الروبوتات النانوية ذاتية الدفع تقلص أورام المثانة لدى الفئران بنسبة 90% - عالم الفيزياء

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/self-propelling-nanobots-shrink-bladder-tumours-in-mice-by-90-physics-world-2.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/self-propelling-nanobots-shrink-bladder-tumours-in-mice-by-90-physics-world-2.jpg" data-caption="العلاج المستهدف تراكم الروبوتات النانوية في الورم الذي تم تصويره بواسطة الفحص المجهري. (مجاملة: IRB برشلونة)">

تخيل جيشًا من الجسيمات ذاتية الدفع المغطاة بالنظائر المشعة، والتي يقل حجمها بمقدار 2500 إلى 10,000 مرة عن ذرة الغبار، والتي عند حقنها في الجسم، تبحث عن الأورام السرطانية وتلتصق بها، مما يؤدي إلى تدميرها. يبدو وكأنه خيال علمي؟ لكن الأمر ليس كذلك بالنسبة للفئران المصابة بسرطان المثانة.

أفاد باحثون في إسبانيا أن الجسيمات النانوية التي تحتوي على اليود المشع والتي تدفع نفسها عند التفاعل مع اليوريا لديها القدرة على التمييز بين أورام المثانة السرطانية والأنسجة السليمة. تخترق هذه "الروبوتات النانوية" المصفوفة خارج الخلية للورم وتتراكم داخلها، مما يتيح للعلاج بالنويدات المشعة الوصول إلى هدفه المحدد. وفي دراسة أجريت في معهد الهندسة الحيوية في كاتالونيا (IBEC) في برشلونة، أظهرت الفئران التي تلقت جرعة واحدة من هذا العلاج انخفاضًا بنسبة 90٪ في حجم أورام المثانة مقارنة بالحيوانات غير المعالجة.

قد يُحدث هذا النهج الجديد ثورة في علاج سرطان المثانة يومًا ما. يعد سرطان المثانة عاشر أكثر أنواع السرطان شيوعًا في العالم، حيث تم تشخيص أكثر من 600,000 ألف حالة جديدة في عام 2022 وأكثر من 220,000 ألف حالة وفاة على مستوى العالم، وفقًا للمرصد العالمي للسرطان التابع لمنظمة الصحة العالمية.

يتم حاليًا علاج سرطان المثانة غير الغازي للعضلات، والذي يمثل 75% من الحالات، عن طريق استئصال الورم متبوعًا بالحقن داخل المثانة للعلاج الكيميائي أو أدوية العلاج المناعي في المثانة. ومع ذلك، فإن توصيل الدواء يمثل تحديًا خاصًا، وذلك بسبب انخفاض نفاذية الظهارة البولية (الأنسجة المبطنة للجزء الداخلي من المسالك البولية)، وامتلاء محتوى البول وغسل الأدوية لاحقًا. كما أن هذه العملية غير مريحة للمرضى، حيث يحتاجون إلى تحريك أجسادهم على فترات أثناء الاستلقاء لتمكين الأدوية من الوصول إلى جميع جوانب جدار المثانة. بعد العلاج، هناك خطر تكرار المرض بنسبة 30-70% خلال خمس سنوات.

لتحسين النتائج السريرية، الباحث الرئيسي صموئيل سانشيز ويهدف وزملاؤه إلى تطوير علاجات مبتكرة وأكثر فعالية لسرطان المثانة، وفي هذه العملية، تقليل معدلات تكرار المرض. بالإضافة إلى ذلك، فإن العلاج بجرعة واحدة من شأنه أن يقلل بشكل كبير من تكلفة العلاج، والتي تتطلب حاليًا ما بين ستة إلى 14 حالة دخول إلى المستشفى.

ابتكر الفريق روبوتات نانوية من جزيئات السيليكا النانوية متوسطة المسام مع مكونات وظيفية مختلفة على أسطحها. وتشمل هذه النظائر المشعة لتصوير PET أو العلاج بالنويدات المشعة، وبروتين اليورياز، الذي يتفاعل مع اليوريا في البول ويمكّن الروبوت النانوي من الدفع.

الكتابة في طبيعة التكنولوجيا النانويةأفاد الباحثون أنه عندما أضافوا قطرة من الروبوتات النانوية إلى محلول يحتوي على 300 ملي مولار من اليوريا، أظهرت الروبوتات النانوية حركة محتشدة، وشكلت جبهات نشطة وقوية ودوامات ثلاثية الأبعاد. وبدون اليوريا، ترسب الروبوتات النانوية ببساطة بالقرب من موقع الإضافة.

