تصميم جديد لجسيمات نانوية يمهد الطريق لتحسين الكشف عن الأورام – ترجمة* محمد جواد آل السيد ناصر الخضراوي

New nanoparticle design paves way for improved detection of tumors
  (KTH Royal Institute of Technology – بواسطة: المعهد الملكي للتكنولوجيا  بالسويد)

ملخص المقالة:

صمم فريق بحث سويدي جزيئات نانوية بطريقة جديدة لتحسين اكتشاف الأورام داخل الجسم وفي أنسجة الخزعة، ويمكِّن هذا التصميم تحديد أورام المرحلة المبكرة بجرعات أقل من الإشعاع. ويعتمد التصوير الحديث على عوامل مثل الأصباغ الفلورية والجزيئات الحيوية. وقد جمع الفريق بين عوامل التباين الفلورية الضوئية والأشعة السينية في مُحسِّن واحد لكلا الوضعين. وأظهرت الاختبارات التي أجريت على فئران المختبر أن عوامل التباين في التصوير المقطعي المحوسب للأشعة السينية تتيح تحديد موقع أورام المرحلة المبكرة بحجم بضعة ملليمترات فقط.

( المقالة )

تم تصميم جزيئات بحجم النانو بطريقة جديدة لتحسين اكتشاف الأورام داخل الجسم وفي أنسجة الخزعة، حسبما أفاد فريق بحثي في ​​السويد. ويمكن لهذا التقدم أن يمكّن من تحديد أورام المرحلة المبكرة بجرعات أقل من الإشعاع.

ومن أجل تعزيز التباين البصري للأنسجة الحية، يعتمد التصوير الحديث على عوامل مثل الأصباغ الفلورية والجزيئات الحيوية. وأدى التقدم في أبحاث الجسيمات النانوية إلى توسيع نطاق عوامل التباين الواعدة من أجل تشخيصات أكثر استهدافًا، والآن قام فريق بحثي من المعهد الملكي للتكنولوجيا [١] (KTH Royal Institute of Technology) برفع المستوى إلى أبعد من ذلك. إنهم يجمعون بين عوامل التباين الفلورية الضوئية والأشعة السينية في مُحسِّن واحد لكلا الوضعين.

ويقول محمد توبراك، أستاذ كيمياء المواد في المعهد الملكي للتكنولوجيا، إن تركيب عوامل التباين يقدم بُعدًا جديدًا في مجال التصوير الحيوي بالأشعة السينية. وقد نُشر البحث في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية للنانو (ACS Nano).  ويتابع: “هذا التصميم الفريد للجسيمات النانوية يمهد الطريق لتشخيص الأورام في الجسم الحي، باستخدام التصوير المقطعي المحوسب للأشعة السينية (XFCT)”.

ويوضح أن “الجسيمات النانوية ذات القشرة الأساسية” الجديدة قد يكون لها دور تلعبه في تطوير علاجات الثيرانوستيكس (thetanostics)، وهي عبارة عن منفذ للعلاج والتشخيص، حيث يمكن للجسيمات المفردة المحملة بالدواء، على سبيل المثال، اكتشاف الأنسجة الخبيثة وعلاجها.

ويستمد عامل التباين ذو الطبقة الأساسية اسمه من هندسته المعمارية: فهو يتكون من مزيج أساسي من الجسيمات النانوية ذات الإمكانات المحددة مسبقًا في التصوير الفلوري بالأشعة السينية، مثل الروثينيوم وأكسيد الموليبدينوم (IV). ويتم تغليف هذا اللب في غلاف مكون من السيليكا و أمين السيانين 5.5 (Cy5.5) [٢]،  وهي صبغة انبعاث الفلور بالقرب من الأشعة تحت الحمراء لتقنيات التصوير البصري مثل الفحص المجهري البصري والتحليل الطيفي.

ويقول توبراك إن تغليف صبغة أمين السيانين 5.5 داخل غلاف السيليكا يحسن سطوع العامل ويوسع ثباته الضوئي – مما يتيح نهج التصوير البصري المزدوج / بالأشعة السينية. وبالإضافة إلى ذلك، توفر السيليكا ميزة تلطيف التأثيرات السامة للجسيمات النانوية الأساسية.

وقد أظهرت الاختبارات التي أجريت على فئران المختبر أن عوامل التباين في التصوير المقطعي المحوسب للأشعة السينية تتيح تحديد موقع أورام المرحلة المبكرة بحجم بضعة ملليمترات فقط.

ويوضح توبراك أن التكنولوجيا تفتح إمكانية تحديد أورام المرحلة المبكرة في الأنسجة الحية. وذلك لأن وجود عوامل تباين متعددة يزيد من احتمالات ظهور المناطق المريضة في عمليات المسح، حتى عندما يصبح توزيع الجسيمات النانوية محجوبًا بسبب تفاعلها مع البروتينات أو الجزيئات البيولوجية الأخرى.

ويضيف: “لا يبدو أن الجسيمات النانوية ذات الأحجام المختلفة، والتي تنشأ من نفس المادة، موزعة في الدم بنفس التركيزات؛ هذا لأنه عندما يتلامس مع جسمك، يتم لفُّهُم بسرعة في جزيئات بيولوجية مختلفة – مما يمنحهم هوية جديدة”.  ويقول إن العديد من عوامل التباين للتصوير المقطعي المحوسب للأشعة السينية ستمكن من دراسة التوزيع الحيوي للجسيمات النانوية في الجسم الحي باستخدام جرعة منخفضة من الأشعة السينية. وسيسمح ذلك بتحديد أفضل حجم وكيمياء السطح للجسيمات النانوية من أجل الاستهداف والتصوير المرغوبين للمنطقة المريضة.

*تمت الترجمة بتصرف

المصدر:

https://phys.org/news/2021-06-nanoparticle-paves-tumors.html

لمزيد من المعلومات: غيوڤانيسالادينو وآخرون، Optical and X-ray Fluorescent Nanoparticles for Dual Mode Bioimaging, ACS Nano (2021).  DOI: 10.1021/acsnano.0c10127

الهوامش:

[١] المعهد الملكي للتكنولوجيا (Kungliga Tekniska högskolan) هي أكبر جامعة تقنية في السويد، وجامعة أبحاث عامة في ستوكهولم، تجري الجامعة الأبحاث والتعليم في مجال الهندسة والتكنولوجيا. وتتكون من خمس مدارس لها فروع في ستوكهولم وحولها. تأسست في عام 1827 باسم معهد التكنولوجيا ولها جذورها في مدرسة الميكانيكية التي تأسست عام 1798 في ستوكهولم، لكن أصل (KTH) يعود الى سلف ميكانيكا سكولان، لابوراتوريوم ميكانيكيوم (Mekaniska skolan, the Laboratorium Mechanicum) التي تأسست في عام 1697 من قبل العالم والمبتكر السويدي كريستوفر بولهيم. وفي عام 1877 تلقت (KTH) اسمها الحالي المعهد الملكي للتكنولوجيا؛ والملك غوستاف هو الحامي الأعلى.

[٢] مشتق أمين السيانين 5.5 (Cy5.5) هو صبغة حمراء تعمل بشكل جيد لتصوير الكائنات الحية، والتطبيقات التي تتطلب خلفية مضان منخفضة، وتحتوي على مجموعة أمين حرة يمكن دمجها مع مجموعة متنوعة من الوظائف، بما في ذلك استرات ان – هيدروكسيسوسينيمايد [مركب عضوي بالصيغة (CH₂CO)₂NOH ] والإيبوكسيدات.