پزشکی بالینی

یکی از شرکتهای داروسازی تولیدکننده داروهای مبتنی بر فناوری‌ نانو، موفق به ارائه روشی برای کپسوله کردن تتراهیدروکانابینول که از گیاه شاه‌دانه گرفته می‌شود، شده است. «تریور کاسترو» از محققان و مخترعین این پتنت می‌گوید: این فناوری جدید می‌تواند برای تولید APH-0812 مورد استفاده قرار گیرد؛ این ترکیب می‌تواند در درمان بیماری ایدز و برخی سرطان‌ها مفید باشد. همچنین با این فناوری می‌توان APH-1305 نیز تولید کرد که به عنوان ماده شیمیایی در درمان MS و برخی ناهنجاری‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. فرمولاسیون مبتنی بر فناوری‌ نانو که در ترکیب Δ9-THC مورد استفاده قرار گرفت، برای برخی بیماری‌های مزمن نظیر چاقی، ترک سیگار و اسکیزوفرنی نیز می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. 
این شرکت با این فناوری، داروی حاوی Δ9-THC را با نام تجاری Dronabinol® تولید و به بازار عرضه کرده است؛ این داروی خوراکی مبتنی بر نانوذرات پلیمری قابل تجزیه است. این شرکت همچنین ترکیب Δ9-THC را داخل روغن دانه کنجد حل کرده و داروی خوراکی دیگری موسوم به Marinol® را به بازار عرضه کرده است. در این فرمولاسیون جدید، ترکیب Δ9-THC به آهستگی رهاسازی می‌شود.
با این فناوری جدید، Δ9-THC را می‌توان با خلوص مناسب بیش از 99 درصد جهت استفاده در داروسازی تولید کرد. در این پتنت، محققان نشان دادند که چگونه می‌توان از پلیمرهای قابل تجزیه برای کپسوله کردن Δ9-THC استفاده کرد. کپسوله کردن این ترکیب درون پلیمر موجب محافظت از آن در معده و روده می‌شود. با این فرمولاسیون رهایش Δ9-THC به کندی صورت می‌گیرد و با این کار مقدار این ماده در جریان خون در حد مشخصی ثابت می‌ماند.  شرکت «Aphios» در حوزه درمان بیماری‌هایی نظیر سرطان، ناهنجاری‌های عصبی و بیماری‌های عفونی داروهایی را تولید کرده است. بخشی از حمایت‌های مالی پروژه اخیر این شرکت، توسط موسسه ملی سرطان امریکا تامین شده‌ است.

یک تیم تحقیقات بین‌المللی به رهبری محققان دانشگاه سیسیناتی موفق به ارائه نانودارویی برای شناسایی و درمان سرطان شدند. این گروه تحقیقاتی در این نانودارو از نانوساختاری استفاده کردند که امکان حمل داروهای شیمی‌درمانی مختلف را داراست. به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد این نانوساختار، می‌توان انواع مختلف ترکیبات شیمی‌درمانی را با آن حمل کرد. نکته جالب توجه در این نانوساختار آن است که هم می‌توان ترکیبات شیمی‌درمانی را روی سطح آن و هم درون ساختار متخلخل داخلی آن وارد کرد.
درون این حامل دارویی می‌توان نانوذرات ویژه‌ای وارد کرد که بعنوان برچسب به سلول‌های سرطانی متصل شده و شناسایی آنها را ساده‌تر می‌کند. بنابراین می‌توان از این سیستم برای شناسایی زودهنگام سرطان استفاده کرد. از سوی دیگر می‌توان مولکول‌های فلورسانت را به نانوساختار متصل کرد تا آنها را به سلول‌های سرطانی برساند؛ با این کار می‌توان محل دقیق تومورها را شناسایی کرد و در مورد این که بیمار باید جراحی شود یا با دارو تحت درمان قرار گیرد، تصمیم‌گیری کرد. از دیگر مزایای این سیستم دارویی آن است که می‌تواند ترکیبات شیمی‌درمانی را به محل تومور برده و سلول‌های سالم را از گزند این مواد مضر مصون دارد. بنابراین اثرات جانبی دارو به حداقل می‌رسد. نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای تحت عنوان Dual Surface Functionalized Janus Nanocomposites of Polystyrene//Fe304@Si02 for Simultaneous Tumor Cell Targeting and pH-Triggered Drug Release در کنفرانس سالانه علوم و فناوری مواد در مونترال کانادا ارائه شده‌ است.
حامل دارویی که این گروه تحقیقاتی ساخته‌اند، دارای ابعاد بسیار کوچکی است به طوری که از یک سلول کوچک‌تر است بنابراین نمی‌توان به سادگی روی آن چند نوع ترکیب (هم داروی شیمی‌درمانی و هم برچسب فلورسانس) قرار داد، اما از آنجایی که سطح این حامل، عامل‌دار شده‌ است بنابراین می‌توان چند ترکیب را روی آن قرار داد. پژوهشگران معتقدند در صورت تجاری‌سازی این سیستم دارویی، می‌توان با هزینه کم سرطان را شناسایی و درمان کرد. این سیستم دارویی بسیار سریع‌تر و دقیق‌تر از روش‌های رایج نظیر MRI سلول‌های سرطانی را شناسایی می‌کند. همچنین دوز مواد شیمی‌درمانی را به راحتی می‌توان کنترل کرد. حمایت مالی این پروژه توسط بنیاد ملی علم آمریکا انجام شده‌ است.

پژوهشگران بلژیکی موفق به ساخت نانوحفره‌ای شدند که با قرار گرفتن در غشای سلولی، به صورت انتخابی برخی ترکیبات را وارد سلول می‌کند. اطراف سلول زنده یک لایه محافظ وجود دارد که فضای داخل سلول را از گزند عوامل خارجی مصون می‌دارد. پژوهشگران مدت‌هاست که به دنبال ترفندهایی هستند تا بتوانند برخی مولکول‌ها را به درون سلول زنده بفرستند. جیوانی ماگلیا، استاد رشته بیوشیمی دانشگاه کی‌یو لون بلژیک و همکارانش موفق به طراحی و ساخت نانوحفره‌ای شدند که می‌تواند با قرار گرفتن در غشای لیپیدی بعنوان یک دروازه برای حمل و نقل مولکول‌های دلخواه عمل کند. در سطح این نانوحفره رشته‌های دی‌ان‌ای قرار داده شده که تنها به برخی از مولکول‌های دارویی اجازه ورود به سلول می‌دهد.
تمام سلول‌های زنده حاوی یک غشای لیپیدی هستند که محتویات سلول‌ها را از محیط بیرون جدا می‌کند. کنترل ورود و خروج مواد از میان غشای سلولی توسط پروتئین‌های غشاء انجام می‌شود. حفره‌هایی در این غشاء وجود دارد که یون و مواد غذایی از میان آن وارد سلول می‌شود. از سوی دیگر پروتئین‌های غشاء می‌توانند بعنوان سلاح مورد استفاده قرار گیرند، به طوری که در صورت نیاز، این پروتئین‌ها می‌توانند روی دیواره سلول هدف نانوحفره‌هایی را ایجاد کنند. یون‌ها و مولکول‌ها از این نانوحفره به بیرون تراوش کرده و سلول از بین می‌رود.
پژوهشگران در تلاش هستند تا از نانوحفره‌های سنتز شده توسط آنها برای وارد کردن دی‌ان‌ای و پروتئین به درون سلول استفاده کنند. در صورت وارد شدن دی‌ان‌ای، می‌توان سلول را وادار کرد تا تغییر کاربری دهد. ماگلیا می‌گوید: ما می‌توانیم نانوحفره‌های زیستی را به شکل دلخواه طراحی کنیم، مشکل اصلی این است که بتوان عبور مولکول‌ها و یون‌ها را از میان این نانوحفره‌ها با دقت کنترل کرد. ما دوست نداریم که همه ترکیبات بتوانند از میان این نانوحفره عبور کنند، به همین دلیل به دنبال محدود کردن نقل و انتقال ترکیبات از میان نانوحفره هستیم. 
این گروه موفق به طراحی و ساخت نانوحفره‌ای شدند که دروازه آن مجهز به رشته‌های دی‌ان‌ای است. این دی‌ان‌ای‌ها به صورت انتخابی مولکول‌های مورد نظر را وارد سلول می‌کنند. در واقع محققان سیستمی ساختند که می‌تواند ترکیبات دلخواه آنها را وارد سلول کند. از این نانوحفره می‌توان برای ژن درمانی استفاده کرد به طوری که مواد ژنتیکی از طریق این نانوحفره وارد سلول شده و رفتار سلول را تغییر دهد.

دانشمندان دانشگاه آکسفورد شیوه‌ای را برای استفاده از نانوذرات جهت بررسی مکانیسم‌های موجود در پس موارد معماگونه ناباروری طراحی کردند. این شیوه به محققان در کشف عوامل ناباروری بدون توضیح و طراحی درمان‌هایی برای زوج‌های تحت تاثیر این موضوع کمک می‌کند. روش ارائه‌شده شامل بارگیری «پاکت‌»های نانوذرات سیلیس متخلخل با ترکیباتی برای شناسایی، تشخیص یا درمان عوامل ناباروری است.
محققان نشان دادند این نانوذرات می‌توانند بدون عوارض تعیین‌کننده بر روی کارکرد آنها به اسپرم گراز وحشی (boar) متصل شوند. دکتر ناتالیا بارکالینا، رهبر ارشد این مطالعه گفت: یکی از ویژگی‌های جذاب نانوذرات این است که آنها مانند یک پاکت خالی با تنوعی از ترکیبات، بارگیری و در درون سلول‌ها جاسازی می‌شوند. وی ادامه داد: نانوذراتی که ما استفاده می‌کنیم در فعالیت اسپرم مداخله نکرده و این موضوع آنها را به ظرف تحویل ایده‌آل تبدیل می‌کند. بارکالینا مدعی است وی و همکارانش طی چند سال آینده قادر به تعیین و حتی تشخیص موارد نایاب ناباروری و ارائه درمان‌هایی برای مقابله با آن خواهند بود.
مطالعه اسپرم‌ها به دلیل اندازه کوچک، شکل غیرمعمول و عمر کوتاهشان در خارج از بدن دشوار است.  به منظور کشف عوامل ناباروری، دانشمندان به بررسی اسپرم برای کشف منشا این مشکل نیاز دارند، اما شیوه‌های پیشین شامل فرآیندهای پیچیده در حیوانات و بروز ماه‌ها تاخیر پیش از استفاده از اسپرم بودند. دکتر کوین کوارد، یکی از حاضرین در این پروژه نیز در این رابطه اظهار کرد: هم‌اکنون می‌توانیم به سادگی اسپرم را در معرض نانوذرات و در ظرف آزمایشگاه قرار دهیم و این فرآیند به اندازه‌ای ساده است که تمامی مراحل به هنگام بقای اسپرم و بدون آسیب به آن صورت می‌گیرند.
تیم علمی حاضر از اسپرم گراز وحشی به دلیل شباهت‌هایش در اندازه، شکل و فعالیت به اسپرم انسان استفاده کرده‌اند و امیدوارند بتوانند یافته‌هایشان را در اسپرم انسان تکرار کنند. آنها همچنین امید دارند بتوانند امکان استفاده از نانوذرات را برای تحویل ترکیبات به تخمک‌ها نیز بررسی کنند. جزئیات این روش در مجله Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine منتشر شد.

پژوهشگران دانمارکی روش جدیدی را برای شناسایی زودهنگام بیماری ارائه کردند. در دنیای پزشکی، هر قدر شناسایی یک بیماری سریع‌تر و دقیق‌تر اتفاق بیفتد، شانس درمان بیماری نیز افزایش می‌یابد. به همین دلیل محققان روی بهبود ادوات تشخیص بیماری کار می‌کنند. اخیرا پژوهشگران دانشگاه کپنهاگ روش جدیدی را برای شناسایی سریع‌تر، ارزان‌تر و دقیق‌تر بیماری ارائه کرده‌اند. برای این کار آنها از ابزاری رایج در فیزیک استفاده کرده و آن را با زیست‌شناسی ترکیب کرده‌اند. در واقع این گروه تحقیقاتی از دو رشته‌ای که از هم فاصله زیادی دارند برای بهبود تشخیص بیماری استفاده کردند.
در حال حاضر از برچسب‌های زیستی برای تشخیص برخی بیماری‌ها استفاده می‌شود. ترکیبات مختلفی در بدن وجود دارند که می‌توان از آنها برای شناسایی بیماری استفاده کرد، برای مثال وجود یک ترکیب شیمیایی ویژه در خون می‌تواند نشان از وجود بیماری در بدن فرد باشد. این ترکیبات شیمیایی غالبا پروتئین بوده و در مقادیر بسیار کم در خون وجود دارند، بنابراین شناسایی آنها بسیار دشوار است. در صورت اندازه‌گیری این پروتئین‌ها می‌توان فرآیند تشخیص بیماری را با دقت بالا انجام داد و بیماری در مراحل اولیه شناسایی می‌شود؛ با این کار می‌توان از پیشرفت و وخیم‌شدن شرایط بیمار جلوگیری کرد. «کاترین روستاگارد» از محققان این پروژه می‌گوید: ما برای بهبود دقت در شناسایی پروتئین‌ها روش جدیدی را ارائه کردیم. در این روش از نانوسیم‌ها به عنوان نگه‌دارنده پروتئین استفاده می‌شود و در عین حال که پروتئین توسط نانوسیم متوقف می‌شود ما می‌توانیم آن را آنالیز کنیم.
به صورت معمول، از ظروف ویژه‌ای برای نگه‌داشتن پروتئین‌ها استفاده می‌شود تا آنالیز روی آنها انجام شود؛ اما در این پروژه جنگلی ساخته شده از نانوسیم‌ها برای این کار استفاده شده‌ است که با این کار، مساحت سطحی بخش نگه‌دارنده به شدت افزایش می‌یابد. دلیل این امر آن است که پروتئین‌ها می‌توانند به تمام بخش‌های نانوسیم متصل شوند. یکی از مزیت‌های این روش آن است که به طور همزمان می‌توان چندین پروتئین را شناسایی کرد، همچنین قدرت سیگنال‌ در این روش جدید افزایش یافته و در نتیجه کیفیت تشخیص بیماری بهبود می‌یابد. این نانوسیم‌ها قابلیت استفاده مجدد دارند در واقع بعد از یک بار استفاده ‌می‌توان از نانوسیم برای شناسایی مجدد همان پروتئین استفاده کرد.

محققان دانشگاه مینه‌سوتا با استفاده از نانوذرات به عنوان حامل، عوارض ماده شیمیایی TNF-a را که می‌تواند رگ‌های خونی اطراف تومور را از بین ببرد، به حداقل رسانده‌اند. در سال‌های اخیر محققان موفق شدند روشی برای از بین بردن رگ‌های پیرامون تومورها پیدا کنند با این کار می‌توان تومورها را از بین برد. برای این کار از مواد شیمیایی مختلف استفاده می‌شود. یکی از این ترکیبات کاچکسین یا TNF-a است که نتایج بسیار خوبی داده است، مشکل این ماده سمی بودن آن است که می‌تواند عوارض جانبی داشته باشد. برای کاهش سمیت این ماده می‌توان از نانوذرات طلا استفاده کرد. این نانوذرات می‌توانند به عنوان حامل این ماده دارو را در محل مورد نظر رهاسازی کنند. این فرآیند فاز اول تست بالینی را پشت سر گذاشته است.
اخیرا یک تیم تحقیقاتی به رهبری «جان بیسچوف» از دانشگاه مینه‌سوتا نشان داده که نانوذرات طلای حامل TNF-a می‌تواند اثر گرما درمانی یا سرما درمانی را افزایش دهد. این گروه نشان دادند که با استفاده از روش رزونانس مغناطیسی استاندارد (MRI) می‌توان از بین رفتن تومور را مشاهده کرد. «بیسچوف» نتایج یافته‌های خود را در نشریه Molecular Pharmaceutics به چاپ رسانده است.
نتایج تست‌ها روی موش نشان داده که تزریق نانوذرات حامل TNF-a می‌تواند در مدت 90 دقیقه جریان خون را در تومور سرطان پروستات از بین ببرد. اثر این دارو می‌تواند تا شش ساعت به طول بینجامد. «بیسچوف» و همکارانش با روشی موسوم به MRI کنتراست تقویت شده نشان دادند که رگ‌های خونی اطراف تومور شروع به تغییر می‌کند. نتایج تست روی انسان نشان داد که بعد از پنج دقیقه اسکن MRI می‌توان تغییر ر‌گ‌های خونی را در محل تومور مشاهده کرد.
بعد از این که رگ‌های خونی توسط نانوذرات حاوی TNF-a تغییر شکل دادند، این محققان با استفاده از گرما و سرما درمانی اقدام به از بین بردن این تومورها کردند. نتایج نشان داد که هیچ یک از حیواناتی که مورد آزمایش قرار گرفتند نمردند، همچنین محققان دریافتند که اگر TNF-a را بدون نانوذرات طلا به موش‌ها تزریق کنند بعد از گرما درمانی موش‌ها خواهند مرد. یکی از عوارض استفاده از TNF-a این است که محل تشکیل تومور متورم می‌شود، اما با این روش جدید این مشکل بوجود نخواهد آمد.

