شناسايي تغييرات اپيژنتيکي با نانوسياليت

گروهي از پژوهشگران دانشگاه کرنل با استفاده از سيستمي از کانال‌هاي نانوسياليت و ميکروسکوپ فلورسانس چندرنگي موفق به ابداع روشي شدند که مي‌تواند پيوند بين DNA و پروتئين‌هاي چسبيده به DNA، که به هيستون معروف هستند، را در مکان‌هاي ويژه‌اي در طول مولکول‌هاي منفرد DNA مورد تحليل قرار دهد. داده‌هاي بدست آمده از اين روش اطلاعاتي درباره حالت‌ به اصطلاح اپيژنتيکي يک سلول، که منعکس‌کننده تفاوت ژن‌هايي است که يک سلول مشخص در هر لحظه از زمان بروز مي‌دهد (express)، بدست مي‌دهند.

هر سلولي در بدن داراي ساختار ژنتيکي يکساني مي‌باشد پس چه عاملي باعث تمايز سلول‌هاي جگر از سلول‌هاي قلب در يک سري از اصلاحات DNA، مانند متيلاسيون، مي‌گردد؟ متيلاسيون مي‌تواند مجموعه ويژه‌اي از ژن‌هاي بروز يافته از يک نوع خاصي از سلول را تعيين کند. اين اصلاحات به اصلاحات اپيژنتيکي، و نه تغييرات ژنتيکي، معروف هستند زيرا آنها توالي DNA را تغيير نمي‌دهند بلکه در خواص ساختاري آن تغييراتي ايجاد مي‌کنند.

تکنيک‌هاي فراواني براي مطالعه چنين تغييرات اپيژنتيکي در اختيار محققان وجود دارد، ولي اين روش‌ها نياز به تعداد بسيار زيادي سلول دارند و به همين خاطر تصوير ميانگيني از حالت اپيژنتيکي بدست مي‌دهند. علاوه بر اين، اين روش‌ها قادر به پيمايش کليه ژن‌ها نيستند و حتي نمي‌توانند دو گونه از تغييرات اپيژنتيکي را به‌طور همزمان بررسي نمايند.

گروه کرنل براي رفع اين محدوديت‌ها يک افزاره نانوسياليت ساخته است که مي‌تواند جرياني از مولکول‌هاي منفرد DNA را از يک کانال و آشکارساز عبور دهد و فلورسانس DNA و پروتئين‌هاي وابسته به آن را در هر لحظه از زمان ضبط و تحليل نمايد. اين پژوهشگران همچنين نشان دادند که قادر به جداسازي DNA از پروتئين‌ها، برچسب‌گذاري آنها با مولکول‌هاي فلورسانسي که مي‌توانند به پايه‌هاي متيله شده پيوند بخورند، و آشکارسازي مکان‌هاي مشخص متيلاسيون DNA، هستند.

اين محققان در مجموعه آزمايش‌هاي خود، از سيستم نانوسياليت براي مشخص کردن فرکانس و انطباق حالت‌هاي اپيژنتيکي در مولکول‌هاي منفرد DNA استفاده کردند. با اين حال، اين محققان معتقد هستند که قادر خواهند بود افزاره خود را براي منظم‌سازي ساختارهاي DNA- پروتئين بر اساس علامت‌هاي اپيژنتيکي آنها استفاده کنند. قطعه‌هاي کرومزومي منظم شده مي‌توانند با ابزارهاي مطالعاتي DNA، مانند توالي DNA، مورد مطالعه بيشتر قرار گيرند.

نتايج اين تحقيق در مجله‌ي Analytical Chemistry منتشر شده است.

http://nano.cancer.gov/action/news/2010/mar/nanotech_news_2010-03-18e.asp

استفاده از مخلوط نانوذرات براي درمان سرطان

محققان دانشگاه کاليفرنيا و موسسه فناوري ماساچوست (MIT) به مخلوطي از نانوذرات دست‌يافته‌اند که مي‌توانند به صورت هماهنگ درون جريان خون حرکت کرده و تومورهاي سرطاني را شناسايي نموده، به آنها چسبيده و آنها را از بين ببرند.

مايکل سِيلور استاد شيمي و بيوشيمي دانشگاه کاليفرنيا در سن‌ديگو مي‌گويد: «اين اولين نمونه از مزاياي به‌کارگيري يک نانوسامانه هماهنگ در مبارزه با سرطان است».

اين محققان يک سامانه حاوي دو نانوماده مختلف با اندازه تنها چند نانومتر توسعه داده‌اند که قابل تزريق در خون مي‌باشد. نانوماده اول مي‌تواند تومورها را در موش شناسايي کرده و به آنها بچسبد و نانوماده دوم اين تومورها را از بين مي‌برد.

قبلاً ابزارهاي نانومقياسي براي چسبيدن به سلول‌هاي بيمار يا رهايش داروها به صورت اختصاصي به اين سلول‌ها توسط محققان توسعه يافته‌اند. اما عملکرد اين ابزارها اغلب با يکديگر تداخل پيدا مي‌کند.

سانگيتا باتيا استاد فيزيک، زيست‌مهندسي و علوم و فناوري سلامتي در MIT مي‌گويد: « به عنوان مثال نانوذره‌اي که براي چرخش طولاني‌مدت در بدن بيمار سرطاني طراحي شده است، بسيار محتمل است که با تومور برخورد کند. با اين حال شايد اين ذره نتواند پس از يافتن سلول‌هاي سرطاني به آنها بچسبد. به همين ترتيب ذره‌اي که براي چسبيدن به سلول‌هاي سرطاني طراحي شده است، شايد نتواند آنقدر در جريان خون باقي بماند که با تومور سرطاني برخورد کند».

زماني که دارويي روي يک بيمار اثر نمي‌کند، پزشک معالج مخلوطي از مولکول‌هاي دارويي را تجويز مي‌کند. اين راهبرد مي‌تواند در درمان سرطان بسيار موثر باشد، زيرا در آنجا بايد بيشترين تعداد جبهه ممکن را در برابر تومور بگشاييم.

درمان تومورها با استفاده از نانوذرات بسيار دشوار است، زيرا سلول‌هاي ايمني بدن به نام فاگوسيت‌هاي تک‌هسته‌اي به آنها حمله کرده و با حذف آنها از جريان خون، از رسيدن نانومواد به مقصدشان جلوگيري مي‌کنند.

دو تن از دانشجويان تحصيلات تکميلي دانشگاه کاليفرنيا و موسسه فناوري ماساچوست در رأس تلاش براي توسعه دو نانوماده مجزا (با قابليت کار به صورت هماهنگ) بودند تا بتوانند بر اين مشکل و مشکلات ديگر غلبه کنند. اولين ذره، «فعال‌کننده» نانوميله طلاست که به وسيله تراوش از طريق رگ‌هاي خوني وارد تومورها شده و در آنجا جمع مي‌شود. ذرات طلا کل تومور را پوشانده و با جذب تابش ليزر مادون قرمز که در شرايط عادي بي‌خطر است، همانند يک آنتن عمل نموده و تومور را گرم مي‌کند.

پس ازگردش نانوميله‌هاي طلا در جريان خونِ موشِ داراي تومور اِپيتليال به مدت سه روز، محققان از يک ليزر ضعيف براي گرم کردن ميله‌هاي متصل به تومور بهره بردند. اين امر موجب حساس شدن تومورها گرديده و در اين مرحله نانوذره دوم که نانوکرم‌هاي اکسيد آهن و يا ليپوزوم‌هاي حاوي دوگزوروبيسين بود، به موش تزريق شد. اين نانوذره دوم با مولکول خاصي که مي‌توانست تومور حساس شده با گرما را هدف بگيرد، پوشانده شده بود.

سِيلور مي‌گويد: «عملکرد اين سامانه همانند حمله سربازان به مقر دشمن است. ابتدا نيروهاي ويژه وارد پايگاه دشمن شده و هدف را نشانه‌گذاري مي‌کنند. سپس نيروي هوايي وارد عمل شده و بمب‌هاي هدايت شونده با ليزر را روي هدف مي‌ريزد. اين سامانه به نحوي طراحي شده است که کمترين آسيب جانبي را به بدن وارد نمايد».

