به گزارش ایرنا از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، این دستاورد میتواند نسل تازهای از پانسمانهای هوشمند را به عرصه درمان وارد کند.
عفونت زخمها همچنان یکی از مهمترین چالشهای پزشکی در سراسر جهان به شمار میرود. تشکیل بیوفیلمهای باکتریایی، افزایش التهاب و تولید بیش از اندازه گونههای فعال اکسیژن، از عوامل اصلی کند شدن روند ترمیم بافت هستند و در بسیاری از موارد، درمان بیماران را با دشواری روبهرو میکنند.
اکنون گروهی از پژوهشگران راهکاری نوین ارائه کردهاند که با استفاده از یک نانوکامپوزیت هوشمند، داروهای مورد نیاز را تنها در محل عفونت و در زمان مناسب آزاد میکند.
نتایج این پژوهش در نشریه بیومدیکال آنالیسیس (Biomedical Analysis) منتشر شده است.
این فناوری توسط پژوهشگران دانشگاه سون یاتسن (Sun Yat-sen University) توسعه یافته و بر پایه نانوکامپوزیتی با نام SH@ZIF-۸/AgNPs طراحی شده است. این سامانه از یک چارچوب فلزی ـ آلی متخلخل موسوم به زئولیتی ایمیدازولات فریمورک-۸ (Zeolitic Imidazolate Framework-۸ یا ZIF-۸) بهعنوان حامل دارو بهره میبرد.
درون این ساختار، مادهای طبیعی به نام شیکونین (Shikonin) قرار داده شده است؛ ترکیبی گیاهی که به دلیل خواص ضدالتهابی و آنتیاکسیدانی خود شناخته میشود. همچنین سطح این حامل با نانوذرات نقره (Silver Nanoparticles) پوشانده شده است؛ موادی که سالهاست بهعنوان عوامل ضدباکتری قوی و با طیف اثر گسترده مورد استفاده قرار میگیرند.
به گفته پژوهشگران، طراحی ویژه این نانوکامپوزیت امکان بارگذاری مقدار زیادی شیکونین را در ساختاری پایدار فراهم کرده است؛ بهگونهای که ماده درمانی تا زمان رسیدن به محل عفونت درون حامل باقی میماند.
وجه تمایز اصلی این فناوری، پاسخگویی آن به تغییرات اسیدی محیط زخم است. در شرایط طبیعی بدن که اسیدیته نزدیک به ۷.۴ است، ساختار ZIF-۸ پایدار باقی میماند و هیچ ماده فعالی آزاد نمیشود. اما زمانی که این نانوکامپوزیت وارد محیط اسیدی زخم عفونی با اسیدیته حدود ۵.۵ تا ۶.۴ میشود، ساختار آن بهتدریج تجزیه شده و بهطور همزمان یونهای نقره و شیکونین آزاد میشوند.
این آزادسازی هدفمند باعث میشود مواد درمانی تنها در محل عفونت فعال شوند و در نتیجه، احتمال آسیب به بافتهای سالم اطراف کاهش یابد.
پس از آزاد شدن، هر یک از اجزای نانوکامپوزیت وظیفه مشخصی را بر عهده میگیرند. یونهای نقره با تخریب غشای سلولی باکتریها و مختل کردن فرایندهای حیاتی آنها، طیف وسیعی از عوامل بیماریزا را از بین میبرند. همزمان، شیکونین نیز علاوه بر تقویت اثر ضدباکتری، نقش مهمی در کاهش التهاب و حذف گونههای فعال اکسیژن ایفا میکند.
گونههای فعال اکسیژن یا Reactive Oxygen Species در صورت تجمع بیش از حد، موجب ایجاد استرس اکسیداتیو شده و به سلولهای سالم آسیب میرسانند. این وضعیت، روند طبیعی ترمیم زخم را مختل میکند و احتمال مزمن شدن زخم را افزایش میدهد. شیکونین با خنثی کردن این مولکولها، محیطی مناسبتر برای بازسازی بافت ایجاد میکند.
آزمایشهای انجامشده در محیط آزمایشگاهی نشان داد این نانوکامپوزیت دارای ظرفیت بارگذاری دارویی ۴۴.۲ درصد است و میتواند بهطور پایدار با دو باکتری مهم عامل عفونت زخم، یعنی اشرشیا کلی (Escherichia coli) و استافیلوکوکوس اورئوس (Staphylococcus aureus) مقابله کند.
پژوهشگران همچنین دریافتند که این سامانه در غلظت درمانی، سمیت بسیار ناچیزی برای سلولهای سالم فیبروبلاست دارد؛ سلولهایی که نقش اساسی در ترمیم و بازسازی بافت ایفا میکنند. این ویژگی نشان میدهد نانوکامپوزیت علاوه بر اثربخشی بالا، از سازگاری زیستی مناسبی نیز برخوردار است.
در مرحله بعد، عملکرد این فناوری در مدل حیوانی زخم پوستی عفونی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد زخمهایی که با نانوکامپوزیت SH@ZIF-۸/AgNPs درمان شدند، با سرعت بیشتری ترمیم شدند و نشانههای قابل توجهی از بازسازی کامل لایه اپیدرم، تشکیل منظم رشتههای کلاژن و ایجاد رگهای خونی جدید در آنها مشاهده شد.
این یافتهها نشان میدهد نانوکامپوزیت جدید نهتنها عامل عفونت را از بین میبرد، بلکه همزمان شرایط لازم برای بازسازی طبیعی بافت را نیز فراهم میکند.
زتائو چن (Zetao Chen)، نویسنده مسئول این پژوهش، درباره این دستاورد گفت: «هدف ما طراحی یک نانوسامانه هوشمند بود که بتواند محیط اسیدی ناشی از عفونت را تشخیص دهد و دقیقاً در همان محل، مواد درمانی خود را آزاد کند.»
وی افزود: «ترکیب قدرت ضدباکتری نقره با خواص آنتیاکسیدانی شیکونین در یک سامانه حساس به اسیدیته، این امکان را فراهم کرده است که دو مانع اصلی ترمیم زخم، یعنی عفونت و استرس اکسیداتیو، بهطور همزمان هدف قرار گیرند. این رویکرد میتواند زمینهساز توسعه پانسمانهای هوشمند و مؤثرتری برای درمان زخمهای عفونی باشد.»
اگرچه این فناوری هنوز در مرحله مطالعات پیشبالینی قرار دارد، اما نتایج اولیه آن چشمانداز امیدوارکنندهای برای توسعه نسل جدید پانسمانهای هوشمند ترسیم میکند؛ پانسمانهایی که بهجای آزادسازی مداوم دارو، تنها در صورت بروز عفونت فعال میشوند و درمانی هدفمند، مؤثر و کمعارضه را در اختیار بیماران قرار میدهند.
- 15
- 5