محققان مؤسسه تحقیقات کاربردی پلیمر فرانهوفر آلمان شیوه جدیدی ابداع کرده‌اند که به نمایش مواد حاوی نانوذرات با قابلیت کشتن انتخابی سلول‌های تومور می‌پردازد. محققان از آبگریزها یا وزیکولهای چربی نامحلول در آب به عنوان حامل‌های دارویی کوچک 200 تا 250 نانومتری استفاده کردند. این حامل‌ها از لحاظ زیستی در بدن پس از استقرار قابل تخریب و تجزیه هستند. از پلیمرها برای تثبیت نانوپوشش استفاده می‌شود که از مولکولهای بسیار خاص و به رسمیت شناخته شده توسط سلولهای تومور برخوردارند. این پوشش نانوذرات که متخصصان آن را ویزکول می‌نامند، از ساختاری شبیه سلول برخوردارند.
دانشمندان این حامل‌ها را با دوکسوروبیسین که یکی از عوامل ضد سرطانی مورد استفاده در شیمی‌درمانی است، پر کردند. سدیم تترادسیل سولفات نیز که نوعی سورفاکتانت است، به جذب بهتر این عامل فعال کمک می‌کند. محققان اکنون توانسته‌اند کارایی رویکرد خود را در آزمایشات آزمایشگاهی اثبات کنند. این دانشمندان از گونه سرطان گردن رحم و سرطان روده بزرگ برای چهار آزمایش درون آزمایشگاه استفاده کرده و دریافتند که هر کدام واکنش کاملا متفاوتی به دوکسوروبیسین نشان می‌دادند. برای مثال سلولهای سرطان روده بزرگ به این مواد حساس بودند در حالیکه سلولهای سرطان گردن رحم چنین حساسیتی نداشتند.

محققان دانشگاه بین‌المللی فلوریدا موفق شدند با استفاده از نانوفناوری، راه جدیدی را برای رهاسازی داروی سرطان تخمدان پیدا کنند. محققان در آزمایشگاه داروی "تاکسل" را که برای درمان سرطان تخمدان به کار می‌رود، بر روی یک نانو ذره مغناطیس الکتریکی بارگذاری کردند. سپس با استفاده از یک میدان الکتریکی، دارو را به سلول‌های تومور روانه کرده و طی 24 ساعت، این تومور را نابود کردند؛ بدون این که آسیبی به سایر سلول‌های سالم تخمدانی برسانند. دکتر "Carolyn Runowicz" در این باره می‌گوید: "حفظ سلول‌های سالم یکی از بزرگترین چالش‌های درمان سرطان بوده است؛ به ویژه زمانی که از تاکسل استفاده می‌کنیم، چرا که در کنار درمان سرطان، ممکن است عوارض جانبی زیاد و مسمومیت بر جای بگذارد." سرطان تخمدان یکی از کشنده‌ترین نوع سرطان مربوط به زنان و زایمان است که بنا بر آمار انجمن سرطان آمریکا تنها 14 هزار زن در آمریکا، طی امسال و بر اثر ابتلا به این سرطان جان خود را از دست خواهد داد. محققان می‌گویند نتایج به دست آمده آغازی بسیار مهم برای درمان سایر سرطان‌ها مانند سینه و ریه خواهد بود.  نتایج این پژوهش در مجله "Scientific Report" منتشر شده است.

محققان دانشگاه مک‌گیل کانادا موفق به طراحی نانوقفس‌های مبتنی بر رشته‌های دی‌ان‌ای شدند که از آن می‌توان برای رهایش هوشمند دارو استفاده کرد. در حال حاضر این گروه تحقیقاتی در حال مطالعه اثربخشی این نانوقفسه‌های مبتنی بر دی‌ان‌ای روی سرطان پروستات در حیوانات هستند تا در صورت موفقیت، تجاری‌سازی این سیستم دارویی را پیگیری کنند. نتایج این پروژه می‌تواند منجر به تولید داروهای جدید شود. «هانادی اسلیمان» از محققان این پروژه می‌گوید: این پروژه برای توسعه سیستم‌های رهایش دارویی بسیار مهم است، از سوی دیگر این پروژه از نظر فناوری‌ نانو و زیست‌شناسی نیز حائز اهمیت است.
رشته‌های دی‌ان‌ای ترکیباتی هستند که اطلاعات وراثتی را با خود حمل کرده و در بدن تمام موجودات زنده وجود دارند. از این رشته‌ها می‌توان برای ایجاد ساختارهای نانومقیاس استفاده کرد. در این پژوهش محققان کانادایی اولین ساختار مکعبی از جنس رشته‌های کوتاه دی‌ان‌ای را تولید کردند.
این گروه تحقیقاتی سطح این ساختار را با مولکول‌های لیپید مانند اصلاح کردند. این مولکول‌ها، همانند انگشتان دو دست در هنگام دست دادن، در هم فرو رفته موجب اتصال دو ساختار مکعبی به یکدیگر می‌شوند. این موضوع همانند تا خوردن پروتئین‌ها برای رسیدن به ساختاری ویژه است. به این ترتیب ساختارهای مکعبی قادر خواهند بود تا مولکول‌های دارو را درون خود نگه‌ دارند. با این روش می‌توان نانوساختارهای متعددی برای حمل و رهاسازی دارو طراحی کرد.
این گروه تحقیقاتی برای نشان دادن اثربخشی نانوساختار تولید شده، درون آن را با نانوذرات طلا پر کردند. نکته جالب توجه در این پروژه آن است که محققان برای اولین بار موفق به طراحی نانوساختاری بسیار کوچک با کمک رشته‌های دی‌ان‌ای شدند تا از آن برای رهاسازی دارو استفاده کنند. نانوساختارهای دی‌ان‌ای مزیت زیادی نسبت به مواد سنتزی دارد، برای مثال طراحی ساختار با دی‌ان‌ای دقت بسیار بالایی دارد، همچنین این ساختارها را می‌توان با ابعاد و اشکال دلخواه طراحی کرد. نانوقفسه‌های دی‌ان‌ای قادرند در حضور یک رشته اسید نوکلئیک ویژه دارو را رهاسازی کنند. پژوهشگران امیدوارند که این نانوساختارها به زودی بتوانند به عنوان حامل داروی ضد سرطان مورد استفاده قرار گیرند.

یک تیم تحقیقاتی در مرکز سرطان جانسون موفق به ارائه یک سیستم دارویی شامل نانوذرات الماس شدند که می‌تواند سلول‌های سرطان مغز را از بین ببرد بدون این که به سلول‌های سالم اطراف اثری داشته باشد. عوامل شیمی‌درمانی نظیر دوکسوروبیسین دارای عوارض جانبی زیادی روی بدن هستند که با سیستم دارویی جدید که در آن از نانوذرات الماس به عنوان حمل کننده داروی شیمی‌درمانی برای رهایش مستقیم در تومور مغز استفاده شده، عوارض جانبی دارو کاهش یافته و اثربخشی آن بالا رفته است.
دوکسوروبیسین یک عامل شیمی‌درمانی رایج برای درمان تومورها است، به طوری که برای از بین بردن تومورهای مغزی نیز از این ماده شیمیایی استفاده می‌شود. برای درمان باید این عامل شیمی‌درمانی مستقیما به درون تومور تزریق شود، اما این کار اثرات جانبی روی بدن دارد. برای رفع این مشکل محققان این عامل شیمیایی را روی نانوذرات الماس قرار دادند و ساختار دارویی موسوم به ND-DOX تولید کردند.
نانوذرات الماس دارای ابعادی در حدود 4 تا 5 نانومتر بوده و قادر به حمل ترکیبات شیمیایی مختلف هستند. سلول‌های سرطانی معمولا در برابر ورود ترکیبات شیمیایی و داروها مقاومت می‌کنند اما این نانوذرات به راحتی وارد سلول‌های سرطانی می‌شوند؛ بنابراین عوامل شیمی‌درمانی می‌توانند زمان طولانی‌تری را درون سلول سرطانی باقی‌بمانند بدون این که روی سلول‌های سالم اطراف تاثیر منفی بگذارند.
این گروه تحقیقاتی با روشی موسوم به CED، این دارو را به درون مغز موش آزمایشگاهی تزریق کردند. نتایج نشان داد که بعد از تزریق دارو به موش، دوکسوروبیسین زمان طولانی‌تری درون سلول‌های سرطانی باقی می‌ماند که این نشان از اثربخشی این داروی جدید دارد. از سوی دیگر این روش موجب می‌شود تا مرگ سلول‌های سرطانی (اپوپتوسیس) افزایش یابد.
این نتایج برای اولین بار نشان می‌دهد که رهایش مقادیر کمی از دوکسوروبیسین می‌تواند روی درمان تومور مغز اثربخش باشد، به طوری که دارو اثرات سمی و جانبی کمی داشته و در عین حال زمان طولانی‌تری درون سلول سرطانی باقی می‌ماند. در واقع بدون این که سلول‌های اطراف آسیبی ببینند سلول‌های سرطانی دچار مرگ می‌شوند. مقایسه میان موش‌هایی که از این دارو استفاده کردند با موش‌هایی که تنها دوکسوروبیسین به آنها تزریق شده نشان می‌دهد که شانس زنده ماندن در موش‌های دسته اول بیشتر است.

پژوهشگران دانشگاه رایس موفق به ساخت ترکیبی با نام تجاری Bi@US-tubes شدند که از آن می‌توان برای افزایش کنتراست سلول‌های بنیادی در سی‌تی‌اسکن استفاده کرد. بیسموت ماده‌ای است که در تولید برخی داروها از آن استفاده می‌شود، این ماده کاربردهای پزشکی و آرایشی هم دارد. گروه تحقیقاتی دانشگاه رایس بیسموت را داخل نانولوله کربنی قرار دادند و از آن به عنوان عامل کنتراست دهنده موثر در اسکنرهای سی‌تی اسکن استفاده کردند. نتایج این پژوهش در نشریه Journal of Materials Chemistry B به چاپ رسیده است.
این اولین باری نیست که از بیسموت برای تست سی ‌تی اسکن استفاده می‌شود، آزمایشگاه ویلسون نیز به مدت چند سال است که روی عوامل کنتراست دهنده مبتنی بر نانولوله کربنی جهت استفاده در اسکنرهای MRI کار می‌کند. اما این اولین باری است که نانولوله کربنی و بیسموت برای افزایش کنتراست سلول‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. ویلسون می‌گوید: تا جایی که ما می‌دانیم کسی تاکنون از سی‌تی اسکن برای بررسی سلول‌های بنیادین استفاده نکرده است. سی‌تی‌اسکن بسیار سریع‌تر، ارزان‌تر و رایج‌تر از دیگر دستگاه‌ها نظیر MRI است. بنابراین ما فکر کردیم شاید بتوان بیسموت را داخل نانولوله کربنی قرار داد و آن را به درون سلول بنیادین تزریق کرد و در نهایت این سلول را به صورت زنده مورد مطالعه قرار داد.
نتایج این پژوهش تایید کرد که این ایده قابل اجرا است. این گروه تحقیقاتی تست‌هایی روی سلول بنیادین بدست آمده از مغز قرمز استخوان خوک انجام دادند. نتایج نشان داد که سلول‌هایی که با استفاده از نانولوله‌ پرشده و با بیسموت اسکن‌ شدند از سلول‌هایی که با عامل کنتراست دهنده مبتنی بر ید آماده شده‌اند، شفاف‌تر هستند. این گروه نام تجاری Bi@US-tubes را برای این محصول انتخاب کردند.
بیسموت به عنوان عامل کنتراست دهنده در سی‌تی اسکن شناخته می‌شود، با وارد کردن این ماده درون نانولوله کربنی می‌توان غلظت بیسموت را در سلول بنیادی افزایش داد. طول کپسول نانولوله‌کربنی 20 تا 80 نانومتر و قطر آن 1.4 نانومتر است. این کپسول به قدر کافی کوچک است که به راحتی وارد سلول می‌شود. بعد از تزریق به سلول این کپسول‌ها متراکم شده و خوشه‌هایی 300 نانومتری ایجاد می‌کنند. نانولوله‌ها به دلیل چربی‌دوست بودن، بعد از وارد شدن به سلول یکدیگر را یافته و به هم می‌چسبند. سلول‌های بنیادی در مقابل جذب این ماده تغییر خاصی نمی‌کنند.

شیوه جدید دانشمندان دانشگاه پرینستون و دانشگاه میشیگان از رایانه و نه تیغ جراحی برای جداسازی و شناسایی ژن‌های مشتق‌شده از انواع خاص سلولی بهره می‌گیرد. درک چگونگی عملکرد ژن‌ها در بافت‌های خاص برای مقابله با بیماری‌های انسانی از قبیل بیماری‌های قلبی، نارسایی کلیه و سرطان حیاتی است. با این حال ایزوله‌کردن انواع سلول‌ها در این نوع مطالعه برای اکثر بافت‌ها غیرممکن است. این شیوه که "کالبدشکافی نانوسیلیکونی" نام گرفته، مطالعه نظام‌مند ژن‌های دخیل در بیماری‌ها را ممکن می‌کند.
تیم تحقیقاتی از این روش برای شناسایی موفقیت‌آمیز ژن‌های بیان‌شده در سلول‌های موسوم به podocytes که در بیمای‌های کلیوی عملکرد نادرستی دارند، استفاده کرد. محققان نشان دادند الگوهای خاصی از فعالیت این ژن‌ها با شدت نارسایی کلیه در بیماران هم‌بسته بود. این مدل رایانه‌محور به طور قابل‌توجهی دقیق‌تر از مدل‌های آزمایشی بر روی موش‌ها و شناسایی ژن‌های podocytes بود.
با استفاده از این تکنیک، محققان هم‌اکنون می‌توانند ژن‌های خاص بخشی از یک بافت کلی مانند بخش بیوپسی کلیه را با هدف علائم ویژه مرتبط با انواع خاصی از سلول بررسی کنند. با ارزیابی الگوهای بیان ژن تحت شرایط مختلف در این سلول‌ها، یک رایانه می‌تواند از تکنیک‌های یادگیری-ماشین برای تعیین نوع سلول‌های حاضر استفاده کند. این سیستم سپس تشخیص می‌دهد چه ژن‌هایی در نوعی از سلول مطلوب بیان شده‌اند. این اطلاعات برای تعریف‌کردن بیومارکرهای بیماری و انتخاب اهداف دارویی بالقوه ارزشمند است.
با اعمال شیوه جدید به نمونه‌های بیوپسی کلیه، محققان دست کم 136 ژن بیان‌شده را در podocytes کشف کردند. دو مورد از این ژن‌ها می‌توانستند عامل بیماری باشد. نویسندگان این مقاله همچنین نشان دادند کالبدشکافی نانو سیلیکونی را می‌توان برای استفاده در سلول‌ها به جز سلول‌های کلیه به کار برد؛ بنابراین شیوه جدید برای مطالعه طیفی از بیماری‌ها کارآمد است. این تکنیک محاسباتی بسیار دقیق‌تر از روش معمولی است که شامل ایزوله‌کردن انواع خاص سلول در موش‌هاست. دقت شیوه ارائه‌شده 65 درصد در مقابل 23 درصد برای شیوه موش گزارش شده است. جزئیات این مطالعه در مجله Genome Research منتشر شد.

یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه بوستون و دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا موفق به ابداع روشی شدند که با استفاده از آن می‌توان داروی ترمیم‌کننده را به درون میکروترک‌های موجود در استخوان وارد کرد. برای ترمیم استخوان با دارو، ترکیبات دارویی وارد خون می‌شوند تا به ترک‌های استخوان برسند.
پژوهشگران موفق به ارائه روشی شدند که در آن، نانوذرات حامل دارو می‌توانند ترکیبات پرکننده استخوان را به محل مورد نظر برده و به صورت هدفمند در آنجا رهاسازی کنند. این نانوذرات انرژی مورد نیاز خود را، خود تهیه می‌کنند. این انرژی از ترک‌های موجود در استخوان تامین می‌شود. «آیوسمن سن» از محققان این پروژه می‌گوید: زمانی که یک ترک در استخوان ایجاد می‌شود شرایط را برای اضمحلال مواد‌ معدنی درون استخوان فراهم می‌کند. این مواد‌ معدنی به صورت ذرات بارداری در آمده و موجب تشکیل یک میدان الکتریکی در استخوان می‌شوند. همین میدان الکتریکی به صورت پالس‌هایی، نانوذرات دارای بار منفی را به سوی ترک می‌کشاند. نتایج کار ما نشان داد که ذرات زیست‌سازگار قادرند به صورت طبیعی داروی اوستئوپروسیس را مستقیما به درون ترک استخوان وارد کنند.
وی می‌افزاید: تشکیل این نوع میدان الکتریکی پیش از این برای دانشمندان شناخته شده بود، اما تاکنون کسی از آن به عنوان منبع انرژی برای درمان ترک‌های استخوان استفاده نکرده بود. این روش خلاقانه‌ای است که می‌توان با آن ترک‌ها را شناسایی و دارو را مستقیما وارد ترک کرد.
در روش‌های فعلی دارو وارد گردش خون می‌شود و با چرخش درون بدن به ترک‌ها می‌رسد. در این روش‌ها ممکن است دارو به ترک برسد و این امکان وجود دارد که به ترک نرسد؛ حتی ممکن است دارو به مقدار کافی به ترک نرسد و فرآیند جوش خوردن به دلیل کم بودن دوز دارو آغاز نشود. اما این روش جدید بسیار هدفمندتر و کاراتر از تمام روش‌های فعلی است.
این گروه تحقیقاتی برای بررسی روش خود آزمایش‌های متعددی انجام دادند. در این آزمایش‌ها دارو به همراه ذرات فلورسانس موسوم به نقاط کوانتومی وارد بدن شدند. دلیل استفاده از نقاط کوانتومی آن است که بتوان مسیر حرکت دارو را در بدن شناسایی کرد. نتایج کار نشان داد که نقاط کوانتومی و دارو به سوی ترک‌ها حرکت کرده و در محل ترک روی هم انباشته می‌شوند. در واقع محققان موفق به ساخت نانوذرات حامل دارو شدند که می‌توان مواد و ترکیبات پرکننده استخوان را درون این نانوذرات قرار داد و در نهایت درون ترک‌ها رهاسازی کرد.