جزئيات اين تحقيق در Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است.

http://www.physorg.com/news181837761.html

ساخت رايانه‌هاي الهام‌گرفته از اعصاب با کمک نانوذرات

پژوهشگران فرانسوي براي اولين بار توانستند ترانزيستوري ابداع کنند که مي‌تواند کارهاي اصلي سيناپس (نقطه اتصال دو عصب) را تقليد کند. اين ترانزيستور ، که از پنتاسن و نانوذرات طلا ساخته شده‌است و به NOMFET (ترانزيستور اثر ميداني براي حافظه آلي نانوذره‌اي) معروف است، راه را به سوي نسل‌هاي جديدي از رايانه‌هاي الهام‌گرفته از اعصاب باز مي‌کند که قادر به انجام رفتاري مشابه با سيستم عصبي هستند.

یک ترانزیستور آلی جدیداً توسعه یافته، راه را به سوی نسل‌های جدیدی از رایانه‌های عصبی گشوده است.

در توسعه راهبرد‌هاي جديد براي پردازش اطلاعات، يکي از رهيافت‌ها شامل تقليد از روشي مي‌شود که سيستم‌هاي زيستي مانند شبکه‌هاي عصبي طبق آن عمل مي‌کنند، تا مدارهاي الکترونيکي با خواص تازه‌اي ساخته شود. در سيستم عصبي يک سيناپس باعث انتقال پيغام الکتريکي از يک عصب به عصب ديگر و نيز سازگاري پيغام بر حسب طبيعت سيگنال ورودي (خاصيت شکل‌پذيري) مي‌شود.

خاصيت شکل‌پذيري است که باعث شده است محققاني از CNRS (آژانس علوم ملي فرانسه) و CEA (کمسيون انرژي اتمي فرانسه) بتوانند با NOMFET به موفقيت برسند.

يک ترانزيستور ، آجر بنيادي هر مدار الکترونيکي، مي‌تواند به عنوان يک سوئيچ ساده مورد استفاده قرار گيرد- يعني مي‌تواند به يک سيگنال اجازه ورود بدهد يا ندهد- و يا اينکه کارهاي بسيار ديگري انجام دهد (تقويت، مدولاسيون، رمزگذاري و غيره) .

نوآوري NOMFET در ادغام ابتکاري يک ترانزيستور آلي با نانوذرات طلا است. اين نانوذرات کپسوله شده، که در کانال ترانزيستور قرار گرفته و با پنتاسن پوشش داده شده‌اند، داراي خاصيت حافظه‌اي هستند و به گونه‌اي عمل مي‌کنند که مشابه رفتار يک سيناپس در انتقال پتانسيل‌هاي کنشي بين دو عصب است. بنابراين، خاصيت مذکور به اين مولفه الکترونيکي اين توانايي را مي‌دهد که به‌عنوان تابعي از سيستمي که در آن قرار مي‌گيرد، نمود يابد. عملکرد آن قابل مقايسه با حداقل هفت ترانزيستور CMOS است که تاکنون براي ايجاد خاصيت شکل‌پذيري استفاده مي‌شده است.

نتايج اين تحقيق در مجله‌ي Advanced Functional Materials منتشر شده‌است.

http://www.sciencedaily.com/releases/2010/01/100125122101.htm

دارورساني هدفمند با کمک نانوپروب‌ها

نشان داده‌شده که گونه‌هاي مختلف نانوذرات در تزريق مستقيم داروهاي سرطان به سلول‌هاي تومور و در نتيجه کاهش آسيب به سلول‌هاي سالم، موثر هستند. ‌‌اکنون جوزف ايروداياراج وجيجي ‌چن، از دانشگاه پوردو نشان داده‌اند که نانوميله‌هايي از طلا که با داروي سرطان سينه"هرسپتين" روکش‌داده شده‌اند، مي‌توانند به اندوزوم‌هاي سلولي برسند. اين اندو‌زوم‌‌ها، يک تابع مرتب‌کننده را جهت تزريق اين دارو به مکان‌هاي مناسب، ايجاد مي‌نمايند.

دکتر ايرودياراج مي‌گويد: ما توانايي رديابي اين نانوذرات در قسمت‌هاي مختلف سلولي در سلول‌هاي زنده را اثبات کرده‌ايم و محلي را که آنها به صورت کمي تجمع مي‌کنند را نيز نشان داده‌ايم.

نانوپروب‌هايي که در اين مطالعه مورد استفاده قرار گرفته‌اند از طلا و ذرات مغناطيسي ساخته‌شده‌اند. يک روبشگر MRI مي‌تواند اجزاي مغناطيسي نانوپروب‌ها را رديابي کند، در حالي‌که فرآيند ميکروسکوپي حساس‌تري به نام طيف‌نگاري همبستگي‌ فلئورسانس که توانايي شناسايي تک‌مولکول‌ها را نيز دارد، مي‌تواند طلا را نيز شناسايي نمايد.

اين نانوپروب‌ها درون سلول‌هاي زنده تومور انسان در آزمايشگاه تزريق شدند. دکتر ايروداياراج و دانشجوي وي با استفاده از نشانگرهاي فلوئورسانت در سلول‌هاي متفاوت يا در اجزاي درون سلول توانستند تعداد نانوپروب‌هاي تجمع‌يافته در اندوزوم‌ها، ليزوزوم‌ها و غشاء‌هاي آن سلول‌ها را اندازه‌گيري نمايند.

در اين مطالعه، اندوزوم‌ها بخش عمده‌اي از نانوميله‌هاي حاوي هرکپتين را دريافت کردند. اما ليزوزوم‌ها که همانند واحدهاي جمع‌آوري زباله در سلول‌ها عمل نموده و تأثير‌گذاري دارو جلوگيري مي‌کنند، غلظت کمتري از نانوميله‌ها را دريافت مي‌کنند.

در مرحله بعد دکتر ايروداياراج تلاش خواهد کرد تا داروهاي چندگانه را به يک نانوذره متصل نموده و توزيع آنها درن سلول‌ها را رديابي نمايد. همچنين وي تصميم دارد که زمان رهاشدن داروها از اين نانوپروب‌ها پس از اتصال به سلول تومور را اندازه‌گيري نمايد.

اين محققان نتايج خود را در مجله‌ي ACS Nano منتشر کرده‌اند.

http://nano.cancer.gov/action/news/2010/jan/nanotech_news_2010-01-12d.asp

درمان دمل‌هاي چرکي با استفاده از فناوري‌نانو

پژوهشگران دانشکده پزشکي آلبرت انشتين در دانشگاه يشيوا، رويکرد جديدي را براي معالجه و درمان دمل‌هاي پوستي که توسط باکتري‌هاي مقاوم به بيشتر پادتن‌‌هاي، ايجاد مي‌شوند؛ توسعه داده‌اند.

دمل‌ها، عفونت‌هاي پوستي عميقي هستند که غالباً در مقابل پادتن‌‌ها مقاومت کرده و در بعضي مواقع به خارج‌کردن به روش جراحي نياز پيدا مي‌کنند. در روش درمان جديد، پژوهشگران دانشگاه يشيوا نانوذراتي ساخته‌اند که منوکسيدنيتروژن (NO) را حمل مي‌نمايند. اين گاز در پاسخ‌دهي طبيعي ايمني بدن به عفونت‌ها داراي نقش و کمک است.

دمل‌هاي موش‌هايي که درمان نشده‌، با نانوذرات خالي درمان شده و يا با نانوذرات حاويNO درمان شده‌اند.

زماني‌که اين روش براي دمل‌هاي موش اجرا گرديد، اين نانوذرات، منوکسيد نيتروژن خود را در عمق پوست آزاد نمودند و موجب از بين رفتن عفونت و درمان بافت گرديدند.

جوشا‌ ‌نوسانچک، يکي از اين محققان، مي‌گويد: مطالعات ما نشان مي‌دهد که نانوذرات آزادکننده منوکسيد نيتروژن که در اينجا ساخته شده‌اند، مي‌توانند بطور مؤثري دمل‌هاي پوستي ايجاد شده توسط استافيلو کوک اورئوس (staphylococcus aureus) مقاوم به پادتن را حتي بدون جراحي درمان نمايد.

وي مي‌افزايد: اين موضوع مهمي است زيرا سالانه چندين ميليون انسان در آمريکا به علت عفونت‌هاي استافي درمان مي‌شوند. اين عفونت‌ها نيز بطور روزافزوني توسط استاف اورئوس ( يا MRSA) مقاوم به متيسيلين ايجاد مي‌شوند. اين عفونت‌ها بسيار خطرناک بوده و قابليت کشندگي نيز دارند.

اين پژوهشگران بصورت آزمايشگاهي دمل‌هاي MRSA را به 60 موش وارد نمودند. اين دمل‌ها يا بدون درمان رها شدند يا با نانوذرات خالي درمان شده و يا با نانوذرات حاويNO (منوکسيد نيتروژن) درمان شدند و پس از چهار روز مورد ارزيابي قرار گرفتند.

