نانو در دارورسانی

[v.m 2020]

1. مقدمه
فناوری نانو جنبه‌های مختلف دنیای امروز را تحت تأثیر خود قرار داده است. انتقال کنترل شده دارو به اندام هدف، یکی از کاربردهای مهم نانوفناوری است. می‌توان داروها را به کمک حامل‌های مختلف به اندام هدف رساند. استفاده از حامل‌های مختلف به عنوان ناقل‌های دارو در حال گسترش است. با روش‌های معمول مصرف دارو، نظیر مصرف خوراکی و تزریقی، دارو به سراسر بدن توزیع خواهد شد، و تمام بدن تحت اثرات دارو قرار خواهد گرفت و عوارض جانبی دارو بروز خواهد کرد. بنابراین، برای دست‌یابی به یک اثر خاص، نیاز به مصرف مقادیر زیادی از دارو می‌باشد. با نانوفناوری می توان به دارورسانی هدف‌مند دست یافت و زمان، مکان و سرعت آزادسازی دارو در بدن را کنترل نمود. سیستم‌های دارورسانی جدید عوارض جانبی کمتر، کارایی بیشتر و راحتی بیمار را به دنبال خواهند داشت.2. نانو حامل‌ها
حامل‌های مختلفی را می‌توان به عنوان ناقل‌های دارو در دارورسانی مورد استفاده قرار داد. از آنجا که دارو نقش درمانی دارد، باید تا رسیدن به محل هدف در بدن محافظت شود و خواص شیمیایی و بیولوژیکی خود را حفظ کند. برخی از داروها به شدت سمی بوده و می‌توانند سبب اثرات جانبی منفی شده، و اگر حین آزاد شدن تخریب شوند، اثر درمانی آنها کاهش می‌یابد. به عنوان مثال؛ در شیمی‌درمانی داروهای مصرفی تا حدی سمی‌اند، و افزایش مقدار آنها می‌تواند اثر معکوس بگذارد و حتی به مرگ بیمار بیانجامد. به بیان دیگر، اگر دارو بتواند مستقیما به بافت هدف برسد، و بر روی سایر قسمت‌های بدن تاثیر نگذارد، به مراتب مؤثرتر خواهد بود. در ادامه به برخی از حامل‌ها دارو اشاره خواهد شد.2-1- مایسل
یکی از حامل‌هایی که به طور گسترده در دارورسانی هدف‌مند به کار می رود، مایسل است. مایسل‌‌ها از تجمع خودبخودی کوپلیمرهای آمفی‌فیلی در محلول‌های آبی به وجود می‌آیند.

مولکول آمفی‌فیلی

پلیمر مولکول بسیار بزرگی است که از به هم پیوستن مولکول‌های کوچک که مونومر نامیده می‌شوند، به وجود می‌آید. کلمه پلیمر از کلمه یونانی (Poly) به معنی چند و (Meros) به معنای واحد یا قسمت به وجود آمده است. این مولکول‌های بلند، از اتصال و به هم پیوستن هزاران واحد کوچک مولکولی (مونومر) تشکیل شده‌اند.
ساده‌ترین انواع پلیمرها، هموپلیمرها هستند که از زنجیره‌های پلیمری متشکل از واحدهای تکراری منفرد تشکیل شده‌اند. به این معنی که اگر A یک واحد تکراری باشد (منومر باشد)، یک زنجیره هموپلیمری، ترتیبی به صورت… AAA در زنجیره مولکولی پلیمر خواهد داشت. به عبارت دیگر، می‌توان برای هموپلیمرها فرمول عمومی An را در نظر گرفت. هموپلیمرها به صورت خطی، شاخه‌ای و مشبک می‌باشند.

انواع هموپلیمرها

حال آنکه کوپلیمرها، پلیمرهایی هستند که از پلیمریزاسیون دو یا چند مونومر مختلف و مناسب با یکدیگر به وجود می‌آیند. با این روش، می‌توان پلیمرها را با ساختمان‌های متفاوت به وجود آورد. کوپلیمرهای آمفی‌فیلی، کوپلیمرهایی هستند که بطور هم‌زمان، دارای دو بخش آب‌گریز و آب‌دوست می‌باشند، و به همین جهت، به آنها آمفی فیلی یا دوقطبی می‌‌گویند.
در حقیقت؛ مایسل‌ها دارای یک سر آب‌دوست (قطبی) و یک دُم آب‌گریز (غیرقطبی) می‌باشند که در محلول‌های آبی به صورت خودبخودی تجمع می‌یابند. مایسل‌ها در محیط آبی به نحوی جهت‌گیری می‌کنند که انتهای آب‌گریز مایسل‌ها از محلول آبی رانده شده و ایجاد یک فاز آب‌گریز داخلی یا هسته آب‌گریز نمایند. در حالی که انتهای آب‌دوست مایسل‌ها به طرف خارج، یعنی محلول آبی متمایل شده و یک تاج آب‌دوست را به وجود خواهند آورد.