پژوهشگران موسسه فناوری جورجیا موفق به ساخت اولین حسگر شبیه پوست بدن با حساسیت بالا شدند که در آن از دیود‌های نشر نور استفاده شده‌ و قادر است فشار وارده شده را به سیگنال نوری تبدیل کند. پوست‌های مصنوعی ساخته شده تاکنون، دارای قدرت تفکیک کمی هستند. اما پوست مصنوعی ساخته شده از نانوسیم‌های اکسید روی محققان موسسه جورجیا دارای حساسیت بالایی است و البته عملکرد این دستگاه، مدیون اثر پیزوفتوترونیک است که حساسیت آن از حساسیت پوست بدن بیشتر است. این محصول می‌تواند برای حوزه ساخت روبات بسیار ایده‌آل باشد. همچنین از آن می‌توان در تولید نسل جدید پدهای صفحه لمسی، ادوات تصویربرداری زیستی و سیستم‌های MEMS استفاده کرد.
یک پوست خوب باید بتواند تماسی در حد 50 میکرون را شناسایی کرده و به سرعت به آن پاسخ دهد. برای ساخت چنین پوستی، محققان از نانوسیم‌ها استفاده کردند؛ این نانوسیم‌ها در صورت وارد شدن فشار بر سطح آنها به سرعت با تغییر مقاومت یا ظرفیت پاسخ می‌دهند. مشکل اصلی پوست‌های مصنوعی که تاکنون ساخته شده، این است که قدرت تفکیکی در حد یک میلی‌متر دارند.
برای حل این مشکل، پژوهشگران از آرایه‌ای از حسگرهای فشاری/نیرویی استفاده کردند. این آرایه‌ها به فشار وارد شده به فضایی کمتر از 3 میکرون نیز پاسخ می‌دهند. دانسیته پیکسل‌های این حسگر جدید در حد شش هزار و 350 نقطه در هر اینچ است که هزار بار بهتر از رکوردهای پیشین است. هر پیکسل از یک لامپ LED ساخته شده‌ است. این LEDها از رشته نانوسیم اکسید روی تشکیل شده که روی بستری از جنس گالیم تقویت شده، رشد داده شده‌ است. این رشته‌ها به فشار اعمال شده حساس بوده که این حساسیت را مدیون اثری موسوم به پیزوفتوترونیک هستند.
مواد پیزوالکتریک به ترکیباتی گفته می‌شود که در صورت تغییر ساختار و اعمال فشار بر آنها، بار الکتریکی تولید می‌کند. ادوات پیزوفتوترونیک مبتنی بر کنترل انتقال الکترون است که در آنها بارها در انتهای نانوساختار و در محل تماس بخش p و n، با هم ترکیب شده و نور تشکیل می‌شود. در این پژوهش از نانوسیم‌های اکسید روی برای تولید بار در دو انتها استفاده می‌شود. نور تولید شده از این سیستم با تغییر فشار، تغییر می‌کند. از آنجایی که این نور یک پرتوالکترولومینسانس است، به راحتی می‌توان آن را با تراشه‌ها پیوند زد.

محققان آمریکایی موفق به طراحی پلیمر هوشمندی شدند که قادر به رهاسازی داروی ضد سرطان است. آن‌ها برای این کار از خودآرایی رشته‌های دی‌ان‌ای استفاده کردند. این ساختار جدید می‌تواند برای رهاسازی داروهای ضد سرطان نظیر دوکسوروبیسین مورد استفاده قرار گیرد. اطلاعات بیشتر درباره این دستاورد پزشکی در نشریه ACS Nano به چاپ رسیده است. خودآرایی نانوذرات یکی از شاخه‌های علم نانو است که از آن در حوزه‌هایی نظیر اپتیک، حسگری و رهاسازی دارو استفاده می‌شود. در طول فرآیند خودآرایی ترکیبی به نانوذره اضافه می‌شود که می‌تواند منجر به واکنشی شود. در پایان فرآیند خودآرایی، نانوذره‌ای ایجاد می‌شود که حالت جامد داشته یا به صورت یک خوشه مولکولی است.
این گروه تحقیقاتی اخیرا به بررسی چگونگی استفاده از DNA برای رسیدن به ساختارهایی مفید پرداخته‌اند. نتایج بررسی‌های اولیه نشان داد که فرآیند خودآرایی نانوذرات بسیار سریع و محصول نهایی بسیار پایدار است، اما این فرآیند خودآرایی بسیار چالش برانگیز است. «مای» از محققان این پروژه می‌گوید: ما به دنبال پاسخ این سوال بودیم که چگونه می‌توان فرآیند خودآرایی در نانوذرات را آغاز یا به پایان رساند. در نهایت دریافتیم که با عامل گرما می‌توان تغییرات ساختاری در یک پلیمر ایجاد کرد و در نهایت یک پلیمر هوشمند طراحی کردیم که ساختار آن در مقیاس نانو تغییر می‌کرد.
پلیمر هوشمند به مولکول بزرگی اطلاق می‌شود که از واحدهای سازنده اتمی ساخته شده است؛ این پلیمر در صورت قرار گرفتن در معرض محرک‌های خارجی نظیر نور، گرما یا اسید می‌تواند واکنش نشان دهد. این گروه موفق به طراحی پلیمری شدند که نه تنها با تغییر دما واکنش می‌داد، بلکه در حضور نانوذرات طلا خودآرایی می‌کرد. آنچه در طراحی این پلیمر تازگی دارد، این است که به نانوذرات طلا رشته‌های منفرد دی‌ان‌ای متصل شده است. این پلیمر می‌تواند در دماهای بالا ( 50 درجه سانتی‌گراد) چروکیده شود و فعالیت از پیش تعیین شده‌ای را انجام دهد و با کاهش دما بسط ساختاری پیدا کرده و رشته دی‌ان‌ای از فعالیت باز بماند. این گروه تحقیقاتی دریافته‌اند که در صورت افزایش دما داروی ضد سرطان می‌تواند از پوسته دی‌ان‌ای رهاسازی شود.

دانشمندان، تار ابریشمی عنکبوت را با نانولوله های کربنی پوشش داده و الیافی ساخته اند که نه تنها بسیار مستحکم است بلکه رسانای برق  نیز هست. این نخ جدید سه برابر مستحکم تر از ابریشم تار عنکبوت است که یکی از مستحکم و قوی ترین مواد شناخته شده در طبیعت محسوب می شود. نخستین کاربرد این نخ مستحکم جدید در وسایل پزشکی نانومقیاس اعلام شده است.
در آزمایش های انجام شده نمونه اولیه این نخ به عنوان نظارت گر ضربان قلب و همچنین به عنوان یک پیستون، که قادر است با استفاده از جریان برق و رطوبت به میزان نسبتا زیاد 35 میلی گرم افزایش حجم داده و در ساخت الیافی که مانند عضله منقبض می شوند، مورد استفاده قرار گرفت. این مطالعه به سرپرستی دکتر ادن استیون در آزمایشگاه ملی میدان مغناطیسی فلوریدا انجام و نتایج آن در نشریه Nature Communications منتشر شده است.
تار عنکبوت و تقریبا 9 برابر سخت از فولاد است. با وجود این، در مقایسه با فولاد بسیار سبک و انعطاف پذیر و قدرت کشسانی آن 12 برابر پلاستیک است. از این رو برخی آن را فولاد زنده نامیده اند. این فولاد آن قدر محکم است که می توان از آن توری ساخت و با آن یک بوئینگ 747 را متوقف کرد و در عین حال، آن قدر سبک و انعطاف پذیر است که می توان از آن لباس تهیه کرد. بنابراین، کاربرد های آن در پزشکی و صنعت زیاد است.
به دلیل محکمی و در عین حال انعطاف پذیری، می توان از آن برای تهیه نخ جراحی، زردپی و رباط مصنوعی و دستکش های جراحی بهره برد. تار عنکبوت نقش ضد عفونی کننده و پانسمانی نیز دارد زیرا عنکبوت برای حفاظت تار پروتئینی خود در برابر باکتری و قارچ ها، تارش را به مواد  ضد باکتری و ضد قارچ آغشته می کند . از این رو می توان از آن برای پانسمان زخم استفاده کرد.

سایت همایش

محققان ژاپنی موفق به ساخت ماده‌ای حاوی نانوساختارهای چسبنده شدند که در صورت اعمال در محل خونریزی می‌تواند خونریزی‌های شدید را کنترل کرده و مانع از خونریزی سیاهرگ بزرگ شود. پاره‌شدن رگ‌ها در اثر حادثه، تصادف یا جراحی در صورت شدید بودن می‌تواند به قیمت جان بیمار تمام شود. این مشکل در مورد سیاهرگ بزرگ بسیار حاد است، زیرا دیواره‌ای بسیار نازک داشته و حجم بالایی از خون در آن جریان دارد. در صورت آسیب دیدن این سیاهرگ روش‌های بسیار ویژه‌ای برای مهار و ممانعت از خونریزی نیاز است.
محصول تولید شده توسط محققان ژاپنی که با همکاری کالج پزشکی ملی دفاع در آمریکا و دانشگاه واسدا بدست آمده، حاوی ورق‌هایی به ضخامت چند نانومتر است. این نانولایه‌ها بدون این که نیاز به چسب داشته باشند، به بافت‌های بدن می‌چسبند و منجر به قطع شدن خونریزی می‌شوند. قدرت چسبندگی این نانو‌صفحات به بافت‌های بدن بسیار زیاد است؛ از سوی دیگر به دلیل شفاف بودن، می‌توان مقادیر زیادی از این ماده را روی زخم قرار داد و نتیجه را با چشم مشاهده کرد. در صورتی که مقدار ماده کافی نبود، می‌توان دوباره آن را به زخم اضافه کرد و نتیجه تمام مراحل را مستقیما با چشم ارزیابی کرد.
ایجاد یک برش هفت میلیمتری در سیاهرگ بزرگ خرگوش می‌تواند کشنده باشد، اما محققان موفق شدند با استفاده از این ماده خونریزی را قطع کنند. این گروه تحقیقاتی امیدوار است که با استفاده از این فناوری بتوان زخم‌های بزرگ را به راحتی کنترل کرد و بدون نیاز به روش‌های پیچیده نظیر دوختن رگ، بتوان خونریزی را متوقف کرد.
نیرویی که باعث چسبیدن این نانوصفحه‌ها به بافت می‌شود، نیروی واندروالس است. این نانوورق‌ها از کیتوزان آنتی‌باکتریال و اسید آلژنیک ساخته شده‌اند. با قرار دادن این ماده روی زخم، این ترکیبات به صورت یک سد در برابر خونریزی عمل می‌کند و مسیر خارج شدن خون را به سرعت مسدود می‌کند. در این پروژه محصول تولید شده روی زخم‌های حاد تست شده که نتایج، حکایت از موفقیت‌آمیز بودن آن دارد.

یک تیم تحقیقاتی با استفاده از عصاره یک گیاه موفق به تولید نانوذرات طلا با خواص آنتی‌باکتریال شده است. نانوذرات طلا کاربرد وسیعی در پزشکی دارند، اما تولید آنها بسیار پرهزینه است. پژوهشگران دانشگاه مورداک، روش زیست سازگاری را برای تولید نانوذرات آنتی‌باکتریال طلا یافتند. از این نانوذرات می‌توان در پزشکی استفاده کرد.
«جرالد پوینر» از گروه تحقیقاتی فناوری‌ نانو کاربردی مرداک می‌گوید: این نانوذرات می‌تواند در بخش سلامت مورد استفاده قرار گیرد. پیش از این مشخص شده بود که نانوذرات طلا دارای ویژگی‌های مناسب برای بخش درمان هستند. برای مثال می‌توان از آنها در رهاسازی رشته‌های دی‌ان‌ای برای ژن درمانی استفاده کرد. این نانوذرات می‌توانند درون تومور جمع شده و با عملیات حرارتی موجب درمان شوند. گرمای ایجاد شده توسط نانوذرات می‌تواند سلول‌های سرطانی را از بین ببرد. «پوینر» می‌افزاید: مطالعات دانشمندان نشان داده است که با اتصال داروهای ضد سرطان به نانوذرات طلا می‌توان به صورت موثری تومورهای سرطانی را از بین برد. با این کار هم اثر‌بخشی دارو و هم سرعت درمان افزایش یافته و از سوی دیگر اثرات جانبی کمتری روی بیمار خواهد داشت.
با این همه مزایا، تاکنون تولید نانوذرات بسیار پر هزینه بوده و نیازمند روش‌های شیمیایی وفیزیکی پیچیده‌ای است. در بیشتر این روش‌ها از مواد سمی استفاده می‌شوند که هم برای تولیدکننده و هم محیط‌ زیست خطرناک است. اما این گروه تحقیقاتی موفق شده تا از برگ یک گیاه برای تولید نانوذرات طلا استفاده کنند. این روش مبتنی بر آب بوده و در دمای اتاق انجام می‌شود، در نتیجه به تجهیزات پیچیده و گرانقیمت نیاز نیست. همچنین این روش پاکیزه بوده و بی‌نیاز از مواد سمی است.
در این روش ابتدا سیم‌های طلای خالص درون یک محلول حاوی اسید نیتریک و اسید کلریدریک ریخته شده تا کلرید طلا ایجاد شوند. در قدم بعد کلرید طلا با محلول آبی استخراج شده از برگ گیاهی موسوم به Eucalyptus macrocarpa ترکیب می‌شود. با این کار در دمای اتاق فرآیند تولید نانوذرات آغاز می‌شود. «پوینر» می‌گوید: با این روش نه تنها نانوذرات طلا تولید می‌شود، بلکه واکس‌ها و ترکیبات موجود در این گیاه موجب بروز خواص آنتی‌باکتریال و ضد قارچی در نانوذرات می‌شود. هر چند باکتری‌ها و قارچ‌ها به مرور زمان نسبت به مواد کشنده و آنتی‌باکتریال مقاوم می‌شوند، اما این سیستم جدید می‌تواند مانعی برای مقاوم شدن باکتری‌ها و قارچ‌ها باشد. محققان از این نانوذرات برای از بین بردن چند نوع باکتری مختلف استفاده کردند که نتایج رضایت‌بخشی بدست آمده است.

محققان با استفاده از دوکسوروبیسین، نانوذرات مغناطیسی و نانوفیبر موفق به ساخت دارویی شدند که تاثیر آن دو برابر بیشتر از زمانی است دوکسوروبیسین به تنهایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. تلاش‌های متعددی برای ساخت داروی ضد سرطان با اثربخشی بالا و عوارض کم صورت گرفته است. اخیرا روش تازه‌ای برای مبارزه با سرطان ارائه شده است که در آن ماده شیمیایی ضد سرطان با نانوذرات مغناطیسی ترکیب شده و درون یک پلیمر قرار داده می‌شود. 
با این کار اثرات دارو دو برابر شده، در حالی که اثرات جانبی آن به شدت کاهش می‌یابد. این داروی جدید مبتنی بر یک نانوفیبر پلیمری هوشمند است که قادر به پاسخ‌دهی در برابر محرک خارجی است. از آنجایی که ابعاد این دارو بسیار کوچک است، بنابراین نسبت به محرک‌های خارجی بسیار حساس است. از سوی دیگر با وجود کوچک بودن می‌توان به سادگی آن را دستکاری کرد. پژوهشگران ژاپنی مرکز بین‌المللی نانومعماری مواد (مانا) در این دارو از نانوذرات مغناطیسی استفاده کردند، نانوذراتی که از خواص تاثیرپذیری گرمایی برخوردار است. برای ساخت این دارو دوکسوروبیسین (ماده شیمیایی کشنده سلول‌های سرطانی) به درون نانوفیبرها تزریق می‌شود.
از آنجایی که رهایش این ماده از نانوفیبرها به صورت کنترل شده انجام می‌شود، اثربخشی دارو بیشتر خواهد شد. درون این دارو نانوذرات مغناطیسی نیز وجود دارد که در اثر اعمال میدان مغناطیسی گرم می‌شوند، این گرما نیز عامل ثانویه در از بین بردن سلول‌های سرطانی است. چنین اثرات گرمایی می‌تواند روی عملکرد دوکسوروبیسین اثر گذاشته، به طوری که کارایی این دارو را بهبود دهد. یکی از چالش‌های داروسازان برای استفاده از نانوذرات این است که نانوذرات روی عملکرد میتوکندری سلول تاثیر منفی داشته و همچنین به دی‌ان‌ای نیز آسیب می‌رسانند. در طراحی این دارو مشکل مذکور به این نحو حل شده که نانوذرات و دارو درون نانوفیبر قرار داده شده است.
برای تولید نانوفیبر، از محلول پلیمری پلی NIPAAm- co -HMAAm استفاده شده که درون این محلول نانوذرات مغناطیسی و دوکسوروبیسین قرار دارد. مکانیسم عمل دارو به این شکل است که با اعمال میدان مغناطیسی، نانوذرات گرم شده و موجب تغییر شکل نانوفیبر می‌شوند که این کار موجب رهاسازی دارو می‌شود.
نتایج تست این دارو نشان می‌دهد که اثرات آن بسیار بهتر از زمانی است که دوکسوروبیسین به تنهایی مورد استفاده قرار می‌گیرد که دلیل این امر تاثیر دوکسوروبیسین و عملیات حرارتی روی سلول‌های سرطانی است. این راهبرد جدید نشان می‌دهد که چگونه می‌توان از ترکیب دو عامل مختلف (ماده شیمیایی و گرما) برای از بین بردن سلول‌های سرطانی استفاده کرد. این کار تنها با اعمال میدان مغناطیسی انجام می‌شود.