غلظت ميکروبي در دمل ‌موش‌هايي که با نانوذرات حاوي NO درمان شده بودند، در مقايسه با دوگروه ديگر به‌طور قابل‌توجهي کاهش يافته‌بود. به‌علاوه دمل‌هايي که با نانوذرات حاوي NO درمان شدند، ظاهر آنها بهبوديافته و مقدار بسيار بيشتري کلاژن (پروتئيني که در نگهداري ساختار پوست اهميت دارد) درون آنها قرار گرفته بود.

اين نانوذرات وقتي روي پوست يا درون بدن وارد مي‌شوند، آب را جذب کرده و ورم مي‌کنند و شروع به رهاکردن محموله خود به روشي مناسب مي‌کنند. اين نانوذرات مي‌توانند داروها و مواد شيميايي مختلفي مانند NO را بارگيري کرده و رها نمايند.

نتايج اين تحقيق در مجله‌ي PLoS One منتشر شده‌است.

http://www.einstein.yu.edu/home/news.asp?id=446

گامي موفق به سوي درمان سرطان

پژوهشگران ايراني با كمك نانوذرات، نمونه‌اي از نانوسيستم‌هاي دارورساني را سنتز نموده‌اند كه اين نانوسيستم نتايج مطلوبي در درمان بيماري سرطان داشته است.

دکتر رسول ديناروند، از داروسازان توانمند ايراني است که در زمينه تهيه و ارزيابي نانوذرات حاوي داروي ضدسرطان با هدف ورود ترجيحي دارو به سلول‌هاي سرطاني و كم كردن عوارض آنها فعاليت مي‌کند.

داروهاي ضدسرطان، منجر به توقف فعاليت سلول‌هاي سرطاني و در نهايت نابودي آنها مي‌شود، ولي متاسفانه روي سلول‌هاي طبيعي بدن تاثيرگذار است. به همين دليل همه بيماران تحت شيمي درماني دچار عوارض جانبي شديدي مي‌شوند. از اين رو دانشمندان در تلاشند تا با استفاده از فناوري نانو، سيستم‌هاي دارورساني را به گونه‌اي طراحي نمايند که ضمن جلوگيري از آسيب به سلول‌هاي طبيعي، بتوانند به سلول‌هاي هدف حمله نموده و آنها را از بين ببرند.

رئيس دانشکده داروسازي دانشگاه علوم پزشکي تهران، در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه توسعه فناوري نانو، در مورد چگونگي انجام اين پژوهش گفت: «نانوذرات حاوي داروي ضدسرطان، با استفاده از پليمرهاي زيست تخريب‌پذير مانند PLGA، تهيه شده است. براي اينکه نانوذرات، مدت بيشتري در جريان خون باقي مانده و به وسيله سيستم رتيکولواندوتليال و سلول‌هاي فاگوسيت حذف نشوند، از pegylation استفاده شده است. اتصال مولکوهاي پلي‌اتيلن گليکول روي سطح نانوذرات، باعث عدم شناسايي آنها به وسيله سلول‌هاي فاگوسيت شده و مدت بيشتري در سيستم گردش خون باقي و شانس ورود به سلول‌هاي سرطاني افزايش مي‌يابد. براي هدفمندسازي نانوذرات نيز از مولکول folate که سلول‌هاي سرطاني گيرنده بسيار بيشتري از سلول‌هاي طبيعي دارند، استفاده شده است. همچنين مطالعات کشت سلولي با استفاده از رده‌هاي سلولي سرطاني براي نشان دادن کارايي اين نانوذرات انجام شده است».

سرپرست مرکز تحقيقات نانوفناوري دانشگاه علوم پرشکي تهران در پايان خاطر نشان کرد: «اين پژوهش بخشي از تلاش‌هاي بين‌المللي است که براي طراحي و ساخت سيستم‌هاي موثرتر و کم‌خطرتر ضدسرطان برنامه‌ريزي شده است».

جزئيات اين پژوهش که با همکاري دکتر فاطمه اطيابي، دکتر محمدحسين قهرماني، دکتر ناصر استاد و دکتر ابوالقاسم سجادي انجام شده، در مجله Journal of Food and Drug Analysis(جلد17، صفحات 256- 246، سال 2009) منتشر شده است.

ستاد ويژه توسعه فناوري‌نانو

جاسازي مولکول‌هاي‌ پروتئيني در ويروس

محققان هلندي موفق شدند تعداد زيادي پروتئين را درون پوسته‌ي خالي يک ويروس جاسازي کنند. اين کار مي‌تواند مسير جديدي را به‌سوي ساخت نانورآکتور حاوي آنزيم باز کند.

مدت‌هاست که براي حمل مولکول‌ها در ساخت کپسول‌هاي نانومتري از ويروس CCMV استفاده مي‌گردد. براي اين کار pHمحيط را به 7/5 مي‌رسانند که اين کار موجب هضم شدن پوسته‌ي پروتئني ويروس مي‌شود و پس از خارج کردن RNAويروس، pH را تا 5 پايين مي‌آورند که منجر به تشکيل دوباره‌ي پوسته‌ي پروتئيني (کپسول) مي‌گردد. حال اگر هنگام پايين آوردن pH در محيط، مولکول‌هاي هدف را وارد کنيم آنها هنگام تشکيل دوباره‌ي کپسول، به درون کپسول ويروس وارد مي‌شوند. مشکل اين روش آن است که با آن تنها يک يا دو مولکول هدف را مي‌توان وارد کپسول کرد. محققان دانشگاه رادبود هلند موفق شدند که اين مشکل را حل کنند. آنها براي اين کار مولکول‌هاي هدف را به اجزاي کپسول (پس از هضم شدن و پيش از تشکيل دوباره) متصل کردند. وقتي که کپسول دوباره تشکيل شد مولکول‌هاي هدف وارد کپسول مي‌شوند. نکته‌ي قابل توجه اين است که مولکول‌هاي هدف نبايد با پيوند کووالانسي به اجزاي کپسول متصل شوند كه در غير اين صورت باعث اختلال در تشکيل کپسول خواهند شد.

براي اتصال مولکول هدف به کپسول، محققان اين ويروس را از نظر ژنتيکي دست‌کاري کردند؛ به نحوي که روي کپسول ويروس يک دنباله‌ي پروتئيني به وجود آمد. اين دنباله يک اسيد آمينه است که بازهاي آن مکمل بازهاي مولکول هدف مي‌باشد، بنابراين مولکول هدف از طريق اين دنباله به کپسول متصل مي‌شود. با اين کار تعداد مولکول‌هاي هدف را درون کپسول تا 10 برابر مي‌توان افزايش داد. براي رديابي و بررسي تعداد مولکول‌هاي هدف، از پروتئين فلورساني سبز (GFP) استفاده مي‌شود.

http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2009/November/25110901.asp

استفاده از نانولوله‌هاي کربني در دارورساني هدفمند

شرکت Cromoz Inc. واقع در پارک مثلث تحقيقاتي (Research Triangle Park)، توليد سامانه دارورساني مبتني بر نانولوله‌هاي کربني محلول در آب براي درمان سرطان را امسال در حيدرآباد هند آغاز خواهد کرد. نانولوله‌هاي کربني محلول در آب که براي اتصال به داروهاي سرطان داراي گروه‌هاي عاملي در سطح ديواره خود هستند، با همکاري موسسه کانپور هند (ITT) توسعه يافته‌اند. اين نانولوله‌ها به عنوان حامل‌هاي دارويي هدفمند که مي‌توانند سلول‌هاي سرطاني را هدف بگيرند، عمل نموده و تأثير دارو را افزايش مي‌دهند.

دارورساني هدفمند ميزان داروي مورد استفاده در شيمي‌درماني را کاهش داده و اثرات جانبي ناشي از استفاده از اين داروها را به حداقل مقدار ممکن مي‌رساند. کاهش دُز مصرفي دارو در عين حفظ کارايي آن موجب مي‌شود درمان سرطان موثرتر و قوي‌تر شده و به دليل کاهش هزينه، عده بيشتري از مردم بتوانند از عهده مخارج اين درمان‌ها برآيند.

