تیمی بین‌المللی از پژوهش‌گران نانوسوزن‌های سیلیکونیِ زیست‌سازگار را توسعه داده‌اند. این نانوسوزن‌ها قادرند اسید نوکلوئیک و نانوذرات را به شکلی کارآمد به درون سلول‌های زیستی هدایت کنند٬ بدون آن‌که صدمه‌ای به آن سلول‌ها زده شود. با این سوزن‌های متخلخل می‌توان داروها را به داخل سلول‌هایی که معمولاً نفوذ به درون آن‌ها دشوار است انتقال داد. این تکنیک به ترمیم اندام‌ها و اعصاب‌ آسیب‌دیده کمک کرده و می‌توان از آن به عنوان حسگرهای PH بین‌سلولی نیز بهره برد.

پژوهش‌گرانی از کالج سلطنتی لندن و موسسه‌ی پژوهشی هوستون متدیستِ تگزاس٬ نانوسوزن‌های خود را با استفاده از تکنیک‌های فوتولیتوگرافی ساخته‌اند. می‌توان این ساختار‌ها را بر روی تراشه‌های سیلیکونیِ استاندارد به روش‌های مختلف الگو‌گذاری کرد. طول و عرض این سوزن‌ها نیز قابل تنظیم است. چون این سوزن‌ها متخلخل هستند می‌توان آن‌ها را چنان ساخت تا مقدار قابل توجهی اسید نوکلوئیک٬ نانوذرات و دیگر ابزارهای درمانی را با خود حمل کنند. مهم‌تر از همه این‌که سیلیکون متخلخلی که آن‌ها ساخته‌اند زیست‌سازگار بوده (برخلاف سیلیکون‌های معمولی) و در طول حدود دو روز بدن را پاک‌سازی می‌کند٬ بدون آن‌که هیچ اثر سمی از خود بجای گذارد.

غشای پلاسمایی و «محفظه‌ی endo-lysosomal» یک سلول٬ سدّ‌های زیستی عمده‌ای به حساب می‌آیند و بازدهی درمان‌شناختی بسیاری از حاملان داروها را با بستن راه نانوساختارها به درون سلول‌ها محدود می‌کنند. بر اساس آن‌چه انیوی تاشویتی (Ennio Tasciotti ) از اعضای این تیم پژوهشی از دپارتمان نانوداروها در موسسه‌ی پژوهشی هوستون متدیست تگزاس بیان می‌کند٬ این نانوسوزن‌های جدید قادرند «با انشعاب دادن غشای پلاسمایی و محفظه‌ی endo-lysosomal ٬ اسید نوکلوئیک را با موفقیت و بدون صدمه زدن به سلول به درون سلول‌ها منتقل کنند».   

رگ‌های جدید

این پژوهش‌گران به رهبری مولی استیونس (Molly Stevens) از کالج سلطنتی دریافته‌اند که نانسوزن‌های آن‌ها می‌تواند برای انتقال و تحویل دی‌ان‌ای‌های اسید نوکلوئیک و نقاط کوانتومی به درون سلول‌های زنده‌ی انسانی در آزمایشگاه استفاده شوند. آن‌ها همچنین کشف کرده‌اند که می‌توان اسید نوکلوئیک را به عضلات پشتی موش نیز انتقال داد. تنها پس از گذشت یک هفته متوجه شدند که رگ‌های جدید خونی در ماهیچه‌های این حیوانات رشد کرده است. این فناوری هیچ التهاب یا عوارض جانبی مضری ندارد.

اسیدهای نوکلوئیک پایه‌های اصلی ساختمان هر اندام زیستی هستند. این اسیدها اطلاعات ژنتیک را کدگذاری٬ انتقال و ظاهر می‌کنند. اگر این اسیدها به درون سلول‌های زیستی منتقل شوند (به عنوان مثال با نانوسوزن‌ها) سلول‌ها را برنامه‌نویسی مجدد می‌کنند و با این کار قابلیت کارکردهای مختلف را به آن‌ها می‌دهند. این برنامه‌نویسیِ ژنتیکی باعث خواهد شد تا بتوان درمان‌های پزشکی برای بیماران را در آینده به شکل شخصی انجام داد.

تحویل نقاط کوانتومی

این نانوسوزن‌ها قادرند اسیدهای نوکلوئیک را در سلول‌ها رهاسازی کنند؛ فرآیندی که اغلب دشوار است. در حال حاضر برنامه‌ریزی مجددِ ژن و انتقالِ ژنِ عصبی معمولاً توسط ناقلان ویروسی انجام می‌شود؛ تکنیکی که پیچیده و پرهزینه است. نقاط کوانتومی (ذرات کوچکی از مواد نیم‌رسانا که اندازه‌ی آن‌ها تنها در حدود چند مولکول است) را می‌توان برای نظارت بر فرآیندهای میکروسکوپیکی شامل آن‌چه در درون سلول‌های زیستی اتفاق می‌افتد٬ استفاده کرد. این نقاط به یُمن نور درخشانی که از خود ساطع می‌کنند به سادگی در درون یک سلول به دام می‌افتند. اما در گام اول جاگذاری آن‌ها در درون یک سلول کار آسانی نیست. این نانوسوزن‌ها در غلبه بر این مشکل کمک شایانی می‌توانند داشته باشند.

پانسمان‌های انعطاف‌پذیر

این تیم امیدوار است در آینده نانوسوزن‌های‌شان در درمان اعصاب آسیب‌‌دیده و در بهبود بخشیدن به فرآیند بازسازی اعصاب استفاده شوند. به گفته‌ی استیون٬ او و همکارانش امید دارند تا با ترکیب نانوسوزن‌های‌شان با مواد زیستی مختلف بتوانند «پانسمان‌های انعطاف‌پذیر»ی بسازند تا در بخش‌های مختلف بدن بکار روند. این بانداژ‌ها را می‌توان چه به شکل داخلی در بافت موردنظر و چه به شکل خارجی بر روی پوست بکار برد. این پانسمان‌ها خواهند توانست اسیدهای نوکلوئیک لازم برای تعمیر و تنظیم برنامه‌نویسیِ مجدد سلول را تحویل دهند. اگرچه هنوز راه درازی در پیش است٬ چنان پانسمان‌هایی نهایتاً می‌توانند برای تعمیر بافت‌های آسیب‌دیده نیز کمک کنند. اگر این پانسمان‌ها با فلزات آلاییده شده و از این طریق رسانا شوند٬ لوازم الکترونیکی (با قابلیت ترمیم‌مجدد) را قابل کاشت خواهند کرد.

این پژوهش در ACS Nano 10.1021/acsnano.5b01490 انتشار یافته است.     

درباره‌ی نویسنده:

بل دامی (Belle Dumé) کمک‌ویراستار nanotechweb.org  است.

منبع:

Silicon 'nanoneedles' deliver nanodots and nucleic acids