مقدمه:

در ارتباط با اهداف و چالش‌هاي انستيتوملي سرطان در خصوص رنج مبتلايان به اين بيماري و مرگ و مير ناشي از آن و به مقصود دسترسي به اين اهداف تا سال 2015، تعدادي از زمينه‌هايي که مي‌تواند سهم عمده‌اي ازکاربردهاي فناوري‌نانو در سرطان داشته باشد، توجه بسياري را به خود جلب نمود.تاکنون تعامل ميان فناوري‌نانو در زمينۀ سرطان و زيست‌شناسي سرطان، تحولي عظيم در روش‌هاي تشخيص، درمان و پيشگيري از سرطان ايجاد کرده می باشد، که اين دستاوردها آغازي براي رسيدن به کاربردهاي باليني مي‌باشند. فناوري‌نانو با ارائه ابزارهاي جديد موجب تسريع طریقه تشخيص سرطان در مراکز درمان سرطان و آزمايشگاه‌هاي تحقيقاتي و نيز درک چگونگي عوامل و فرآيندهاي ايجاد کنندۀ اين بيماري و دلايل پيشرفت آن، گشته می باشد.

نکته مهم : برای بهره گیری از متن کامل پژوهش یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه دانلود کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و پژوهش دانشگاهی در رشته های مختلف می باشد که می توانید آن ها را به رایگان دانلود کنید

به گفتۀ Andro von eschenbach، سرپرست انستيتو ملي سرطان، فناوري‌نانو، دانش مربوط به مقياس‌هاي کوچک، در حال جذب بزرگ‌ترين دانشمندان از سراسر دنيا در زمينه‌هاي گوناگون علمي و مهندسي مي‌باشد و هدف آن معطوف و متناسب كردن استعدادها و ذهن آنها بر روي حل مسائل و مشکلاتي می باشد که بر سر راه تحقيقات در مورد تجهيزات درمان باليني هست. به عقيدۀ وي، نانومواد و نانوابزارها نقشي بي‌نظير و حياتي را در تبديل دانش به پيشرفت‌هاي مفيد باليني در زمينۀ تشخيص و درمان سلول‌هاي سرطاني ايفا مي‌‌کنند، كاري که با انجام آن طریقه تشخيص و درمان و نهايتاَ پيشگيري از سرطان کاملاَ متحول خواهد گردید.مثالي که مي‌تواند به مقصود درک بيشتر پتانسيل وسيع فناوري‌نانو در زمينۀ تغيير روش‌هاي تشخيص و درمان سرطان به کار رود بهره گیری از نانو‌ذرات مي‌باشد. دکترParas Prasad از گروه شيمي دانشگاه بوفالو و دکتر Raoul kopelman از گروه فيزيک دانشگاه ميشيگان، نانوذرات کروي توليد نمودند که شکلي شبيه به توپ‌هاي تنيس، البته با ابعادي برابر با يک ده‌هزارم يک سر سوزن، دارند. اين نانو‌ذرات به‌گونه هم‌زمان قادر به تشخيص تومورهاي سرطاني بسيار ريز و نيز انتقال داروهاي بسيار مؤثر و نابود کنندۀ اين سلول‌ها در يک موجود زنده مي‌باشند. بهره گیری از اين نانو‌ذرات به عنوان دارو و براي درمان سلول‌هاي بدخيم سرطاني هيچ‌گونه تأثير سوئي بر سلول‌ها و بافت‌هاي سالم بدن بر جاي نمي‌گذارند.پس از رسيدن اين نانوذرات به تومورها، داروهاي درون آنها به وسيله نوارهاي باريک نور ليزر فعال مي‌شوند. اين نانوذرات همچنين قادر به مشخص کردن ميزان تأثير درمان بر سلول‌هاي بدخيم مي‌باشند. اين ايدۀ بزرگ که تنها با تزريق يک عامل بتوان تشخيص، درمان و گزارش در مورد ميزان اثر بخشي درمان را انجام داد، امري می باشد که فقط با کمک فناوري‌نانو ميسر مي‌گردد.اين يک دانش جديد نيست ولي بهتر استامروزه کار محققاني مانند دکتر kopelman و دکتر Prasad فناوري‌نانو را به يک موضوع داغ در سطح جهاني بدل و موجب افزايش توجهات عمومي و پوشش‌هاي خبري در اين مورد شده می باشد. در اين ميان آن چیز که که غير عادي به نظر مي‌رسد اينست که چرا اين فناوري اين قدر دير به دست آمد، اما واقعيت امر اين می باشد که شيميدانان، فيزيک‌دانان، مهندسان و زيست‌شناسان، مدت‌ها قبل از اينکه فناوري‌نانو به اين صورت در جهان فراگير گردد هر کدام به گونه‌اي با آن سر و کار داشته‌اند.امروزه بسياري از شيميدانان و فيزيک‌دانان اين ادعا را دارند که از روزهاي آخر قرن بيستم، در حال کار در مقياس نانو- محدودۀ طولي100 -1 نانومتر- هستند. هموگلوبين، پروتئيني که وظيفۀ نقل و انتقال اکسيژن در جريان خون را به عهده دارد، داراي قطري برابر 5 نانومتر، 5 بيليونيوم يک متر، مي‌باشد. بيشتر مولکول‌هاي دارويي کوچک‌تر از يک نانومتر هستند و اين درحالي می باشد که اتم‌هاي سيليکوني تشکيل دهندۀ يک تراشۀ کامپيوتري، داراي اندازه‌اي در حد يک دهم نانومتر مي‌باشند.اما کارکردن با اتم‌ها و مولکول‌ها، پروتئين‌ها، DNA و مطالعۀ آنها تنها چيزي نيست که محققان به دنبال آن هستند، بلکه انتظار و تعريف آنها از فناوري‌نانو مي‌تواند همان تعريف ارائه شده از سوي NNI باشد که فناوري‌نانو را زمينه‌اي از علم مي‌داند که شامل موارد زير می باشد:

-تحقيق و توسعۀ فناوري در سطوح اتمي، مولکولي يا ماکرو‌مولکولي، در مقياس طولي در حدود 100-1 نانومتر؛
-ساخت و به کارگيري ساختارها و ابزارها و سيستم‌هايي که به علت داشتن ابعاد کوچک يا متوسط خواص بي‌نظيري دارند؛

-توانايي کنترل يا دستکاري در مقياس اتمي.

براساس اين تعريف، پيدايش فناوري‌نانو به سال 1985، و در پي کسب دو پيشرفتي که هر دو منجر به دريافت جايزۀ نوبل شدند بر مي‌گردد. اولين مورد مربوط به اختراع ميکروسکپ تونل‌زني عبوري يا STM در سال 1985 مي‌باشد که آن را دکترGerd Binnig و دکتر Heinrich Rohner، فيزيك‌دانان مؤسسۀ IBM، در زوريخ سوئيس انجام دادند. اين دو فيزيک‌دان با ارائۀ اين اختراع موفق به دريافت جايزۀ نوبل فيزيک در سال 1986 شدند. دومين پيشرفت، در يک دورۀ 11 روزه در همان سال 1985، در دانشگاه رايس حاصل گردید. هنگامي که شيميدانان، دکتر Robert Curl Jr، دکتر ريچارد اسمالي و دکتر Harold Kroto، موفق به کشف ترکيب جديد کربني شدند که آن را باکي مينستر فولرين ناميدند که اصطلاحاَ به آن باکي‌بال گفته مي‌گردد. بر خلاف ساير ترکيبات کربني که از تعداد نامحدودي اتم‌هاي کربن ساخته شده‌اند، اتم‌هاي تشکيل‌دهندۀ باکي‌بال‌ها محدود به 60 عدد مي‌باشد که اين تعداد اتم به صورت کروي و به شکل يک توپ فوتبال آرايش يافته‌اند و شکل اين ساختار براي اولين بار توسط معماري به نام باکي مينستر فولر ارائه گردید. يافته‌هاي آنان بسيار بحث انگيز بود و نتيجۀ کوشش آنها براي کشف اين نانو‌ذرات جديد نه تنها دريافت جايزۀ نوبل را براي آنها به دنبال داشت بلکه آغازي براي حجم وسيع تحقيقات در زمينۀ مواد نانومقياس گرديد.تولد فناوري‌نانو در زمينۀ سرطان را نيز مي‌توان به همان دورۀ زماني نسبت داد. در اين تحقيقات کمتر به ماهيت مواد پرداخته ‌گردید و توجهات، بيشتر به تحقيق در مورد چگونگي تأثير آنها بر سلامتي بشر و حفظ زندگي معطوف گرديد.در اواسط دهۀ 1980، ميکروبيولوژيستي به نام دکتر Adler Moor از دانشگاه کاليفرنيا و بيوتکنولوژيستي به نام دکتر Richard Proffitt، ذرات کروي نانومقياسي از چربي توليد نمودند که به ليپوزوم‌ها معروف شدند. ليپوزوم‌ها محتوي داروي قوي اما بسيار سمamphotericin B مي‌باشند. اين ماده که ترکيبي جديد از يک داروي قديمي مي‌باشد، به وسيلۀ سلول‌هاي ‌سيستم ايمني که ماکروفاژ ناميده مي‌شوند ايجاد مي‌گردد. ماکروفاژ‌ها در هر مکاني از بدن که قارچي رشد کرده باشد آزاد مي‌شوند. ليپوزوم‌ها، amphotericin B را از طريق سلول‌هاي حساس کليه نگه مي‌دارند. نتيجۀ تحقيقات توليد داروي جديد و سالم‌تري بود که فيزيک‌دانان عقیده دارند، بهره گیری از اين دارو موفقيت درمان را مخصوصاَ در مورد بيماران سرطاني که پيوندهاي مغز استخوان دريافت کرده‌اند، تضمين مي‌کند. در همين زمينه محققان ديگري نيز موفق به توليد ليپوزوم‌هاي ديگري شدند كه قادرند به گونه سالم‌تر و مؤثرتري اقدام انتقال عوامل ضد سرطان به تومورها و در نتيجه درمان سرطان را انجام دهند.