«ايفات علام» رئيس و مدير اجرايي شرکت Cromoz Inc. مي‌گويد: «درصد کمي از اين نانولوله‌هاي کربني از نقاط کوانتومي کربني کوچک‌تر تشکيل شده‌اند. اين نقاط کوانتومي کربني غيرسمي مي‌توانند به عنوان روبشگرهاي فلورسانس در تصويربرداري از فرايندهاي زيستي عمل کرده و در بررسي ميزان پيشرفت سرطان مورد استفاده قرار بگيرند. اين ذرات اندازه‌هاي متفاوتي داشته و مي‌توانند طول موج‌هاي مختلفي از نور را جذب و نشر کنند. اين امر امکان تصويربرداري چندرنگي را فراهم مي‌کند که در تشخيص يک بافت خاص و عملکرد آن و بررسي تأثير دارو روي سرطان‌هاي خاص بسيار مفيد است».

شرکت Cromoz Inc. توانسته است داروهايي همچون تاکسول و گمسيتابين (Gemcitabine) را با موفقيت به اين نانولوله‌ها متصل نمايد و در حال حاضر با مرکز سرطان جان هاپکينز در مريلند آمريکا همکاري مي‌کند. امسال اين شرکت يک مرکز تحقيق و توسعه و واحد توليدي در پارک زيست‌فناوري حيدرآباد افتتاح خواهد کرد.

شرکت Cromoz Inc. يک شرکت نوآور و توليدکننده در زمينه مواد پيشرفته است که روي محصولات توانمندشده با نانوفناوري کربن به ويژه براي کاربردهاي زيست‌پزشکي تمرکز دارد. اين محصولات نوآورانه بر دو فناوري اختصاصي نانولوله هاي محلول در آب و نقاط کوانتومي کربني فلورسانس محلول در آب مبتني هستند. نانولوله‌هاي کربني در آب حل نمي‌‌شوند. برخي از محققان از روش‌هاي معمول استفاده نموده و اين لوله‌ها را درون ترکيبات آبدوست پيچيده‌اند تا بتوانند آنها را در آب حل کنند. شرکت Cromoz Inc. موفق به توليد مشتقاتي از نانولوله‌هاي کربني چندديواره و نقاط کوانتومي شده است که محلول در آب هستند.

اين ترکيبات زيست‌سازگار و فلورسانس بوده و در نتيجه براي کابردهاي دارورساني مناسب هستند.

http://www.nanotechwire.com/news.asp?nid=9038&ntid=&pg=4

تبديل گرافن به حسگرهاي زيستي

محققان زيست‌‌پزشکي معتقدند که گرافن کاربردهاي مختلفي در زيست پزشکي خواهد داشت؛ البته تاکنون هيچ مطالعه‌‌اي پيرامون برهم‌‌کنش بين گرافن با DNA انجام نشده‌‌است. محققان دانشگاه پرينستون و پنسيلوانيا نانوساختارهايي از گرافن و DNA توليد نموده‌اند تا اين برهم‌‌کنش را مورد مطالعه قرار دهند.

اين محققان براي رديابي واكنش، يک مولکول فلورسنت را به DNA چسباندند و آزمايشات نشان داد که با قرار دادن تک‌‌رشته‌‌ي DNA در سطح گرافن، فلورسانس تا حد زيادي کم‌‌نور مي‌شود، ولي با قرارگيري DNA دورشته‌‌اي بر سطح گرافن، ميزان کاهش نور فلورسانس بسيار جزئي خواهد بود.

انديکاتوري که حاوي DNA تک‌‌رشته‌‌اي است، در مقايسه با DNA دورشته‌‌اي، برهم‌‌کنش قوي‌تري با گرافن دارد.

در ادامه، محققان امکان استفاده از تفاوت نور فلورسانس به هنگام اتصال با گرافن را بررسي کردند. آنها هنگاميکه DNA مکمل را به گرافن DNA- تک‌‌رشته‌‌اي، افزودند، دريافتند که فلورسانس از نو شروع مي‌‌شود. اين مشاهدات ثابت مي‌‌کند که دو رشته‌‌ي DNA به هم پيچيده، ب‌صورت يک مولکول جديد، سطح گرافن را ترک مي‌‌کنند.

توانايي DNA در خاموش و روشن کردن فلورسانس هنگامي که در مجاورت گرافن قرار دارد، مي‌‌تواند براي توليد يک حسگر زيستي مورد استفاده قرار گيرد.

محققان معتقدند کاربردهاي ممکن براي حسگر زيستي گرافن-DNA، شامل تشخيص بيماري‌‌هايي مانند سرطان شناسايي سم در غذاهاي فاسد و تشخيص پاتوژن‌‌ها از سلاح‌‌هاي زيستي است.

ساير آزمايشات نيز نشان دادند که تک‌‌رشته‌‌ي چسبيده به گرافن، کمتر مستعد تجزيه شدن توسط آنزيم مي‌‌شود و همين، موجب ثبات بيشتر ساختارهاي گرافن-DNA مي‌شود. از اين ساختارهاي باثبات مي‌‌توان براي انتقال دارو در ژن‌‌درماني استفاده نمود. نتايج اين تحقيقات و برخي از کاربردهاي احتمالي آن را در پزشکي، بهداشت غذايي و دفاع زيستي در کنفرانس سال 2009 با عنوان Micro Nano Breakthrough ـ که در 21 تا 23 سپتامبر در پورتلند برگزار شد ـ ارائه گرديد.

http://www.physorg.com/news172896200.html

بهبود تصويربرداري از تومورها

محققان دانشگاه پوردو نانوستاره‌هاي مغناطيسي ساخته‌اند که شايد بتوانند راهکار جديدي براي تصويربرداري زيستي ارائه کنند. اين نانوستاره‌ها زماني که در معرض يک ميدان مغناطيسي دوار قرار مي‌گيرند، مي‌چرخند و مي‌توانند با نشر نور اثرات پالسي يا «چشمک‌زني» ايجاد کنند. اين چشمک‌زني آنها را از نويزهاي پس‌زمينه مانند نويزهاي منتشر شده از بافت‌هاي زيستي جدا مي‌کند. دکتر الکساندر وي و دکتر کنت ريچي رهبري تيم توسعه دهنده اين روش تصويربرداري ژيرومغناطيسي را بر عهده داشته‌اند.

دکتر «وي» مي‌گويد: «اين يک روش کاملاً متفاوت براي افزايش وضوح تصويربرداري نوري است. روشن‌تر بودن الزاماً براي تصويربرداري خوب نيست؛ مشکل اصلي نويز پس‌زمينه است و شما هميشه نمي‌توانيد با ايجاد ذرات روشن‌تر بر اين مشکل غلبه کنيد. در تصويربرداري ژيرومغناطيسي، ما مي‌توانيم با افزايش قدرت سيگنال در عين پايين نگهداشتن نويز پس‌زمينه، روي نانوستاره‌ها تمرکز نماييم».

اين نانوستاره‌هاي طلا که اندازه آنها از يک نوک تا نوک ديگر حدود 100 نانومتر است، داراي يک هسته از جنس اکسيد آهن مي‌باشند که باعث مي‌شود زمان قرار گرفتن در ميدان مغناطيسي دوار بچرخند. بازوهاي اين ستاره‌ها به نحوي طراحي شده‌اند که به نور پاسخ داده و زماني که جهت‌گيري مناسبي داشته باشند، نور يک منبع را به يک دوربين خاص انعکاس مي‌دهند. اين ويژگي باعث شده است که نانوستاره‌ها با سرعت قابل کنترل توسط سرعت چرخش ميدان مغناطيسي، چشمک بزنند. اين سرعت چشمک‌زني منحصر به فرد امکان شناسايي و تشخيص آنها را از ذرات درخشان و ثابت ديگري که ممکن است حتي از آنها روشن‌تر هم باشند، فراهم مي‌کند.

دکتر ريچي مي‌گويد هر سيگنالي که فرکانس آن با فرکانس ميدان مغناطيسي چرخنده مطابقت نداشته باشد، از تصوير حذف شده و بدين ترتيب نويز پس‌زمينه حذف مي‌شود. او مي‌افزايد: «باعث تعجب بود که اين روش چقدر خوب کيفيت تصويربرداري را بهبود بخشيد. با استفاده از اين روش تباين (کنتراست) نانوستاره‌ها نسبت به نويز پس‌زمينه تا بيش از 20 دسيبل افزايش يافت و اين ذرات چرخان به راحتي تشخيص داده شدند. در حالي که با روش‌هاي مستقيم تصويربرداري که در حال حاضر مورد استفاده قرار مي‌گيرند، در بيشتر موارد نمي‌توانيد يک ذره را با دقت پيدا کنيد».