محققان با قراردادن آنتی‌بادی‌های ضد سرطان درون یک نانوذره زیست‌سازگار، نه تنها موفق به از بین بردن تومورها شدند، بلکه احتمال بازگشت سرطان را نیز به حداقل رساندند. هرسپتین و کامپتوتسین دو عامل ضد سرطان بسیار قوی هستند که می‌توانند در درمان سرطان بسیار اثربخش باشند. هرسپتین یک آنتی‌بادی برای هدف قرار دادن فاکتور رشد در سرطان سینه است، بیمارانی که این آنتی‌بادی را دریافت می‌کنند، برای مدتی رشد تومور در آنها کند می‌شود، ولی بعد از مدتی تومور به رشد عادی خود ادامه می‌دهد که دلیل این امر مقاومت تومور به این آنتی‌بادی است. برای حل این مشکل یک تیم تحقیقاتی از موسسه فناوری کالیفرنیا به رهبری «مارک دیویس» سیستم جدیدی ارائه کردند که در آن اثربخشی داروی ضد سرطان سینه با استفاده از فناوری‌ نانو بهبود پیدا می‌کند. این که از نانوذرات برای تولید داروی ضد سرطان استفاده شود چیز جدیدی نیست، آنچه که این گروه برای اولین بار ارائه کردند این است که یک آنتی‌بادی منفرد به یک نانوذره متصل می‌شود و هر دوی آنها به عنوان یک داروی ضد سرطان عمل می‌کنند. 
برای ساخت این دارو،کامپتوتسین غیرمحلول در آب به یک زیست‌پلیمر طبیعی موسوم به موسین متصل می‌شود. در کنار این زیست‌پلیمر، پلیمر زیست‌سازگار دیگر به ناوم پلی‌اتیلن گلیکول نیز قرار داده می‌شود. کامپتوتسین به همراه موسین و پلی‌اتیلن گلیکول خودآرایی داده و یک نانوذره متراکم ایجاد می‌کند که به راحتی در آب حل شده و می‌تواند در سیالات زیستی نظیر خون نیز حل شود. به این نانوذره یک مولکول هرسپتین نیز اضافه شده تا داروی نهایی ساخته شود.
در پژوهش‌های قبلی، این گروه نشان داده بودند که تومورهای سرطان سینه به راحتی به نانوذرات حاوی هرسپتین متصل می‌شوند. بر اساس این نتایج، این گروه تحقیقاتی به بررسی رشد سرطان سینه در موش‌ها پرداختند و مقاومت تومورهای سرطان سینه را به کامپتوتسین مورد ارزیابی قرار دادند. در این پژوهش، محققان بیشینه مقدار دوز نانوذرات کامپتوتسین فاقد هرسپتین را بدست آوردند، دوزی که موجب کاهش 15 درصد وزن موش نشود. در قدم بعد محققان به بررسی این نانوذرات به همراه هرسپتین با دوز 10 درصد بیشینه بدست آمده پرداختند. نتایج، بسیار شگفت‌انگیز بود. تمام موش‌ها 9 روز بعد از اولین تزریق کاملا عاری از تومور بودند. همچنین بعد از شش هفته هنوز هیچ اثری از بازگشت تومور در بیماران دیده نشده بود.

ویروس مولد عفونت ریوی هر ساله میلیون‌ها نفر را به کام مرگ می‌کشاند. اخیرا واکسنی حاوی نانومیله‌های دارای پوشش پروتئینی ساخته شده که می‌تواند سیستم ایمنی بدن را نسبت به این ویروس فعال کند بدون این که خطری برای بدن داشته باشد. برای ایجاد ایمنی در بدن واکسیناسیون رایج‌ترین روش نزد پزشکان است. برای تولید واکسن معمولا از ویروس‌های مرده یا غیرفعال استفاده می‌شود. اخیرا واکسنی ساخته شده که در آن از نانومیله استفاده شده است. این نانومیله می‌تواند حامل پروتئینی باشد که بر روی گیرنده‌های خاصی در سطح ویروس RSV (ویروس سینسیتال تنفسی) قرار گیرد. این ویروس عامل عفونت ریوی بوده و هرسال موجب مرگ و میر 65 میلیون نفر در جهان می‌شود.
خطرناک بودن این ویروس نشات گرفته از پروتئینی به نام پروتئین F است که سطح این ویروس را می‌پوشاند.  این پروتئین موجب می‌شود تا ویروس وارد سیتوپلاسم سلول میزبان شده و باعث به هم چسبیدن سلول‌ها می‌شود. با این کار از بین بردن ویروس بسیار دشوار خواهد شد. برای از بین بردن این ویروس، باید پروتئین F را مورد هدف قرار داد. تاکنون تولید واکسن برای این ویروس بسیار دشوار بوده است. یکی از راه‌های تولید واکسن این است که پروتئین F به بدن تزریق شده تا موجب عکس‌العمل بدن شود، با این کار سیستم ایمنی بدن نسبت به این ویروس آماده می‌شود. برای حل این مشکل محققان از نانومیله طلا به طول 57 و عرض 21 نانومتر استفاده کردند که دقیقا شکل ویروس را دارد. این نانومیله با استفاده از پروتئین F، پوشانده شده و به دلیل داشتن خواص فیزیکی و شیمیایی منحصربه‌فرد می‌تواند به سطح سلول بچسبد.
برای تست این واکسن از نمونه خون انسان استفاده شد، به طوری که نانومیله‌های طلا در این تست، پروتئین F را به سلول‌های ایمنی ویژه‌ای موسوم به دندریتیک رساندند. وظیفه سلول‌های دندریتیک این است که پروتئین‌های مهاجم نظیر پروتئین F را شناسایی و ویژگی‌های آنها را به سیستم ایمنی بدن اطلاع می‌دهند تا این سیستم بتواند برای مقابله با آنها آماده شود. نتایج تست این واکسن نشان داد که تزریق نانومیله‌های طلا حاوی پوشش پروتئینی منجر به تکثیر سلول‌های ایمنی بدن، موسوم به سلول T می‌شود. این نانومیله‌های پوشش‌دار وجود ویروس در بدن را به صورت کاذب ایجاد می‌کنند در حالی که خطری برای بدن ندارد؛ بنابراین می‌توان از آن به عنوان واکسن استفاده کرد.

محققان شرکت نانوسفر برای شناسایی بیماری‌های عفونت خون موفق به ساخت تستی مبتنی بر دی‌ان‌ای، موسوم به Verigene BC-GP شده‌اند که نتایج بررسی‌های انجام شده بر روی آن نشان‌دهنده عملکرد قابل قبول این تست است.  شرکت «Nanosphere, Inc» یکی از شرکت‌های پیش‌رو در توسعه و تجاری‌سازی سیستم‌های تشخیص مولکولی پیشرفته است. این شرکت گزارشی منتشر کرده که در آن پتانسیل‌ها و کاربردهای تستی موسوم به Verigene® Gram-Positive Blood Culture (BC-GP) Test درج شده است. در این گزارش، نویسندگان به بررسی دقت بالای این روش پرداخته‌اند. این گزارش در نشریه رایگان PLOS Medicine به چاپ رسیده است. نویسندگان این گزارش افرادی خبره در حوزه میکروب‌شناسی و تشخیص مولکولی هستند که در این گزارش به بررسی عملکرد تست Verigene BC-GP در شناسایی و تشخیص نوعی باکتری مسبب مشکلات خونی موسوم به Staphylococcus aureus پرداخته‌اند. این تست علاوه بر این باکتری، قادر است یازده باکتری دیگر را که موجب بیماری‌های خونی می‌شوند، شناسایی کند. 
نتایج بررسی‌های قبلی روی Verigene BC-GP نشان داده بود این تست قادر است دو گونه بیماری‌زا و مرگبار از باکتری‌ها که موجب عفونت‌های خونی می‌شوند را بسیار سریع شناسایی کند؛ این تست 42 ساعت سریع‌تر از روش‌های استاندارد قادر به شناسایی این گونه‌ها است. «ناتان لدبور» از دانشکده پزشکی ویسکوسین می‌گوید: نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که تست Verigene BC-GP می‌تواند باکتری‌های عفونت‌زای خونی را به سرعت شناسایی کند، همچنین این تست قادر به شناسایی بخشی از ژن باکتری است که موجب مقاومت در برابر آنتی‌بیوتیک‌ها می‌شود. 
نتایج این گزارش مؤید آن است که سازندگان این تست به موفقیت رسیده‌اند. بر اساس اطلاعات درج شده در این گزارش به نظر می‌رسد تست Verigene BC-GP قادر به ارائه اطلاعات مهمی به پزشکان درباره بیماری‌های عفونی خونی است. سازندگان این تست معتقدند که تست آنها بر اساس نظرسنجی‌های انجام شده از بازار ساخته شده است، در واقع نیازهای بازار در طراحی و ساخت این تست لحاظ شده است. این تست یک روش شناسایی مبتنی بر دی‌ان‌ای است که در آن نیازی به PCR نیست، بنابراین به سادگی می‌توان وجود ارگانیسم‌ها را در خون شناسایی کرد.

نتایج پژوهش‌های اخیر محققان دانشگاه ساوث‌همپتون نشان می‌دهد که می‌توان از نانوذرات حاوی پوشش پپتیدی برای رشد یا ممانعت از رشد رگ‌های خونی استفاده کرد.  آنژیوژنزیس نام فرآیندی است که طی آن، رگ‌های خونی در سراسر بدن تشکیل می‌شوند. این فرآیند برای بدن ضروری است و نقش مهمی در التیام زخم‌ها، بارداری و درمان برخی بیماری‌ها ایفا می‌کند. این فرآیند در رشد و نمو سلول‌های سرطانی مهم است. 
فرآیند آنژیوژنزیس زمانی آغاز می‌شود که یک مولکول ویژه به گیرنده‌های موجود در سطح سلول‌های خارجی بچسبد. این فعال‌سازی موجب تکثیر سلول‌ها شده و در نهایت رگ‌های جدیدی را پدید می‌آورد. برای تشکیل‌ رگ‌ها، به سیگنال‌هایی نیاز است و در مواقعی نیز سیگنال‌های دیگری برای متوقف شدن فرآیند تشکیل رگ لازم است. داروهای فعلی برای کوتاه مدت جواب می‌دهند و از سوی دیگر مقدار دوز مصرفی بالایی دارند، بنابراین اثرات سمی روی بدن خواهند داشت.
اخیرا پژوهشگران موفق به ارائه ساختاری شدند که قادر به حمل این داروها است. این ساختار، از نانوذرات تشکیل شده که روی سطح آنها عواملی قرار داده شده است که قادر به شناسایی سلول‌های هدف هستند. این گروه تحقیقاتی، نانوذرات عامل‌دار را که با استفاده از رشته‌های پپتیدی پوشش‌ داده شده، برای ممانعت از رشد رگ‌ها مورد آزمایش قرار دادند. این گروه سه نوع پپتید مختلف را مورد آزمایش قرار دادند: اولین پپتید، p1، به گیرنده‌های فاکتور رشد می‌چسبند و فرآیند تشکیل رگ را تسریع می‌کند. پپتید سوم به گیرنده‌های نوروفیلین چسبیده و تشکیل رگ‌های خونی را متوقف می‌کند و پپتید دوم نیز به عنوان کنترل، وارد سلول می‌شود و به هیچ گیرنده‌ای متصل نمی‌شود.
نتایج نشان داد که پپتید اول به سرعت موجب افزایش تشکیل رگ‌های خونی می‌شود در حالی که پپتید سوم مانع از تشکیل این رگ‌ها می‌شود. محققان معتقدند که از نانوذرات حاوی پپتید اول می‌توان برای التیام زخم‌ها استفاده کرد در حالی که نانوذرات حاوی پپتید سوم موجب کُند شدن رشد سلول‌های سرطانی می‌شود. این که می‌توان تشکیل رگ را در سلول‌های سرطانی کنترل کرد، یک گام بسیار بزرگ در مسیر درمان سرطان است. در حال حاضر دانشمندان به این موضوع می‌اندیشند که تشکیل رگ‌ها را در سلول‌های سرطانی به طور کامل متوقف کنند. این گروه در حال کار روی این موضوع هستند. نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای در نشریه ACS Nano به چاپ رسیده است.

محققان آلمانی روشی برای تولید نانوذرات ایجاد کرده‌اند که می‌تواند با تطبیق‌پذیری بالا برای دارورسانی به سلول‌های سرطانی گوناگون مورد استفاده قرار گیرد. این روش جدید امکان ساخت نانوذرات را با طراحی‌های ویژه برای کاربردی به خصوص فراهم می‌کند. این ذرات می‌توانند به راحتی با عوامل شیمیایی گوناگون بارگذاری شده و با برچسب‌گذاری برای یک گونه خاص سلول مورد استفاده قرار گیرند؛ بنابراین این ذرات به سلول‌های سرطانی مشخصی چسبیده و دارو را آزاد می‌کنند. بدین صورت داروی ضدسرطان مستقیما و به طور خاص به سلول سرطانی خواهد رسید.
نانوذرات هوشمند برای دارورسانی هدف‌گذاری شده باید معیارهای مشخصی را دارا باشند. آنها باید ظرفیت بالایی برای حمل دارو داشته، پوششی انطباق‌پذیر با غشاهای بیولوژیکی داشته باشند و بتوانند لیگاندهایی را که به دریافت‌کننده‌های خاص در سلول سرطانی متصل می‌شوند، ارائه دهند. به محض ورود ذرات به سلول باید با سیگنالی مخصوص تحریک‌ شده تا دارو را آزاد کنند. طراحی ماده‌ای با چنین مشخصات بسیار دشوار است، اما این محققان با ارائه سیستم جدید توانستند سکویی منطبق با دارو‌ها و سلول‌های سرطانی گوناگون ایجاد کنند.
این سیستم بر اساس نانوذرات مزوحفره سیلیکا است که بی‌خطر و زیست‌تجزیه‌پذیر بوده و حفرات آن فضای قابل‌ توجهی برای ذخیره‌سازی دارو فراهم می‌آورند. یک سلول حساس به نور به سطح ذره متصل است و بار دارویی درون حفرات ذخیره می‌شوند. هر ذره با یک لایه چربی مشابه با غشای پلاسمایی یک سلول خاص پوشیده شده است. لیگاندی که توسط گیرنده‌های سلول سرطانی شناسایی می‌شوند، درون این لایه تزریق می‌شود.
در این تحقیق جدید محققان مذکور لیگاندهای ویژه‌ای را برای سلول‌های سرطانی کبد و گردن رحم مورد آزمایش قرار دادند. فعال‌سازی سلول‌های حساس به نور با نور قرمز منجر به باز شدن لایه چربی و آزاد شدن دارو می‌شود. پاسخ‌گویی سلول‌های حساس به نور، به نور قرمز به غیر از نور آبی که در آزمایشات پیشین مورد استفاده قرار گرفته بود نیز پیشرفت مهمی به شمار می‌رود. نور قرمز سمیت کمتری برای سلول‌ها و نفوذ عمیق‌تری درون بافت خواهد داشت. نکته حیاتی دیگر این است که بخش حساس به نور مستقیما به حامل دارو متصل است که باعث می‌شود اثر آن به طور محلی و بلافاصله در مجاورت نانوذره ایجاد شود و اثر مخربی روی ناحیه وسیعی از سلول‌های داخلی نداشته باشد. این محققان، نتایج خود را در مجله‌ «Nano Letters» منتشر کرده‌اند.

