آیا نور خورشید میتواند نانوذرات طلای ضدسرطان بسازد؟

به گزارش مجله خبری نگار/صبح اقتصاد، از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، آزمایش‌های سلولی نشان داده‌اند که این ساختار نانویی می‌تواند رشد سلول‌های سرطان روده بزرگ را مهار کند؛ هرچند هنوز برتری درمانی آن نسبت به داروی آزاد اثبات نشده است.

نانوذرات طلا به‌دلیل ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاص خود، از جمله اندازه کوچک، قابلیت اصلاح سطح و امکان برهم‌کنش با ترکیبات دارویی، مورد توجه پژوهشگران حوزه دارورسانی قرار گرفته‌اند.

یکی از مسیر‌های تحقیقاتی در این زمینه، استفاده از این ذرات برای حمل دارو‌های ضدسرطان و بهبود نحوه انتقال آنها به سلول‌های هدف است. بااین‌حال، ساخت نانوذرات دارورسان معمولاً به چند مرحله جداگانه برای تولید ذرات، پایدارسازی آنها و اتصال دارو نیاز دارد.

اکنون پژوهشگران روشی ساده‌تر برای تولید نانوذرات طلای مرتبط با داروی وین‌کریستین ارائه کرده‌اند که در آن از نور خورشید برای پیشبرد فرایند ساخت استفاده می‌شود. نتایج این پژوهش در مجله Next Nanotechnology با عنوان «سنتز نانوذرات طلای مبتنی بر وین‌کریستین و ارزیابی ظرفیت ضدسرطانی آنها در برابر سلول‌های سرطان روده بزرگ انسان (Colo-۲۰۵)» منتشر شده است.

وین‌کریستین (Vincristine) دارویی شیمی‌درمانی است که از آلکالوئید‌های گیاه پروانش (Catharanthus roseus) به دست آمده و در درمان برخی سرطان‌ها کاربرد دارد. این دارو با مختل‌کردن عملکرد میکروتوبول‌ها، ساختار‌هایی که در تقسیم سلولی نقش دارند، می‌تواند تکثیر سلول‌های سرطانی را مهار کند.

پژوهشگران در این مطالعه بررسی کردند که آیا می‌توان از خود فرمولاسیون تزریقی وین‌کریستین سولفات برای تولید نانوذرات طلا و ایجاد ساختاری دارورسان استفاده کرد یا خیر.

برای این کار، محلول پیش‌ماده طلا را با فرمولاسیون تزریقی وین‌کریستین سولفات مخلوط کردند و در دمای اتاق در معرض نور خورشید قرار دادند. در این فرایند، نانوذرات طلا تنها پس از پنج دقیقه تشکیل شدند و نیازی به افزودن عوامل کاهنده یا پایدارکننده مجزا نبود. آزمایش‌های کنترلی نیز نشان دادند که حضور نور و وین‌کریستین، یا ترکیبات حاصل از تغییر آن در اثر تابش، برای تشکیل ذرات ضروری است.

در روش‌های متداول، برای تبدیل یون‌های طلا به ذرات فلزی معمولاً از یک عامل کاهنده استفاده می‌شود و سپس ترکیبات دیگری برای جلوگیری از تجمع ذرات به کار می‌روند. در روش جدید، وین‌کریستین در جریان تشکیل نانوذرات حضور دارد و به نظر می‌رسد برخی گروه‌های عاملی آن در فرایند کاهش طلا و پوشش سطح ذرات مشارکت می‌کنند. به این ترتیب، مراحل ساخت و آماده‌سازی سامانه دارورسان در یک فرایند واحد انجام می‌شود.

پژوهشگران برای بررسی ویژگی‌های نانوذرات تولیدشده از روش‌هایی مانند میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، پراش پرتو ایکس (XRD)، پراش الکترونی ناحیه انتخاب‌شده (SAED) و طیف‌سنجی فرابنفش-مرئی استفاده کردند. نتایج نشان داد ذرات عمدتاً شکلی نزدیک به کروی دارند، هرچند تعداد کمتری از ذرات با ساختار‌های مثلثی و شش‌ضلعی نیز مشاهده شدند. اندازه متوسط هسته نانوذرات حدود ۱۸ نانومتر بود.

بررسی اندازه هیدرودینامیکی با روش تحلیل ردیابی نانوذرات (NTA) نیز نشان داد قطر پرتکرار ذرات حدود ۲۷ نانومتر است، درحالی‌که میانگین اندازه هیدرودینامیکی ۴۹ نانومتر با پراکندگی قابل‌توجه گزارش شد. این اختلاف نشان می‌دهد نمونه تنها از ذرات هم‌اندازه تشکیل نشده و جمعیت‌هایی از ذرات بزرگ‌تر یا تجمع‌یافته نیز در آن وجود داشته‌اند.

