار گيرد و منجر به كاهش هزينه‌هاي پرستاري و بستري بيمار شود. همچنين تهيه اين محصول بسيار راحت و كم هزينه است. اين محصول مي‌تواند به راحتي توسط فرايند فيلتراسيون استريل شود و نسبت به ساير محصولاتي كه با روش‌هاي ديگر استريل مي‌شوند، هزينه كمتري براي توليد نياز دارد.
نانو كپسول‌هاي گنبدي در دارو رساني
محققان در سال‌هاي اخير با اين چالش دست به گريبان بوده‌اند كه بتوانند تأثير عوامل درماني را از طريق رسانش آن‌ها به سلول‌هاي خاص درون بدن افزايش داده و در عين حال تأثير منفي آن‌ها را روي سلول‌هاي سالم به كمترين مقدار خود برسانند.
در اين زمينه استفاده از روش‌هاي جديدي كه از نانو مواد مهندسي شده براي انتقال داروهـا و رسـانـش مستقيـم آن‌هـا به سلول‌ها بهره مي‌برند، نويد بخش بوده است. با وجودي كه سامانه‌هاي رسانشي مختلفي از اين دست براي كاربردهاي باليني مورد تأييد قـرار گرفته‌اند، اما مشكل تمام اين سامانه‌ها محدوديت اندازه و ناكارامدي آن‌ها در هـدف‌گيـري دقيـق بـافـت‌هـا اسـت.نانو ذرات گنبدي در سيتوپلاسم تمام سلول‌هاي پستانداران يافت شده و يكي از بزرگ‌ترين كمپلكس‌هاي ريبو نوكلئو پروتييني شناخته شده در مقياس زير 100 نانومتر به‌ شمار مي‌رود. اين نانوذرات بشكه‌اي شكل با دارا بودن فضاي داخلي بزرگ و توخالي، گزينه‌هاي مناسبي براي طراحي حامل‌هاي رسانش دارو به‌ شمار مي‌روند.گنبدهاي نو تركيب، غير ايمني‌زا بوده و متحمل تغييرات مهندسي زيادي شده‌اند كه از آن جمله مي‌توان به هدفگيري گيرنده سطح سلول و كپسوله كردن محدوده وسيعي از پروتيين‌ها اشاره كرد.
حفره داخلي يك نانو ذره گنبدي آن قدر بزرگ است كه مي‌تواند صدها مولكول دارو را در خود جاي دهد. از سوي ديگر خود اين ذرات‌گنبدي به اندازه يك ميكروب هستند و بنابراين مي‌توانند به راحتي همراه با محتواي خود وارد سلول‌هاي هدف شوند.
محققان با هدف ايجاد يك ذره گنبدي كه بتواند تركيبات درماني را در خود كپسوله كند، راهكاري براي بسته‌بندي نانوذره ديگري به نام نانوديسك درون حفره داخلي ذره گنبـدي ارائه كرده‌اند. با كپسوله كردن نانو ديسك‌هاي حاوي دارو درون حفره ذره گنبدي، اين نانو ديسك‌ها و محتواي آن‌ها از محيط بيروني محافظت مي‌شوند.
به‌ علاوه، با توجه به فضاي داخلي بزرگ ذره گنبدي، مي‌توان چندين نانو ديسك را درون آن كپسوله كرد كه اين كار غلظت موضعي داروي رها شده را افزايش داده و شانس درمان را افزايش مي‌دهد.
نانو تكنولوژي در انتقال دارو
فناوري نانو جنبه‌هاي مختلف دنياي امروز را تحت تأثير خود قرار داده است. انتقال كنترل شده دارو به اندام هدف، يكي از كاربردهاي مهم نانو فـنـــاوري اســت. مــي‌تــوان داروهــا را بــه كـمــك حامل‌هاي مختلف به اندام هدف رساند. استفاده از حامل‌هاي مختلف به عنوان ناقل‌هاي دارو در حـــال گـسـتــرش اســت. بــا روش‌هــاي مـعـمــول مصرف دارو، نظير مصرف خوراكي و تزريقي، دارو به سراسر بدن توزيع خواهد شد و تمام بدن تحت اثرات دارو قرار خواهد گرفت و عوارض جـانبـي دارو بـروز خـواهـد كـرد. بنـابـرايـن بـراي دسـت‌يـابـي بـه يـك اثـر خـاص، نـيـاز بـه مصرف مـقــاديــر زيــادي از دارو اســت. بــا نــانـو فـنـاوري مي‌توان به دارورساني هدفمند دست يافت و زمان، مكان و سرعت آزادسازي دارو در بدن را كنترل نمود. سيستم‌هاي دارورساني جديد عوارض جانبي كمتر، كارايي بيشتر و راحتي بيمار را به دنبال خواهند داشت.