لفحص ما إذا كانت الروبوتات النانوية يمكنها الوصول إلى الورم في الجسم الحيوقام الفريق بتقييم سلوكهم في الفئران الحاملة للورم. أظهرت صور التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) أن الإشارات الصادرة عن الروبوتات النانوية ذات العلامات الإشعاعية كانت موجودة في مكان مشترك مع موضع الورم، كما هو محدد عبر التصوير بالرنين المغناطيسي، مع رؤية النشاط الإشعاعي بشكل أساسي في موقع الورم المستهدف. فقط الفئران التي تم حقنها بالروبوتات النانوية بالإضافة إلى اليوريا أظهرت تراكمًا كبيرًا في كتلة الورم - أظهرت الروبوتات النانوية التي تم تسليمها في الماء والجسيمات النانوية الضابطة (بدون اليورياز) التي تم تسليمها في الماء أو اليوريا الحد الأدنى من امتصاص الورم.

ويشير الباحثون إلى أن حركة الروبوتات النانوية تساعدها على اختراق كتلة الورم. "تفتقر الروبوتات النانوية إلى أجسام مضادة محددة للتعرف على الورم، وعادة ما تكون أنسجة الورم أكثر صلابة من الأنسجة السليمة، ولكن هذا ليس هو الحال في أورام المثانة" يوضح المؤلف الأول المشارك ميريتكسل سيرا الدار البيضاء من إيبك. "لقد لاحظنا أن هذه الروبوتات النانوية يمكنها تحطيم المصفوفة خارج الخلية للورم عن طريق زيادة الرقم الهيدروجيني محليًا من خلال تفاعل كيميائي ذاتي الدفع. هذه الظاهرة فضلت اختراق الورم بشكل أكبر. ويعتقد الباحثون أن الروبوتات النانوية تصطدم بالمسالك البولية كما لو كانت جدارًا، ولكنها تخترق الورم وهو أكثر إسفنجية.

لاحظ الفريق أن تحديد الروبوتات النانوية في الصور المجهرية للأنسجة المشرحة كان أمرًا صعبًا. بعد فشل تقنيات المجهر الضوئي متحد البؤر، الباحثين في اي ار بي برشلونة طور نظامًا مجهريًا يعتمد على الصفائح الضوئية، يعتمد على إضاءة الليزر المستوية، وهو قادر على مسح الطبقات المختلفة للمثانة وإنشاء إعادة بناء ثلاثية الأبعاد للعضو بأكمله.

يقول: "إن نظام الفحص المجهري للصفائح الضوئية المرنة المتناثرة الذي قمنا بتطويره مكننا من القضاء على الضوء المنعكس عن الورم نفسه، مما يسمح لنا بتحديد وتحديد موقع الجسيمات النانوية في جميع أنحاء العضو دون وضع علامات مسبقة، وبدقة غير مسبوقة". جوليان كولومبيلي من IRB برشلونة.

تجذب البكتيريا المهندسة النظائر المشعة القاتلة للسرطان إلى الأورام

ولتقييم التأثير العلاجي لهذه التقنية، قام الفريق بتسمية الروبوتات النانوية بمادة اليود-131 (¹³¹I، وهو نظائر مشعة يشيع استخدامها في العلاج بالنويدات المشعة)، وتم إعطاؤها للفئران الحاملة للورم. العلاج بالجرعة المفقودة ¹³¹أوقفت الروبوتات النانوية الموجودة في اليوريا نمو الورم أثناء تناول جرعات عالية ¹³¹أدت الروبوتات النانوية التي تم إدخالها في اليوريا إلى انخفاض حجم الورم بنسبة 90٪ تقريبًا مقارنة بالحيوانات غير المعالجة.

يقول سانشيز عالم الفيزياء أن الخطوات التالية للفريق هي تغليف الأدوية الصغيرة المستخدمة حاليًا في العلاج الكيميائي ومواصلة اختبار كفاءة الروبوتات النانوية كحاملات للأدوية. إنهم يعتزمون في نهاية المطاف توسيع نطاق الروبوتات النانوية ودراسة المسارات التنظيمية للتحرك نحو التجارب السريرية الأولى في السنوات الثلاث إلى الأربع المقبلة، عبر IBEC. علاجات الروبوتات النانوية.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/self-propelling-nanobots-shrink-bladder-tumours-in-mice-by-90/