محققان با اتصال آنتی‌بادی به نانولوله کربنی موفق به ساخت حسگری با حساسیت بالا برای شناسایی نوعی بیماری پوستی حاصل از نیش کنه شدند.  این حسگر زیستی قادر به شناسایی آنتی‌ژن‌های بیماری «لیم» است. این حسگر قادر است مواد زیستی مربوط به این بیماری را در غلظت‌هایی کمتر از یک نانوگرم در میلی‌لیتر شناسایی کند. این رقم بسیار کمتر از پایین‌ترین حد استاندارد تست‌های ELISA رایج و آرایه ایمنی وسترن بلات است.
عامل بیماری «لایم» یک باکتری است که هر ساله تنها در آمریکا حداقل 30 هزار نفر را مبتلا می‌کند. این بیماری بویژه در مراحل اولیه قابل شناسایی نیست، زیرا عوارض منحصر به فردی ایجاد نمی‌کند و تست حساسی که قادر به شناسایی آن باشد، وجود ندارد. شناسایی دیرهنگام این بیماری بسیار خطرناک است، زیرا می‌تواند موجب بروز مشکلاتی نظیر اختلالات عصبی شود.
اخیرا یک تیم تحقیقاتی به رهبری «چارلی جانسون» موفق به ساخت حسگری شدند که از آرایه‌های نانولوله‌کربنی نیمه‌هادی ایجاد شده است. این آرایه‌ها با استفاده از روش رسوب شیمیایی از فاز بخار روی ویفر سیلیکونی اکسید شده بوجود می‌آیند. «جانسون» می‌گوید: ما با استفاده از روش شیمی کووالانسی که در آزمایشگاه خودمان ابداع کردیم، موفق به اتصال آنتی‌بادی به نانولوله‌های کربنی شدیم. این آنتی‌بادی‌ها قادرند به آنتی‌ژن‌های پروتئین بیماری متصل شوند. در صورت وجود این پروتئین‌ها در بدن بیمار، پروتئین به نانولوله‌های کربنی چسبیده و موجب تغییر خواص الکترونیکی نانولوله‌های کربنی می‌شود.
این گروه پیش از این، از همین راهبرد برای شناسایی مواد زیستی ایجاد شده توسط سرطان پروستات استفاده کردند. محققان معتقدند که با استفاده از این روش می‌توان آنتی‌بادی بیماری‌های مختلف را روی نانولوله‌کربنی قرار داد که با این کار امکان شناسایی بیماری‌های مختلف فراهم می‌شود. «جانسون» می‌گوید: پروتئین‌های مورد نظر مستقیما به نانولوله‌های کربنی می‌چسبند، از آنجایی که این آنتی‌ژن‌ها مولکول‌های بارداری هستند، در نتیجه خواص الکترونیکی نانولوله‌های کربنی را تغییر می‌دهند. با اندازه‌گیری این تغییر، ما می‌توانیم دقیقا غلظت آنتی‌ژن‌های بیماری را اندازه‌گیری کنیم.
محققان این تیم تحقیقاتی می‌گویند: می‌توان این حسگر را بهبود داد به نحوی که به جای اتصال تمام آنتی‌بادی تنها بخشی از آنتی‌بادی به حسگر بچسبد. با این کار آنتی‌ژن به نانولوله کربنی نزدیک‌تر می‌شود، در نتیجه حساسیت حسگری نیز افزایش می‌یابد. با این حال محققان معتقدند برای تجاری‌سازی این پروژه باید تحقیقات بیشتری انجام داد. یکی از ایده‌های محققان برای توسعه این پروژه آن است که آنتی‌بادی‌های مختلفی روی نانولوله‌ها قرار دهند تا امکان شناسایی همزمان چند بیماری با هم فراهم شود.

محققان وصله‌ای مرکب از سلول‌های قلبی و نانو الیاف طلا را توسعه داده اند که می‌تواند به ترمیم بافت آسیب‌دیده در بیماران دچار سکته قلبی کمک کند. پس از بروز حمله قلبی، بخشی از بافت قلب دچار آسیب جدی شده و این مسأله منجر به تضعیف این عضو می‌شود. وصله‌ای که توسط محققان توسعه داده شده است، ترکیبی از سلول‌های قلبی و نانو الیاف طلا است که با انجام عمل جراحی بر روی مناطق آسیب دیده قرار داده شده و امکان رشد مجدد بافت قلب را فراهم می‌کند.
نانو الیاف یکپارچه سازی شده (ساخته شده از نانو ذرات طلا) بر روی نانو داربست سه بعدی بیومواد کشیده و سپس این داربست در معرض سلول‌های عضله قلب قرار داده می شوند. رسانایی بالای نانو ذرات طلا اجازه برقراری ارتباط بین سلول‌ها با یکدیگر را از طریق ارسال سیگنال‌های الکتریکی از درون شبکه نانو الیاف فراهم می‌کند.
با کمک میکروسکوپ الکترونی عملکرد این وصله مورد بررسی قرار گرفت که نشان می‌دهد، سلول‌هایی که بر روی داربست فاقد نانو الیاف طلا قرار داده شوند، عملکرد انقباضی بسیار ضعیفی از خود بروز می‌دهند. محققان امیدوارند که آزمایش بالینی وصله ترکیبی سلول‌های قلبی و نانو الیاف طلا بر روی انسان را بزودی آغاز کنند.

یک تیم تحقیقات بین‌المللی موفق شدند با استفاده از نانولوله کربنی، حساسیت دستگاه‌های MRI را بهبود دهند. نانولوله‌های کربنی از جمله مستحکم‌ترین مواد موجود در طبیعت هستند، به طوری که گفته می‌شود از فولاد نیز قوی‌ترند. خواص الکتریکی و گرمایی این مواد بسیار جالب توجه است، به همین دلیل نانولوله‌های کربنی به شدت مورد توجه محققان قرار گرفته است. این ماده دارای یک فضای توخالی درون خود است و ضخامت دیواره‌های آن به اندازه یک لایه اتمی است؛ از این ویژگی‌ها می‌توان در بخش‌های مختلف از تولید راکت‌های تنیس گرفته تا جلیقه‌های ضدگلوله استفاده کرد. اخیرا محققان نشان دادند که از این مواد می‌توان در بخش پزشکی بویژه در تصویربرداری MRI از تک مولکول‌ها استفاده کرد.
پژوهشگران موسسه ICFO با همکاری همتایان خود در موسسه فناوری نانو کاتالان و دانشگاه میشیگان موفق شدند نیروی‌های ضعیف را با حساسیتی 50 برابر بیشتر از رکورد قبلی اندازه‌گیری کنند. این کار موجب می‌شود تا نیروهای ضعیف را بهتر اندازه‌گیری کرد و در نتیجه در تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI) از تک مولکول‌ها می‌توان از آن استفاده کرد. نتایج این پژوهش در نشریه «Nature Nanotechnology» به چاپ رسیده است. «آدریان بچتولد» از محققان این پروژه می‌گوید: ما موفق شدیم از نانولوله کربنی به عنوان یک پیمایشگر استفاده کنیم که به صورت عمود بر سطح به حرکت درآمده و با نوساناتی می‌تواند نیروی الکترواستاتیکی را اندازه‌گیری کند. با استفاده از این سیستم که نویز بسیار کمی دارد، محققان توانستند دامنه نوسانات موجود در نانولوله‌های کربنی را اندازه‌گیری کرده و شدت نیروی الکترواستاتیکی آن را مشخص کنند.
نانولوله‌های کربنی مانند سیم‌های گیتار هستند که در برابر نیروهای خارجی دچار لرزش و نوسان می‌شوند. در این پژوهش عامل ایجاد لرزش بسیار کوچک است، این نیرو به اندازه نیرویی است که میان دو نفر که در فاصله 4500 کیلومتری هم ایستاده‌اند، ایجاد می‌شود. در طول 10 سال گذشته بهبودهای اندکی در این حوزه انجام شده بود، اما این کشف جدید نشان داد که نانولوله کربنی می‌تواند نقش مهمی در MRI از تک مولکول‌ها داشته باشد.
در تصویربرداری MRI معمولی، اسپین هسته اتم‌های بدن که در اثر اعمال یک میدان الکترومغناطیسی خارجی تحریک شده، رصد می‌شود. با این کار می‌توان بیماری‌های مختلف را شناسایی کرد. البته حساسیت این روش پایین است و باید بهبود یابد. این روش می‌تواند نیروی ایجاد شده توسط یک اتم را نیز شناسایی کند. این روش در آینده می‌تواند انقلابی در MRI ایجاد کند.

گروهی از پژوهشگران توانسته‌اند با نانوذره‌های طلای پوشانده‌شده از سه نوع پپتید بر رگ‌سازی تاثیر بگذارند. از آن جا که رگ‌سازی عاملی مهم در درمان بسیاری از بیماری‌هاست و جلوگیری از آن گامی مهم در درمان تومورهای سرطانی‌ است، این آزمایش‌ها می‌توانند گامی بزرگ در بهداشت و درمان باشند. می‌توان نانوذره‌های پپتید-پوشیده‌ی طلا را در رویاندن رگ‌های خونی یا جلوگیری از آن به کار بست. این یافته‌ای تازه از گروهی فیزیک‌دان و زیست‌شناس از دانشگاه Southampton در بریتانیا است. پژوهشگران می‌گویند آزمایش‌هایشان می‌توانند گامی بزرگ به سوی درمان‌های بهتر سرطان با نانو‌ذره‌های پوششی باشد.
رگ‌زایی فرآیندی‌ است که با آن رگ‌های خونی درون بدن شکل می‌گیرند. این روند در رشد و نمو حیاتی‌ است و در فرآیند‌هایی چون ترمیم جراحت‌ها، بیماری‌های رماتیسمی و بارداری نقشی بزرگ دارد و البته در رشد و گسترش تومورها نیز درگیر است؛ از این رو اداره‌ی رگ‌سازی می‌تواند به درمان‌های تازه‌ای برای سرطان راه ببرد. رگ‌سازی زمانی آغاز می‌شود که ملکول‌های ویژه‌ای، یاخته‌های پوششی را که مانند آستر رگ می‌باشند، برمی‌انگیزانند؛ این ملکول‌ها به گیرنده‌های عامل رشد رگ که در یاخته‌های پوششی درون رگ هستند، می‌پیوندند.  این برانگیزش به چندشاخه‌ شدن یاخته‌های پوششی – به شکلی زنجیروار- و از آن جا شکل دادن ساختار رگی تازه‌ای می‌انجامد. این فرآیند با پیام‌هایی که رشد رگ‌ها را با عامل‌های پیش‌رگ‌سازی یا جلوگیری از رشد‌شان با عامل‌های ضد‌رگ‌سازیتنظیم می‌کنند، برانگیخته می‌شود.
داروهای رگ‌سازی می‌توانند با کاهش یا افزایش رشد مویرگی در درمان برخی بیماری‌ها به کار روند، اما این تنها برای مدت کوتاهی اثربخش خواهدبود. اغلب اوقات باید مقدار مصرفی را بیش‌تر کرد و این می‌تواند به اثرات جانبی و حتی مسمومیت بی‌انجامد.  آنتونیوس کاناراس ِ فیزیک‌دان، تیموثی میلر ِ زیست‌شناس و همکاران، باور دارند که نانوذره‌ها می‌توانند بسیاری از مشکلات ویژه‌ی دارو‌های رگ‌سازی را حل کنند. نانوذره‌ها، حامل‌های موثر و توزیع‌کننده‌های مناسب دارویی‌اند، چراکه می‌توانند مقدار زیادی از ملکلو‌های درمانی را در خود بگیرند و آن‌چه حتی بهترشان می‌کند این است که سطح‌شان با ملکول‌های گیرنده (بیش‌تر با پادتن‌ها) پوشانده می‌شود. بدین‌ ترتیب می‌توان مطمئن بود که داروها به بخش‌های ویژه‌ای از بدن مثلا توموری که مورد نظر است، می‌رسند.
این گروه، چگونگی کارکرد نانوذره‌های ِ طلای ِ پوشانده‌شده با سه نوع پپتید در رویاندن رگ‌های خونی یا جلو‌گیری از آن در جانداران را سنجیده‌است. نخستین پپتید ( که پژوهشگران p1 می‌خوانندش) به گیرنده‌های «عامل‌های رشد پوشش رگی» پیوسته و ژن‌های برانگیزاننده‌ی پیام‌های زنجیروار را پخش می‌کند؛ سومین پپتید (P3) به گیرنده‌های عصب‌دوست-۱ پیوسته، و از درست شدن موی‌رگ‌ها جلوگیری می‌کند؛ دومین پپتید (P2) یک عامل سنجه‌ای‌ است، چراکه با هیچ‌یک از این گیرنده‌ها برهم‌کنش ندارد، اما به سادگی به درون یاخته می‌رود.
کاناراس می‌گوید: «دریافتیم که نانوذره‌های برانگیزاننده، رشد را دوبرابر می‌کنند و نمونه‌های جلوگیری‌کننده به شکل معنی‌داری رگ‌سازی را خاموش می‌کنند.» او می‌گوید: برانگیختن رگ‌سازی می‌تواند در موقعیت‌هایی که در آن‌ها خواهان رشد رگ هستیم مانند ترمیم جراحت‌ها و یا شرایطی که جلوگیری از رگ‌سازی لازم است مثلا در کند کردن رشد تومور یا توقف آن، مفید باشند.  به نوشته تارنمای انجمن فیزیک، کاناراس باور دارد که چنین مطالعه‌هایی برای درک چگونگی تاثیر نانوذره‌ها بر رشد رگ‌ها مهم بوده و برخورد با رگ‌سازی با نانوذره‌های طلا، راه‌هایی تازه در مسیر پیشرفت داروها می‌گشاید. او می‌گوید: «به یقین گام بعدی در مطالعه‌هایم دست‌کاری رگ‌سازی تومور است.» «به خوبی می‌دانیم که یاخته‌های سرطانی برای آن که بتوانند رشد کنند به رگ‌سازی نیاز دارند. آیا ممکن خواهد بود که با به‌کارگیری نانوذره‌ها، رگ‌سازی را در نزدیکی یک تومور متوقف کنیم و چنین ترفندی تا چه اندازه بازده خواهد داشت؟ این‌ها پرسش‌هایی هستند که گروه پژوهشی ما از خود می‌پرسد.»

یک شرکت داروسازی با استخراج موادی از لیمو و تبدیل آن به نانوذرات موفق به تولید دارویی برای درمان سرماخوردگی و ترمیم زخم‌های حاصل از آسیبهای ورزشی شده است. شرکت پالاندای بیوتکنولوژی اخیرا چندین مقاله منتشر کرده است که در آنها به معرفی سه محصول زیستی جدید خود پرداخته است. یکی از این داروها مربوط به درمان سرماخوردگی است که با استفاده از فناوری نانو تولید شده است. تمام محصولات پالاندای در بازار تحت نام تجاری فیتوفیر عرضه می‌شود.
اولین دارویی که فیتوفیر به بازار عرضه کرد، کاتچین اکستراکت نام داشت که با اقبال عمومی در بازار روبرو شد. Phytofare™ Limonoid Glycoside Complex دومین داروی این شرکت است که همانند داروی اول با فروش نسبتا خوبی روبرو شد، فروش این محصول در حال حاضر بیشتر از میانگین فروش داروهای مشابه در بازار است. 
این شرکت داروی منحصر به فردی تولید کرده که از تمام اجزای لیمو نظیر آب، پالپ و پوست در تهیه این دارو استفاده کرده است. این دارو در واقع یک محصول استخراجی است که در آن هم ویتامین‌هایی نظیر A و C وجود دارد و هم اجزای لیموناد در آن است و از سوی دیگر مواد معدنی مختلفی نظیر پتاسیم و پکتین در این دارو یافت می‌شود. نتایج تست‌ها نشان می‌دهد که این سیستم که حاوی اجزای مختلفی است، به خوبی در کنار هم قرار گرفته‌اند. این دارو می‌تواند با عفونت‌ها مبارزه کرده و درمان مناسبی برای سرماخوردگی‌ و آنفلوآنزا باشد. همچنین این دارو دوره درمان بیماری را کاهش داده و قادر است زخم‌های حاصل از جراحات ورزشی را بهبود دهد.
در اوایل دهه 1960 کاروان المپیک آمریکا از Citrus Bioflavonoids برای ورزشکاران خود استفاده کرد، نتایج نشان داد گرفتگی عضلات به حداقل رسیده و جراحات ورزشی دو برابر سریعتر از حالت عادی درمان می‌شود. با توجه به این نتایج جالب توجه که با استفاده از این محصول به دست آمد، ورزشکاران می‌توانستند زمان بیشتری فعالیت داشته و ورزش‌های سنگین‌تری انجام دهند، در نتیجه عملکرد بهتری به دست می آمد. پس از آن محققان روی تجاری سازی این محصول که حاوی لیموناد بود، کار کردند. 
شرکت پالاندای اولین شرکتی بود که موفق شد این محصول را به صورت محلول در آب و با خلوص بالا تولید کند. این دارو تست‌های بالینی خود را به پایان رسانده است. همانند محصول اول این شرکت، در این محصول نیز از مواد زیستی استفاده شده که به صورت نانوذرات با ساختار ایزومری است و شباهت زیادی به بافت انسانی دارد.

مهندسان بيوپزشكي دانشگاه كاروليناي شمالي آمريكا با استفاده از يك اسفنج هوشمند موفق به درمان ديابت و سرطان شدند. اسفنج داراي خلل و فرج هاي بسياري است. زماني كه اسفنج توسط انسولين احاطه مي شود، مقداري از آن توسط منافذ اسفنج ذخيره و به بخش هاي مورد نياز بدن ارسال مي شود. مهمترين چالش براي ساخت اين ماده اسفنجي شكل، حداكثر سازگاري آن با بدن انسان است؛ به اين منظور از پلي ساكاريد موجود در استخوان ميگو و خرچنگ براي ساخت اين اسفنج هوشمند استفاده شده است.
سطح اسفنج حاوي هزاران نانوكپسول است كه از يك پليمر متخلخل ساخته شده اند. اين كپسول ها حاوي ماده اي به نام گلوكز اكسيداز هستند كه انسولين را احاطه مي كنند.  با استفاده از اين فرآيند هيچ انسوليني به هدر نمي رود. زماني كه ميزان قند خون بيمار ديابتي افزايش پيدا مي كند، گلوكزهاي درون كپسول وارد عمل و باعث آزاد شدن يون هاي هيدروژن مي شوند. اين يون ها با رشته هاي پلي ساكاريد تركيب و منجر به توليد بارهاي مثبت در سراسر اسفنج مي شوند.  همان طور كه مي دانيم، بارهاي همنام يكديگر را دفع مي كنند. دفع بارهاي مثبت توسط همديگر باعث انبساط اسفنج و ترشح انسولين درون كپسول ها و ورود آن به جريان خون مي شود. انسولين يك ماده محرك براي هدايت گلوكز به بخش هاي مختلف بدن و تنظيم قند خون است.
براي درمان سرطان، كار از اين نيز ساده تر مي شود، چرا كه محيط تومورهاي سرطاني مملو از يون هاي هيدروژن است و فقط كافي است كه منافذ كپسولي شكل، از داروهاي سرطاني پر شوند. با استفاده از اين روش مي توان سلول هاي سرطاني را به طور مستقيم هدف گيري كرد. اين آزمايش براي اولين بار روي موش انجام شده است و قند خون آن به مدت ۴۸ ساعت تنظيم مانده است. نتايج كامل اين تحقيقات در شماره اخير نشريه ACS Nano به چاپ رسيده است.

