ما الجسيم النانوي وما أمثلته؟ تقنية النانو في تشخيص السرطان
في هذا المقال
عن تقنية النانو، في مقالنا الأول تناولنا تعريفها وتطبيقاتها وقدمنا مدخلًا إليها في مجال السرطان. وتقنية النانو فرع علمي جديد يستخدم جسيمات بطول 1 – 100 نانومتر، وله تطبيقات واسعة في الطب والطب الحيوي والفيزياء والكيمياء والإلكترونيات وإنتاج الطاقة.
في الطب، تُستخدم تقنية النانو والجسيمات النانوية (NT)؛ لتوفير تحليلات أكثر حساسية بوصفها نوعًا من الواسمات الحيوية، وللتصوير الجزيئي في مجالات الأشعة مثل الرنين المغناطيسي والموجات فوق الصوتية والتصوير المقطعي، ولأنظمة تطوير الأدوية والعلاج الموجه وتطوير اللقاحات. ويمكن ربط NT بجزيئات بيولوجية ذات بطاقات عنوان تتحرك نحو هدف لتوجيهها إلى مناطق معينة داخل الجسم، بل إلى عضيات معينة داخل الخلية. ويمكن برمجتها حتى لتتبع بروتينات مختلفة أو حركة جزيئات RNA في الخلايا الحية. وبطاقات العنوان هذه أجسام مضادة وحيدة النسيلة أو جزيئات صغيرة أو ببتيدات. وهذه العوامل الموجَّهة ترتبط بـNT بصورة مثالية بروابط تساهمية (رابطة كيميائية بين ذرتين تتميز بمشاركة إلكترون واحد أو أكثر). ويمكن إدخال NT داخل كريات الدم الحمراء بطرائق خاصة، فتختبئ من الجهاز المناعي.
منصات الجسيمات النانوية
يمكن إنتاج NT من مواد غير عضوية وعضوية كثيرة عددًا ونوعًا. وغير العضوي يعني غير العضوي. وفي الأحياء، هي مركبات موجودة في بنية الكائنات مثل الماء والمعادن والأحماض والقواعد والأملاح، لكنها غير حية أو لم ينتجها كائن حي. وتؤخذ جاهزة من الطبيعة، ولا يمكن إنتاج المواد غير العضوية. ولكلمة عضوي معانٍ مختلفة اليوم، ومعناها الأصلي وصف شيء هو جزء من كائن حي أو ناشئ عنه.
أشهر NT غير العضوية هي جسيمات أكسيد الحديد. وبسبب خصائصها المميزة، تُستخدم NT غير العضوية غالبًا في الإجراءات التشخيصية.
تُصاغ NT العضوية غالبًا من الدهون والمذيلات البوليمرية (أنظمة ناقلة للأدوية لها أثر مُذيب للمواد قليلة الذوبان)، ومواد متوافقة بيولوجيًا مثل الأحماض النووية والببتيدات. وبفضل التوافق الحيوي، تُستخدم NT العضوية أساسًا في التطبيقات العلاجية. وتتكون المذيلة البوليمرية غالبًا من سطح محب للماء ولب كاره للماء. وحصل شكل كهذا من دواء كيميائي مادته الفعالة Paklitaksel، المستخدم منذ أوائل سنوات 1970، على موافقة الاستخدام للسرطان عام 2005، وأسهم هذا الدواء المسمى nab-Paklitaksel إيجابيًا في علاج سرطانات الثدي والرئة والبنكرياس.
يمكن تغليف NT ببوليمرات طويلة السلسلة تستجيب لمنبهات بيئية مختلفة بالانتفاخ أو الانكماش، وتُسمى بوليمرات الاستجابة للمنبه أو البوليمرات الذكية. وتُحمَّل هذه البوليمرات بدواء مضاد للسرطان، وتُربط بسطحها ربيطات نوعية للخلايا السرطانية (ذرة أو أيون أو جزيء يرتبط بمعدن مركزي) فيُتاح توجيهها للنسيج المطلوب. وعند وصول الجسيمات للنسيج المستهدف، يُرفع حراره بمجال مغناطيسي خارجي لتحرير الدواء المحبوس في البوليمر، بهدف علاج النسيج السرطاني دون إيذاء السليم. ويمكن حقن هذه الجسيمات في الوريد، فتتحرك في الدم وتبلغ مناطق الورم. وتُطلق الجسيمات فائقة المغناطيسية الدواء العلاجي الذي تحمله في المنطقة المريضة بفضل المجال الكهرومغناطيسي المطبق عليها. وتعبر هذه الموجات الجسم دون ضرر مثل موجات الراديو، وتسخن الجسيمات النانوية وحدها. وتجعل هذه الجسيمات الخلايا السرطانية أوضح رؤية بأجهزة الرنين المغناطيسي (MR) أيضًا.