نويد فناوري‌نانو:

اگرچه بعد از آن ليپوزوم‌ها‌ي اوليه، تعداد محصولات نانو‌مقياس براي دستيابي بشر به کاربردهاي درماني و پزشکي اندك می باشد، اما اين به آن معني نيست که فناوري‌نانوي مرتبط با درمان سرطان، به پايان راه خود رسيده می باشد. اکثر شيمي‌دانان، مهندسان و زيست‌شناسان دو دهۀ گذشته را صرف تسلط بر پيچيدگي‌هاي کار با مواد نانومقياس نموده‌‌اند، در نتيجه هم‌اکنون دانشمندان تصوير واضح‌تري از چگونگي ايجاد مواد نانومقياس با خصوصيات مورد نظر و مورد نياز براي کاربرد مؤثر در زندگي بشر را در پيش رو دارند.به گفتۀ دکتر Mauro Ferrari کار در مقياس نانو سخت‌تر از کارهايي می باشد که در مورد محصولات ليپوزومي انجام گرفت و منجر به موفقيت گردید. ‌‌امروزه علي‌رغم تعداد وسيع محصولات نانومقياس که هم‌اکنون در دسترس مي‌باشند، کاربردهاي بالقوۀ اين نانومواد محدود می باشد. اين محدوديت را مهندسان، شيمي‌دانان‌ و ديگران ايجاد نكرده اند بلکه از محدود بودن تصور و دانسته‌هاي ما در مورد زيست‌شناسي سرطان ناشي شده می باشد.فناوري‌نانو در زمينۀ سرطان دربرگيرندۀ محدودۀ گسترده‌اي از مواد و روش‌هاست که متقابلاً براي حل و برطرف کردن تعداد زيادي از مسائل و معضلات در اين زمينه به کار مي‌رود، مانند:

-به زودي عوامل تصوير برداري و تشخيص بيماري، پزشکان را قادر به تشخيص سريع سرطان و درمان بسيار آسان خواهد نمود.

-سيستم‌هايي که مي‌توانند ارزيابي‌هاي زمان واقعي از درمان‌ها و جراحي‌ها را براي تسريع فرآيند تفسير باليني ارائه نمايند.
-تجهيزات چند کاره‌اي که مي‌توانند مرزهاي زيست‌شناسي را پشت سر گذاشته و عوامل دارويي چندگانه‌اي را با غلظت‌ها‌ي بالا در زمان و مكان مشخص به ياخته‌هاي سرطاني برسانند.

