“نقاط” فلورسنت – به عنوان مثال. ذرات کوچکی که می‌توانند نور ساطع کنند، کاربردهای زیست‌پزشکی امیدوارکننده‌ای دارند، از کمک به پزشکان در شناسایی بهتر مرزهای تومور تا رساندن دارو به اعماق بدن. با این حال، ایجاد چنین نقاطی معمولاً یک فرآیند طولانی و خسته کننده است که از مواد شیمیایی قوی استفاده می کند. اکنون محققان با بودجه NIBIB در حال توسعه یک نقطه فلورسنت هستند که نه تنها ساخت آن آسان تر است، بلکه از مواد سازگار با محیط زیست استفاده می کند.
تاتیانا آتاناسیویچ، Ph.D.، مدیر برنامه NIBIB در کاوشگرهای مولکولی، گفت: «این مطالعه اثبات اصول یک رویکرد جدید و «سبز» را برای تولید نانومواد فلورسنت که مولکول‌های آینده در زمینه زیست پزشکی هستند، ترسیم می‌کند. و عوامل تصویربرداری تحقیقاتی که در اینجا توضیح داده شده است بینش اساسی را ارائه می دهد که می تواند به روشی ارزان تر و ایمن تر برای سنتز این نوع مهم از نانوذرات منجر شود.
روش‌های سنتی برای سنتز نقاط فلورسنت معمولاً نیاز به استفاده از حلال‌های آلی دارند که در کمک به تجزیه مواد و تسهیل واکنش‌های شیمیایی مؤثر هستند. با این حال، حلال‌های آلی می‌توانند قابل اشتعال، فرار و سرطان‌زا باشند و در صورت استفاده نادرست، بالقوه خطرناک هستند. علاوه بر این، سنتز نقاط فلورسنت معمولاً زمان‌بر و پیچیده است و چالش‌های مختلفی را برای تولید در مقیاس بزرگ ایجاد می‌کند.
اما محققان مرکز پزشکی دانشگاه نبراسکا (UNMC) روی یک استراتژی جایگزین کار می کنند. آنها اسید هیالورونیک، یک کربوهیدرات ساده، را با اسیدهای آمینه خاص (مولکول هایی که پروتئین ها را می سازند) ترکیب می کنند. هر دو جزء در بدن ما به وفور یافت می شوند و مهمتر از همه، هر دو می توانند در آب حل شوند. ویژگی دوم نیاز به حلال های آلی سمی را نفی می کند.
آرون ماس، سرپرست تیم تحقیق، دکترا، دانشیار دپارتمان علوم دارویی در UNMC توضیح داد: برخلاف نقاط فلورسنت سنتی، نقاط ما دو ماده طبیعی را با هم ترکیب می‌کنند. “این نه تنها سنتز نانومواد ما را تسهیل می کند – زیرا ما می توانیم نقاط را فقط با آب خالص کنیم – بلکه از زیست سازگاری این مولکول ها نیز بهره می برد و به طور بالقوه آنها را به یک نانوذره ایده آل برای تنظیمات مختلف تبدیل می کند.” نقاط فلورسنت بود اخیرا گزارش شده است در دفتر خاطرات ACS Omega.
معمولاً وقتی محققان ذرات فلورسنت می سازند، از ماده اولیه ای استفاده می کنند که خاصیت فلورسنت دارد. با این حال، نه اسید هیالورونیک و نه اسیدهای آمینه به خودی خود فلورسنت خاصی ندارند. Mohs و همکارانش برای درخشان کردن نقاط خود از شیمی منحصر به فردی که هنگام ترکیب این مواد رخ می دهد، استفاده می کنند. از آنجایی که اسید هیالورونیک با اسیدهای آمینه خاصی برهمکنش می‌کند، الکترون‌هایی که این مولکول‌ها به اشتراک می‌گذارند می‌توانند قفل شوند و بر نحوه واکنش الکترون‌ها هنگام قرار گرفتن در معرض طول موج‌های خاص نور تأثیر بگذارند. این پدیده به عنوان تابش متقاطع تقویت شده شناخته می شود. نتیجه؟ این نقاط تحت شرایط خاصی به رنگ آبی در می‌آیند و به نانوذرات اجازه می‌دهند در داخل سلول‌ها دیده شوند.
فراتر از کاربردهای تصویربرداری زیست پزشکی، محققان می خواستند بررسی کنند که آیا می توان از این نانوذرات فلورسنت برای تحویل دارو استفاده کرد یا خیر. آنها نقاط خود را با دوکسوروبیسین، یک شیمی درمانی رایج سرطان، پر کردند و خواص آزادسازی دارو و اثرات سیتوتوکسیک آن را ارزیابی کردند. در مقایسه با دوکسوروبیسین استاندارد، نقاط بارگذاری شده با دوکسوروبیسین، دارو را در آزمایش‌های استاندارد رهاسازی دارو با سرعت کمتری آزاد کردند و کشتن سلول‌های سرطان سینه را نشان دادند. دکتر دیپ باتاچاریا، نویسنده مطالعه اول، که اکنون یک محقق ارشد در فایزر. این گیر افتادن در نانو نقطه باعث افزایش بار درمانی و آزادسازی طولانی مدت دوکسوروبیسین در سلول ها می شود.
Mohs خاطرنشان کرد که این کار اثبات مفهوم فقط شروعی برای نقاط فلورسنت آنهاست. او گفت: «ما می‌خواهیم تغییرات بیشتری در این نقاط انجام دهیم تا آنها را برای تشخیص بیولوژیکی در بافت‌ها بهتر کنیم. اما این مطالعه اولیه هر دو ویژگی تصویربرداری و دارورسانی این نقاط را نشان می دهد که ما می توانیم با استفاده از مواد سازگار با محیط زیست بسازیم.
این مطالعه با کمک مالی R01EB019449 از موسسه ملی تصویربرداری زیست پزشکی و مهندسی زیستی (NIBIB) و اعطای R21CA212500 و P30CA036727 از موسسه ملی سرطان (NCI) تامین شد.
مرجع تحقیق: Deep S. Bhattacharya، Aishwarya Bapat، Denis Svechkarev و Aaron M. Mohs. نقاط پلیمری غیر کونژوگه آبی فلورسنت محلول در آب از اسید هیالورونیک و اسیدهای آمینه آبگریز. ACS Omega 2021 6 (28)، 17890-17901. DOI: 10.1021/acsomega.1c01343
این نکته برجسته علمی یک کشف تحقیقاتی بزرگ را توصیف می کند. تحقیقات پایه درک ما از رفتار و زیست شناسی انسان را افزایش می دهد، که زیربنای پیشرفت راه های جدید و بهتر برای پیشگیری، تشخیص و درمان بیماری است. علم یک فرآیند غیرقابل پیش بینی و تدریجی است – هر مطالعه علمی بر اساس اکتشافات گذشته، اغلب به روش های غیرمنتظره استوار است. اکثر پیشرفت های بالینی بدون دانش تحقیقات بنیادی امکان پذیر نخواهد بود.
درباره اثر هنری: این گرافیک برای این برجسته اقتباس شده است و تحت مجوز Creative Commons است Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International مجاز.
