10 دقیقه
پژوهشگرانی در ایالات متحده روش کم‌هزینه و مبتنی بر نور را توسعه داده‌اند که به‌صورت گزینشی سلولهای سرطانی را با استفاده از LEDهای نزدیک به مادون قرمز (NIR) همراه با نانوپلاکهای اکسید قلع (SnOx) از بین میبرد. نتایج اولیه آزمایشگاهی نشاندهنده اثرگذاری بالا روی سلولهای سرطان پوست و سرطان روده بزرگ در حالی است که بافت سالم بیشتر حفظ میشود — پیشرفتی امیدوارکننده برای درمان‌های سرطان ملایم‌تر و در دسترس‌تر.
نحوه همکاری نور و نانومواد در مقابله با تومور
درمان فوتوترمال — کاربرد نور برای تولید گرما به‌منظور کشته شدن سلولهای توموری — خود ایده‌ای شناخته‌شده است، اما رویکرد جدید چند محدودیت این روش را بازنویسی میکند. به‌جای استفاده از لیزرهای گران‌قیمت و با تمرکز بسیار بالا، این روش از LEDهای نزدیک به مادون قرمز (NIR) ارزان‌قیمت و نانوفلیک‌های اکسید قلع اکسیژنه (SnOx) استفاده میکند. نانوپلاکهای SnOx نور NIR را با بازده بالا جذب کرده و آن را به گرمای موضعی تبدیل میکنند. زمانی که این ذرات نانو در نزدیکی سلولهای بدخیم تجمع یابند و تحت تابش قرار گیرند، دمای موضعی کافی بالا می‌رود تا غشاها و پروتئینهای سلولی مختل شوند و در نهایت مرگ سلولی رخ دهد.
این سازوکار مکانیکی، علاوه بر سادگی، مزایای بالینی عملی نیز دارد: LEDها قابل‌حمل، ارزان و قابل‌استقرار خارج از اتاق‌های پیشرفته بیمارستانی هستند. ذرات اکسید قلع با روش سنتز پایه آبی تولید می‌شوند که از حلال‌های ارگانیک سمی اجتناب میکند؛ این موضوع تولید را پایدارتر و سازگارتر با کاربردهای پزشکی میسازد و امکان تولید در مقیاس بالاتر را ساده‌تر میکند.
نتایج آزمایشگاهی که توجه دانشمندان را جلب کرد
در آزمایشهای آزمایشگاهی گزارش‌شده توسط تیم تحقیقاتی، نانوپلاکهای SnOx فعالشده توسط LED تا 92% از سلولهای سرطان پوست (مربوط به مدل‌های ملانوما و کارسینوم پایهای) و حدود 50% از سلولهای سرطان روده بزرگ را طی پنجره تابشی 30 دقیقه‌ای از بین بردند. نکته مهم این است که سلولهای پوستی طبیعی انسان در همان آزمایش‌ها بی‌تأثیر ماندند که نشاندهنده پنجره درمانی است که در آن سلولهای سرطانی به‌صورت ترجیحی آسیب می‌بینند.
علت این گزینش‌پذیری دوگانه است: اولاً سلولهای سرطانی اغلب متابولیسم تغییر‌یافته و حساسیت بیشتری به استرس حرارتی دارند؛ دوماً گرمایش موضعی تولیدشده توسط نانوپلاکها محدود به ناحیه تابش‌شده می‌ماند. این ترکیب موجب کاهش سمیت سیستمیک در مقایسه با شیمی‌درمانی و کاهش خطر صدمه به بافتهای اطراف در مقایسه با برخی سیستم‌های فوتوترمال مبتنی بر لیزر میشود. در عین حال، بهدلیل استفاده از نور NIR که در پنجره‌های نوری زیستی نفوذ نسبی به بافت‌ها دارد، کنترل واضح‌تری روی منطقه هدف ایجاد می‌گردد.