-عواملي که قادرند تغيرات مولکولي در بدن را پيش‌بيني نمايند و نيز از بدخيم شدن سلول‌هايي که در مرحلۀ پيش‌سرطان هستند، جلوگيري کنند.

-سيتم‌هاي نظارتي که توانايي تشخيص تغييرات ناگهاني و نيز علائم ژنتيکي را که نشان‌دهندۀ پيش‌زمينه‌هاي بروز سرطان هستند دارا مي‌باشند.

شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

-روش‌هاي منحصر به فرد براي کنترل علائم سرطاني که کيفيت زندگي را به‌گونه مضري تحت تأثير قرار مي‌دهند.

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را در شماره بندی انتهای صفحه بخوانید              

-ابزارهاي تحقيقاتي که محققان را قادر خواهد ساخت، ماهيت عوامل جديد براي توسعۀ روش‌‌هاي باليني و پيش‌بيني ميزان مقاومت دارو را سريع‌تر تشخيص دهند.نانو‌ذرات داراي انواع مختلفي هستند و به‌گونه حتم تأثیر مهمي را در جنبه‌هاي مختلف زندگي بازي مي‌کنند.

هر نانو‌ذره خصوصيات کاملاَ منحصر به فردي دارد و هر محقق نيز نانو‌ذرات را به طريق خاصي براي توسعۀ روش‌هاي جديد در مورد تشخيص و درمان سرطان به کار مي‌برد، با اين همه چند ويژگي خاص در مورد نانو ذرات هست که موجب ايجاد پيوند ميان تمامي اين کوشش‌ها شده و زمينۀ وسيعي را براي کاربرد فناوري‌نانو در زمينۀ سرطان ايجاد مي‌کند.در آغاز، محققان نانو ذرات را به گونه‌اي طراحي نمودند که اتصال مقادير مولکول‌ها از قبيل مولکول‌هاي دارو و يا مولکول‌هايي که قادر به هدف‌گيري ذرات به سمت تومورها هستند، به سطح ذرات به آساني انجام گيرد. به عنوان مثال، يک عامل هدف گيرندۀ متداول، مي‌تواند مولکول اسيد فوليک باشد که اصطلاحاَ به آن فوليت نيز گفته مي‌گردد. اين عامل قادر می باشد گيرنده‌هاي فوليت را که در سطح سلول‌هاي سرطاني وجود دارند، تشخيص داده و به آنها متصل گردد.عامل هدف گيرندۀ ديگر يک آنتي بادي مي‌باشد که قادر به شناسايي و اتصال به پروتئيني به نام Her-2 که در نمونه‌هاي قطعي سرطان سينه هست، مي‌باشد. عامل ديگر يک آپتامر (يک قسمت از اسيد نوکلئيک که به عنوان يک آنتي بادي Super- charged اقدام مي‌کند) مي‌باشد که پس از تشخيص آنتي‌ژن‌هاي ويژۀ سرطان پروستات، قادر می باشد که به آنها متصل گردد.سرطان‌شناسان به گونه حتم در حال جست‌وجو براي يافتن اين قبيل علائم سطحي سلول مي‌باشند و هنگامي‌که کار آنها به نتيجه رسيد، فناوري‌نانوست‌ها به آنها ملحق شده تا عوامل هدف گيرندۀ مورد نياز را توليد نمايند و به اين ترتيب جعبۀ ابزار دانشمندان در زمينۀ تشخيص و درمان سرطان کامل گردد.اينکه چرا شيميدان‌ها عامل هدف گيرنده را مستقيماَ به يک مولکول دارو يا يک عامل تصوير برداري متصل نمي‌کنند، از پيچيدگي‌هاي ديگر کاربرد نانو ذرات می باشد و نيز چيزي می باشد که شيمي‌دانان داروساز به دنبال آن هستند؛ در عين حال قابل ذکر می باشد که به کارگيري نانو‌ذرات در اين زمينه دو مزيت عمده دارد:مورد اول، کارکرد يک نانوذره به صورت يک عامل هدف‌گيرنده می باشد. هنگامي‌که اسيدفوليک به يک گيرندۀ فوليت مي‌چسبد، اين اتصال دوام زيادي ندارد و پس از مدتي مولکول اسيدفوليک از گيرنده جداشده و حرکت مي‌کند، در اين حالت ممکن می باشد که اين عامل به گيرندۀ فوليت ديگري بر روي يک سلول مشابه متصل گردد يا اينکه اين اتفاق نيفتد.دراينجا يادآوري چگونگي اتصال چند حلقه به يک قلاب، تصوير واضحي را از چگونگي عملکرد نانو‌ذرات به ما مي‌دهد. در اين حالت نانو ذره به صورت قلابي اقدام مي‌کند که دسته‌هاي چند‌تايي از عوامل هدف گيرنده، مانند اسيد فوليک، به آن متصل مي‌شوند و هدف گيري به اين روش بسيار مطمئن‌تر از هنگامي می باشد که از يک داروي متصل شده به يک عامل هدف گيرنده بهره گیری گردد. بنابر گفتۀ پروفسور Gregory Lanza، از بخش داروسازي دانشگاه واشنگتن، در اين حالت هر زماني‌که عامل هدف گيرنده از گيرنده‌اش، بر روي يک سلول سرطاني، جدا گردد عامل هدف گيرندۀ ديگري بلافاصله جاي آن را پر مي‌نمايد.

