ממשקי גז-נוזל מגיעים לעניין מיוחד בביו-רפואה. מיקרו-בועות, חומרי ניגוד אולטרסאונד בשגרה קלינית, זכו לתשומת לב גוברת כפלטפורמות תרנוסטיות בשל התגובה האקוסטית שנשתמרה, יכולות צימוד התרופות והישימות בפתיחת מחסום ביולוגי.
מדענים ב-Skoltech, MIPT, Prokhorov General Physics Institute of RAS, ומספר מוסדות אחרים הוכיחו כי מיקרו-בועות העשויות מחלבון הנקרא אלבומין הן נשאות יעילות לאספקת חומרים פוטודינמיים, שהם תרופות המשמשות במתקדמים טיפול נגד סרטן שמונעת רבות מתופעות הלוואי של טיפול כימותרפי והקרנות.
החוקר הראשי של המחקר, פרופסור דמיטרי גורין מ-Skoltech Photonics, הגיב, "טיפול פוטודינמי כולל הזרקת תרכובת פוטו-סנסיטיזית לזרם הדם והארת הגידול באור שאורך הגל שלו מתאים לתרכובת, או דרך העור או עם אנדוסקופ. לאחר שאנרגיית האור נספגת בחומר הרגיש, זה יוצר רדיקלים חופשיים וצורה אגרסיבית של חמצן, אשר הורג תאים בצורה מאוד ממוקדת באזור החשוף לאור".
המחבר הראשי של המאמר, רומן ברמין בוגר Skoltech MSc, אמר: "מה שעשינו במחקר הזה הוא שהראינו על שני חומרים פוטו-סנסיטיזיים פופולריים שקושרים אותם עם אלבומין, חלבון בסרום בקר, מביאים לפוטואקטיביות רבה יותר שלהם, והקצפת מצומדות החלבון-תרופה לבועות מביאה לשיפור יעילות אפילו יותר. זה יכול לשמש כדי לקדם את הטיפול הפוטודינמי בסרטן."
בניסוי, המדענים השתמשו בשני חומרים מסחריים בעלי רגישות פוטו כדי להראות את ההתקשרות הקוולנטית של אלבומין ל-phthalocyanine של אבץ ואת הקישור האלקטרוסטטי שלו לאלומיניום phthalocyanine. הראשון הוא סוכן טיפול פוטודינמי שקיבל אישור קליני, בעוד שהאחרון עדיין בבדיקה קלינית. כדי "להקציף" בועות אוויר, תמיסת הפתלוציאנין-אלבומין עברה אולטרסאונד בתדירות ובטמפרטורה המתאימים.
ברמין ציין, "למרות שהעברת בועות היא בדרך כלל גישה פופולרית, המחקר הזה הוא הראשון להשתמש בבועות אלבומין בהקשר של טיפול פוטודינמי ועובד עם שני הפתלוציאנינים שחשבנו עליהם. הרעיון מאחורי אספקת בועות מיקרו הוא שהקליפה של בועת אוויר יכולה לארוז בצפיפות את המולקולות של חומרים פוטודינמיים, וניתן 'לפוצץ' בועות בנוחות על ידי אולטרסאונד רפואי באופן מבוקר כדי לשחרר את התרופה".
פרופסור דמיטרי גורין מ-Skoltech Photonics הגיב, "בדיקות הצביעו על כך שהעברת חומר לתאים הצליחה. המטרה הבאה שלנו היא הבנה עמוקה יותר של אינטראקציות מיקרו-בועות-תאים כדי לשפר את הביצועים הטיפוליים."
לאחר בחינת מאפיינים של בועות מיקרו-בועות, הצוות הגיע למסקנה כי למיקרו-בועות מצומדות פוטודינמית יש פרופיל מאפיינים פיזיקוכימיים משופר: הבועות שומרות על קוטר ממוצע כמו מקבילותיהן נטולות ה-phthalocyanine (המשמשות בהדמיית אולטרסאונד), מה שמועיל לשליטה בביצועיהן, תוך כדי באותו זמן בעל ריכוז בועות גבוה יותר ויציבות אחסון.
ברמין אמר, "השאלה הבאה הייתה: האם מיקרו-בועות יגדילו את היעילות של הסוכנים הפוטודינמיים שהם מספקים? הקולגות שלנו מהמכון הכללי לפיזיקה פרוחורוב פיתחו טכניקה באמצעות תרחיף תאי דם אדומים כדי לבדוק בדיוק את זה. התוצאה הייתה ברורה: עבור שני הגורמים, תסביך הפתלוציאנין-אלבומין הוכיח את עצמו כיעיל יותר מפתלוציאנינים רגילים, ואספקת מיקרו-בועות חיזקה עוד יותר את הפוטואקטיביות של התרופה. זה נובע מאריזת המולקולה הצפופה במעטפת המיקרובועות".
עיון ביומן:
- Roman A.Barmin, Elizaveta A. Makismova et al. בועות מיקרו-אלבומין מצומדות עם צבעי אבץ ואלומיניום פתלוציאנין לפעילות פוטודינמית משופרת. קולואידים ומשטחים ב': ממשקים ביולוגיים. DOI: 10.1016/j.colsurfb.2022.112856