طیف‌سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR) نشان داد گروه‌های عاملی هیدروکسیل، آمین و کربونیل موجود در وین‌کریستین احتمالاً در برهم‌کنش با سطح طلا و پایدارسازی ذرات نقش دارند. همچنین، بررسی جذب نوری نشان داد بیشینه باند پلاسمون سطحی نانوذرات حاوی وین‌کریستین در طول موج ۵۴۱ نانومتر قرار دارد؛ درحالی‌که این مقدار برای نانوذرات طلای پوشش‌داده‌شده با سیترات ۵۰۷ نانومتر بود. این جابه‌جایی می‌تواند ناشی از تفاوت در اندازه و شکل ذرات و همچنین ترکیبات موجود در اطراف سطح آنها باشد.

یکی از پرسش‌های مهم در ساخت نانوذرات دارورسان، میزان دارویی است که واقعاً روی ذرات قرار می‌گیرد یا به آنها متصل می‌شود. پژوهشگران با استفاده از کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC)، مقدار وین‌کریستین باقی‌مانده در محلول پس از سنتز را اندازه‌گیری کردند. بر اساس نتایج، حدود ۳۲.۷ درصد از مقدار اولیه وین‌کریستین از محلول خارج شده بود. بااین‌حال، این عدد الزاماً به معنای بارگذاری همین مقدار داروی سالم روی نانوذرات نیست؛ زیرا بخشی از دارو ممکن است در جریان واکنش کاهش طلا یا بر اثر تابش نور تغییر کرده باشد.

در ادامه، ویژگی‌های آنتی‌اکسیدانی و ظرفیت ضدسرطانی نانوذرات بررسی شد. در آزمون مهار رادیکال آزاد DPPH، نانوذرات حاوی وین‌کریستین در غلظت ۱۰ میکروگرم بر میلی‌لیتر توانستند حدود ۵۰.۷ درصد از رادیکال‌ها را مهار کنند؛ درحالی‌که این مقدار برای وین‌کریستین آزاد ۳۱٫۸ درصد بود. عملکرد نانوذرات حاوی دارو در این آزمون از نانوذرات طلای بدون دارو نیز بهتر گزارش شد. البته این آزمایش در محیط بدون سلول انجام شده و به‌تنهایی نشان نمی‌دهد که فرمولاسیون جدید در بافت زنده از آسیب اکسیداتیو جلوگیری می‌کند.

برای ارزیابی اثر ضدسرطانی، پژوهشگران نانوذرات را روی سلول‌های سرطان روده بزرگ انسان با نام Colo-۲۰۵ آزمایش کردند. نتایج نشان داد نانوذرات حاوی وین‌کریستین توانایی مهار رشد این سلول‌ها را دارند، اما تفاوت آماری معناداری میان اثر آنها و داروی آزاد مشاهده نشد. مقدار GI ۵۰ برای هر دو گروه کمتر از ۱۰ میکروگرم بر میلی‌لیتر گزارش شد.

در این آزمایش، حتی در پایین‌ترین غلظت بررسی‌شده نیز میزان مهار رشد سلول‌ها از ۵۰ درصد بیشتر بود؛ بنابراین، پژوهشگران نتوانستند قدرت دقیق مهار رشد را در محدوده غلظت‌های آزمایش‌شده تعیین کنند یا نشان دهند که نانوذرات از داروی آزاد مؤثرتر هستند. در مقابل، نانوذرات طلای پوشش‌داده‌شده با سیترات که فاقد دارو بودند، سمیت اندکی نشان دادند. این نتیجه از این برداشت پشتیبانی می‌کند که اثر ضدتکثیری مشاهده‌شده عمدتاً به وین‌کریستین مربوط است، نه هسته طلایی ذرات.

این روش از نظر فرایند ساخت، یک مزیت مهم دارد: تولید نانوذرات در یک مرحله و با استفاده از نور خورشید انجام می‌شود و به افزودن جداگانه مواد کاهنده و پایدارکننده نیاز ندارد. بااین‌حال، هنوز مشخص نیست چه مقدار از وین‌کریستین پس از سنتز به شکل فعال باقی می‌ماند، دارو با چه سرعتی از سطح یا ساختار نانوذرات آزاد می‌شود و این ذرات در محیط‌های زیستی تا چه مدت پایدار می‌مانند.

پژوهشگران برای ارزیابی ظرفیت درمانی این سامانه، بررسی‌های بیشتری درباره سازوکار دقیق تشکیل ذرات، پایداری نوری و شیمیایی وین‌کریستین، آزادسازی دارو، بار سطحی نانوذرات و اثر آن بر سلول‌های سالم را ضروری می‌دانند. همچنین، ارزیابی در مدل‌های حیوانی، بررسی رفتار دارو در بدن و آزمایش روی مدل‌های متنوع‌تر سرطان روده بزرگ از مراحل لازم پیش از هرگونه کاربرد درمانی خواهد بود.

در مجموع، این پژوهش روشی سریع و کم‌مرحله برای تولید نانوذرات طلای مرتبط با یک داروی شیمی‌درمانی معرفی می‌کند. اهمیت اصلی دستاورد فعلی، ساده‌سازی فرایند ساخت است؛ نه اثبات افزایش اثربخشی درمان. برای مشخص‌شدن ارزش واقعی این سامانه در دارورسانی سرطان، باید پایداری، میزان داروی فعال، نحوه آزادسازی و ایمنی آن در شرایط زیستی بررسی شود.