به گزارش سیناپرس همدان، تیمی از مهندسان زیست‌پزشکی از دانشگاه براون یک سیستم تحویل دارو مبتنی بر هیدروژل را توسعه داده‌اند که محیط اسیدی تومور را متعادل می‌کند و فعالیت ضد سرطانی داروی شیمی‌درمانی را تا حد زیادی افزایش می‌دهد.
سیستم هیدروژل، که تزریقی است، به عنوان بافر داروی دوکسوروبیسین عمل می کند و آن را مستقیماً به تومورهای بدخیم می رساند و به کاهش عوارض جانبی ناخواسته ای که زمانی که دارو مستقیماً در محل مورد نظر منتشر نمی شود، کمک می کند. محققان می گویند این هیدروژل که برای متعادل کردن سطح pH طراحی شده است، این پتانسیل را دارد که به طور قابل توجهی درمان های فاز شیمی درمانی را بهبود بخشد و با خنثی کردن محیط اسیدی در تومورها، خطر گسترش سرطان های تهاجمی در بدن را کاهش دهد.
زهرا احمد، نویسنده اصلی مطالعه و دانشجوی دکتری در آزمایشگاه براون و استادیار مهندسی ویکاس سریواستاوا گفت: این تحقیق در هسته خود، به کاهش برخی از مشکلات حیاتی که ما در درمان سرطان با آن روبرو هستیم می پردازد.
احمد و سریواستاوا توضیح می‌دهند که در منطقه‌ای که به عنوان ریزمحیط تومور شناخته می‌شود، عوامل زیادی می‌توانند بر پیش آگهی بیمار و اثربخشی شیمی‌درمانی تأثیر منفی بگذارند. یکی از مشکلات اصلی اسیدوز است که در آن محیط تومور اسیدی تر می شود و سطح pH به شدت کاهش می یابد.
در بیماران مبتلا به سرطان، این احتمال متاستاز را افزایش می دهد که از طریق آن سرطان به سایر قسمت های بدن گسترش می یابد. همچنین اثربخشی داروهای شیمی درمانی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. به عنوان مثال، در محیط‌های اسیدی، دوکسوروبیسین، یکی از داروهای شیمی‌درمانی پیشرو در حال حاضر، از آنچه به دام انداختن یون می‌گویند عبور می‌کند. اساساً، دارو در محیط اسیدی خارج از سلول‌ها به دام می‌افتد و نمی‌تواند به داخل آنها نفوذ کند، که این اتفاق از کشتن سلول‌های سرطانی جلوگیری می‌کند.
دوکسوروبیسین سمی است و هنگامی که از طریق روش فعلی تزریق داخل وریدی تجویز می شود، بین سلول های سرطانی و سلول های سالم غیر سرطانی تمایزی قائل نمی شود و منجر به عوارض جانبی قابل توجهی خواهد شد. ترکیب این چالش ها با هم این نتیجه را دارد که هیچ کدام از روش های فعلی برای متعادل کردن مستقیم سطح pH اسیدی در تومورهای سرطانی وجود ندارد.
اینجاست که هیدروژلی که تیم مهندسی کرده است وارد ماجرا می شود. احمد گفت: کاری که ما در تلاش آن هستیم که انجام دهیم این است که روشی را برای تحویل محلی دوکسوروبیسین و همچنین کاهش اسیدوز به طور همزمان ایجاد کنیم. برای انجام این کار، ما یک هیدروژل تزریقی ایجاد کردیم که در آن تحویل دوکسوروبیسین را با چیزی برای مبارزه با PH اسیدی در ناحیه محلی تومور ترکیب کردیم. در این مورد، ما از بی کربنات سدیم استفاده کردیم، یک ترکیب شیمیایی که معمولا برای درمان سوء هاضمه اسیدی استفاده می شود.
آزمایش‌های اولیه روی سلول‌های سرطان سینه در شرایط آزمایشگاهی نشان می‌دهد که این روش کارآمد است. هیدروژل به عنوان یک بافر عمل می کند و از بی کربنات سدیم برای افزایش سطح pH بهره می برد، که سپس باعث می شود قدرت شیمی درمانی دوکسوروبیسین در کشتن سلول های سرطانی از یک یا دو به سه برابر افزایش یابد.
تیم تحقیقاتی سریواستاوا بیش از سه سال است که روی این پروژه کار می کند. او این کار را به عنوان یک پیشرفت گام به گام پس از شروع به بررسی تنظیم pH در ریزمحیط اسیدی تومور توصیف می کند.
سریواستاوا، که آزمایشگاهش در دانشکده مهندسی براون، تحقیقاتی را در زمینه مکانیک جامدات، مواد نرم و زیست‌شناسی مکانیکی انجام می‌دهد، گفت: زمانی که ما در تنظیم pH با استفاده از هیدروژل‌ها موفق شدیم، که تحقیقات دیگر نشان داده است این روش متاستاز را در برخی سرطان‌ها کاهش می‌دهد، سپس شروع به کشف چگونگی رساندن یک سیستم انتقال بی کربنات سدیم به محل دقیق تومور کردیم.
او ادامه داد: ما یک هیدروژل تزریقی را فرموله کردیم که می‌تواند به صورت موضعی تحویل داده شود و توانایی تنظیم pH محیط تومور را دارد. سپس به این فکر کردیم که آیا می‌توانیم همزمان یک داروی شیمی‌درمانی را نیز همراه آن تجویز کنیم. آیا می‌توانیم دوکسوروبیسین را به صورت محلی با استفاده از همان وسیله انتقال تحویل دهیم؟ ما اکنون همه این کارها را با هم به صورت عالی انجام داده‌ایم و نتایج بسیار امیدوارکننده‌ای را روی دو رده سلول سرطانی در شرایط آزمایشگاهی بررسی کردیم.
محققان به دلیل استفاده روزافزون و تطبیق پذیری آن، تصمیم گرفتند یک هیدروژل زیست سازگار را به عنوان سیستم تحویل خود بسازند. به عنوان مثال، هیدروژل ها برای تولید لنزهای تماسی، محصولات بهداشتی، حامل دارو و پانسمان های پزشکی استفاده می شوند. سیستم هیدروژلی که محققان توسعه داده اند را می توان قبل از استفاده برای مدت طولانی در دمای 4 درجه سانتیگراد نگهداری کرد و برای استفاده پزشکی مناسب است.
در مرحله بعدی در این تحقیقات، تیم امیدوار است که سیستم ترکیبی تنظیم کننده pH و ارائه هیدروژل درمانی خود را در تنظیمات پیش بالینی اعمال کند و از آزمایش در لوله های آزمایش به آزمایش روی حیوانات و در نهایت پیشرفت به بیماران انسانی تبدیل شود.
این کار در ACS Applied Materials & Interfaces منتشر شده است.
مترجم: سید سپهر ارومیهء