חוקרי ננו-ביוטכנולוגיה תרים אחר דרכים שיאפשרו למערכות סינתטיות לתפוס פיקוד על פעילויות תאיות פשוטות כאשר אלו פגומות
כאשר תאים אינם מסוגלים עוד לבצע את המשימות הנדרשות מהם ע”י הגוף שלנו, התוצאה הינה מחלה. חוקרי ננו-ביוטכנולוגיה תרים אחר דרכים שיאפשרו למערכות סינתטיות לתפוס פיקוד על פעילויות תאיות פשוטות כאשר אלו פגומות. הדבר דורש מערכות שינוע המסוגלות לאצור בתוכן תרופות וחומרים אחרים ולשחררם באופן מבוקר ברגע ובמיקום המתאימים.
מערכת השינוע חייבת להיות מסוגלת להגיב לסביבה החיצונית שלה על-מנת שתוכל לקלוט את האות לפריקת ה”מטען” שלה. צוות מחקר, בראשותו של Frank Caruso מאוניברסיטת מלבורן שבאוסטרליה פיתח עתה מיקרו-מיכל המסוגל לאצור בתוכו אלפי “יחידות מטען” פרטניות המכונה “קפסוזום” (capsosome). אלו מורכבים מכמוסות פולימר שבתוכן הוטמעו ליפוזומים (liposomes, הערך בויקיפדיה) ליצירת תת-מדורים.
כיום, סוג הננו-מוביל העיקרי המשמש בתחום התרופות הינו כמוסה: כמוסות פולימר יוצרות מיכלים יציבים שהינם חדירים-למחצה ומאפשרים תקשורת עם התווך הסובב אותם. אולם, סוגים אלו אינם מתאימים להעברת פרודות קטנות מכיוון שהן מצליחות להימלט מתוכן. ליפוזומים מתאימים לשמירתן של פרודות רפואיות קטנות; אולם, לעיתים קרובות הם בלתי-יציבים ובלתי-חדירים. החוקרים האוסטרליים שילבו עתה בין היתרונות של שתי מערכות אלו למערכת אחת חדישה הקרויה קפסוזומים.
מערכות אלו מיוצרות במספר שלבים. תחילה, סופחים שכבת פולימרים על-גבי כדוריות סיליקה זעירות. פולימרים אלו מכילים יחידות מבנה שאליהן קשורות פרודות כולסטרול. ליפוזומים, שאוגרים בתוכם אנזימים, יכולים להיות מעוגנים בבטחה ליחידות הכולסטרול וע”י כך נקשרים לשכבת הפולימר. לאחר-מכן, מוספות עוד שכבות פולימרים ואזי הן מוצלבות ע”י גשרים די-סולפידיים ליצירת תַּקְרִישׁ (gel) באמצעות תגובות צלוב עדינות ביותר שפותחו במיוחד לשם כך. בשלב האחרון, ליבת הסיליקה מורחקת החוצה ע”י איכול מבלי לפגום במטען החשוב.
ניסויים עם אנזימים, כמודל למטען חשוב, הראו כי הליפוזומים נותרו שלמים וכי המטען לא דלף החוצה. הוספת דֵטֶרְגֵּנְט הביאה לשחרורו של האנזים בצורתו הפעילה. באמצעות הפעלת התגובה האנזימטית, הגורמת לשינוי צבעה של התמיסה, היה אפשר לקבוע את מספר רכיבי הליפוזומים בכל יחידת כמוסה פולימרית כשמונת אלפים.
“מאחר והקפסוזומים הינם ביו-מתכלים ובלתי-רעילים,” אומר אחד מהחוקרים השותפים למחקר, “הם יוכלו להיות מתאימים גם לשימוש כאברונים של תאים מלאכותיים וכמערכות לשינוע תרופות.” בנוסף, החוקרים מתכוונים לעטוף ליפוזומים הממולאים בתערובת של אנזימים שונים יחדיו ולצייד אותם ב”מקלטים” ייחודיים שיאפשרו שחרור מבוקר של כל אנזים ואנזים באופן נפרד במיקום ובזמן הרצוי. עובדה זו תאפשר גם להשתמש ברצף תגובות אנזימטיות עבור תהליכים קטליטיים שונים.