‌نانو حامل‌ها
حامل‌هاي مختلفي را مي‌توان به عنوان ناقل‌هاي دارو در دارورساني مورد استفاده قرار داد. از آنجا كه دارو نقش درماني دارد، بايد تا رسيدن به محل هدف در بدن محافظت شود و خواص شيميايي و بيولوژيكي خود را حفظ كند. برخي از داروها به شدت سمي بوده و مي‌توانند سبب اثرات جانبي منفي شده، و اگر حين آزاد شدن تخريب شوند، اثر درماني آن‌ها كاهش مي‌يابد. به عنوان مثال؛ در شيمي‌درماني داروهاي مصرفي تا حدي سـمـي‌انـد و افـزايـش مـقـدار آن‌ها مي‌تواند اثر معكوس بگذارد و حتي به مرگ بيمار بيانجامد. به بيان ديگر، اگر دارو بتواند مستقيما به بافت هدف برسد و بر روي ساير قسمت‌هاي بدن تاثير نگذارد، به مراتب مؤثرتر خواهد بود. در ادامه به برخي از حامل‌ها دارو اشاره خواهد شد.
‌مايسل
يكي از حامل‌هايي كه به طور گسترده در دارورساني هدفمند به كار مي‌رود، مايسل است. مايسل‌‌ها از تجمع خودبخودي كوپليمرهاي آمفي‌فيلي در محلول‌هاي آبي به وجود مي‌آيند. شكل(1)، مولكول آمفي‌فيلي را نشان مي‌دهد.
در حقيقت مايسل‌ها داراي يك سر آب‌دوست (قطبي) و يك دم آب‌گريز (غيرقطبي) هستند كه در محلول‌هاي آبي به صورت خودبخودي تجمع مي‌يابند. مايسل‌ها در محيط آبي به نحوي جهت‌گيري مي‌كنند كه انتهاي آب‌گريز مايسل‌ها از محلول آبي رانده شده و ايجاد يك فاز آب‌گريز داخلي يا هسته آب‌گريز كنند. در حالي كه انتهاي آب‌دوست مايسل‌ها به طرف خارج، يعني محلول آبي متمايل شده و يك تاج آب‌دوست را به وجود خواهند آورد. شكل(2)، مايسل را نشان مي‌دهد.

از اين رو، مي‌توان داروهاي آب‌گريز را با قرارگيري آن‌ها در داخل مايسل به بافت هدف رساند و اثرات جانبي موجود را كاهش داد. مي‌توان از مايسل‌ها به عنوان ناقل‌ها، جهت رساندن دوز زياد داروهاي ضدسرطاني به تومورها و بافت هدف استفاده كرد و در عين حال اثرات جانبي آن‌ها را به حداقل رساند. شكل(3)، قرار گيري دارو در مايسل را نشان مي‌دهد.

در نهايت محتويات مايسل‌ها (داروي موجود در آن ها) تحت شرايط محيطي ويژه، نظير دما، نور UV، اعمال ميدان مغناطيسي يا pHدر بافت هدف آزاد خواهند شد. شكل و اندازه مايسل به طول زنجير پليمري، نوع شاخه يا گروه متصل به زنجير، نوع الكتروليت، غلظت يوني، استحكام يوني، دماي موثر و pHبستگي دارد.

ليپوزم‌ها
يكي ديگر از ناقل‌هايي كه به طور گسترده در دارورســانــي هـدفمنـد بـه كـار مـي‌رود، ليپـوزوم اسـت. لـيـپـوزوم‌هـا از نـوعي وزيكول با دو لايه لـيـپـيـدي، مـشابه آنچه كه در غشاء سلولي ديده مي‌شود، تشكيل شده‌اند. شكل( 4) يك ليپيد را نشان مي‌دهد.

به طور كلي، دو لايه ليپيد در فاز آبي به گونه‌اي جـهـت‌گـيـري مـي‌كنند كه بخشي از فاز آبي در داخـل مـحـفـظه كروي محصور شود و ليپوزوم حـاصـل شـود. در ايـن مـيـان، لـيپيدها گروهي از تـركـيـبـات شـيـمـيـايـي با زنجيره آلكيلي غيرقابل ‌انـحـلال در آب و گـروه قـطـبـي مـحلول در آب هستند. بنابراين، بخشي از اين مولكول آب‌گريز و بخش ديگر آب‌دوست است؛ كه به مولكولي با چـنـيـن خـاصـيـت دوگـانـه‌، مـولـكـول آمـفي‌فيلي مي‌گويند (شكل 5.)
