ترانوستیک؛ همزمان تشخیص و درمان با یک نانوذره
پژوهشگران دانشگاه ملی پوسان (Pusan National University) در کره جنوبی با توسعهٔ نانوذرات هوشمند و بهره گیری از یادگیری ماشینی، موفق به ساخت سیستمهای درمانی و تشخیصی همزمان برای آسیبهای مغزی تروماتیک شدهاند؛ فناوریای که میتواند دقت درمان را افزایش دهد، روند بهبودی را بهبود بخشد و امکان پایش لحظهای آسیبهای عصبی را فراهم کند.
به گزارش سیناپرس، آسیب مغزی تروماتیک (TBI) یکی از چالشهای پیچیده و جدی در پزشکی مدرن است که میلیونها نفر را در سراسر جهان تحت تأثیر قرار میدهد و اغلب منجر به ناتوانیهای طولانیمدت میشود. ساختار پیچیدهٔ مغز و حساسیت بالای بافتهای عصبی، تشخیص و درمان این آسیبها را دشوار میکند. در این میان، تحقیقات نوآورانهای در تقاطع نانوفناوری و علوم اعصاب ظهور کرده است که وعدهٔ تحول در مدیریت TBI را میدهد. پروفسور یون هاک کیم (Yun Hak Kim) و تیمش در دانشگاه ملی پوسان با هدایت پژوهشی پیشگام، نانوذرات «ترانوستیک» را توسعه دادهاند؛ ذراتی که بهطور همزمان قابلیت تشخیص و درمان آسیبهای مغزی را دارند.
چالش اصلی درمان TBI تنها به ضربهٔ اولیه محدود نمیشود؛ بلکه امواج ثانویهای از التهاب، استرس اکسیداتیو و تخریب عصبی، حتی پس از رفع آسیب اولیه، به روند آسیب ادامه میدهند. روشهای بالینی سنتی اغلب ناکافی هستند و با مشکلاتی مانند نفوذ کم داروها از سد خونی-مغزی و عدم توانایی پایش لحظهای پاسخ بافت مواجهاند. نانوذرات ترانوستیک با ترکیب قابلیتهای تشخیصی و درمانی در یک پلتفرم پویا، این محدودیتها را پشت سر میگذارند. این ذرات قادرند از سد دفاعی مغز عبور کنند، داروهای محافظ عصبی یا ضدالتهابی را به محل آسیبدیده برسانند و همزمان بهعنوان نانوحسگرهای بیولوژیک، بازخورد لحظهای از وضعیت بافت ارائه دهند.
ویژگی متمایز این نانوذرات، توانایی پاسخدهی به محیط زیست بیوشیمیایی بافت آسیبدیده است. این ذرات میتوانند تغییرات pH، نشانگرهای استرس اکسیداتیو و فعالشدن آنزیمهای خاص را شناسایی کنند و با تغییر الگوی آزادسازی دارو یا افزایش سیگنالهای تصویربرداری، پزشکان را قادر میسازند تأثیر درمان را بهصورت زنده مشاهده و استراتژیها را تنظیم کنند. این توانمندی دوگانه، اساس فلسفهٔ «ترانوستیک» را شکل میدهد که درمان و تشخیص را در یک مداخلهٔ نانومقیاس ادغام میکند.
تیم پژوهشی پروفسور کیم مجموعهٔ گستردهای از پلتفرمهای نانودرمانی را بررسی کرده است که در مدلهای پیشبالینی TBI امیدبخش بودهاند. از جمله نانوذرات پلیاستایرن PEGدار با قابلیت هدفگیری دقیق مغز، نانوذرات سیلیکونی متخلخل برای بارگیری دارو و تجزیهٔ کنترلشده، نانوذرات کربندات با ویژگیهای فلورسانس و آنتیاکسیدانی، نانوذرات دندریمر برای اتصال چندگانهٔ داروها و نانوذرات لیپیدی با کارایی بالا در انتقال مولکولهای محافظ عصبی. علاوه بر انتقال دارو، نانوآنزیمهای کربندات با تقلید فعالیت آنزیمی طبیعی، گونههای واکنشپذیر اکسیژن را خنثی کرده و استرس اکسیداتیو پس از TBI را کاهش میدهند.
بخش تشخیصی این نانوذرات شامل نانوحسگرهای پیچیدهای است که به محیط خارج سلولی و نشانگرهای بافت آسیبدیده پاسخ میدهند. حسگرهای پپتیدی به آنزیمها و پروتئینهای فعالشده متصل میشوند و حسگرهای هدفمند ماتریکس خارج سلولی و فیبرینوژن، اختلالات ساختاری و انعقادی را شناسایی میکنند. این سیستم، تصویری لحظهای از روند آسیب فراهم میکند و ارزیابی پویا از شدت و پاسخ به درمان را ممکن میسازد.
ترکیب این فناوریها با هوش مصنوعی و مهندسی زیستی افقهای تازهای باز کرده است. الگوریتمهای یادگیری ماشینی میتوانند الگوهای پیچیدهٔ دادهها را تفسیر و مدلهای پیشبینی آسیب و رژیمهای درمانی شخصیسازیشده ارائه کنند. نانوپلتفرمهای مهندسیشدهای که به سیگنالهای زیستشیمیایی پاسخ میدهند، آیندهای را ترسیم میکنند که درمانها هدفمند، کمتهاجمی و از طریق حلقههای بازخورد هوشمند بهینهسازی میشوند.
با وجود این، تحقق درمانهای بالینی ایمن و مؤثر، چالشهایی چون زیستسازگاری و کاهش سمیت طولانیمدت نانوذرات را پیش رو دارد. طراحی هوشمندانه نانوذرات برای تخریب در واکنش به سیگنالهای درونسلولی، از جمله تغییرات pH یا فعالیت آنزیمها، میتواند اثرات جانبی را به حداقل برساند.
پیشرفتهای تیم دانشگاه ملی پوسان نویدبخش تحولی بزرگ در مراقبتهای مغزی است. با ادغام تشخیص و درمان در یک نانوپلتفرم، نانوذرات ترانوستیک میتوانند سرعت شناسایی آسیب، دقت دارورسانی و پایش روند بهبود را افزایش دهند و چشمانداز پزشکی شخصیسازیشدهٔ مغز را واقعی سازند.