اين گروه براي تصويربرداري ژيرومغناطيسي نمونه‌اي از سلول‌هاي حاوي نانوستاره‌ها را زير يک ميکروسکوپ استاندارد مجهز شده با يک منبع نور سفيد و يک مغناطيس چرخنده قرار دادند. سپس نور را از طريق يک شکافنده قطبي‌کننده نور به نمونه تاباندند. نور تابيده شده به نمونه، انعکاس يافته و از طريق شکافنده به دوربين مي‌رسد. دوربين ذکر شده سيگنال‌هاي ارسال شده از نانوستاره‌هايي را که با سرعت 5 دور در ثانيه مي‌چرخند، دريافت مي‌کند که نتيجه آن تصويربرداري با سرعت 120 فريم بر ثانيه است.

جزئيات اين کار در Journal of the American Chemical Society منتشر شده است.

http://nano.cancer.gov/action/news/2009/sep/nanotech_news_2009-09-23e.asp

درمان سرطان با استفاده از مکانيسم دوضربه‌اي

سلول‌هاي سرطاني مي‌توانند همانند باکتري‌ها مقاومت خود را در برابر داروها افزايش داده و منجر به بازگشت بيماري سرطان شوند. يکي از راهکارهاي نويدبخش براي غلبه بر مقاومت تومورها در برابر داروهاي مختلف اين است که دو داروي ضدسرطان مختلف را در يک ساختار نانومقياس باهم ترکيب نموده و با اين کار دو ضربه پشت سرهم را به سلول‌هاي سرطاني مقاوم وارد کنيم. اين کار موجب مرگ اين سلول‌ها مي‌شود. نمونه‌اي از استفاده از اين راهکار در مجله Small منتشر شده است.

هويکسين هي و تامارا مينکو رهبري گروهي از محققان دانشگاهي و صنعتي را بر عهده داشتند که از نانوذرات سيليکاي متخلخل براي رساندن يک داروي ضدسرطان معمولي و يک مولکول RNA تداخلي درماني کوچک (siRNA) به سلول‌هاي سرطاني بهره برده‌اند. دوگزوروبيزين که يک داروي ضدسرطان است، با آغاز فرايند مرگ برنامه‌ريزي شده سلولي يا آپوپتوسيس تومورها را از بين مي‌برد و siRNA از توليد پروتئين Bcl-2 جلوگيري مي‌کند؛ اين پروتئين توسط سلول‌هاي بدخيم براي متوقف ساختن آپوپتوسيس توليد مي‌شود.

اين محققان براي توليد اين عامل درماني دوگانه ابتدا دوگزوروبيزين را درون حفرات سيليکا بارگذاري کرده و سپس نانوذرات سيليکا را با نانوذرات پليمري کروي ديگري به نام درخت‌سان‌ها روکش‌دهي کردند. اين نانوذرات روکش‌دهي شده با درخت‌سان‌ها، محکم به siRNA متصل شده و عامل درماني جديد را به وجود مي‌آورند. زماني که از اين عامل درماني جديد براي از بين بردن سلول‌هاي سرطان تخمدانِ مقاوم به داروها استفاده شد، مشاهده گرديد که اثر کشندگي اين عامل درماني جديد نسبت به دوگزوروبيزين آزاد بيش از 130 برابر بالاتر است. بيشترين مقدار اين افزايش فعاليت ضدسرطاني حاصل از حضور siRNA است. همچنين اين محققان دريافتند که جذب اين نانوذرات به درون سلول‌هاي سرطاني از طريق اندوسيتوز صورت مي‌گيرد و دوگزوروبيزين جذب شده در هسته و محيط اطراف آن رها مي‌شود؛ در نتيجه اين احتمال وجود دارد که اين راهکار درماني قادر به غلبه بر مکانيسم پمپي سلول‌هاي سرطاني باشد که توسط اين سلول‌ها براي حذف داروهايي که از طريق انتشار وارد سلول مي‌شوند، مورد استفاده قرار مي‌گيرد. به‌علاوه اين پژوهشگران مشاهده کردند که مقدار بسيار کمي از دوگزوروبيزين در خارج از سلول رها مي‌شود که اين امر منجر به کاهش اثرات جانبي ناشي از درمان با اين دارو مي‌شود.

بخشي از هزينه اين پژوهش توسط موسسه ملي سرطان (آمريکا) تأمين شده است. محققاني از Carl Zeiss SMT و Merck & Co. نيز در اين تحقيق مشارکت داشته‌اند.

http://nano.cancer.gov/action/news/2009/oct/nanotech_news_2009-10-29d.asp

نانولوله‌ها، تومورهاي کليه را تخريب مي‌کنند

به‌وسيله‌ي تزريق نانولوله‌‌هاي چندديواره کربني (MWCNTs) به درون تومورها و گرم کردن سريع آنها با ليزر در 30 ثانيه، يك گروه تحقيقاتي مرکب از محققاني از چندين موسسه، نوع جديد درمان را توسعه دادند که به‌طور مؤثري تومورهاي کليه را در80 درصد از موش‌‌هاي تيمارشده، نابود مي‌‌کند.محققان معتقدند که اين يافته‌‌ها ثابت مي‌‌کند که در آينده، قابليت درمان سرطان براي انسان نيز وجود دارد.

دکتر سوزي تورتي سرپرست گروه تحقيقاتي مذکور، مي‌گويد:«وقتي سرطان را بررسي مي‌کنيم، ادامه‌ي حيات، آخرين نقطه‌اي است که شما به دنبال آن هستيد. اين تحقيق در صورتي که بتوانيد مقدمات کوچک کردن تومور را فراهم کنيد، بسيار باارزش است، ولي استاندارد طلايي اين است که تومور، کوچک شده و يا ناپديد شود و مجدداً برنگردد. به نظر مي‌رسد که ما راهي را براي رسيدن به اين هدف يافتيم.»

محققان در اين پروژه از MWCNTs استفاده کردند که حاوي چندين نانولوله‌ي تودرتو بود. اين لوله‌ها هنگامي که در معرض تشعشع ليزر مادون قرمزِ نزديک قرار گيرند، لرزش پيدا کرده و بنابراين گرما توليد مي‌کنند. اگر گرما کافي باشد، سلول‌هاي توموري در مجاورت لوله‌ها کوچک شده، مي‌ميرند.

با استفاده از مدل موش، محققان مقادير مختلفي از MWCNTs را به سلول‌هاي توموري کليه در موش تزريق کردند و در معرض ليزر 3 وات به مدت 30 ثانيه قرار دادند. آنها دريافتند که موش‌هايي که هيچ‌گونه تيماري را دريافت نکرده بودند، ظرف مدت 30 روز مردند.

موش‌هايي که فقط نانولوله‌ها را دريافت کرده و يا فقط ليزر دريافت کرده بودند، مدت مشابهي زنده ماندند. موش‌هايي که MWCNTs دريافت کرده و با ليزر به مدت 30 ثانيه تيمار شده بودند، مدت بيشتري زنده مانده، تومورهاي بسيار کمتري در آنها رشد مجدد را نشان دادند. تومورهاي 80 درصد از موش‌هايي که بيشترين مقدار MWCNTs را دريافت کردند، نابود شدند. در بسياري از اين موش‌ها در حدود 9ماه بعد از آزمايش هيچگونه توموري ديده نشد.

دکتر تورتي مي‌گويد:«شما مي‌توانيد واقعاً کوچک شدن تومورها را حتي در طول يک روز ببينيد، نه تنها اين موش‌ها زنده ماندند، بلکه موش‌هاي ذکرشده، وزن خود را نيز حفظ کرده، هيچ رفتار غير نرمال قابل توجهي را نشان ندادند و هيچ مشکل بارزي نيز در بافت‌هاي دروني آنها ثبت نشد، تا آنجا که مي‌توان گفت به غير از سوختگي موقت در سطح پوست، به نظر نمي‌رسد تأثير ديگري بر حيوانات داشته باشد. در واقع هيچ تأثير سوء جانبي ديده نشده و اين موضوع بسيار دلگرم‌کننده است.»

علاوه بر استفاده از MWCNTs نانومواد ديگر مانند نانولوله‌هاي تک‌ديواره‌اي و نانوصفحات طلايي نيز در تحقيقات مربوط به درمان سرطان نيز در ديگر انستيتوها آزمايش مي‌شوند.