محققان مركز علوم و فناوري نانوي آمريكا، با استفاده از فناوري نانو ( نانوفيبرهاي طلا )موفق به ترميم قلب آسيب ديده شدند. در پي يك حمله قلبي به بافت قلب آسيب جبران ناپذيري وارد مي شود. در اين حالت سلول هاي قلب قابليت تكثير و ترميم را از دست مي دهند و مقدار سلول هاي بنيادي قلب كاهش پيدا مي كند.  محققان مركز علوم و فناوري آمريكا با استفاده از نانوفيبر طلا موفق به حل اين مشكل شده اند. در اين فرآيند با استفاد از رشته هاي نامريي طلا، بافت مصنوعي قلب مهندسي مي شود و مانند وصله در قسمت آسيب ديده قرار مي گيرد. مزيت اين روش نسبت به ساير روش هاي پيشرفته ديگر، قابليت هماهنگي آن با ساير بخش هاي قلب از نظر مدارهاي الكتريكي است.
اين بافت مصنوعي به راحتي مي تواند سيگنال هاي الكتريكي بين ساير سلول ها را بهينه كند. در اين حالت ضربان و ريتم قلب بدون هيچ مشكلي مانند حالت طبيعي انجام مي شود. سلول هاي قلب داراي پروتئيني روي سطح خود هستند كه وظيفه آن انتقال سيگنال هاي الكتريكي است. زماني كه سلول هاي قلبي آسيب مي بينند، اين پروتئين ها از بين مي روند. درست است كه سلول هاي قلب و ساير اندام هاي بدن قادر به ترميم خود هستند ولي اين فرآيند با سرعت بسيار پاييني انجام مي شود و در اكثر مواد بيمار اين فرصت را ندارد و ازبين مي رود. وظيفه نانوفيبر طلا، انتقال سيگنال ها عصبي تا بهبود كامل سلول هاي قلب و توليد پروتئين هاي مسئول انتقال سيگنال هاست. سلول هاي مورد نياز براي ساخت اين وصله، از بدن خود بيمار گرفته مي شوند و روي يك داربست سازگار با بدن قرار مي گيرند.   نتايج كامل اين بررسي در شماره اخير نشريه Materials Chemistry B به چاپ رسيده است.

محققان نمونه اولیه‌ای از نانو ربات هوشمندی را طراحی کرده‌اند که می تواند اعمال جراحی تهاجمی چشم را به شیوه ای بسیار آسان و غیر تهاجمی تبدیل کند. این نانو ربات از پتانسیل اعمال تغییرات چشمگیر و ایمن‌تر کردن عمل های جراحی چشم برخوردار است. نانو ربات استوانه‌ای OctoMag‌ تنها یک چهارم میلی‌متر قطر داشته و براحتی بر روی تیغه‌های استاندارد جراحی چشم جای می‌گیرد.
این وسیله از شبکه‌ای از الکترومغناطیس های محکم تشکیل شده است که امکان حرکت جلو و عقب سوزن - ربات را با دقت فوق‌العاده کنترل می کنند. بر خلاف نمونه‌های قبلی که بر روی چشم خوک مرده آزمایش شده بودند، این نانو ربات بر روی چشم خرگوش زنده آزمایش شد و آزادانه از طریق لایه های سطحی چشم حیوان عبور کرده و عمل جراحی محدود شبکیه را امکانپذیر کرد. با توجه به مقیاس بسیار ظریف این نانو ربات، امکان استفاده بر روی چشم حیوانات بزرگ تر یا انسان هنوز وجود ندارد؛ اما محققان امیدوارند با توسعه نسل پیشرفته آن و تزریق بداخل چشم، بتوانند اعمال جراحی تهاجمی چشم را در شیوه‌ای ایمن‌تر انجام دهند.

محققان موفق به ارائه فرمولاسیونی شدند که موجب به تعویق انداختن فرایند پیری می‌شود. صورت ما آیینه تمام نمای احساسات ماست، به طوری که همه انسان‌ها به طور غیرقابل کنترلی لب‌های خود را می‌فشارند، می‌کشند یا به اطراف حرکت می‌دهند. در مجموع دهان بیشترین تغییر حالت را در طول روز دارد. بعد از 40 سالگی روی صورت چروک‌هایی ایجاد می‌شود که با گذشت زمان موجب افتادگی و شل شدن پوست می‌شود. با این فرآیند، عضلاتی که نمایش‌دهنده احساسات ما بودند، رو به زوال می‌روند به شکلی که از زیبایی ظاهری صورت کم شده و کم کم گرد پیری بر چهره نمایان می‌شود. فرآیند پیری در اثر تغییر ساختاری در بافت‌های پوست اتفاق می‌افتد، به شکلی که به آرامی از انعطاف‌پذیری پوست کاسته شده و چربی نازکی که زیر پوست قرار دارد، نازک‌تر می‌شود. همچنین بخشی از عضلات صورت نیز دچار زوال می‌شود.
یکی از تولیدکنندگان دارو و محصولات پزشکی در کانادا اخیرا محصولی به نام «NANO-COMPLEXES» برای جلوگیری از چروک اطراف لب ارائه کرده که حاوی مواد طبیعی در مقیاس نانو است. این محصول حاوی 80 تا 100 ماده زیستی فعال است که در مقادیر بسیار کم (نانو و پیکومقیاس) در این محصول قرار گرفته است. این مواد تماما در بدن انسان وجود دارند. در واقع با استفاده از این محصول ملزومات بدن برای جلوگیری از فرآیند پیری فراهم می‌شود، به طوری که پوست اجزای مورد نیاز خود را از این محصول گرفته و ارتباط از دست رفته میان سلول‌های خود را بازیابی می‌کند. بنابراین NANO-COMPLEXES™ راهبردی است که در آن به بدن اجازه داده می‌شود تا توانایی طبیعی خود را از نو بدست آورد، بنابراین هیچ‌گونه تداخلی میان این دارو و فرآیندهای طبیعی بدن وجود ندارد.
درصورت استعمال مداوم این محصول، استحکام و انعطاف‌پذیری پوست دوباره به حالت اول بر‌می‌گردد، در نتیجه هیچ‌گونه افتادگی پوست در گوشه‌ لب مشاهده نمی‌شود. در مجموع این محصول سلامت پوست را تضمین می‌کند. در حال حاضر این محصول با نام تجاری in N1-CUSTOM™ در بازار توزیع شده است. این محصول با استفاده از یک راهبرد بسیار دقیق و منحصر به فرد تولید شده است. برای به دست آوردن نظر مصرف کنندگان، پرسشنامه‌ای آماده شده و میان مصرف کنندگان توزیع شده است.

محققان آمریکایی واکسن جدیدی تولید کرده اند که از ذرات غبار طلا برای تقویت سیستم ایمنی بدن استفاده می کند. در روش های سنتی از ویروس کشته یا ضعیف شده برای تولید واکسن استفاده می شود، اما محققان در این شیوه ای نوین از نانو ذرات طلا برای تولید واکسن استفاده کرده اند. ریز ذرات طلای به کار رفته در این واکسن با تقلید عملکرد یک ویروس و حمل پروتئین ها به سلول های ایمنی خاص، باعث تقویت سیستم ایمنی بدن می شوند. نانو ذرات طلا در آزمایشگاه با پروتئین خاصی که روی سطح ویروس سن سیشیال تنفسی (RSV)‌ می نشیند، پوشش داده شدند؛ این ویروس سالانه 65 میلیون نفر را مبتلا کرده و باعث مرگ صدها کودک و سالمند می شود.
اثرات مضر ویروس RSV ناشی از پروتئین خاصی به نام پروتئین F‌ است که سطح ویروس را می پوشاند. این پروتئین امکان ورود ویروس به داخل سلول، چسبیدن سلول ها به یکدیگر و دشوارسازی تشخیص ویروس را فراهم می‌کند. تاکنون واکسنی که قادر به انتقال پروتئین F به سلول های ایمنی خاص و بخاطرسپاری آنها به عنوان یک عامل مهاجم باشد، تولید نشده است؛ اما محققان دانشگاه واندربیلت موفق به تولید نانومیله های طلای فوق کوچکی شده اند که از لحاظ شکل و اندازه کاملا شبیه ویروس RSV‌ هستند. نانومیله های طلا از طریق خواص شیمیایی و فیزیک منحصر به فرد خود با پروتئین F این ویروس پوشش داده شده و سپس توانایی آنها برای انتقال پروتئین به سلول های ایمنی خاص بدن مورد ارزیابی قرار گرفت.
نتایج به دست آمده نشان می دهد، نانومیله های طلا علاوه بر انتقال موفق پروتئین F، خطری برای سلول های انسان ایجاد نکرده و از مزایایی ایمنی بالاتری برخوردار هستند. با توجه به تطبیق پذیری نانومیله های طلا، محققان معتقدند که قابلیت آنها تنها به ویروس RSV محدود نمی شود؛ گام بعدی این مطالعه، آزمایش کارآیی یا عدم کارآیی این واکسن در داخل بدن انسان است. نتایج این مطالعه در مجله Nanotechnology منتشر شده است.

یک نانوچسب با قابلیت ارائه ارزانتر و موثرتر واکسن‌ها توسط دانشمندان دانشگاه کوئینزلند در نشستی در ادینبورگ ارائه شده است. به گفته مخترعان، استفاده از چسب به جای سوزن می‌تواند فرآیند جلوگیری از بیماریها را در سراسر جهان تغییر دهد. به گفته محققان، این شیوه جدید امید به تولید واکسن‌های قابل مصرف برای بیماریهایی مانند مالاریا را ارائه کرده است. کارشناسان پزشکی دیگر از این طرح استقبال کردند اما هشدار دادند که ممکن است برای برخی از بیماران مناسب نباشد.
نانوچسب بر برخی از مضرات واکسن های ارائه شده از طریق سرنگ مانند ترس از سوزن و احتمال آلودگی آن غلبه کرده اما دلایل دیگری نیز وجود دارد که تحول‌آفرین بودن آنرا نشان می‌دهد.  هزاران برآمدگی ریز درون این چسب به آزادسازی واکسن می‌پردازند که به شکل خشک بر روی پوست اعمال می‌شود. به گفته محققان، این برآمدگیها با سیستم ایمنی بدن کار می‌کنند. واکسن این سلول ها را که تنها به اندازه یک تار مو از سطح پوست فاصله دارند هدف قرار می‌دهند. این نقاط در زمان تزریق واکسن با سرنگ مورد توجه قرار نمی‌گیرند.
این واکسن در آزمایشات برای ارائه واکسن آنفلوانزا استفاده شد. محققان متوجه شدند که واکنش‌های ایمنی برای واکسن ارائه شده با نانوچسب کاملا با شیوه سنتی سرنگ متفاوت است. همچنین میزان واکسن مورد نیاز برای عملکرد موثر کمتر از میزان مورد استفاده در شیوه سنتی است. از دیگر کاستی‌های واکسن‌های سنتی این است که به دلیل مایع بودن آنها، باید در زمان انتقال از آزمایشگاه به کلینیک در یخچال نگهداری شوند. واکسن‌های نانوچسب می‌توانند در دمای 23 درجه سانتیگراد برای یک سال نگهداری شوند. آزمایشات میدانی این نانوچسب به زودی در پاپوا گینه نو آغاز خواهد شد.

محققان نشان دادند که با استفاده از یک نانوسوزن و نصب آن بر روی میکروسکوپ نیروی اتمی می‌توان سلول‌های پوست را به‌ صورت سه بعدی تصویربرداری کرد. میکروسکوپ نیروی اتمی یا AFM دستگاهی است که می‌توان با استفاده از آن سطح تصویربرداری کرد، این دستگاه دارای قدرت تفکیک بالایی بوده به‌ طوری که قدرت تفکیک آن 1000 مرتبه کمتر از حد پراش نور است، بنابراین می‌توان از اجسام نانومقیاس تصویربرداری کرد. در این دستگاه یک نوک روی سطح حرکت کرده و اطلاعات را جمع‌آوری می‌کند.  تا کنون از AFM برای بررسی سطح کورنوسایت‌ها استفاده می‌شده است؛ کورنوسایت‌ها سلول‌های اصلی بخش خارجی پوست هستند. اخیرا پژوهشگران نشان دادند که می‌توان از نانوسوزن‌ برای بررسی سلول‌های پوست استفاده کرد. نتایج این پژوهش می‌تواند مسیرهای تازه‌ای به سوی تحقیقات پوست باز کند.
این نانوسوزن می‌تواند سلول‌های پوست را از طریق توموگرافی مکانیکی پیمایش کند؛ با این کار می‌توان تصویری از سطح سلول ایجاد کرد و اطلاعات مفیدی درباره تغییرات ساختاری و زیست مکانیکی سلول جمع‌آوری کرد. این تغییرات در اثر کهولت سن، بیماری‌های پوستی و فاکتورهای محیطی ایجاد می‌شود. سرگئی گوردیف، یکی از محققان این پروژه می‌گوید: با استفاده از AFM که دارای نوک تیزی است، می‌توان سطح نمونه را پیمایش کرد و مورد مطالعه قرار داد. مکانیسم این روش همانند راه رفتن افراد نابینا است که با استفاده از یک عصا و زدن آن روی زمین اطلاعاتی درباره سطح پیش روی خود به‌ دست می‌آورند. تا کنون ما از این روش برای بررسی سطح مواد و تعیین خواص سطحی مواد استفاده می‌کردیم. با ساخت این نانوسوزن و قرار دادن آن روی میکروسکوپ نیروی اتمی ما موفق شدیم این روش تصویربرداری را وارد بُعد سوم کنیم. ما مطمئن هستیم که این روش کاربردهای متعددی در زیست‌شناسی، نانو پزشکی و علم مواد پیدا خواهد کرد.
با این روش می‌توان ساختار لایه فوقانی پوست را مطالعه کرد. هرچند این لایه 0.01 تا 0.02 میلیمتر ضخامت دارد، با این حال نقش مهمی در امر حفاظت و دور کردن میکروب‌ها از بدن دارد. محققان روی سلول‌های پوست چند داوطلب مطالعه کردند و تفاوت‌های ساختاری و درونی بسیاری میان این نمونه‌ها مشاهده کردند. نتایج این پژوهش نشان داد که ساختار کورنوسایت‌ها نسبتا نرم‌تر از ساختار سخت داخلی است. این پروژه در دانشگاه باث انجام شده و نتایج آن در نشریه Journal of Investigative Dermatology به چاپ رسیده است.

