ابداع حباب‌هایی به اندازه ویروس برای توسعه تصویربرداری پزشکی

 انتظار می‌رود اختراع ریزترین حباب‌های شناور آزاد به طور قابل توجهی تصویربرداری پزشکی را در سال‌های آینده بهبود بخشد.

به نقل از آی‌ای، مهندسان زیستی در دانشگاه رایس این حباب‌های پروتئینی پر از گاز را ایجاد کرده‌اند که به اندازه‌ای کوچک هستند که می‌توانند در سراسر بدن حرکت کنند و به مناطقی که قبلاً غیرقابل دسترس بودند، برسند.

این ابزار پزشکی، پتانسیل پیشرفت تصویربرداری فراصوت(سونوگرافی) و تحویل دارو برای درمان عوارض مختلف را دارد.

جورج لو، استادیار مهندسی زیستی و نویسنده این مطالعه، گفت: این پیشرفت راه‌های جدیدی را برای درمان بیماری‌ها به واسطه سونوگرافی باز می‌کند که بر شیوه‌های پزشکی آینده و نتایج بیماران تأثیر می‌گذارد.

وی افزود: این پژوهش پیامدهای قابل توجهی برای درمان سرطان‌ها و بیماری‌های عفونی دارد، زیرا سلول‌های ساکن غدد لنفاوی اهداف حیاتی برای درمان‌های ایمنی هستند.

حباب‌های ۵۰ نانومتری

این ریزحباب جدید نوعی وزیکول گازی(GV) است که تقریباً به اندازه یک ویروس (۵۰ نانومتر) است. جالب اینجاست که این سازه‌های شناور آزاد تازه توسعه یافته الماسی شکل هستند و آنطور که انتظار می‌رود، گِرد نیستند.

آنها به دلیل اندازه کوچکشان به راحتی می‌توانند در بدن حرکت کنند و به غدد لنفاوی و سایر مناطق دورافتاده برسند.

پژوهشگران از ترکیبی از تکنیک‌های پیشرفته برای ایجاد این ساختارها و همچنین کشف نحوه عملکرد این حباب‌ها در بدن استفاده کردند.

همانطور که در بیانیه مطبوعاتی پژوهشگران دانشگاه رایس آمده است، این کار با مهندسی ژنتیک امکان‌پذیر شده است، چرا که روش‌های مشخصه‌یابی نانوذرات، تصویری دقیق از خواص آنها ارائه کرد، میکروسکوپ الکترونی توزیع آنها را در بدن در سطح میکروسکوپی نشان داد و تصویربرداری فراصوت به ارزیابی تعامل آنها با امواج صوتی کمک کرد.

لو گفت: به طور گسترده‌تر، این نشان دهنده یک پیشرفت قابل توجه در طراحی مواد است که به طور بالقوه منجر به کاربردهای نوآورانه در زمینه‌های مختلف علمی می‌شود. از آنجایی که این نانوساختارها کاملاً از پروتئین تشکیل شده‌اند و در باکتری‌های زنده تولید می‌شوند، نشان می‌دهند که چگونه مواد بیوژنیک می‌توانند از عملکرد مواد مصنوعی پیشی بگیرند.

آزمایش نانوحباب‌ها

پیش از این از ریزحباب‌ها برای تصویربرداری فراصوت و همچنین تحویل ژن و دارو از طریق سونوگرافی استفاده شده بود. آن حباب‌ها بینش ارزشمندی را در مورد سلول‌ها و مولکول‌های خاص ارائه داده‌اند.

با این حال، اندازه بزرگ آنها (۱ تا ۱۰ میکرومتر) مانع از توانایی آنها در عبور از سراسر بدن شده بود، زیرا در جریان خون و سایر موانع بیولوژیکی گیر می‌کنند. این محدودیت باعث توسعه جایگزین‌های کوچکتر برای کاربردهای گسترده‌تر شده است.

اکنون این تیم در آزمایش‌های خود نشان داد که این نانوحباب‌های جدید می‌توانند از موانع بافتی عبور کنند و به جوامع سلولی ایمنی ساکن در غدد لنفاوی برسند.

پژوهشگران تاکید کردند که میکروسکوپ الکترونی یک نگاه منحصر به فرد به سیستم لنفاوی ارائه کرده است و تصاویر آن، نانوساختارهایی را نشان می‌دهند که در تعداد زیادی در سلول‌های ایمنی تجمع می‌کنند که برای تحریک دفاع طبیعی بدن ضروری هستند.

این کشف درهایی را به روی کاوش در استفاده از این نانوساختارها در توسعه ایمنی درمانی‌های جدید، روش‌های پیشگیری از سرطان، ابزارهایی برای تشخیص زودهنگام بیماری‌ها و حتی درمان بیماری‌های عفونی باز می‌کند.

لو در بیانیه مطبوعاتی گفت: منطق این است که از اندازه کوچک و خواص صوتی آنها برای کاربردهای زیست‌پزشکی استفاده شود. این کار طراحی پیشگامی از نانوساختارهای پروتئینی پر از گاز کاربردی را نشان می‌دهد که به اندازه کافی کوچک هستند تا وارد سیستم لنفاوی شوند.

هنوز کارهای بیشتری برای انجام دادن وجود دارد. پژوهشگران به بررسی ایمنی طولانی مدت این حباب‌ها برای استفاده در موجودات زنده و بررسی پاسخ‌های ایمنی ناخواسته ناشی از آنها خواهند پرداخت.

این پژوهش در مجله Advanced Materials شرح داده شده است.