علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
Smart transformable nanoparticles promise advances in tumor diagnoses, treatment
(American Institute of Physics – مقدمة من معهد الفيزياء الأمريكي)
ملخص المقالة:
تظهر الدراسات الحديثة أن الخصائص الفيزيائية للجسيمات النانوية تؤثر بشكل كبير على سلوكياتها الحيوية، وأن السيطرة على هذه الخصائص ضرورية لضمان إطلاق العلاج في الورم، بعد أن تنتشر الجسيمات من خلال العديد من البيئات الدقيقة الفسيولوجية الصحية الأخرى. ويدرس باحثون من الصين والولايات المتحدة كيف يؤدي علم الأحياء إلى تغييرات مورفولوجية في الجسيمات النانوية الذكية القابلة للتحول، لأنها يمكن أن تغير حجمها وشكلها عند التحفيز من بيئتها المحيطة. وهذه الجسيمات واعدة بشكل خاص لمضادات الأورام لأن خصائصها الفيزيائية ستتكيف مع علم وظائف الأعضاء، وتحسن هذه التكيفات تدوير الجسيمات والتوزيع البيولوجي واختراق الورم واحتباس الورم والتوزيع تحت الخلوي للعلاج المستهدف.
( المقالة )
لأكثر من ثلاثة عقود، تم تطوير مواد نانوية طبية حيوية بنجاح لصالح الثيرانوستيك – وهو مصطلح مركب يشير إلى تشخيص الأورام وعلاجها. ولاستهداف علاج الورم، يجب أن تصل الجسيمات النانوية إلى موقع الورم وبيئته الدقيقة المتميزة.
وتظهر الدراسات الحديثة أن الخصائص الفيزيائية للجسيمات النانوية، وخاصة حجمها وشكلها، تؤثر بشكل كبير على سلوكياتها الحيوية. والسيطرة على هذه الخصائص المادية ضرورية لضمان إطلاق العلاج في الورم، بعد أن تنتشر الجسيمات من خلال العديد من البيئات الدقيقة الفسيولوجية الصحية الأخرى.
وقد ورد في نشرة “مراجعات الفيزياء التطبيقية” (Applied Physics Reviews) أن باحثين من الصين والولايات المتحدة يدرسون كيف يؤدي علم الأحياء إلى تغييرات مورفولوجية [١] في أنواع معينة من الجسيمات النانوية. وتسمى أنواع الجسيمات هذه بالجسيمات النانوية الذكية القابلة للتحول، لأنها يمكن أن تغير حجمها وشكلها عند التحفيز من بيئتها المحيطة.
وهذه الجسيمات النانوية الذكية القابلة للتحول واعدة بشكل خاص لمضادات الأورام لأن خصائصها الفيزيائية ستتكيف مع علم وظائف الأعضاء. وتحسن هذه التكيفات تدوير الجسيمات والتوزيع البيولوجي واختراق الورم واحتباس الورم والتوزيع تحت الخلوي للعلاج المستهدف.
وقال المؤلف المشارك جيانكسون دينغ: “يمكن للجسيمات النانوية الذكية القابلة للتحول تغيير مورفولوجياتها تحت ظروف فسيولوجية مختلفة كمتطلبات علاجية”. وأضاف: “في دراستنا، نكشف التصاميم الهيكلية لهذه الأنظمة الذكية وكذلك الآليات المتعمقة للتحولات”.
ويقدم الباحثون تصميمات الجسيمات النانوية القابلة للتحول كمبدأ توجيهي لبنائها، ويناقشون التطبيقات الطبية الحيوية في مجال تشخيص الأورام وعلاجها (الثيرانوستيك). ويعرض دينغ وزملاؤه رؤيتهم من خلال تصنيفات جديدة لتصميم تحول الجسيمات النانوية والآليات التي تسهم في التغيير.
فعلى سبيل المثال، يقسم الباحثون تحول التصميم إلى فئتين عريضتين: الحجم والشكل. وبالنسبة للجسيمات النانوية القابلة للتحول من حيث الحجم، تنقسم التعديلات كذلك إلى تحولات صغيرة إلى كبيرة وكبيرة إلى صغيرة. وتكشف الدراسة عن تصميمات مفصلة ورشيدة للجسيمات النانوية القابلة للتحول استنادا إلى هياكلها.
أما بالنسبة للآليات التي تسهم في تحول الجسيمات النانوية، فقد قال دينغ: “كنا نعتقد أن البنية والمحفزات قدمت مساهمة كبيرة. فعلى سبيل المثال، حددت قيم الرقم الهيدروجيني المختلفة الموقع الدقيق للتحول، والذي يرتبط باختلاف الظروف الفسيولوجية، وخارج الخلوية، والليسوسومية الداخلية (endo/lysosomal) [٢]”.
وتم التحقيق في الجسيمات النانوية ذات التشكلات الفيزيائية الثابتة على نطاق واسع وتطبيقها في تشخيص وعلاج (ثيرانوستيك) الأورام في الماضي، في حين ركزت الدراسات الحديثة لظواهر تحول الجسيمات النانوية في المقام الأول على الاستجابة للمحفزات. ومع ذلك، لم تكن هناك حتى الآن مناقشة متعمقة حول تصميمات وتطبيقات الجسيمات النانوية القابلة للتحول في المورفولوجيا.
وقال دينغ: “تغطي مراجعتنا تصميم هيكل وآلية التحول، والتطبيق الطبي الحيوي للجسيمات النانوية الذكية القابلة للتحول، وتتضمن وجهات نظر حول قيودها أيضا. نعتقد أن هذه المراجعة ستسلط الضوء على هذا الحقل المهم”.
*تمت الترجمة بتصرف
المصدر:
https://phys.org/news/2021-12-smart-nanoparticles-advances-tumor-treatment.html
لمزيد من المعلومات: جينجين تشن وآخرون، Smart transformable nanoparticles for enhanced tumor theranostics, Applied Physics Reviews 2021. DOI: 10.1063/5.0061530
الهوامش:
[١] المورفولوجيا (Morphology) هي فرع من فروع علم الأحياء يتعامل مع شكل وهيكل الحيوانات والنباتات، أو شكل وهيكل الكائن الحي أو أي من أجزائه. المصدر: https://www.merriam-webster.com/dictionary/morpholog [٢] الليسوسومات (Lysosomes) هي الأجزاء التحللية النهائية للمسار الداخلي. تتلقى الليسوسومات مكونات من خارج الخلية عن طريق النماء والمواد من داخل الخلايا عن طريق الالتهام الذاتية، وكذلك عن طريق مسار التخليق الحيوي (Eskelinen 2005؛ Klionsky 2007؛ Luzio et al. 2007؛ Sachse et al. 2002a). من خلال تعديل تدهور العديد من البروتينات، تُعَدُّ الليسوسومات عضيات (أي عدد من الهياكل المنظمة او المتخصصة داخل خلية حية) رئيسية في تنظيم التوازن الخلوي. المصدر: https://link.springer.com/article/10.1007/s00418-008-0384-0