محققان مؤسسه علوم و فناوری پیشرفته کره جنوبی (KAIST) جهت حداکثر کردن پاسخ نوع خاصی از حسگرهای ترکیبات آلی فرار (VOCs)، روی روشی برای اصلاح ساختارهای یک‌بعدی (نانوالیاف اکسید قلع) تمرکز کرده‌اند. دوو کیم و همکارانش از مؤسسه علوم و فناوری پیشرفته کره جنوبی (KAIST) جهت حداکثر کردن پاسخ نوع خاصی از حسگرهای ترکیبات آلی فرار (VOCs)، روی روشی برای اصلاح ساختارهای یک‌بعدی (نانوالیاف اکسید قلع) تمرکز کرده‌اند. آنها نشان داده‌اند که در صورت بهینه کردن مورفولوژی و میکروساختار اکسید قلع، این حسگرهای مقاومت شیمیایی، بعنوان حسگرهای VOCs می‌توانند غلظت‌های بسیار کمی از استون را شناسایی کنند.
بازدم انسان حاوی تعدادی ترکیبات آلی فرار است. تشخیص دقیق نوعی خاصی از VOC (به عنوان مثال یک نشانگرزیستی یک بیماری خاص) در بازدم، اطلاعات مفیدی برای تشخیص بیماری‌های مختلف ارائه می‌دهد. برای مثال، استون، H2S، آمونیاک و تولوئن به ترتیب نشانه‌هایی از وجود دیابت، بوی بد دهان، اختلال در عملکرد کلیه و سرطان ریه است. هنگامی که حسگرهای مقاومت شیمیایی در معرض اکسیداسیون یا احیاء گازهای ردیابی‌شونده قرار می‌گیرند، مقاومت حسگر به‌صورت تابعی از دما تغییر می‌کند. تغییر مقاومت حسگر در اثر تغییر غلظت گاز ردیابی‌شونده نیز اتفاق می‌افتد. چالش‌برانگیزترین موضوع در زمینه استفاده از حسگرهای مقاومت شیمیایی در تشخیص بیماری‌ها، گزینش‌پذیری آنها نسبت به یک گاز خاص است. کیم توضیح داد: «این ابداع نشان‌دهنده راندمان بالای نانوالیاف متخلخل SnO2 شامل چندین لوله نازک هم محور است. این آرایش منحصر به‌فرد، با نسبت سطح به حجم بالا و ساختار داخلی متخلخل، می‌تواند چندین لایه حس‌کننده را در یک لیف در دسترس، بطور موثر و سریع به وجود آورد.»
حسگرهای فوق‌سریع استون، برای تشخیص دیابت، با استفاده از نانوالیاف دیواره نازک آرایش یافته SnO2 که با نانوذرات پلاتین عامل‌دار شده‌اند. این حسگر، استون را با دقت حدود 0.1 ppm (هشت برابر کمتر از حد دقت مورد نیاز برای تشخیص دیابت) شناسایی می‌کند. این نتیجه بهترین عملکرد را میان حسگرهای SnO2 که تاکنون گزارش شده است، دارد. کیم اضافه کرد: «نتایج ما، چشم‌انداز مثبتی در استفاده از این ماده در حسگرهای بازدمی برای تشخیص دیابت پدیدار ساخته است. همچنین ما توانستیم با رسوب نانوذرات پلاتین بر روی سطح لوله‌های هم محور و بسیارنازک SnO2، زمان پاسخ‌دهی را به مقدار آشکاری تا کمتر از 20 ثانیه کاهش دهیم.» این پژوهشگران الیاف جدار نازک SnO2 (که از نانولوله‌های چین‌دار SnO2 ساخته شده‌اند) را با استفاده از الکتروریسندگی و جدایش کنترل شده میان فازهای غنی از ماده اولیه و غنی از پلیمر تولید کردند. هنگامی که محلول‌هایی با ثابت دی الکتریک بالا و حاوی پلیمر، تحت ده‌ها هزار ولت، از یک سوزن باریک تزریق می‌شوند، جت مایع بر روی صفحه‌ای کشیده شده و به شکل الیاف پلیمری جامد درمی‌آیند. در این مورد خاص، این پژوهشگران به پدیده جالبی با عنوان جدایش میکرو فاز بین پلیمرها و سایر مواد محلول پی برده‌اند.
از ویژگی‌های اصلی پدیده جدایش میکروفاز، امکان تولید الیاف با شکل نامنظم مانند نوع گره خورده و توخالی است که این مساله در کاربردهای خاص مانند زمانی که مساحت سطح زیادی مورد نیاز است، مفید است. چراکه به عنوان مثال، رفتار جدایش فاز بین پیش ماده قلع و پلیمر می‌تواند تخلخل الیاف SnO2 را در حین عملیات حرارتی، در زمانی که پلیمر می‌سوزد و حفره‌های خالی بین کریستال‌های SnO2 باقی می‌گذارد، افزایش دهد. این پژوهشگران جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Advanced Functional Materials منتشر کرده‌اند.

بر اساس آزمایشات جدید محققان دانشگاه کالیفرنیا، نانوذرات متخلخل سیلیکا ‏می‌توانند برای غلبه بر مقاومت دارویی در سلول‌های سرطانی مورد استفاده قرار گیرند. به گزارش سرویس فناوری ایسنا، منافذ ‏این نانوذرات می‌توانند برای جابه‌جایی داروی ضدسرطان دوکسوروبیسین و نوع خاصی از ‏ریبونوکلئیک اسید (‏RNA‏) استفاده شود. در مرحله بعد این دو دارو به طور موثری در نواحی ‏توموری، در موش‌هایی که سلول‌های سرطانی سینه مقاوم در برابر دارو به آنها پیوند زده ‏شده است، آزاد شدند. اکثر روش‌های شیمی‌درمانی شامل ترکیب چند داروی معالج برای جلوگیری از مقاومت ‏دارویی در بیماران مبتلا به سرطان است. با این وجود، سلول‌های سرطانی می‌توانند خود ‏را در مقابل بیشتر داروهای مورد استفاده سازگار و مقاوم کنند؛ مساله‌ای که در نهایت ‏منجر به شکست طرح درمان می‌شود.
یک گروه تحقیقاتی به رهبری «آندره نل»، «جفری زینک» و «هوآنگ منگ» در دانشگاه ‏کالیفرنیا نشان داده است نانوذرات متخلخل سیلیکا با حفرات مزو (‏MSNPs‏) می‌توانند بر ‏مقاومت جذب داروی دوکسوروبیسین در تومور سرطانی پیوندی در سینه انسان غلبه کنند. این ‏نانوحامل‌ها می‌توانند داروهای ضدسرطان و ‏siRNA‏ را که پروتیئن ‏p-glycoprotein‏ (ماده‌ای ‏که موجب مقاومت دارویی در سلول‌های توموری می‌شود) را مورد هدف قرار داده، حمل ‏کرده و به صورت موثری مانع از رشد تومور شوند. ‏
ساختار این حامل نانوذره‌ای طوری طراحی شده است که پس از تزریق وریدی ناحیه ‏تومور را هدف قرار می‌دهد. سطح این ذرات با استفاده از گروه عاملی فسفنات عاملدار ‏می‌شود. گروه عاملی فسفنات به داروهای ضدسرطان اجازه می‌دهد که به صورت ‏الکتروستاتیکی به سطح متخلخل داخلی نانوذرات چسبیده و بدین ترتیب داروها درون ‏سلول‌های سرطانی آزاد شوند. همچنین گروه‌های عاملی فسفنات می‌توانند با کوپلیمر ‏کاتیونی ‏PEI-PEG‏ پوشش داده شوند که این عمل به نانوذرات اجازه می‌دهد تا انواع متفاوتی ‏از مولکول‌های ‏siRNA‏ که چندین مسیر دارویی را در سلول‌های سرطانی ایجاد می‌کنند، ‏حمل و سپس آزاد کنند. ‏«منگ» اشاره کرد: این سیستم دارورسانی دوگانه در مقایسه با سیستم بدون دارو و یا ‏حامل دارو یا حامل ‏siRNA‏ تنها، به صورت قوی‌تری مانع از رشد تومورها می شود. او ادامه ‏داد: آزمایشات انجام گرفته اثبات قاعده کلی فرضیه آزاد شدن داروهای دوگانه و ‏siRNA‏ ‏در محیط آزمایشی درون بدن و ارتقای هرچه بیشتر این سیستم را میسر کرده ‏است. بعنوان مثال، می‌توان نانوذراتی طراحی کرد که وارد رگ‌هایی که در آنها تومورها ‏مانند سدی در مقابل ورود دارو قرار گرفته‌اند، شوند. «نل» گفت: نتایج به دست آمده این امیدواری را می‌دهد که بتوان این حامل نانوذره‌ای را ‏به منظور طراحی ترکیب‌های کارآمدتر و امن‌تر از دارورسانی و ‏siRNA‏ در نواحی توموری در ‏آزمایش‌های بالینی بکار برد. این تکنیک همچنین این پتانسیل را داراست که با انتخاب ‏ترکیب مشخص دارو/siRNA، راه درمان هر بیمار منحصر به فرد را ایجاد کند. این دانشمندان، جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی ‏ACS Nano‏ منتشر کرده‌اند.‏

محققان کلینیک مایو، مکانیسم چگونگی کارآمدکردن نانوذرات طلا علیه سلول‌های سرطان تخمدان را شناسایی کردند. نانوذرات طلای باردار مثبت، معمولا برای سلول‌ها سمی هستند، اما سلول‌های سرطانی از مسموم‌شدن توسط آن‌ها، اجتناب می‌کنند. مطالعه جدید مکانیسم نوینی را شناسایی می‌کند که با جلوگیری از مرگ سلول یا آپوپتوز(که هنگام برخورد با نانوذرات باردار رخ می‌دهد) از سلول‌های سرطانی تخمدان محافظت می‌کند. با اعمال بارهای یونی مثبت بر روی سطح سلول، نانوذرات به عنوان نابودگر سلول‌های توموری عمل کرده در حالی که سلول‌های سالم را به حال خود رها می‌کنند.
این نانوذرات با افزایش سطوح یون کلسیم سلولی، سلول‌های سرطانی را می‌کشند، اما محققان دریافتند یک پروتئین نظارتی اساسا با انتقال کلسیم به درون میتوکندری، از افزایش کلسیم جلوگیری کرده و مرگ سلول را معکوس می‌کند. سلول‌های سرطانی این منتقل‌کننده را به وفور دارا هستند و از مسموم‌شدن توسط نانوذرات، مصون می‌مانند.
دانشمندان همچنین پی بردند چنانچه مانع از انتقال کلسیم به درون میتوکندری شوند، فشار سلولی به انداره کافی افزایش می‌یابد و این امر نانوذرات طلا را در نابودی سلول‌های سرطانی، کارآمدتر می‌کند. به گفته این محققان، درک چگونگی عملکرد مکانیسم انتقال میتوکندری به طراحی درمان‌های هدفمند علیه سرطان، کمک می‌کند. آن‌ها از توسعه‌دهندگان نانوذرات طلا خواستند که این دانش را در فرایند طراحی مشخصه‌های نانوذرات برای استفاده در درمان، وارد کنند. جزئیات این تحقیق در Journal of Biological Chemistry منتشر شده است.

محققان دانشگاه کوئینز بلفاست یک نانوداروی «گلوله جادویی» را طراحی کرده اند که می‌تواند اولین درمان موثر برای آسیب‌دیدگی حاد ریه باشد. عوامل اصلی این بیماری تصادفات جاده‌ای و عفونت بوده و بسیاری از مبتلایان به آن در اثر نارسایی ریه می‌میرند. بیماران مبتلا به آسیب‌های حاد ریه اغلب نیازمند دستگاه کمک تنفس بوده و در حال حاضر درمان موثری برای این بیماری وجود ندارد اما در یک همکاری مشترک بین دانشکده داروسازی و مرکز عفونت و ایمنی دانشگاه کوئینز، دانشمندان توانسته‌اند داروی جدیدی را تولید کنند که می‌تواند مدیریت بالینی بیماران را در بخشهای آی‌سی‌یو متحول کند.
داروی جدید این محققان نانوذره‌ای به اندازه یک میلیاردم متر است. بیمار می تواند آنرا تنفس کند تا دارو بطور مستفیم وارد ریه شده و عفونت را از بین ببرد. درمانهای کنونی قادر به هدف قرار دادن مستقیم عفونت نبوده و عوارض جانبی ناخوشایندی دارند. این نانودارو از سطحی برخوردار است که به آن اجازه شناسایی و اتصال به سلولهای ایمنی موسوم به ماکروفاژها در ریه را می‌دهد. این اتصال، عفونت را کاهش داده و از پتانسیل جلوگیری از تاثیرات آسیب‌رسان برخوردار است. این پروژه در حال تولید نانوداروی جدید برای ارزیابی بالینی در سه سال آینده است. به گفته محققان، این درمان در صورت موفقیت می‌تواند برای اختلالات رایج ریوی دیگر مانند بیماری مزمن انسدادی ریه و فیبروز کیستیک کاربرد داشته باشد.

یک گروه بین‌المللی از محققان نوع جدیدی از ‏ماهیچه مصنوعی ساخته‌اند که از نخ‌هایی از رشته‌های نانولوله کربنی درهم‌پیچیده‌ی ‏آغشته به موم پارافین تشکیل شده است. این ساختارهای محرک جدید از این لحاظ که به الکترولیت خارجی برای عمل کردن نیاز ندارند، با افزاره‌های ساخته شده قبلی متفاوت هستند. ‏این ماهیچه‌ها می‌توانند 100 هزار برابر وزن‌شان را جابجا کنند، بی‌نهایت سریع منبسط و ‏منقبض شوند و در گستره دمایی وسیعی عمل کنند. چنین خواصی می‌تواند آنها را برای ‏استفاده در گستره‌ای از کاربردها از قبیل روبات‌های انسان‌نما، منسوجات هوشمند و ‏موتورهای چرخشی پیشرفته ایده‌آل کند.‏
این گروه برای ساخت این ماهیچه‌های مصنوعی، ابتدا جنگلی از نانولوله‌های کربنی رشد ‏دادند که بصورت عمودی هم‌راستا بودند. آنها سپس صفحه نازکی از دسته‌های ‏نانولوله‌ای را از این جنگل بیرون کشیده و آن را برای ساخت نخی حاوی مارپیچ‌هایی از ‏نانولوله‌های کربنی درهم تنیده، درهم پیچاندند. در مرحله بعد، آنها این نخ را با موم ‏پارافین مذاب مخلوط کردند.‏ سپس انتهای هر رشته از این نخ به یک منبع توان متصل شد. هنگامی که یک ولتاژ اعمال ‏شد، موم گرم و منبسط شد. فشار ایجاد شده در نتیجه این انبساط سبب منقبض و بطور جزئی ‏باز شدن این نخ درهم‌پیچیده می‌شود و درنتیجه یک کنش چرخشی، مشابه آنچه موقع کشیدن ‏یک فنر مارپیچی دیده می‌شود، ایجاد می‌کند. این نخ در جهت مخالف آنچه موم پارافین ‏سرد می‌شود، می‌چرخد.
‏ماهیچه‌های مصنوعی ساخته شده قبلی بطور مشابه کار می‌کنند، اما آنها بر نانولوله‌های ‏غوطه‌ور در یک الکترولیت مایع متکی بودند. «ری باخمن» از دانشگاه تگزاس و سرپرست این گروه بین‌المللی توضیح می‌دهد که استفاده از موم ‏پارافین بطور موثری نیاز به چنین مایع رسانای خارجی را از بین می‌برد. ‏او می‌گوید: این نانورشته‌های آغشته به موم پارافین همچنین می‌توانند اجسامی هزار برابر ‏سنگین‌تر از وزن‌شان را جابجا کنند و در مقایسه با ماهیچه‌های طبیعی با همان اندازه، در مدت ‏انقباض، 85 برابر توان مکانیکی بیشتری تولید می‌کند. ‏مارپیچی بودن این نخ نانولوله‌ای ضریب انبساط گرمایی‌اش را حتی بدون موم پرکننده تا ‏‏10 برابر افزایش می‌دهد. طبق گفته این محققان این انبساط گرمایی بالا برای این نخ‌های ‏مارپیچی، بدین معنی است که آنها برای استفاده در منسوجات هوشمند ایده‌آل هستند. ‏این محققان، جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی ‏Science‏ منتشر کرده‌اند.‏

دانشمندان موفق به طراحی نوعی لحیم مبتنی بر طلا شدند که با آن می‌توان بافت‌ها را در نواحی مانند روده‌ها به صورت محکم‌تر و مطمئن‌تر جوش زد. سیستم لحیم‌کاری روده، از یک لیزر برای گرمادادن دقیق به بافت در لبه‌های زخم استفاده می‌کند. این امر موجب می‌شود ساختار ماتریس خارج سلولی بافت موردنظر، تغییر کند و دو لبه امکان جوش‌خوردن پیدا کنند. انجام این فرایند و همچنین التیام مهر و موم حاصل آن سریع‌تر است و جای بخیه کمتری را در مقایسه با بخیه‌ معمولی بر جا می‌گذارد؛ با این حال، مهر و موم‌های تشکیل‌شده محکم و قوی نیستند. این موضوع در ارگان‌هایی مانند روده مشکل‌آفرین است، زیرا بازشدن مهر و موم و تراوش محتویات روده‌ها به بیرون، منجر به بروز عفونت مرگبار خواهد شد.
به منظور محکم‌ترکردن این مهر و موم‌ها، تیمی از دانشمندان دانشگاه ایالتی آریزونا به رهبری کاوشال رجه، ماده‌ای به نام «نانوکامپوزیت پلی‌پپتیدی plasmonic» را ابداع کرده‌اند. این ماده مانند لحیم به لبه‌های زخم اعمال می‌شود و حاوی نانومیله‌های میکروسکوپی طلا است که به صورت تقابلی با پلی‌پپتیدی‌های الاستین‌مانند (زنجیره‌های آمینواسیدها) مرتبط‌ است. هنگامی که این ترکیب در معرض نور لیزری مادون‌قرمز نزدیک قرار می‌گیرد، با بافت مهر و موم می‌شود و کیفیت ارتجاعی را به خود می‌گیرد.
در آزمایشات انجام‌شده، نانوکامپوزیت جدید به گسست‌های موجود در روده‌های کوچک‌ خوک‌ها اعمال شد. هنگامی که لحیم‌ها کامل شدند، محکم و ضدآب بودند و با بافت طبیعی منعطف شدند. این لحیم‌ها همچنین مانع از خارج‌شدن مایع حامل باکتری از روده شدند. بسته به کاربردمورد نظر این نانوکامپوزیت، می‌توان مشخصه آن (مانند ارتجاع‌پذیری) را با تغییر تراکم نانومیله‌های طلا تنظیم کرد. جزئیات این دستاورد علمی در مجله ACS Nano انتشار یافت.