دومين دليل براي اين موضوع که چرا عملکرد ترکيب نانو‌ذره با عوامل هدف‌گيرنده براي تشخيص يا درمان سلول‌هاي سرطاني از ساير روش‌ها بهتر می باشد، اين می باشد که بر خلاف يک مولکول- دارو يا يک عامل تصوير برداري که عملکرد شيميايي خاصي دارند، يک نانو ذره به صورت ظرف بزرگي مي‌باشد که مي‌تواند مملو از ده‌ها يا صدها عامل تصويربرداري يا مولکول دارو باشد. به گفتۀ دکتر kopelmanاستفاده از يک نانو ذره به جاي يک مولکول منفرد را مي‌توان به تحويل دادن يک بستۀ پستي در عوض يک کارت تبريک، تشبيه نمود.پر کردن يک نانوذرۀ هدف‌گيرنده با دارو، مي‌تواند به مقدار زيادي در کاهش اثرات سمي داروهاي درمان سرطان مؤثر باشد. از اين طريق مي‌توان داروي بيشتري را به محل تومور رساند و از رسيدن دارو به بافت‌هاي سالم جلوگيري نمود و بدين طريق اثرات جانبي بهره گیری از اين داروها را تا حد زيادي کاهش داد، در عين اينکه ميزان اثر بخشي آنها نيز بهبود مي‌يابد.
نانو ذرات چه هدف گيرنده باشند و چه نباشند، از طريق کاهش به کارگيري مواد شيميايي مختلف در ترکيب دارو که براي افزايش انحلال‌پذيري اين داروها در سيالات بدن به کار مي‌طریقه، تأثیر عمده‌اي در کاهش عوارض بهره گیری از داروهاي ضد سرطان دارند.به عنوان مثال دارويAbraxane يک ترکيب نانو ذره‌اي ساخته شده از داروي ضد سرطان و بسيار قوي Paclitaxel، به صورت عوامل فعال در Taxol، مي‌باشد که هم‌اکنون به‌صورت يک سلاح مهم در تسليحات درماني تومور‌شناسان به‌شمار مي‌آيد، اما مشکلي که در اينجا هست، کم بودن قابليت انحلالPaclitaxel در سيالات بدن مي‌باشد. شيميدان‌هاي داروساز به مقصود غلبه بر اين مشکل، Paclitaxel را با مواد شيميايي ديگري که اثرات جانبي بسيار محدودي در بر خواهد داشت، ترکيب نمودند.چنانچه يک نانو ذره را با Paclitaxel پر کنيم، آلبومين به دست مي‌آيد که يکي از عمده‌ترين پروتئين‌هاي خوني مي‌باشد، بهره گیری از اين مادۀ فوق شيميايي مي‌تواند اثرات بسيار مفيدي براي بيماران داشته باشد. با بهره گیری از اين ماده بيماران مي‌توانند مقادير بيشتري از Paclitaxel را در عين داشتن کمترين ميزان اثرات جانبي، مصرف نمايند.