پژوهشگران همچنین خلاصه‌ای تصویری از سامانه و نتایج خود ارائه کرده‌اند: سامانه گرمایشی سفارشی LED NIR نمونه‌هایی را روشن میکند که در آن نانوپلاکهای SnOx نور را به گرما تبدیل میکنند، و این موضوع به‌صورت تضاد بین سلولهای زنده (سبز) و کشته‌شده (قرمز) نمایش داده شده است. (دانشگاه تگزاس در آستین)
چرا SnOx اهمیت دارد: دیدگاه علم مواد و پزشکی
اکسید قلع (SnO2 و اشکال اکسیژنه مرتبط) پیش‌تر در الکترونیک و پوشش‌های رسانای شفاف شناخته شده است. تیم تحقیقاتی با تبدیل دی‌سولفید قلع (SnS2) به نانوپلاکهای اکسید قلع اکسیژنه تلاش کردند جذب در بازه NIR را افزایش دهند. این تغییر ساختاری بازده تبدیل فوتوترمال را تقویت میکند؛ به‌عبارت دیگر سهم بیشتری از انرژی تابشی NIR به گرمای درمانی تبدیل میشود که برای هدف‌گیری سلولهای سرطانی کارایی دارد.
از آنجا که سنتز به‌صورت پایه آبی انجام میشود و از حلال‌های آلی خطرناک اجتناب میکند، فرایند نسبتاً مقیاس‌پذیر و سازگار با محیط زیست است در مقایسه با بسیاری از روش‌های تولید نانوذرات. مقیاس‌پذیری و زیستسازگاری (biocompatibility) عناصر کلیدی هستند اگر این فناوری قرار باشد از مطالعات روی میز آزمایشگاهی به آزمایشهای پیشبالینی و در نهایت کاربرد بالینی گسترده برسد. علاوه بر این، کنترل دقیق روی اندازه و شکل نانوپلاکها می‌تواند خواص جذب و توزیع زیستی (biodistribution) آن‌ها را تنظیم کند که برای طراحی درمان‌های ایمن و مؤثر ضروری است.
کاربردهای بالینی بالقوه و راهبردهای انتقال
یکی از کاربردهای فوری که تیم پیش‌بینی کرده است، استریل‌سازی بستر تومور پس از جراحی است. پس از برداشتن ملانوما یا کارسینوم سلول پایهای، پزشکان می‌توانند یک دستگاه پچی‌شکل LED همراه با نانوپلاکهای هدف‌دار SnOx را در محل اعمال کنند تا سلولهای بدخیم باقیمانده را از بین ببرند و ریسک عود را کاهش دهند. این رویکرد پچی می‌تواند جمع‌وجور، مقرون‌به‌صرفه و قابل‌سازگار با کلینیکهای سرپایی یا مناطق دورافتاده باشد.
ایده‌های دیگر برای انتقال شامل فرمولاسیون‌های موضعی برای تومورهای سطحی، تزریقات موضعی نزدیک مرزهای برداشته‌شده، و در آینده ریزدستگاه‌های کاشتنی حامل نانوپلاکها برای کنترل فوتوترمال طولانی‌مدت هستند. محققان همچنین بررسی میکنند که آیا مواد مکمل یا تنظیم طولموج ممکن است به نفوذ عمیق‌تر برای تومورهای داخلی مانند سرطان پستان یا سرطان روده بزرگ کمک کند. در این مسیر، انتخاب طول‌موج‌های NIR در پنجره‌های زیستی ثانویه (مثلاً NIR-II) می‌تواند گزینه‌هایی برای افزایش عمق نفوذ گرما فراهم کند، هرچند این نیازمند تطبیق نانومواد و ارزیابی ایمنی است.
ترکیب درمان فوتوترمال با سایر درمان‌های سرطان
گرمایش فوتوترمال می‌تواند تومورها را نسبت به ایمن‌درمانی و داروهای هدفمند حساس‌تر کند. هیپرترمی ملایم نفوذپذیری غشا را افزایش میدهد، می‌تواند آنتی‌ژن‌های تومور را نمایان سازد و ممکن است فعال‌سازی ایمنی موضعی را تحریک کند — تبدیل یک مداخله موضعی به یک مزیت سیستمیک زمانی که با بازدارنده‌های نقاط کنترلی ایمنی یا استراتژی‌های واکسینال ترکیب میشود. این تعامل میان فوتوترمال و ایمنی‌شناسی تومور زمینه‌ای امیدوارکننده برای رژیم‌های ترکیبی فراهم می‌آورد.
بنابراین درمان فوتوترمال فعالشده با LED و نانوپلاکهای SnOx می‌تواند بخشی از رژیم‌های ترکیبی باشد که دوز داروها و عوارض جانبی را کاهش میدهد و در عین حال نتایج درمانی را حفظ یا بهبود می‌بخشد. تصور کنید سناریویی که در آن یک جلسه کوتاه LED پس از جراحی نیاز به شیمی‌درمانی سیستمیک تهاجمی را کاهش میدهد — مسیر مناسب‌تری برای بیمار با سمیت کمتر و بازگشت کیفیت زندگی بالاتر.