تقنية النانو في التصوير والتشخيص
أسهمت تقنية النانو كثيرًا في التصوير والتشخيص الطبي. ويمكن استخدام جسيمات أكسيد الحديد NT خصوصًا لكشف النقائل المشبوهة في العقد اللمفية (النقائل: انتقال الخلايا السرطانية خارج نسيجها إلى مناطق أخرى مباشرة أو عبر أوعية الدم واللمف) . وفي دراسة على مرضى سرطان البروستاتا، بالمقارنة مع التقليدي، التصوير بالرنين المغناطيسي (MRG) ، أُظهر أن MRG المستخدم لجسيمات أكسيد الحديد NT يكشف نقائل العقد اللمفية بصورة أفضل بكثير.
بالاستفادة من استيطان NT الانتقائي للعقد اللمفية النقيلية (NT ذات الألفة اللمفية)، فُتح الطريق لعلاجات أنجح في سرطانات الرأس والعنق والثدي والشرج التي يُستخدم فيها الإشعاع بكثافة. وتحديد العقد المعرضة لخطر النقائل حاسم لتخطيط الإشعاع. وحتى الآن كان تحديدها غالبًا بواسطة التصوير المقطعي المحوسب (BT) . وفي دراسات على مرضى سرطان البروستاتا أيضًا، قورنت صور BT وMR المستخدم فيها NT لتحديد العقد الخطرة، وأكدت الخزعات أن NT-MRG يكشف العقد النقيلية بدقة أكبر، كما تبين خلافًا للمعلومات السابقة أن هذه العقد حول الأوعية أكثر من العظام.
بدأت تقنية النانو أيضًا في الأشعة السينية التقليدية (X-ray) تقديم مساهمات. فقد استُخدمت أنابيب الكربون النانوية باعثًا للإلكترونات في تصوير X-ray، مما أتاح دقة أعلى وإشعاعًا أقل ومعدات أصغر حجمًا.
موضوع ذو صلة:
- أول دواء سرطان بجسيمات نانوية nab-paklitaksel والمحسسات الإشعاعية والعلاجات النانوية
المصادر
2. Service RF: Materials and biology: Nanotechnology takes aim at cancer. Science 310:1132-1134, 2005
3. Doll TA, Raman S, Dey R, et al: Nanoscale assemblies and their biomedical applications. J R Soc Interface 10:20120740, 2013
4. Devulapally R, Paulmurugan R: Polymer nanoparticles for drug and small silencing RNA delivery to treat cancers of different phenotypes. Wiley Inter-discip Rev Nanomed Nanobiotechnol 6:40-60, 2014
5. Saksena MA, Saokar A, Harisinghani MG: Lymphotropic nanoparticle enhanced MR imaging (LNMRI) technique for lymph node imaging. Eur J Radiol 58:367-374, 2006
6. Myerson RJ, Garofalo MC, El Naqa I, et al: Elective clinical target volumes for conformal ther-apy in anorectal cancer: A Radiation Therapy Oncol-ogy Group consensus panel contouring atlas. Int J Radiat Oncol Biol Phys 74:824-830, 2009
7. Cao G, Lee YZ, Peng R, et al: A dynamic micro-CT scanner based on a carbon nanotube field emission x-ray source. Phys Med Biol 54:2323- 2340, 2009
هل كان هذا المقال مفيدًا لك؟
تساعدنا ملاحظاتك على تحسين المحتوى.
تعليقات القراء
شارك تعليقك
لا يُنشر اسمك وتعليقك إلا بعد موافقة المسؤول. لا يُعرض بريدك الإلكتروني للزوار مطلقًا.
كن أول من يعلّق.