چند عملکرد در يک نانو ذره:

يکي از اميد‌بخش‌ترين کاربردهاي نانو ذرات، به کارگيري آنها به مقصود انجام هم‌زمان دو اقدام تشخيص تومور و رساندن دارو به آن مي‌باشد.دکترها kopelman، Prasad و Lanza، همگي در حال کار بر روي برخي کاربردهاي ويژۀ نانو ذرات در اين زمينه مي‌باشند. به‌همين ترتيب دکتر JamesBakerکه تحقيقاتش تحت حمايت NCR قرار دارد، و گروهش در دانشگاه ميشيگان موفق به توليد dendrimerهاي چند منظوره‌اي شدند که به صورت نانو ذرات پليمري کروي شکلي مي‌باشند که قادرند با انواع مختلفي از مولکول‌ها آرايش‌هايي تشکيل دهند.در ماه‌هاي اخير، اين گروه نتايج حاصل از آزمايش‌هاي dendrimerهاي چند کاره را بر روي حيوانات آزمايشگاهي را به صورت مقاله‌هايي ارائه نمود که اين نتايج حاکي از موفقيت dendrimerها در در انجام همزمان دو اقدام تشخيص و درمان تومورها بود. يک چنين عملکرد چند منظوره‌اي را شايد بتوان مهم‌ترين مشخصۀ نانو ذراتي دانست که در درمان سرطان بهره گیری مي‌شوند و دانشمندان با به کارگيري آنها قادر به وجود آوردن تحولات بسيار عظيمي در عرصۀ تشخيص، درمان و پيشگيري از سرطان خواهند بود.قابل توجه می باشد که قابليت دارورساني به اين طريق، خاص يک نوع داروي خاص نيست و در اين شيوه مي‌توان به گونه همزمان چندين داروي متفاوت را به يک تومور انتقال داد.مطمئناَ کوشش‌هاي فراواني به مقصود توليد نانو ذرات چند کاره‌ با خواص ويژۀ درماني صورت خواهد گرفت؛ خواصي که هر سه عملکرد هدف يابي، ظرفيت ترابري و غلبه کردن بر مقاومتي که تومور نسبت به دارو نشان مي‌دهد، را به صورت يک‌جا داشته باشند. مع‌ذلک دانشمندان فناوري‌نانو که در زمينۀ سرطان فعاليت مي‌کنند خوش‌بين هستند که روش‌ها و رقابت‌هاي پيش‌بيني شده قادر خواهند بود بر چالش‌ها و پيچيدگي‌هاي موجود در اين زمينه غلبه نمايند و نيز اينکه فناوري‌نانو تحولات بسيار عظيمي را در زمينۀ سرطان ايجاد خواهد نمود که منافع آن براي بيماران سرطاني بي‌شمار خواهد بود.فنانوري نانو يک ميدان چند بعدي می باشد که زمينه هاي وسيع و متنوعي از ابزارها را در حوزه مهندسي، بيولوژي، فيزيک و شيمي پوشش مي‌دهد:از حوزه نانو بردارها جهت هدف‌گيري و رساندن هدفمند داروهاي ضد سرطان، تا مکانيزم هاي کنترل کنندة عمليات جراحي و پروسه هاي ترميم و بهبودي.اين حوزه وسيع در مبارزه عليه سرطان، چالش‌هاي اساسي را پديد مي‌آورد: در مقاله زير مي‌کوشيم تا چهارچوب‌هاي چالش برانگيز در حوزه درمان سرطان را با معياربررسي خط مشي NCI ، موسوم به ، Cancer Nanotechnology Plan ،مورد بررسي قرار دهيم.

الف) چند تعريف اساسي:

  • نانوتکنولوژي علاقه مند به، مطالعه ابزارهائي می باشد که خودشان يا به کمک مولفه‌هاي اساسي‌شان در ابعاد يک الي هزار نانومتر، (از چند اتم تا ابعاد چند سلول) در مبارزه عليه سرطان بکار گرفته مي‌گردد.
  • دو زمينه اصلي فناوري نانو در سرطان، عبارتند از نانوبردارها (Nanovector) جهت کمک به بهبود تجويز هدفمند دارو و کمکهاي تصوير نگاري، و ديگري الگوهاي دقيق رفتاري سطوح تحت درمان.

پاسخ دهید