گروهی از محققان آمریکایی یک سری قوانین طراحی ارائه داده‌اند که عملکرد نانوذرات هدفگیر را بهینه می‌کند؛ این کار از طریق تولید نانوذراتی که بیشترین شانس را برای پیوند به تومور داشته و در عین حال در صورتی که هدف خود را پیدا نکنند، به سرعت از طریق کلیه‌ها دفع می‌شوند، صورت می‌گیرد.
توسعه نانوذرات هدفگیر برای تصویربرداری از تومورها
یکی از چالش‌های استفاده از نانوذرات برای تصویربرداری از تومورها در طول جراحی این است که باید میان تعداد نانوذراتی که یک تومور را هدف می‌گیرند، و سرعت زدوده شدن نانوذرات پیوندنیافته از بدن تعادلی ایجاد کرد. تعداد زیاد نانوذراتی که به محکمی به یک تومور چسبیده‌اند، سیگنال بسیار روشنی ایجاد می‌کند که می‌تواند به جراح در تشخیص لبه‌های بافت بدخیم کمک کند، اما این کار تنها زمانی اتفاق می‌افتد که غلظت نانوذرات پیوندنیافته‌ای که در بدن می‌چرخند، بالا نباشد.
حال گروهی از محققان یک سری قوانین طراحی توسعه داده‌اند که این تعادل را بهینه می‌کند؛ این کار از طریق تولید نانوذراتی که بیشترین شانس را برای پیوند به تومور داشته و در عین حال در صورتی که هدف خود را پیدا نکنند، به سرعت از طریق کلیه‌ها دفع می‌شوند، صورت می‌گیرد. رهبری این گروه تحقیقاتی را جان فرانگیونی از مرکز پزشکی Bethr Deaconess و مونگی باوندی از موسسه فناوری ماساچوست بر عهده داشتند.
این پژوهشگران در کارهای قبلی خود دریافته بودند که کلیه‌ها ذراتی به قطر ۵/۵ نانومتر را که زوئیتریونیک (دارای بار مثبت و منفی در سطح خود) هستند، به خوبی از جریان خون فیلتر کرده و جدا می‌کنند. آنها همچنین نانوذرات بسیار کوچک زوئیتریونیکی ساخته‌اند که فلورسانس بسیار قوی دارند؛ این ذرات دارای یک هسته از جنس سولفید کادمیوم-روی هستند که با پوسته‌ای از سلنید کادمیوم و یک روکش سیستئینی پوشانده شده‌اند.
این محققان در این مطالعه یکی از دو عامل هدفگیر تومور را به روکش سیستئینی متصل کرده و توانایی دو نوع فرمولاسیون مختلف را در هدفگیری تومور و همچنین زدوده شدن از جریان خون بررسی کردند. با وجودی که راهکار معمول برای توسعه نانوذرات هدفگیر اضافه کردن بیشترین تعداد ممکن مولکول‌های هدفگیر برای افزایش احتمال چسبیدن به بافت هدف است، این پژوهشگران دریافتند که بدون نیاز به افزایش اندازه ذرات بیش از ۵/۵ نانومتر، تنها می‌توانند بین ۵ تا ۱۰ مولکول هدفگیر را به آنها بچسبانند. آنها همچنین فهمیدند که نانوذراتی که با این روش تهیه می‌شوند، به پروتئین‌های جریان خون نمی‌چسبند؛ چسبیدن به پروتئین‌های جریان خون موجب افزایش اندازه ذرات می‌شود.
آزمایش‌های انجام شده روی سلول‌های کاشت شده نشان داد که استفاده از حتی تعداد نسبتاً پایینی از مولکول‌های هدفگیر موجب تولید نانوذراتی می‌شود که محکم به سلول‌های سرطانی هدف می‌چسبند. همچنین مطالعات انجام شده نشان دادند که نانوذرات در تومورها تجمع کرده و در کبد، طحال و ریه‌ها که محل تجمع معمول نانوذرات است، جمع نمی‌شوند.
نانوذرات پیوند نیافته همانگونه که پیش‌بینی می‌شد، در عرض ۴ ساعت از طریق کلیه از بدن خارج شدند. زمان پاک شدن نانوذرات از جریان خون در عرض ۴ ساعت بسیار مهم است، زیرا بدین معناست که می‌توان به محض رسیدن بیمار به بیمارستان نانوذرات را به او تزریق نمود وتا زمانی که جراح نیاز به تصویربرداری از تومور مورد نظر دارد، غلظت این نانوذرات در جریان خون (سیگنال پس‌زمینه) تقریباً صفر است.
جزئیات این تحقیق در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده است.
