|
محققان موسسه نانو بیوتکنولوژی دانشگاه جان هاپکینز ازمیادین مغناطیسی دقیقی مشابه
انبرک استفاده کردند تا نانوسیم‌های طلا که حدود یک و دو صدم اندازه یک سلول هستند
را هدایت کنند تا در نقاط از قبل تعیین شده روی یک سلول قرار گیرند. مولکول‌های
پوشش داده شده با نانوسیم‌ها آبشار بیوشیمی از واکنش‌ها را تنها در سلولی که در
تماس با سیم هستند را تحریک می‌کند در حالی که سلولهای مجاور آن تحت تاثیر قرار
نمی‌گیرند. محققان می‌گویند که این تکنیک می‌تواند منجر به دستیابی به روش‌های بهتر
مطالعه سلول‌ها یا حتی بخش‌هایی از سلول‌ها شوند و در نهایت می‌توانند منجر به
ایجاد روش‌های جدید تحویل دارو شوند.
در واقع، تکنیک‌هایی که بر اساس این فناوری جدید مبتنی بر نانوسیم نیستند قابل
اعتماد و دقیق نبوده و منجر به برانگیزش چندین سلول شده و همچنین به متغیرهای
بیوشیمیایی پیچیده سلولی نیاز دارند.
با این تکنیک جدید محققان می‌توانند برای مثال سلول‌هایی که خصوصیات سرطانی دارند
را هدف‌گیری کنند در حالی که سلولهای مجاور تحت تاثیر قرار نمی‌گیرند.
آندره لیوچنکو، استاد مهندسی بیومدیکال دانشکده مهندسی ویتینگ در دانشگاه جان
هاپکینز می‌گوید: یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها در بیولوژی سلولی توانایی دستکاری با
روش تا حد ممکن دقیق است. در مطالعات قبلی، لیوچنکو از آزمایشگاهی بر روی یک تراشه
یا وسایل میکروسیالی برای دستکاری رفتار سلول استفاده کرد اما او می‌گوید که روش‌های
آزمایشگاهی بر روی یک تراشه دارای دقت کافی مورد انتظار محققان نیستند. تراشه‌های
میکروسیالی در صورتی که محیط سلول را تغییر دهند همزمان بر روی تمامی سلول ها تاثیر
می‌گذارند.
این اتفاق در هنگام استفاده از نانوسیم‌های طلا که استوانه‌های فلزی به قطر چند صدم
نانومتر یا کوچکتر هستند رخ نمی‌دهد. سلول‌ها تنها به مولکول‌های آزاد شده از
نانوسیم در مکان تماس سیم با سطح سلول واکنش نشان می‌دهند.
با همکاری چیا-لینگ چی ان، استاد فیزیک و نجوم در دانشکده هنر و علوم کرینجر و
رابرت کماراتا، استاد علم مواد و مهندسی دانشکده ویتینگ، تیم نانوسیم‌هایی ساخت که
با یک مولکول به نام فاکتور الفای سلول مرده تومور، ماده‌ای که توسط ماکروفاژهای
خورنده عوامل بیماری زا- گلبول‌های سفید- پوشش داده شدند. تحت شرایط ویژه سلولی،
وجود فاکتور الفای سلول مرده تومور سبب می‌شود تا سلول‌ها روی ژن‌ها متمرکز شوند که
به مبارزه با عفونت کمک می‌کند اما فاکتور الفای سلول مرده تومور همچنین قادر است
تا رشد تومور را متوقف کند و نسخه‌برداری ویروسی را منقطع کند. لیوچنکو می‌گوید که
وجود فاکتور الفای سلول مرده تومور سبب می‌شود که ارگانیسم به حالت مرگ یا شوک
عفونی نزدیک شود.
خوشبختانه فاکتور الفای سلول مرده تومور به محض آزادسازی از سیم در سطح سلول باقی
می‌ماند و اثر موضعی آن کافی است تا پاسخ مدنظر سلولی دریافت شود. این حالت زمانی
که فاکتور الفای سلول مرده تومور توسط گلبول سفید دفع می‌شود اتفاق می‌افتد.
علاوه بر این، پوشش‌دهی فاکتور الفای سلول مرده تومورسبب می‌شود تا نانوسیم بار
منفی پیدا کند که باعث می‌شود تا سیم آسان‌تر از طریق دو میدان الکتریکی عمودی
وسیله انبرک مانند حرکت کند. این تکنیک توسط دونگلی فان به‌عنوان بخشی از تحقیق
دکترای او در دانشگاه جان هاپکینز در علم مواد و مهندسی بود.
کاماراتا می گوید که انبرک الکتریکی در ابتدا برای مونتاژ، انتقال و چرخاندن
نانوسیم‌ها در محلول مورد استفاده قرار می‌گرفت. سپس دونگلی نشان داد که چگونه
می‌توان از این انبرک برای ساخت آرایه‌های نانوسیم و ساخت نانوموتورها و
نانواوسیلاتورها استفاده کرد. کار جدید گروه دکتر لیوچنکو نشان می‌دهد که چه اندازه
این تکنیک تطبیق پذیر است.
برای تست این سیستم، تیم تحقیق سلولهای سرطانی گردن را در یک ظرف کشت دادند سپس با
استفاده از میدان های الکتریکی عمود بر هم آنها توانستند تا نانوسیم ها به مکان از
قبل تعیین شده هدایت کنند. لیوچنکو می گوید: در این روش توانستیم مسیر را از قبل
تعیین کنیم تا سیم‌ها منتقل و داروی مولکولی برای یک سلول و حتی به بخش خاصی از آن
سلول را تحویل دهند.
طی این مطالعه، تیم تحقیق همچنین اثر مدنظر نانوسیم برای تحویل فاکتور الفای سلول
مرده تومور را به اثبات رساند که درست مانند آزمایش انجام شده به وسیله یک سلول
ارگانیسم زنده بود.
اعضای تیم در رویای استفاده از امکانات این روش برای تحویل مولکول کوچکتر از سلول
هستند. بنا به گفته لیوچنکو، برای مثال راه‌های دیگری مانند استفاده از دما و مواد
شیمیایی برای تحریک آزاد سازی مولکول از سیم‌ها وجود دارد که می‌تواند حتی
مولکول‌های زیادی را در یک زمان به نانوسیم ها متصل کنند. او اضافه می‌کند که
نانوسیم‌ها را می‌توان بسیار کوچکتر ساخت اما می‌گوید که وایرها برای این مطالعه
باید آنقدر بزرگ باشند که با میکروسکوپ نوری دیده شوند.
لیوچنکو روزی را می بیند که نانوسیم‌ها به ابزاری مفید برای تحقیقات پایه ای تبدیل
شده‌اند. او بیان می‌دارد که با این سیم‌ها سعی می‌کنیم روشی را برای تقلید از
گفتگوی سلول‌ها با یکدیگر ابداع کنیم. آنها می‌توانند ابزاری خارق العاده باشند که
می‌توان از آنها در تحقیقات پایه‌ای و کاربردی بهره جست. کاربردهای آنها در
دارورسانی بیشتر خواهد بود. هر چند که لیوچنکو می‌گوید که اگر سیم‌ها حاوی بار منفی
شوند، میدان های الکتریک می‌توانند آنها را دستکاری و مکان آنها را در بافت زنده
تغییر دهند. این تحقیق بودجه خود را از بنیاد ملی علوم و موسسات ملی بهداشت تامین
کرده است.
|