بــه طــور كـلــي لـيـپــوزوم‌هـا تـوانـايـي رسـانـدن داروهـاي آب‌گـريـز، آب‌دوسـت و آمفـي‌فيلـي (دوگانه‌دوست) را دارند. در حقيقت، داروهـاي آب‌گـريـز در بخش غيرقطبي ليپوزوم قرار مي‌گيرند. حال آن كه داروهاي آب‌دوسـت در فـاز آب داخلـي ليپـوزوم قـرار خـواهند گرفت، و داروهاي آمفي فيلي (دوگانه ‌دوست) در حد فاصل بخش آب داخلي و بخش آب‌گريز قرار خواهند گرفت.
نانو ذرات
نــاقـل ديگـري كـه در دارورسـانـي هـدفمنـد كـاربـرد فـراوان دارد، نـانـو ذرات شـامـل نانوكپسول و نانواسفر است. اين ناقل‌ها قادر هستند كه دارو را جذب و كپسوله كرده و به ايـن تـرتـيـب دارو را عـلـيه تخريب آنزيمي و شيميايي محافظت نمايند. نانوكپسول‌ها سيستم‌هاي وزيكولي هستند كه دارو را در حفره‌اي محصور كرده و با يك غشاء پليمري احاطه مي‌كنند. در حالي كه در نانواسفرها، دارو به صورت فيزيكي و يكنواخت در ماتريس پليمري پراكنده شده و در حقيقت دارو در درون نانواسفر به صورت پراكنده قرار گـرفـته است. در سال‌هاي اخير، توجه قابل ملاحظه‌اي به نانوذرات پليمري زيست ‌تخريب ‌پذير، به عنوان سيستم‌هاي مناسب براي دارورساني اختصاص يافته است. در شكل (6)، دارو كه به صورت ذرات كروي قرمز رنگ نشان داده شده است، در درون نانوكپسول و نانواسفر جاي گرفته است.
درخت‌سان‌ها
يكي ديگر از ناقل‌هاي مورد استفاده در دارورساني درخت‌سان (دندريمر) است. دندريمرها، ماكرومولكول باريك، شاخه شاخه و متقارن هستند كه از يك هسته مركزي، واحدهاي منشعب شده به صورت درخت، و تعدادي گروه عاملي تشكيل شده‌اند. هسته مركزي و واحدهاي داخلي آن، محيط داخل حفره براي قرارگيري دارو را به وجود مي‌آورند. با اتصال گروه‌هاي عاملي هدفمند به سطح اين ماكرومولكول‌ها، مي‌توان حلاليت و رفتار شيميايي آن‌ها را كنترل كرد. در شكل (7)، دارو كه به صورت ذرات كروي قرمز رنگ نشان داده شده است، در منافذ موجود در درون دندريمر جاي گرفته است.
كريستال مايع
ناقل ديگري كه در دارورساني هدفمند مورد استفاده قرار مي‌گيرد كريستال‌هاي مايع است. كريستال‌هاي مايع از لحاظ مولكولي بين حالت جامد و مايع قرار دارند، در نتيجه هم‌زمان خصوصيات جامد و مايع را دارا هستند. دارو مي‌تواند در بين مولكول‌هاي كريستال مايع كپسوله شده ( قرار گيرد) و با تغيير فاز در نتيجه اعمال محرك، دارو از سيستم آزاد خواهد شد.
نانوفناوري در دارورساني از جمله موارد رو به گسترش است. نانوذرات مختلف دارويي با تغيير ناقل‌ها حاصل خواهند شد و امكان ايجاد تغيير در خصوصيات دارويي را به وجود خواهند آورد. به طور كلي، بازار نانودارو رساني به طور شگفت‌انگيزي رو به جلو مي‌رود. از اين رو، با استفاده از نانوفناوري مي‌توان به دارورساني هدفمند دست يافت و با مصرف كمتر دوز دارو و كاهش اثرات جانبي، راحتي بيمار را بدست آورد.
منبع: نشریه مهندسی پزشکی شماره ۱۳۹، مهندس سرور بهبهاني، مهندس محمد كريمي مريداني
http://clinicalmedicine.ir/post/4905