مایسل
از این رو، می‌توان داروهای آب‌گریز را با قرارگیری آنها در داخل مایسل به بافت هدف رساند و اثرات جانبی موجود را کاهش داد. می‌توان از مایسل‌ها به عنوان ناقل‌ها، جهت رساندن دوز زیاد داروهای ضدسرطانی به تومورها و بافت هدف استفاده نمود، و در عین حال اثرات جانبی آنها را به حداقل رساند.
قرار گیری دارو در مایسل

در نهایت؛ محتویات مایسل‌ها (داروی موجود در آنها) تحت شرایط محیطی ویژه، نظیر دما، نور UV، اعمال میدان مغناطیسی یا pH در بافت هدف آزاد خواهند شد.
شکل و اندازه مایسل، به طول زنجیر پلیمری، نوع شاخه یا گروه متصل به زنجیر، نوع الکترولیت، غلظت یونی، استحکام یونی، دمای موثر و pH بستگی دارد.2-2- لیپوزم‌ها
یکی دیگر از ناقل‌هایی که به طور گسترده در دارورسانی هدف‌مند به کار می رود، لیپوزوم است. لیپوزوم‌ها از نوعی وزیکول با دو لایه لیپیدی، مشابه آنچه که در غشاء سلولی دیده می‌شود، تشکیل شده‌اند. شکل زیر یک لیپید را نشان می‌دهد.

مولکول لیپید

به طور کلی، دو لایه لیپید در فاز آبی به گونه‌ای جهت‌گیری می‌کنند که بخشی از فاز آبی در داخل محفظه کروی محصور شود و لیپوزوم حاصل گردد. در این میان، لیپیدها گروهی از ترکیبات شیمیایی با زنجیره آلکیلی غیرقابل‌انحلال در آب و گروه قطبی محلول در آب هستند. بنابراین، بخشی از این مولکول آب‌گریز، و بخش دیگر آب‌دوست است؛ که به مولکولی با چنین خاصیت دوگانه‌ای، مولکول آمفی‌فیلی می‌گویند (شکل زیر).

لیپوزوم

به طور کلی لیپوزوم‌ها توانایی رساندن داروهای آب‌گریز، آب‌دوست و آمفی‌فیلی (دوگانه‌دوست) را دارند. در حقیقت، داروهای آب‌گریز در بخش غیرقطبی لیپوزوم قرار می‌گیرند. حال آنکه داروهای آب‌دوست در فاز آب داخلی لیپوزوم قرار خواهند گرفت، و داروهای آمفی فیلی (دوگانه‌دوست) در حد فاصل بخش آب داخلی و بخش آب‌گریز قرار خواهند گرفت.2-3- نانوذرات
ناقل دیگری که در دارورسانی هدف‌مند کاربرد فراوان دارد، نانو ذرات شامل نانوکپسول و نانواسفر است. این ناقل‌ها قادر هستند که دارو را جذب و کپسوله نموده، و به این ترتیب دارو را علیه تخریب آنزیمی و شیمیایی محافظت نمایند.
نانوکپسول‌ها سیستم‌های وزیکولی هستند که دارو را در حفره‌ای محصور کرده و با یک غشاء پلیمری احاطه می‌کنند. در حالی که در نانواسفرها، دارو به صورت فیزیکی و یکنواخت در ماتریس پلیمری پراکنده شده است، در حقیقت دارو در درون نانواسفر به صورت پراکنده قرار گرفته است. در سال‌های اخیر، توجه قابل ملاحظه‌ای به نانوذرات پلیمری زیست‌تخریب‌پذیر، به عنوان سیستم‌های مناسب برای دارورسانی اختصاص یافته است. در شکل زیر، دارو که به صورت ذرات کروی قرمز رنگ نشان داده شده است، در درون نانوکپسول و نانواسفر جای گرفته است.

راست: نانوکپسول- چپ: نانواسفر

2-4- درخت‌سان‌ها
یکی دیگر از ناقل‌های مورد استفاده در دارورسانی درخت‌سان (دندریمر) می‌باشد. دندریمرها، ماکرومولکول باریک، شاخه شاخه و متقارن هستند که از یک هسته مرکزی، واحدهای منشعب شده به صورت درخت، و تعدادی گروه عاملی تشکیل شده‌اند. هسته مرکزی و واحدهای داخلی آن، محیط داخل حفره برای قرارگیری دارو را به وجود می‌آورند. با اتصال گروه‌های عاملی هدف‌مند به سطح این ماکرومولکول‌ها، می‌توان حلالیت و رفتار شیمیایی آنها را کنترل کرد. در شکل زیر، دارو که به صورت ذرات کروی قرمز رنگ نشان داده شده است، در منافذ موجود در درون دندریمر جای گرفته است.

دندریمر

2-5- کریستال مایع
ناقل دیگری که در دارورسانی هدف‌مند مورد استفاده قرار می‌گیرد، کریستال‌های مایع است. کریستال‌های مایع از لحاظ مولکولی بین حالت جامد و مایع قرار دارند، در نتیجه هم‌زمان خصوصیات جامد و مایع را دارا هستند. دارو می‌تواند در بین مولکول‌های کریستال مایع کپسوله شده ( قرار گیرد) و با تغییر فاز در نتیجه اعمال محرک، دارو از سیستم آزاد خواهد شد.3. نتیجه‌گیری
نانوفناوری در دارورسانی از جمله موارد رو به گسترش است. نانوذرات مختلف دارویی با تغییر ناقل‌ها حاصل خواهند شد، و امکان ایجاد تغییر در خصوصیات دارویی را به وجود خواهند آورد. به طور کلی، بازار نانودارورسانی به طور شگفت‌انگیزی رو به جلو می‌رود. از این رو، با استفاده از نانوفناوری می‌توان به دارورسانی هدف‌مند دست یافت و با مصرف کمتر دوز دارو و کاهش اثرات جانبی، راحتی بیمار را بدست آورد.