اخیرا روشی برای رهاسازی DNA و RNA درون یک سلول سرطانی ارائه شده است. در این روش از مولکول‌های چربی در مقیاس نانو استفاده می‌شود. پزشکی مدرن بدنبال این است که از داروهای کوچک استفاده کند؛ داروهایی که حاوی مسکن‌هایی نظیر آسپرین و آنتی‌بیوتیک‌هایی نظیر پنی‌سیلین هستند. این داروها طول عمر بشر را افزایش می‌دهند. اخیرا محققان روشی یافته‌اند که با استفاده از آن می‌توان رهاسازی دارو را در مقیاس نانو انجام داد که این روش کارایی بیشتری نسبت به روش‌های پیشین دارد. با رهاسازی DNA و RNA درون یک سلول خاص، می‌توان به‌ صورت خاص یک ژن را روشن یا خاموش کرد. از سوی دیگر یک سیستم نانومقیاس درون بدن قرار می‌گیرد که می‌تواند امکان ردیابی دارو را در بافت‌های خاصی فراهم کند، همچنین این سیستم می‌تواند در یک دوره زمانی تعریف شده رهاسازی را انجام دهد.
«دانیل آندرسون» از موسسه فناوری ماساچوست و از محققان این پروژه می‌گوید: هر روز درک دانشمندان از پایه و اساس بیماری‌ها بیشتر می‌شود، در حال حاضر مشخص شده است که ژن‌های ویژه‌ای می‌توانند برای درمان یک بیماری مفید باشند. اما سوال اینجاست که ما چگونه می‌توانیم از این مزیت استفاده کنیم؟ محققان این پروژه روش تازه‌ای برای رهاسازی DNA و RNA به‌ درون سلول‌های هدف ارائه کردند. آنها از این روش برای درمان سرطان استفاده کردند؛ البته این رهاسازی ژن می‌تواند برخی از عواملی را که موجب آسیب دیدن ژن می‌شود، کنترل کند. «آندرسون» می‌گوید: ژن‌های متعددی هستند که ما فکر می‌کنیم باید خاموش یا روشن شوند این کار، نوعی درمان محسوب می‌شود.
یک روش مرسوم این است که از RNAi برای تغییر و تنظیم بیان ژن استفاده کرد. siRNA می‌تواند پیش از این که RNA پیامبر موجب تولید پروتئین شود، آن را از بین ببرد. پژوهشگران امیدوارند که siRNA دلخواه خود را درون سلول‌های مورد نظر رهاسازی کنند. برای این کار محققان این پروژه از موادی موسوم به لیپیدوید استفاده کردند که مولکول‌های چربی بوده که قادر به رهاسازی siRNA است. نتایج این پروژه نشان داد که این سیستم می‌تواند siRNA را در سلول سرطانی رهاسازی کرده و موجب کوچک شدن تومور سرطانی در حیوانات شود. در حال حاضر محققان در حال تست این سیستم روی انسان هستند. همچنین این گروه تحقیقاتی از روشی موسوم به اوریگامی اسید نوکلئیک استفاده کردند تا DNA و RNA را به شکل دلخواهی تا کنند و از آن برای درمان سرطان استفاده کنند. این تیم تحقیقاتی در سال 2012 نشان داد که نانوذرات DNA تاشده که با مولکول‌های فولات برچسب زده شده، می‌تواند گیرنده‌های فولات بیشتری روی سطح سلول‌های سالم ایجاد کند.

محققان آمریکایی با الهام از عروس دریایی، ساختاری ارائه کرده‌اند که می‌تواند برای تولید ادوات پزشکی ایمن مورد استفاده قرار گیرد. برخی ادوات پزشکی که در داخل بدن قرار می‌گیرند، نیازمند به‌ همراه داشتن قطعاتی از جنس مواد سخت هستند. این ناهمگونی مکانیکی می‌تواند برای بافت‌هایی نظیر پوست مشکل ساز شود. اخیرا پژوهشگران موفق به ساخت سیستمی شدند که همانند عروس دریایی دارای بدنه نرم و دهانه سخت است. عروس دریایی هرچند بدنه نرمی دارد، اما دارای دندان‌های تیزی است که قادر به وارد کردن فشار بر غذا است. با الهام از این جاندار دریایی، محققان سیستمی ساختند که برای بیماران بی‌خطر و ایمن است، به‌ طوری که از آن می‌توان برای ساخت حسگرهای گلوکز و بازوهای پروتزی استفاده کرد. نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای تحت عنوان «Bioinspired Water-Enhanced Mechanical Gradient Nanocomposite Films That Mimic the Architecture and Properties of the Squid Beak» در نشریه «Journal of the American Chemical Society» به چاپ رسیده است.
«استوارت روان» از دانشگاه کیس وسترن رزرو، نویسنده اول این مقاله می گوید: ما این ساختار را به تقلید از طبیعت ایجاد کردیم. ساختار دهانه این سیستم از جنس نوعی نانوکامپوزیت است که از الیاف چیتین ساخته شده، این الیاف درون نوعی پروتئین قرار داده شده است. زمانی که این ماده خشک شود گرادیان ساختاری درون آن بوجود می‌آید، وقتی که این سیستم درون آب قرار گیرد این گرادیان افزایش می‌یابد. «روان» و «کاپادونا» از اعضای تیمی بودند که پیش از این ماده‌ای به تقلید از پوست خیار دریایی ساخته بودند؛ این ماده در صورت خشک بودن بسیار سخت و محکم و پس از خیس شدن نرم و انعطاف‌پذیر خواهد شد. آنها تصور داشتند که اگر این ماده با نانوالیاف ترکیب شود، می‌تواند سختی خود را در حین خیس شدن حفظ کند.
این گروه این فیلم را با نانوبلورهای سلولزی عامل‌دار شده پر کردند، این نانوبلورها در صورت نور دیدن به یکدیگر متصل می‌شوند. برای ایجاد گرادیان سختی در طول ساختار، به یک انتهای ساختار نوری تابیده نمی‌شود و به آرامی تابش نور آغاز شده و تا انتهای دیگر شدت تابش افزایش می‌یابد. افزایش شدت و زمان تابش موجب بیشتر شدن اتصالات و سخت‌تر شدن ساختار می‌شود. در صورت خیس شدن این ساختار، گرادیان سختی در آن ایجاد می‌شود، در واقع آب پیوندهای غیرکووالانسی ضعیف را از بین می‌برد و با خشک شدن، دوباره ساختار حالت اولیه خود را به‌ دست می‌آورد.

یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه پنسیلوانیا با استفاده از اتصال آنتی بادی ویژه‌ای روی نانولوله کربنی موفق به ساخت دستگاه شناساگر بیماری لایم شده است. تشخیص زودهنگام، در شناسایی بیماری‌ لایم بسیار مهم است. در حال حاضر یک چهارم از این بیماران به‌ دلیل حساسیت اندک ادوات تشخیص پزشکی، بیماری‌شان به اشتباه چیز دیگری شناسایی می‌شود. عدم تشخیص درست بیماری باعث می‌شود تا درمان به‌موقع انجام نشده و بیمار در مراحل حاد بیماری تحت درمان قرار گیرد؛ زمانی که طول درمان به درازا خواهد کشید و ممکن است آثار طولانی‌ مدتی روی بیمار داشته باشد. درحال حاضر از روش شناسایی آنتی‌بادی‌هایی مربوط به پروتئین باکتری، بیماری شناسایی می‌شود که این کار چندین هفته بعد از آلودگی بدن قابل انجام است. اما اخیرا محققان دانشگان پنسیلوانیا موفق به ارائه روشی شدند که خود باکتری را شناسایی می‌کند.
«جانسون» از محققان این پروژه می‌گوید: زمانی که شما بوسیله باکتری لایم آلوده می‌شوید، در چند روز و حتی چند هفته اول هیچ آنتی‌بادی در بدن شکل نمی‌گیرد. برخی از بیماران در این دوره به پزشک مراجعه می‌کنند، اما پزشک به‌ دلیل نبود سیستم شناسایی حساس و مناسب قادر به شناسایی بیماری نیست. بعد از مدتی آنتی‌بادی در بدن تشکیل می‌شود، در این زمان هم مشخص نیست که این آنتی بادی بدلیل وجود بیماری تشکیل شده یا آنتی بادی در اثر استفاده از یک دارو یا فرایند درمانی بوجود آمده است. برای حل این مشکل، محققان آنتی‌بادی تولید کردند که مستقیما پروتئین روی باکتری را هدف قرار می‌دهد. این گروه با استفاده از نانولوله‌های کربنی که به آنتی‌بادی‌های مختلف مجهز شده است، موفق به ساخت حسگر‌های زیستی ویژه‌ای شدند. این دستگاه قادر است بیماری را در مراحل اولیه شناسایی کند.
زمانی که مولکول هدف به آنتی‌بادی متصل می‌شود، هدایت الکتریکی نانولوله کربنی تغییرمی‌کند، این تغییر در سیستمی مانند مدار الکتریکی حس می‌شود. دستگاهی مانند این، می‌تواند وجود یک مولکول حتی با غلظت‌های پایین را شناسایی کند. برای اینکه سیگنال الکتریکی در این نانولوله کربنی ایجاد شود، محققان این نانولوله را به یک ترازیستور تبدیل کردند. نتایج کار محققان نشان داد که این سیستم مبتنی بر نانولوله کربنی قادر است چهار نانوگرم پروتئین را در یک میلی‌لیتر محلول شناسایی کند. حساسیت آن نیز برای تشخیص باکتری درون خون بیمار کافی است. نتایج این پژوهش در نشریه «Biosensors and Bioelectronics» به چاپ رسیده است.

حاملین نانومقیاس حاوی برخی پروتئین‌ها و اسیدهای نوکلئیک می‌توانند برای تشخیص، رصد و درمان سرطان مغز مورد استفاده قرار گیرند. اخیرا مقاله‌ای توسط یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه کالیفرنیا و بیمارستان عمومی ماساچوست در نشریه «Neurosurgery» به چاپ رسیده که در آن آخرین پیشرفت‌های انجام شده در بخش تومور مغز مورد بحث قرار گرفته است. در این مقاله با عنوان "the biological processes mediated by these EVs and their applications as biomarkers for brain tumor diagnosis, monitoring, and therapeutic development" ، محققان به ارائه فرصت‌های موجود در استفاده از حاملین نانومقیاس برای رهاسازی دارو پرداخته‌اند. نویسندگان این مقاله از واژه حاملین خارج سلولی استفاده کردند که این عبارت به اجزای سلولی کپسوله شده در میان یک غشاء گفته می‌شود. حاملین خارج سلولی را می‌توان از تمام سیال‌های موجود در بدن نظیر خون و مایع نخاعی بیماران دارای تومور مغزی استخراج کرد. حاملین خارج سلولی شبیه حباب‌های نانومقیاس هستند که توسط سلول‌های بدن ارسال می‌شوند؛ این حاملین حاوی پروتئین و دیگر مواد سلولی نظیر اسیدهای نوکلئیک هستند.
تا کنون سه کاربرد مختلف حاملین خارج سلولی مشخص شده است: تغییر و زدایش قطعات سلولی، حذف متابولیت‌های سمی و اجزای غشائی بی‌مصرف از سلول و همچنین ارتباط بین سلولی. در ارتباط بین سلولی این ساختارها می‌توانند سازوکاری را فراهم کنند که پروتئین و اطلاعات ژنتیکی از سلولی به سلول دیگر انتقال یابد. در بیمارانی که سرطان مغز دارند، حاملین خارج سلولی می‌توانند مسیری برای تغییر محیط تومور باشند، به‌ نحوی که مانع از رشد سلول‌های سرطانی شوند. انواع مختلفی از حاملین خارج سلولی نیز وجود دارند که قادرند موجب رشد و گسترش سلول سرطانی شوند؛ آنها مانع حمله سیستم ایمنی بدن به این تومورها می‌شوند.
پژوهشگران تلاش دارند تا عملکرد این حاملین را هم در بدن افراد سالم و هم بیماران به‌ خوبی بشناسند. آنها درصدد تولید مواد زیستی هستند که بتواند به تومورها بچسبد و موجب شناسایی تومور شود. همچنین می‌توان از این مسیر برای درمان سرطان استفاده کرد. در واقع محققان باید به‌ دنبال پروتئین‌ها و مواد ژنتیکی ویژه‌ای باشند تا در صورت قرار گرفتن در حاملین بتواند تومور و سلول‌های سرطانی را شناسایی کند. برای مثال حاملین می‌توانند حامل موادی باشند که بتواند جهشی را در ژن IDH1 تشخیص دهد؛ این جهش مسئول بروز سرطان مغز است.

دانشمندان به تازگی تحقیقاتی درباره استفاده از محفظه‌های زیست‌مولکولی موسوم به نانوحفره را برای تشخیص بیماری‌ها از طریق آزمایش خون آغاز کرده‌اند. اگر یافته‌های این گروه پژوهشی به اثبات برسد می‌تواند کمک بزرگی برای پزشکان در راه تشخیص بیماری‌ها با استفاده از آزمایش خون باشد.
در این پروژه محققان از نانوحفره‌هایی استفاده می‌کنند که ابعاد آنها در حد روزنه‌های غشاء سلولی است. این نانوحفره‌ها قادرند تا مولکول‌های مختلف از جمله dna را به‌ دام بیندازند. این روزنه‌ها به صورت دروازه‌هایی عمل می‌کنند که می‌توانند برخی از کانال‌های یونی را طرد کنند و برخی از آنها را بپذیرند. کانال‌های یونی به‌قدری کوچک هستند که تنها یک مولکول قادر است به‌درون آنها وارد شود. پیش از این محققان نانوحفره را به یک غشائی مصنوعی وارد می‌کردند که میان دو الکترود قرار گرفته بود. با این چیدمان آنها می‌توانستند مولکول‌ها را از میان نانوحفره عبور دهند و برای مدت بسیار کوتاهی (چند میلی ثانیه) آن را درون نانوحفره نگه دارند و خواص فیزیکی آن را مطالعه کنند.
زمانی که یک مولکول وارد نانوحفره می‌شود تغییرات جریان الکتریکی عبوری از سیستم را به دنبال دارد که می‌توان با کنترل این تغییر جریان جرم مولکولی و بار الکتریکی این ماده را با دقت بالا اندازه‌گیری کرد. با چنین ابزاری می‌توان تفاوت میان مولکول‌های مختلف را با دقت بالا تشخیص داد. در این پژوهش محققان نانوذرات طلا را به نانوحفره‌ها متصل کردند تا از این طریق کنترل دمای آنها تفاوت میان مولکول‌های مختلف را تشخیص دهند. اتصال نانوذرات به نانوحفره از طریق رشته‌های دی‌ان‌ای انجام می‌شود. نانوذرات به سرعت نور را جذب کرده و آن را به گرما تبدیل می‌کنند. این گرما به نانوحفره منتقل می‌شود و تغییر دمای آن می‌تواند نرخ واکنش انجام شده در نانوحفره‌ها را اندازه گیری کند؛ چیزی که پیش از این امکان‌پذیر نبوده است. پژوهشگران موسسه فناوری و استاندارد امریکا با همکاری همتایان خود در دانشگاه ویرجینیا کومون‌ولث و کالج ویتون مقاله‌ خود را در این زمینه تحت عنوان "temperature sculpting in yoctoliter volumes" به چاپ رسانده‌اند.

تحقیقات دانشمندان نشان داده است که در آینده‌ای نه چندان دور می‌توان از نانوذرات حاوی دارو برای درمان سرطان استفاده کرد. اِوا مالمستروم جانسون، استاد رشته علوم شیمیایی از دانشگاه kth با همکاری محققان دیگر بر روی نانوذرات ترانوستیک مطالعه می‌کند. نام این نانوذرات از دو کلمه therapeutic به‌معنای درمان و diagnostic به‌معنای تشخیص گرفته شده است. وی و گروه همراه وی در این تحقیقات موفق به تولید نوع جدیدی از ترکیبات ترانوستیک شده‌اند. به گفته مالمستروم جانسون این ذرات می‌توانند برای درمان سرطان سینه مورد استفاده قرار گیرند؛ ذراتی غیر سمی که در بدن قابل تجزیه هستند.
در این پژوهش محققان روشی برای خودآرایی خودبه‌خودی نانوذرات ارائه کردند تا در نهایت به ساختار ماکرومولکولی برسد. برای رسیدن به این ساختار باید تعادلی میان بخش آب‌دوستی(قابل انحلال در آب) و بخش آب‌گریز(بخش غیرقابل انحلال در آب) به وجود بیاید. در واقع بخش آب‌گریز این امکان را فراهم می‌کند درون این ساختار با استفاده از دارو پر شود. وجود ایزوتوپ طبیعی فلئور 19 موجب می‌شود که این ماده بتواند در تصاویر mri به راحتی قابل مشاهده و ردیابی باشد. با ردیابی دارو در بدن می‌توان فهمید که چه اتفاقی در حال رخ دادن بوده و آیا فرآیند درمان درست انجام می‌شود یا خیر.
این گروه تحقیقاتی درون نانوذرات را با استفاده از دارو‌های شیمی درمانی دوکسوروبیسین پر کردند؛ دارویی که هم‌اکنون برای درمان سرطان‌های مثانه، ریه، پستان و رحم مورد استفاده قرار می‌گیرد. نتایج این پژوهش نشان داد که این نانوذرات نه تنها مضر نبوده بلکه قادراند تومورها را نیز تحت تاثیر قرار دهند. قدم بعدی در این پروژه آن است که با بهبود این سیستم بتوان از آن برای درمان سرطان‌هایی که درمان آن با شیمی‌درمانی دشوار است، استفاده کرد. با تغییر ابعاد این نانوذرات یا اصلاح سطح آن می‌توان آنها را برای چسبیدن به سلول‌های مشخص آماده کرد.
نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای تحت عنوان "in vitro evaluation of non-protein adsorbing breast cancer theranostics based on 19f-polymer containing nanoparticles" در نشریه particle & particle systems characterization به چاپ رسیده است.

برگزار کننده: دانشگاه علوم پزشکی مازندران
زمان برگزاری: ۹ الی ۱۰ خرداد ۱۳۹۲
ارسال خلاصه مقالات: ۱۵/۲/۱۳۹۲
مکان برگزاری: ساری

سایت همایش