دکترتورتي ، معتقد است که نانولوله‌هاي MWCNTs نسبت به نانومواد ديگر، به‌طور بسيار مؤثرتري گرما توليد مي‌کنند. اين روش نوعي گرما درماني به شمار مي‌رود كه نسبت به روش‌هاي درماني زيستي، در تمام انواع تومورها قابل انجام است به شرطي که بتوان گرماي کافي توليد کرد. ما اميدواريم که اين روش را براي انسان نيز قابل اجرا کنيم.»

http://nano.cancer.gov/news_center/2009/aug/nanotech_news_2009-08-27e.asp

استفاده از نانو ذرات در ترمیم مغز نخاع

محققان آمریکایی موفق شدند از نانو ذرات برای ترمیم مغز نخاع استفاده کرده و حدود 60 درصد از عملکردهای آکسونهای آسیب دیده را بازگردانند.

به گزارش خبرگزاری مهر، امروزه ترمیم مغز نخاع آسیب دیده یکی از مهمترین اهداف پزشکی مدرن به شمار می رود.

اکنون گروهی از محققان دانشگاه پوردو با آزمایش بر روی موشهای آزمایشگاهی و با کمک نانو ذرات موفق شدند یک گام رو به جلو در تحقق رویای ترمیم مغز نخاع بردارند.

مسیلهای کوپلیمر ترکیبی (The synthetic copolymer micelles) گویهای حامل دارویی کوچکی به قطر حدود 60 نانومتر هستند. به عبارتی دیگر این گویهای قابل تزریق حدود 100 برابر کوچکتر از یک گلبول قرمز هستند. از این گویها برای آزاد کردن دارو در داخل بدن استفاده می شود.

تاکنون تحقیقات مختلفی در خصوص استفاده از این کوپلیمرها در درمان تومورها انجام شده است. اکنون این دانشمندان نشان دادند که می توان از این نانوذرات در ترمیم آسیبهای آکسونهای نخاعی نیز بهره گرفت. آکسونها رشته هایی هستند که پالسهای الکتریکی را در مغز نخاع انتقال می دهند.

این دانشمندان در این خصوص اظهار داشتند: "نتایج این کشف ما شگفت انگیز بود. میسلها به مدت 30 سال است که در تحقیقات پزشکی استفاده می شوند اما تاکنون هرگز به عنوان یک حامل مستقیم دارو مصرف نشده بودند."

براساس گزارش نیچر نانوتکنولوژی، مهمترین خصوصیت میسلها ترکیب دو نوع پلیمر است که اولی "هیدروفوب" و دومی "هیدروفیل" نام دارند.

به دلیل ابعاد نانومتری و حالت لایه ای آنها، میسلها توسط کلیه ها و یا متابولیسم کبد فیلتر نمی شوند و می توانند در جریان خون باقی مانده و خود را به بافتهای آسیب دیده برسانند و دارو را انتقال دهند.

این دانشمندان توانستند با رنگ کردن میسلها و تزریق آنها به موشها مسیر حرکت این نانوذرات را تا رسیدن به هدف مورد نظر ردیابی کنند.

نتایج این تحقیقات نشان داد که در فقدان میسلها و با استفاده از روشهای جاری انتفال دارو، آکسونها تنها موفق شدند حدود 18 از پتانسیل عملکردی خود یعنی توانایی انتقال سیگنالهای عصبی را ترمیم کنند درحالی که 60 درصد از آکسونهایی که تحت درمان با میسلها قرار گرفتند ترمیم شده و عملکردهای خود را بازیافتند.

به این ترتیب موشهای قطع نخاعی شده توانستند کنترل هر چهار پای خود را بازیابند.

رسانش هدفمند دارو به سلول‌هاي جريان خون

با تلاش محققان دانشگاه کرنل امکان مهندسي ظرف‌هاي بسيار ريز (به اندازه ويروس‌ها) براي رهايش داروها و مواد ديگر با کارايي تقريبي 100 درصد به سلول‌هاي هدف در جريان خون فراهم شده است.
بنابر گفته اين پژوهشگران، شايد بتوان روزي از اين روش براي رسانش واکسن‌ها، داروها يا مواد ژنتيکي جهت درمان سرطان و اختلالات خوني و ايمني‌شناسي استفاده کرد.
دکتر مايکل کينگ استاديار مهندسي زيست‌پزشکي دانشگاه کرنل مي‌گويد: «اين مطالعه محدوده درمان‌ها را تا حد بسيار زيادي گسترش مي‌دهد. ما مي‌توانيم هر دارو يا ماده ژنتيکي را که امکان کپسوله شدن دارد، به هر سلول گردش کننده (در جريان خون) که مد نظر ماست، برسانيم».
در اين روش ظرف‌هاي ليپيدي بسيار کوچک يا کپسول‌هاي نانومقياس را با يک مولکول پر کرده و اين کپسول‌ها را با پروتئين‌هاي چسبنده‌اي به نام selectin که به سلول‌هاي هدف متصل مي‌شوند، روکش‌دهي مي‌کنيم. سپس يک شنت (shunt: لوله‌اي که در پزشکي براي انتقال مايعات درون بدن به کار مي‌رود) روکش‌دهي شده با اين کپسول‌ها را ميان يک سرخرگ و يک سياهرگ وارد مي‌کنيم. همانگونه که در صحرا خار و خاشاک به لباس شما مي‌چسبند، کپسول‌هاي روکش‌دهي شده با selectin نيز به سلول‌هاي هدف در جريان خون متصل مي‌شوند.
 

اين تصوير نشان مي‌دهد که پس از 36 ساعت تقريبا تمام سلول‌هاي هدف (کره‌هاي خاکستري گرد) يک نانوکپسول حاوي RNA مداخله‌گر (قرمز) را به درون خود جذب کرده است.

پس از اينکه اين سلول‌ها در طول ديواره شنت چرخيدند، همراه با کپسول‌ها از آن جدا شده و محتواي آنها را به درون خود مي‌کشند.
اين روش از يک پاسخ ايمني طبيعي بدن که هنگام التهاب اتفاق مي‌افتد، الهام گرفته شده است. در اين حالت بدن سلول‌هاي ديواره رگ‌هاي خوني را وادار مي‌کند تا selectin‌ها را بيان کنند و اين selectin‌ها به سرعت پيوندهاي چسبناکي با گلبول‌ها سفيد خون ايجاد مي‌کنند. سپس گلبول‌هاي سفيد خون به selectin‌ها چسبيده و قبل از اينکه جريان خون را براي مبارزه با بيماري يا عفونت ترک نمايند، در طول ديواره رگ غلت مي‌خورند.
مي‌توان از پروتئين‌هاي selectin براي هدفگيري سلول‌هاي هسته‌دار در جريان خون بهره برد.
اين مطالعه نشان مي‌دهد از آنجايي که تنها سلول‌هاي هدفگيري شده محتواي نانوکپسول‌ها را به درون خود مي‌کشند، استفاده از اين روش موجب کاهش چشمگير اثرات جانبي داروها مي‌شود.
نتايج اين تحقيق به صورت آنلاين در سايت مجله RNA يا ترجمه از قبل انتخاب شده RNA پيامبر به پروتئين است. '> Gene Therapy منتشر شده است.

http://www.physorg.com/news165158410.html

ارائه‌ي تركيب جديدي براي باتري‌هاي زيست‌سازگار

جلبک‌هاي Cladophora، داراي ساختار سلولزي ويژه‌اي با سطح وسيعي هستند. اين محققان با پوشاندن سطح پليمر‌هاي هادي ه‌وسيله‌ي اين ساختارها، موفق به ساخت باتري‌هايي شدند كه داراي وزن بسيار کم، مدت زمان شارژ کوتاه و قدرت ذخيره‌‌سازي بالايي هستند.

با تمام تلاش‌هايي كه در سال‌هاي اخير براي توسعه‌ي باتري‌هاي داري پوشش سلولزي صورت گرفته‌است، هنوز موفقيت چشمگيري در ايجاد توانايي شارژ شدن سريع به دست نيامده‌است. تا پيش از اين کسي از سلولزهاي موجود در اين جلبک براي پوشش‌دهي در اين باطري‌ها استفاده نکرده بود؛ اما پروفسور Stromme(از گروه مهندسي مواد) چند سالي است که بر روي کاربردهاي دارويي اين جلبک کار مي‌کند. وي معتقد است ساختار سلولزي اين جلبک با بقيه‌ي گياهان متفاوت بوده و از ضخامت نسبتاً خوبي براي مصارف دارويي برخوردار است. البته دليل استفاده از آن براي اين باطري‌ها سطح وسيع آن بوده‌است. وي سال‌ها به دنبال بهره‌‌گيري از اين ويژگي منحصربه‌فرد جلبک‌هاي Cladophora بود که بالاخره براي استفاده در باتري از آنها بهره جست. در اين پروژه يک متخصص شيمي باتري، يک متخصص فناوري نانو و يک داروساز متخصص در زمينه‌ي سلولز شرکت داشته‌اند.

