پزشکی بالینی

محققان دانشگاه و انستیتو تکنولوژی رویال ملبورن موفق به تولید ترکیب امیدبخشی برای درمان سرطان شدند. در این تحقیق محصول دریایی طبیعی و شگفت‌انگیزی به نام «Salicylihalamid» تولید شده که از اسفنجی موسوم به «Halicona» مشتق شده است؛ این نوع اسفنج در خلیج فارس نیز موجود است. «Salicylihalamide A» یک سیتوتوکسیک یا به عبارتی سمی است که سلول‌ها را از بین می‌برد و نوعی سد دفاعی را برای اسفنج دریایی فراهم می‌آورد.
طی این پژوهش محققان با سنتز مواد شیمیایی در آزمایشگاه، مولکول‌های «Aza_salicylhalamide» را به وجود آورده و سپس آنها را در معرض خطوط سلولی سرطان لوسمی (سرطان خون) قرار دادند و مشاهده کردند که این ترکیب اثرات ضد تکثیری را بر این مولکول‌ها بر جای می‌گذارد. این ترکیب نقش فعالی را در مبارزه با انواع متفاوت سرطان و به ویژه علیه سرطان لوسمی پرومیلوسیتیک بر جای گذاشته است. محققان می‌گویند این ترکیب در قالب یک تناوب مولکولی کوتاه ایجاد شده و همین خاصیت این اجازه را به تولیدکنندگان دارو می‌دهد تا حجم وسیعی از این ترکیب را ایجاد کنند.

محققان آمریکایی سرنگی حاوی ریز اسفنج طراحی کرده‌اند که پس از تزریق بداخل زخم و ایجاد سد در برابر جریان خون، خونریزی را تنها در 15 ثانیه متوقف می‌کند. در میدان جنگ، اصلی‌ترین اقدام برای نجات مجروح، توقف خونریزی است؛ محققان شرکت RevMedX برای توقف سریع خونریزی، سرنگی حاوی ریز اسفنج طراحی کرده‌اند که باعث قطع سریع خونریزی می‌شود. سرنگ XSTAT حاوی اسفنج‌های کوچکی است که با استفاده از یک اپلیکاتور بداخل زخم تزریق شده و سدی در برابر جریان خون ایجاد می‌کنند و با اعمال فشار در محل، باعث توقف خونریزی می‌شوند.
نکته کلیدی این سیستم، سرنگ مخصوص آن است که امکان تزریق ریز اسفنج‌ها را فراهم می‌کند؛ محققان در حال ساخت دو اپلیکاتور در اندازه‌های متفاوت هستند که اپلیکاتور با قطر 30 میلیمتر برای زخم های بزرگ و اپلیکاتور با قطر 12 میلیمتر برای زخم‌های کوچک استفاده خواهند شد. اسفنج‌های مورد استفاده از نوع اسفنج استریل پزشکی هستند که با عامل هموستاتیک - توقف خونریزی - پوشش داده می شوند. آزمایش سرنگ XSTAT حاوی ریز اسفنج‌ها موفقیت‌آمیز گزارش شده است و ارتش آمریکا برای توسعه این محصول، بودجه پنج میلیون دلاری در اختیار محققان قرار داده است.

تیمی از دانشمندان آمریکایی موفق به تولید شیوه جدیدی برای انتقال داروی دیابت با یک ماده اسفنج مانند شده‌اند که حاوی ذخیره‌ای از انسولین است.  این اسفنج هوشمند در واکنش به سطوح قند خون برای آزادسازی انسولین مورد نیاز منبسط و منقبض می‌شود. از این شیوه همچنین می‌توان برای انتقال داروی هدفمند به سلولهای سرطانی استفاده کرد. به گفته محققان، آنها به دنبال تقلید از عملکرد سلولهای بتای سالم بودند که انسولین تولید کرده و آزادسازی آنرا در بدن سالم کنترل می‌کند.
این محققان به تولید یک ماتریکس اسفنج مانند کروی از کیتوزان پرداختند که در صدف میگو و خرچنگ یافت می‌شود. در سراسر این ماتریکس، نانوکپسولهایی از یک پلیمر متخلخل پراکنده شده که حاوی گلوکز اکسیداز و آنزیم کاتالاز هستند. این ماتریکس اسفنجی شکل اطراف ذخیره‌ای از انسولین را احاطه کرده است. قطر کل کره ماتریکسی حدود 250 میکرومتر بوده و می‌توان آنرا به بیمار تزریق کرد. با بالا رفتن سطح قند خون بیمار دیابتی، گلوکز باعث واکنشی در آنزیمهای نانوکپسولها به منظور آزادسازی یونهای هیدروژن می‌شود. این یونها به رشته‌های مولکولی اسفنج کیتوزان متصل شده و به آنها بار مثبت می‌دهند. رشته‌های کیتوزان دارای بار مثبت سپس از یکدیگر دور شده و شکافهای بزرگتری را در سوراخهای اسفنج ایجاد می‌کنند به انسولین اجازه ورود به خون را می‌دهد. در دیابت نوع یک و نوع پیشرفته‌تر دو، بدن نیازمند تزریق انسولین به سلولها است.
هنگامی که انسولین آزاد می‌شود، سطوح قند خون کاهش می‌یابد. این امر باعث کاهش بار مثبت کیتوزان و منقبض شدن اسفنج می‌شود که در نهایت انسولین اضافی را ذخیره می‌کند. در حالیکه این کار با استفاده از آنزیمهای پاسخگو به قند به تولید یونهای هیدروژن پرداخته، می‌توان این شیوه را ساده‌تر کرده و از آن برای هدف قرار دادن سرطانها با از بین بردن همه آنزیمها استفاده کرد. تومورها محیطهای اسیدی هستند که از تمرکز بالای یونهای هیدروژن برخوردارند. اگر ذخیره اسفنج با داروهای ضد سرطانی پر شود، دارو می‌تواند در زمان تماس کیتوزان با یونهای هیدروژن در بافتهای تومور یا سلولهای سرطانی آزاد شود.
به گفته دانشمندان، اندازه این اسفنج هوشمند قابل تنظیم و کوچک‌سازی تا 100 نانومتر بوده و اینکه خود ماده کیتوزان توسط بدن جذب خواهد شد، از این رو هیچ گونه عوارض جانبی بیمار را در معرض خطر قرار نخواهد داد. آزمایشات بر روی موشها نشان داد که این اسفنج ماتریکسی توانست برای 48 ساعت سطح قند خون را کاهش دهد. اگرچه این محققان در ماه مه یک سیستم هوشمند انتقال انسولین را معرفی کرده بودند که سطح قند خون را برای 10 روز ثابت نگه می‌داشت.

