ננו-כמוסות להובלה מדויקת של תרופות

צוות חוקרים בינלאומי הצליח לפתח סוג חדש לחלוטין של נשא תרופות המיועד להובלה מוכוונת של תרופות לאיבר הנגוע – ננו-כמוסות ג’ל בעלות מעטפת כפולה

[תרגום מאת ד”ר נחמני משה]
צוות חוקרים בינלאומי הצליח לפתח סוג חדש לחלוטין של נשא תרופות המיועד להובלה מוכוונת של תרופות לאיבר הנגוע – ננו-כמוסות ג’ל בעלות מעטפת כפולה.

על אף העובדה כי המחקר נמצא בשלב מאוד בסיסי שלו, המדען Igor Potemkin, פרופסור במחלקה לפיזיקה באוניברסיטת המדינה של מוסקבה, טוען כי הפיתוח של ננו-כמוסות מושלמות להובלה מוכוונת של תרופות על בסיס מחקר זה תהיה אפשרות מעשית כבר בשנים הקרובות, וכי הייצור עצמו יהיה די זול. מדענים מתמקדים כבר שנים רבות בפיתוחן של מערכות להובלה מוכוונת של תרופות. מעבדות רבות ברחבי העולם חוקרות את הנושא הזה, זאת לאור העובדה כי הפוטנציאל הטמון במערכות יעילות שכאלו הוא עצום. “ננו-נשאים” רבים המיועדים להובלת תרופות ליעד מדויק בגוף נוצרו במשך השנים, אולם, המדענים עדיין ניצבים בפני אתגרים רבים. האתגר העליון הוא כיצד למנוע מהתרופה להתחיל את פעילותה לפני שהיא מגיעה למיקום הנכון בגוף.

“נשאים קיימים רבים אוצרים בתוכם תרופות בעזרת יחסי-גומלין אלקטרוסטטיים ארוכי טווח – הנשא נמשך לתרופה הטעונה במטען חשמלי מנוגד. השיטה שלנו אינה מתבססת כלל על קשרים אלקטרוסטטיים – מילוי הננו-ג’ל במולקולות הפעילות, “נעילתן” בנישה ושחרורן המבוקר נשלטים כולם על ידי טמפרטורה. לפיכך, התרופות עצמן יכולות להיות הן טעונות חשמלית והן ניטרליות”, מסביר אחד מהחוקרים. לדברי החוקרים, קיימים אמצעים אחרים להפעלת השחרור של התרופות, למשל, שדה מגנטי חיצוני ורמת חומציות (pH). בכל מקרה, החוקרים עדיין ניצבים בפני הבעיה של יעילות שחרור התרופה.

החוקרים החליטו להשתמש בכמוסות ננו-ג’ל, שבעבר המעיטו בערכן, בתור מערכות הנשיאה. הבעיה העיקרית בשימוש במערכות אלו בעבר הייתה נטייתן להידבק למולקולות שכנות בזמן הטענת התרופות. התנהגות כזו הפכה את ההובלה של התרופות לבלתי אפשרית או לבלתי יעילה לחלוטין. המדענים הצליחו לפתור את הבעיה הזו באמצעות יצירת נשא המורכב, בדומה לביצה, משתי שכבות של קרומיות בעלות מבנים כימיים שונים. השכבה הנקבובית החיצונית היא בעלת תפקיד מגן (מייצב) המונע את ההתקבצות של ננו-הכמוסות, בעוד שהנקבוביות של השכבה הפנימית מסוגלות להיפתח ולהיסגר כתלות בטמפרטורה. בשלב המילוי, הנקבוביות של שתי השכבות פתוחות והננו-ג’ל סופג לתוכו את מולקולות התרופה, זאת בדומה לספוג. בשלב הבא משנים את הטמפרטורה והנקבוביות שבתוך השכבה הפנימית נסגרות ונועלות בכך את התרופות המוכנות להובלה מבלי לפגוע ביעילותן. בשלב הבא, הנקבוביות נפתחות שוב והמולקולות הפעילות תשוחררנה רק במיקומים המתאימים מבחינת הטמפרטורה. הסינתזה של שתי השכבות בוצעה מסביב לליבת סיליקה. בשלב הסופי, הליבה התמוססה כימית תוך יצירת נישה ריקה המוכנה למילוי בתרכובות הפעילות.

הבעיה העיקרית במחקר זה הייתה העובדה כי החוקרים פעלו כמעט ללא וודאות, כאשר הם אינם יודעים כיצד תתנהג הננו-כמוסה, האם הנישה שבתוכה תישאר יציבה לאחר הרחקת ליבת הסיליקה או שהיא תקרוס, והאם גודל הנקבובית יספיק ללכידת התרופה ולשחרורה כנדרש בזמן ההובלה בתוך הגוף. למרבה המזל, החששות הללו התבררו כחסרי בסיס – בתגובה לשינויי הטמפרטורה, הנקבוביות נפתחו ונסגרו כצפוי, תכולת הכמוסה נותרה ללא פגע, והנישה הפנימית לא רק שנותרה יציבה מבחינת המבנה שלה, אלא שהיא אף התרחבה בהשוואה לגודלה המקורי.

בשלב זה, המחקר מהווה מחקר בסיסי לחלוטין, והוא נועד במקור להדגים את היתכנות הרעיון. הניסויים עצמם נערכו בטווח טמפרטורות של 42-32 מעלות צלזיוס, קצת מעל הטמפרטורה המתאימה למערכות ביולוגיות, אולם החוקרים בטוחים כי הם יצליחו להתאים את טווח הטמפרטורות לגוף האנושי.

תקציר המאמר

שיטה להכנת נשאים לתרופות והמבנה הננומטרי שלהם. לכידת ושחרור התרופה תלויים בטמפרטורה הסובבת את מערכת הנשיאה. [באדיבות: Igor Potemkin/Scientific Reports]