در مقاله‌ي مربوط به نتيجه اين پروژه، از اين پوشش به‌عنوان ماده‌ي جديدي براي استفاده در باتري‌ها (در بخش الکترود) نام برده شده‌است.

باتري ساخته‌شده با اين ماده‌ي جديد، مي‌تواند تا 600 ميلي‌آمپر را در هر سانتي‌متر مکعب ذخيره كرده، پس از 100 بار شارژ شدن تنها 6 درصد از انرژي ذخيره‌شده از دست مي‌رود.

http://www.physorg.com/news171807013.html

استفاده از نانوذرات مغناطيسي براي دارورساني هدفمند

محققان در آمريكا نوع جديدي از غشاء را توسعه داده‌اند كه داراي خلل و فرج برگشت‌پذيري است و مي‌تواند بين حالت روشن و خاموش تغيير وضعيت دهد. دارويي كه در اين غشاء قرار داده مي‌شود، مي‌تواند در زمان معين رها شود. استفاده از اين غشاء كه حاوي نانوذرات مغناطيسي است، روش مفيد و جديدي براي رهايش كنترل‌شده داروها مي‌باشد. با اعمال يك ميدان مغناطيسي متغير، اين نانوذرات مغناطيسي از خود گرما ساطع مي‌كنند و اين گرماي توليد شده سبب ايجاد منافذي در غشاء‌ براي رهايش دارو مي‌شود.

به‌كارگيري يك ميدان مغناطيسي متغيير سبب گرم‌شدن نانوذرات مغناطيسي و در نتيجه تخريب نانو‍‍ژل و ايجاد منافذي براي رهايش دارو مي‌شود.

 اين گروه به رهبري دانيل كوهان از گروه پزشكي هاروارد در بوستون، خواص گرماحسيِ (حساسيت به گرماي) پلي (N-ايزوپروپيلا كريلاميد) (PNIPAM) را براي تشكيل اساس اين سيستم، بررسي كرد. اين ماده مي‌تواند هيدروژلي تشكيل دهد كه در حالت طبيعي خود متورم مي‌شود، اما در اثر گرما تخريب مي‌شود.
اين محققان ذرات نانومقياس ژل‌هاي مبتني بر PNIPAMرا در يك غشاء اتيل سلولز وارد كردند، بطوري كه خوشه‌هاي اين ذرات در تمام پهناي غشاء‌‌ وجود داشتند. آنها همچنين نانوذرات مغناطيسي را داخل ماتريس اين غشاء به دام انداختند.
هنگامي كه اين غشاء در معرض يك ميدان مغناطيسي قرار داده مي‌شود، نانوذرات مغناطيسي موجود در آن گرم شده و PNIPAM را چند درجه گرم مي‌كنند. اين چند درجه براي تخريب اين ذرات نانومقياس ژلي كافي است، اما بر بافت پيرامون اثري ندارد. تخريب نانوژل سبب ايجاد منافذي در غشاء مي‌شود كه محتوياتش مي‌توانند از آنها خارج شوند.
كوهان مي‌گويد: هنگامي كه ميدان مغناطيسي را از اين غشاء دور كنيد؛ اين ذرات ژل سرد شده، به حالت اوليه برگشته و منافذ ايجاد شده را آب‌بندي مي‌كنند.
اين محققان براي ارزيابي توان بالقوه اين سيستم براي رهايش كنترل‌شده‌ي دارو، رنگ‌دانه‌هاي سديم فلوئورسين را در اين غشاء كپسوله كرده و رهايش آن را در موش بررسي كردند. آنها متوجه شدند كه مقدار رنگ‌دانه‌ي رها شده متناسب با مدت زمان اعمال ميدان مغناطيسي است و اين غشاء غيرسمي و زيست سازگار است.
نتايج اين تحقيق در مجله‌ي Nano Letters منتشر شده‌است.

http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2009/September/14090901.asp

فرصتي طلائي براي تشخيص زودهنگام آلزايمر

محققان موفق به كشف روشي سريع براي شناسايي زيست‌نشانه‌هاي بيماري آلزايمر شده‌اند. اين روش كه بر مبناي تحليل طيف‌هاي پراش دو- فوتون نانوذرات طلا است به طور گزينش‌پذيري پروتئيني كه در بدن يك بيمار مبتلا به آلزايمر موجود است، را شناسايي مي‌كند و نسبت به روش‌هاي قبل 100 برابر گزينش‌پذيرتر است. اين روش به تشخيص زودهنگام اين بيماري كمك شاياني مي‌كند.

آلزايمر با نابودكردن سلول‌هاي مغز باعث ايجاد مشكلاتي در حافظه‌ي طولاني‌مدت مي‌شود. متاسفانه درماني براي آلزايمر وجود نداشته و تنها در مراحل پيشرفته بيماري و با شناسايي پلاك‌هاي خوني كهنه و تارهاي عصبي درهم‌تنيده‌ي موجود در بافت مغز، قابل تشخيص است. اين تارهاي عصبي درهم‌تنيده متشكل از پروتئين تو ("Tau") در سلول‌هاي مغز هستند.
 

مراحل مختلف شناسايي زيست‌نشانه‌هاي بيماري آلزايمر توسط نانوذرات طلا.

دانشمندان متوجه شده‌اند كه پروتئين‌هاي تو كه سازنده‌ي نرون‌ها هستند با وجود بيماري آلزايمر تغيير ساختار فاحشي نشان مي‌دهند و بشدت فسفاته هستند. اندازه‌گيري اين پروتئين‌ها مي‌تواند روشي براي تشخيص بيماري در مراحل اوليه آن باشد تا با مصرف بموقع دارو از شدت پيشرفت بيماري كاسته شود.

اين روش كه توسط محققان دانشگاه ايالتي جكسون ارائه شده‌است بر مبناي متصل‌كردن نوعي پادتن به نانوذرات طلاست كه قادر به شناسايي اين پروتئين‌هاي تغيير ساختار يافته در بيماران آلزايمر است. با حضور اين پروتئين‌هاي خاص دسته‌هاي بهم پيوسته‌اي از اين نانوذرات در محل حضور پروتئين ها شكل مي‌گيرند (شكل را ببينيد).

در شكل اين دسته‌ها با رنگ آبي نشان داده شده‌اند كه با نانوذرات مستقل كه به رنگ قرمز هستند، متمايزند. اين تغيير رنگ با تحليل طيف بدست آمده از پراش نور دو- فوتون از محلول قابل تشخيص است. در اين روش با تحريك نانوذرات با نوري با طول موج مشخص، دو- فوتون پراش مي‌شوند.

نتايج اين تحقيق در مجله‌ي ACS Nanoمنتشر شده‌است.

http://nanotechweb.org/cws/article/tech/40256

ارتقاء کيفيت تصويربرداري نانولوله‌ها

محققان در آمريکا کشف کرده‌اند که با ايجاد روکش طلا بر روي عامل‌هاي کنتراستِ ساخته‌شده از نانولوله‌هاي کربني مي‌توان در کيفيت روش‌‌هاي تصويربرداري از تومورها و عفونت‌ها بهبود ايجاد کرد. روکش طلا در حاليکه باعث تقويت تأثير نانولوله‌ها به عنوان عامل کنتراست مي‌شود، سميت بالقوه نانولوله‌ها را نيز کاهش مي‌دهد.

پزشکان از هر دو روش تصويربرداري فوتوصوتي و فوتوگرمايي براي معاينه بافت‌هاي معيوب استفاده مي‌کنند. اين روش‌‌ها شامل تاباندن يک ليزر بر روي بافت و سپس اندازه‌گيري گرماي گسيل‌شده – يعني تابش مادون‌قرمز- يا فراصوت توليد‌شده مي‌باشند. با افزودن عامل‌هاي کنتراست، مثل زيست‌مولکول‌هاي رنگدانه‌اي، پاسخ بافت به ليزر بهتر مي‌شود و تصاوير واضح‌تر مي‌گردند.

به تازگي دانشمندان فهميده‌اند که نانولوله‌هاي کربني مي‌توانند 

 

فرآيند روکش‌دهي نانولوله‌ها با طلا و چگونگي استفاده از آنها در تصويربرداري.