مهندسان زیستی دانشگاه هاروارد موفق به ساخت یک چارچوب زیستی متراکم شده‌اند که می‌تواند با یک سرنگ به بدن تزریق شده و دوباره در درون بدن به شکل اولیه خود در بیاید. چارچوب‌های زیست‌سازگار مانند آن‌هایی که برای تحریک ترمیم بافتهای قلبی و استخوان و مفاصل در بدن تولید شده‌اند، معمولا برای کاشت به عمل جراحی نیاز دارند اما این ماده تنها با یک تزریق قابل اعمال است. این ماده همچنین از ظرفیت حمل دارو یا سلولهای زنده برخوردار است که در زمان تجزیه آن درون بدن آزاد می‌شوند.
این اسفنج قابل تزریق اساسا از یک ژله مبتنی بر جلبک دریایی موسوم به آلژینات ساخته شده است. این ماده در حقیت یک ژل اسفنجی است که از طریق فرآیند انجماد موسوم به «cryogelation» شکل می‌گیرد. هنگامی که آب در حلال آلژینات منجمد می‌شود، بلورهای یخ خالص شکل گرفته و ژل اطراف بیشتر متمرکز می‌شود. پس از تزریق این بلورهای یخی آب شده و شبکه‌ای از سوراخهای بزرگ را برای جریان آسان مایعات و مولکولهای بزرگ را در اختیار قرار می‌دهد. سلول‌های زنده را می‌توان به دیواره‌های این شبکه وصل کرد و پروتئین‌های کوچک و بزرگ و داروها نیز در خود ژل آلژینات این ماده قابل نگهداری هستند. برخلاف ژل‌های آلژینات دیگر که شکننده هستند، با استفاده از این شیوه، محققان توانستند یک ژل محکم و متراکم را با سنجش ترکیب آلژینات و تنظیم زمان فرآیند انجماد تولید کنند.
این محققان نشان داده‌اند که سلول‌ها و داروها را می‌توان به طور دست‌نخورده با این اسفنج از میان یک سوزن ریز سرنگ به بدن منتقل کرد. با قرار گرفتن در درون بدن، این اسفنج به شکل اولیه خود بازگشته و به مرور محموله خود را آزاد می‌کند. در حالی که به گفته این تیم، ژل‌های دیگر برای تزریق نیز وجود دارد، این مواد از ساختار ذاتی برخوردار نبوده و به سادگی برای پرکردن هرگونه فضای در دسترس جریان پیدا می‌کنند. در مقابل، از آنجایی که این ژل اسفنج مانند قابل تزریق قابل ساخت در هر اندازه و شکل است، می‌توان از آن برای پر کردن حفره‌های از پیش تعریف شده درون بدن استفاده کرد.
این محققان اکنون شکل‌های دیگر از جمله مربع، قلب و ستاره را تولید کرده‌اند که درون یک سرنگ جمع شده و پس از تزریق به شکل اولیه خود برمی‌گردند. از جمله کاربردهای این مواد می‌توان به استفاده از آنها در سلول درمانی، مهندسی بافت، پرکننده‌های پوستی در مواد آرایشی، انتقال مواد دارویی و ایمنی‌درمانی مبتنی بر چارچوب اشاره کرد. همچنین قابلیت بازیابی شکل اولیه مواد باعث ظهور کاربردهای دیگر آنها در بازسازی تکه‌های بافت و پر کردن مناطق آسیب بزرگ با چند جسم کوچکتر شده است. گام بعدی این محققان، تکمیل سرعت تخریب ژل منجمد در زمان تجزیه با سرعت مشابه رشد بافت جدید برای جایگزینی آن است.