بررسی کمّی برهمکنش‌های میان پروتئین‌ها و نانوذرات

گروهی از محققان موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) برهمکنش میان نانوذرات طلا با پروتئین‌های مهم در خون انسان را به صورت کمّی مطالعه کرده‌اند؛ از این روش می‌توان برای توسعه درمان‌های پزشکی مبتنی بر نانوذرات و درک عمیق‌تر دلیل سمیت برخی از نانوذرات بهره برد.

گروهی از محققان موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) برهمکنش میان نانوذرات طلا با
پروتئین‌های مهم در خون انسان را به صورت کمّی مطالعه کرده‌اند؛ از این روش می‌توان
برای توسعه درمان‌های پزشکی مبتنی بر نانوذرات و درک عمیق‌تر دلیل سمیت برخی از
نانوذرات بهره برد.

نانوذرات طلا به دلیل قابلیت اتصال مولکول‌های مختلف به سطح آن و عامل‌دار کردن آن
با مولکول‌های مورد نظر می‌توانند کاربردهای زیادی در حوزه پزشکی داشته باشند. با
این حال این کار مستلزم تزریق تعداد زیادی از این ذرات به درون جریان خون است که
اگر این ذرات برهمکنش‌های نامطلوبی با بدن داشته باشند، این کار می‌تواند مضر باشد.

بنابر گفته جک داگلاس، یکی از پژوهشگران NIST، یکی از بزرگ‌ترین مشکلات پیشِ روی
نانوپزشکی این است که پروتئین‌ها تمایل دارند به این ذرات آزاد در جریان خون بچسبند.
او می‌گوید: «نانوذرات پوشیده شده با پروتئین‌ها به طور معمول برهمکنش خود را با
بدن تغییر داده و انتظار می‌رود تغییرات مکملی در فعالیت شیمیایی پروتئین‌ها القا
نمایند. همچنین این پوشیده شدن می‌تواند موجب توده‌ای شدن نانوذرات گردیده و پاسخ‌های
ایمنی شدیدی ایجاد کند. این اتفاقی است که شما نمی‌خواهید بیافتد».

دانشمندان اطلاعات کمی در زمینه درک این برهمکنش‌ها دارند، بنابراین تیم NIST تصمیم
گرفت اتفاقاتی را که در اثر مواجه شدن نانوذراتی با اندازه‌های مختلف با پنج
پروتئین خونی معمول می‌افتد، بررسی کند. آنها با کمک گروهی از میکروسکوپ‌ها و
دستگاه‌های طیف‌سنجی چندین الگوی رفتاری عمومی را کشف کردند. داگلاس توضیح می‌دهد:
«زمانی که پروتئین‌ها به نانوذرات می‌چسبند، ویژگی‌های اُپتیکی هر دوی آنها تغییر
می‌کند. اندازه‌گیری این تغییرات به ما کمک می‌کند تا چسبندگی نانوذرات به
پروتئین‌ها، ضخامت لایه پروتئینی جذب شده روی سطح نانوذرات، و تمایل نانوذرات به
توده‌ای شدن در اثر چسبیدن پروتئین‌ها را به صورت کمّی مطالعه کنیم».

این گروه پژوهشی دریافتند که هر پنج پروتئین به نانوذرات چسبیده و باعث توده‌ای شدن
آنها می‌شوند و هرقدر قطر نانوذره بیشتر شود، میزان چسبندگی افزایش می‌یابد. آنها
همچنین فهمیدند که این توده‌ای شدن تغییراتی در شکل پروتئین‌ها ایجاد می‌کند.
داگلاس می‌گوید: «این تغییر در شکل، موجب ایجاد تغییر در عملکرد پروتئین‌ها نیز
می‌شود».

داگلاس می‌گوید توده‌ای شدن همیشه منجر به ایجاد اثرات سمی نمی‌شود، اما روی رسیدن
داروهای بارشده بر نانوذرات به هدف مورد نظر تأثیر می‌گذارد. او می‌افزاید: «مسأله
اصلی این است که برهمکنش‌ها تا حد زیادی توسط لایه پروتئینی تنظیم می‌شوند. اگر
می‌خواهیم بدانیم نانوذرات درون بدن چکار می‌کنند، باید درباره این لایه‌های
پروتئینی بیشتر بدانیم».