عملکرد زيست‌مولکول‌ها را به عنوان عامل‌هاي کنتراست بهبود بخشند. با اين حال، جذب مادون‌قرمز آنها ضعيف است و سوالاتي نيز در مورد سميت آنها وجود دارد.

اکنون گروهي به راهنمايي جين- وو کيم از دانشگاه آرکانزاس متوجه‌شده‌اند که ايجاد روکش طلا هردوي اين مشکلات را برطرف مي‌کند. طلا از لحاظ شيميايي يک عنصر بي اثر است، بنابراين خاصيت سمي ندارد، و جاذب خوبي براي نور مادون‌قرمز مي‌باشد. علاوه براين، نانولوله‌هاي طلاکاري شده کوچکتراز نانوميله‌هاي طلا (که خود نيز به عنوان عامل‌هاي کنتراست استفاده مي‌شوند) هستند و همين امر باعث مي‌شود که قدرت نفوذ آنها به سدهاي بيولوژيکي بيشتر شود، و نيز فرايند روکش‌دهي باعث ايجاد يک هسته توخالي مي‌شود که مي‌تواند با دارو پرگردد.

کيم و همکاران‌شان عمل روکش‌دهي طلا را با فروبردن نانولوله‌هاي کربني و کلريد طلا در داخل آب انجام مي‌دهند. در دماي اتاق، نانولوله‌هاي کربني باعث احياي کلريد طلا شده و لايه نازکي از طلا بر سطح خود ايجاد مي‌کنند. کيم مي‌گويد: "تمام اين فرايند در داخل آب و بدون هيچ ماده شيميايي صورت مي‌گيرد، بنابراين مي‌توان گفت که فرايند ما از لحاظ محيطي "سبز" است. "

اين محققان در آزمايش‌هاي خود نشان داده‌اند که جذب مادون‌قرمز نانولوله‌هاي طلاکاري شده حداقل دو درجه بزرگي از همتاهاي بدون روکش‌شان بيشتر است.

نتايج اين تحقيق در مجله‌ي Nature Nanotechnology منتشر شده‌است.

http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2009/August/23080901.asp 
 

نانو ذرات آهن سلولهای سرطانی را نابود می کنند

محققان دانشگاه کالج لندن با استفاده از نانو ذرات مغناطیسی آهن توانستند سلولهای عامل سرطان و سلولهای تومورهای سرطانی را با ایجاد حرارت به کلی نابود کنند.

به گزارش خبرگزاری مهر، ذرات کوچک مغناطیسی که می توانند به سوی تومورهای سرطانی هدایت شده و با ایجاد حرارت سلولهای کشنده سرطانی را نابود کنند می توانند امید را به بیمارانی که در گذشته بیماری خود را لاعلاج می دانستند، بازگردانند.

نانو ذرات آهن برای اینکه بتوانند سلولهای سرطانی را به کلی نابود کنند باید با حرارتی 6 درجه بیشتر از 36 درجه معمولی حرارت داخلی بدن گرم شوند محققان دانشگاه کالج لندن قصد دارند با کمک این شیوه سرطانهایی را مورد هدف قرار دهند که شیمی درمانی نیز از درمان آنها ناامید شده است. 

بر خلاف شیوه درمانی رایج، می توان نانو ذرات را با کمک آهن ربایی خارجی به سوی سلولها یا تومورهای تعیین شده ای هدایت کرد زمانی که این ذرات داخل تومور قرار می گیرند می توانند کار خود را آغاز کرده و ایجاد حرارت و کشتن تومورها را از سر گیرند.

حرارت مورد نیاز با ایجاد تغییرات سریع در ماشین حرارت جریانهای متناوب مغناطیسی یا Mach تامین می شود نسوج سالم بدن با استفاده از این شیوه دست نخورده باقی خواهند ماند و نانو ذرات نیز به راحتی از بدن زدوده خواهند شد.

به گفته محققان توانایی حرارت بالا در از بین بردن سلولهای سرطانی امری اثبات شده بوده اما تا کنون استفاده از این روش منجر به مرگ بیمار می شده است از مهمترین توانایی های این شیوه امکان مشاهده نانو ذرات و استفاده آگاهانه و به موقع از آنها در بدن انسان است.

بر اساس گزارش تایمز آنلاین، طی سه سال آینده مطالعات بیشتری بر روی این ذرات و شیوه های استفاده از آنها با هزینه ای برابر 1.6 میلیون پاوند ادامه خواهد یافت تا زمانی که این شیوه درمانی برای استفاده در کلینیکها آماده شود.

خبرگزاري مهر

نانوچراغ ها

با ترکيب نانوذرهي طلا با يک گروه انحصاري از نوکلئيک اسيدها، محققان دانشگاه نورث وسترن موفق به ساخت نوع جديدي از سيستم‌هاي گزارشگر درون‌سلولي شده‌اند که با يک فلاش نور، حضور و مقدار طيف وسيعي از مولکول‌هاي زيستي مهم را آشکار مي‌کنند.

اين ترکيب جديد که نانوچراغ ناميده مي‌‌شوند، مي‌تواند براي زيست‌شناساني که در مورد سرطان تحقيق مي‌کنند، يک روش با حساسيت بالا فراهم نمايد تا با استفاده از آن فرايندهاي بيوشيميايي پيچيده هنگام وقوع درون سلول قابل رهگيري باشند.

دکتر ميرکين و همکارانش با توسعهي سنجش و اندازه‌گيري در زمان وقوع، از اين نانو‌چراغ‌ها براي اندازه‌گيري ATP ـ که يکي از منابع کليدي انرژي در متابوليسم سلولي است ـ استفاده کردند.

در روش‌هاي رايج براي آناليز ATP، لازم است که يک سلول، تخريب گردد و تنها ميانگيني از مقدارATP مربوط به تعداد زيادي سلول به دست مي‌آيد.

در مرکز هر نانوچراغ، يک نانوذرهي طلا وجود دارد که با لايهي متراکمي از آپتامرهاي نوکلنيک اسيد(aptam ER ) پوشانده شده‌است.

آپتامرها که در آزمايشگاه سنتز مي‌شوند، مولکول‌هايي هستند که طراحي آنها مشابه آنتي‌بادي‌ها بوده‌است، به اين صورت كه بسيار محکم به مولکول مورد نظر متصل مي‌شوند.

در اين مورد، طراحي آپتامرها به نحوي بوده‌است که همان طور که به نانوذرات طلا مي‌چسبند، قابليت اتصال به مولکولATP را نيز دارند، آنها مجهز به مولکول گزارشگري هستند که مي‌تواند سيگنال‌هاي نوري فلورسنت را از خود توليد نمايد.

کليد توانايي منحصربه‌فرد علامت رساني(سيگنالينگ) اين نانوچراغ‌ها در اين است که نانوذرات طلا با چسبيدن آپتامربه نانوذره، موجب خاموشي و ممانعت از نور دادن مولکول گزارشگر خواهند شد و هنگامي که ATP حضور داشته باشد، موجب مي‌شود که آپتامر تغيير شکل پيدا کرده، از نانوذره جدا شود و اجازه دهد که مولکول گزارشگر، نور فلورسنت از خود صادر کند.

مقدار آپتامر آزادشده از نانوذره و همين طور تراکم سيگنال فلورسنت، ارتباط مستقيمي با مقدار ATP موجود در سلول دارد.

سلول‌هايي که در محيط کشت رشد کرده‌اند، سريعاً نانوذرات پوشش‌شده با آپتامر را جذب نموده و نور فلورسنت را از خود صادر مي‌کنند. حال اگر سلول‌ها با ترکيبات دارويي شناخته‌شده‌اي تيمار شوند، براي سلول اين امكان فراهم مي‌شود كه از ذخاير ATP خود بيشتر استفاده کند، كه اين امر ميزان نور فلورسنت را به‌صورت وابسته به دُز افزايش مي‌دهد.

به کمک روش‌هاي تثبيت‌شده براي توسعهي آپتامرها، به طوري که بتوانند به مولکول‌هاي زيستي ويژه‌اي متصل شوند، اين احتمال وجود دارد که نانوچراغ‌ها به‌صورت ابزار نوين و متغييري در انواع متنوعي از فرايندهاي درون سلولي استفاده شوند.

اين پژوهش ـ که متن کامل آن در مقاله‌اي با عنوان“Aptamer nanoflares for molecular detection in living cells,” آورده شده ـ از سوي مرکز NCI Alliance for Nanotechnology in Cancer حمايت شده‌است.

http://nano.cancer.gov/news_center/2009/aug/nanotech_news_2009-08-27f.asp