رهایش میزان داروی رها شدن در سلول‌های هدف، همیشه سوال بزرگ محققان بوده است. برای سنجش میزان این رهایش، محققان ابزاری ارائه کرده‌اند.
فناوری برای تشخیص میزان رهایش دارو از نانوذرات
محققان دانشگاه جان هاپکینز یک آزمایش رنگی ایجاد کرده‌اند که به سرعت نشان می‌دهد که آیا نانوذرات حامل دارو محموله‌های خود را به سلول‌های هدف می‌رسانند یا خیر. نانوذرات نرخ تحویل بسیار پایینی به سیتوزول، محفظه داخلی سلول‌ها دارند و تنها حدود ۱ تا ۲ درصد از محتویات خود را در این فضا آزاد می‌کنند. ابزار آزمایشی جدید که به طور خاص برای آزمایش نانوذرات مهندسی شده است، می‌تواند جستجو برای داروهای زیستی نسل بعدی را ارتقا دهد. این فناوری بر اساس نانوذراتی است که در حال حاضر علیه سرطان و بیماری‌های چشم و در واکسن‌های ضدویروس از جمله SARS-CoV-2، استفاده می‌شود.
محققان این ابزار را روی سلول‌های موش رشد کرده در آزمایشگاه و روی موش‌های زنده آزمایش کرده و نتایج آن را در قالب مقاله‌ای در نشریه Science Advances گزارش کردند.
جردن گرین، استاد مهندسی زیست پزشکی در دانشکده پزشکی دانشگاه جان هاپکینز، می‌گوید : «بسیاری از ابزارهای ارزیابی فعلی برای نانوذرات فقط بررسی می‌کنند که آیا یک نانوذره به سلول می‌رسد یا خیر. این ابزار جدید برای ردیابی مکان و انتشار نانوذرات ایجاد شده است.»
تحقیقات قبلی تخمین زده‌اند که تنها حدود ۱ تا ۲ درصد از نانوذراتی که توسط سلول‌ها جذب می‌شوند، می‌توانند از محفظه‌های سلولی که آن‌ها را به دام می‌اندازند بگریزند تا از هضم شدن یا بیرون ریختن آن‌ها جلوگیری کنند. علاوه بر ویژگی‌های محموله، ویژگی‌های شیمیایی یک نانوذره تعیین می‌کند که آیا توسط یک سلول پذیرفته شده و قادر به فرار از دفاع سلولی آن است یا خیر.
برای غلبه بر چنین موانعی برای تحویل نهایی، گرین و تیمش ابزار غربالگری طراحی کردند که صدها فرمولاسیون نانوذره را بر اساس توانایی آن‌ها نه تنها در رسیدن به یک سلول، بلکه میزان کارآمدی نانوذره با محموله خود برای رسیدن به داخل سلول را ارزیابی می‌کند.
این آزمایش از سلول‌های موش رشد کرده در آزمایشگاه استفاده می‌کند که به‌صورت مهندسی ژنتیکی برای حمل نشانگر فلورسنتی به نام Gal8-mRuby استفاده می‌کند. این نشانگر با باز شدن یک پوشش سلولی که روی نانوذره‌ای قرار دارد و محموله‌های آن را به سلول رها می‌کند، تغییر رنگ می‌دهد.
تصاویر این فرآیند توسط یک برنامه کامپیوتری تحلیل می‌شوند. این برنامه به سرعت محل نانوذرات را با استفاده از نور فلورسنت قرمز ردیابی می‌کند و با ارزیابی میزان نور فلورسنت نارنجی-قرمز، میزان تاثیرگذاری نانوذرات در رها شدن به داخل سلول را تعیین می‌کند. با استفاده از این روش، یک آزمایشگاه می‌تواند صدها نانوذره منحصر به فرد را برای تحویل در چند ساعت غربال کند و اطلاعات دقیقی در مورد جذب نانوذرات و تحویل محموله آن‌ها داشته باشد.
در آزمایش‌هایی که روی موش‌ها انجام شد، گرین و همکارانش نانوذرات زیست‌تخریب‌پذیر حامل mRNA را که ژنی به نام لوسیفراز را کدگذاری می‌کند، استفاده کردند. این ژن باعث درخشش سلول‌ها می‌شود،. محققان سپس بررسی کردند که آیا سلول‌های موش این ژن را می‌پذیرند و شروع به بیان آن می‌کنند.