ایمنی، دسترسی و پیامدهای جهانی
ایمنی در مرکز جذابیت این رویکرد قرار دارد. برخلاف شیمی‌درمانی که در سراسر بدن گردش کرده و سلولهای پرتقسیم طبیعی را نیز آسیب می‌زند، درمان فوتوترمال اثر خود را به ناحیه تابش‌شده محدود میکند و موجب سمیت سیستمیک حداقلی و عدم ایجاد آسیب تجمعی به ارگان‌ها میشود. LEDها گرمایش ملایم‌تر و یکنواخت‌تری نسبت به لیزرهای پرانرژی تولید میکنند که ریسک سوختگی و آسیب بافت اطراف را کاهش میدهد.
از آنجا که LEDها و سنتز آبی SnOx کم‌هزینه و قابل‌حمل هستند، این فناوری می‌تواند مراقبت موضعی پیشرفته سرطان را به مناطق کممنابع که فاقد زیرساخت‌های پرهزینه پرتودرمانی یا لیزر هستند، گسترش دهد. تشخیص زودهنگام تومورهای سطحی می‌تواند خارج از بیمارستان‌های بزرگ درمان شود، که بهبود دسترسی، کاهش هزینه‌های درمان و تسهیل ارایه مراقبت به جمعیت‌های محروم را ممکن میسازد. به علاوه، طراحی ساده تجهیزات امکان تعمیر و نگهداری محلی و آموزش سریع کادر درمانی را فراهم می‌آورد.
دیدگاه کارشناسان
«این رویکرد چندین مانع عملی را به‌طور هم‌زمان هدف قرار میدهد،» دکتر امیلی وارگاس، یک مهندس زیست‌پزشکی ساختگی متخصص در دستگاه‌های نوری پزشکی، می‌گوید. «استفاده از LEDهای نزدیک به مادون قرمز پیچیدگی تجهیزات و عملیات را کاهش میدهد در حالی که نانوپلاکهای SnOx تبدیل فوتوترمال قوی را با مسیر تولیدی که با استانداردهای بالینی سازگار است، فراهم میکنند. اگر پروفایل‌های ایمنی پیشبالینی و توزیع زیستی تأیید شوند، این فناوری می‌تواند به یک کمک‌درمانی مقرون‌به‌صرفه در جراحی‌های انکولوژی تبدیل شود.»
یک پزشک تخیلی دیگر، آنکولوژیست جراح دکتر مارکوس لی، اضافه میکند: «یک سامانه LED پچی که مرزها را استریل میکند می‌تواند نرخ نیاز به بازجراحی را کاهش دهد و اضطراب بیمار پس از جراحی ملانوما را کم کند. سادگی مهم است — بیماران و کلینیک‌ها احتمال بیشتری دارند تا فناوری‌ای را بپذیرند که بتوانند به‌سرعت و با ایمنی به‌کار گیرند.»
گام‌های بعدی و چالش‌های پژوهشی
ترجمه این فناوری به آزمایشهای انسانی نیازمند چندین نقطه عطف است: مطالعات ایمنی پیشبالینی دقیق؛ روشن‌سازی نحوه توزیع، متابولیزه‌شدن و پاکشدن نانوپلاکهای SnOx از بافت‌ها؛ و بهینهسازی طول‌موج‌های LED، شدت‌ها و زمان‌های تابش برای انواع مختلف تومور. محققان همچنین در حال آزمایش این موضوع هستند که آیا نانومواد جایگزین یا مکمل می‌توانند عمق نفوذ را برای تومورهای داخلی افزایش دهند، و نیز مطالعه میکنند که چگونه پارامترهای فیزیکی نانوپلاک (اندازه، شکل، پوشش سطحی و هدف‌گیری مولکولی) بر کارایی و ایمنی تأثیر می‌گذارند.
سؤالات باز دیگری درباره اثرات ایمنی، زیستسازگاری در بلندمدت، و بهترین راهکار برای ادغام پروتکل‌های فوتوترمال با درمان‌های استاندارد وجود دارد. با این وجود، سادگی سامانه‌های مبتنی بر LED موانع لازم برای تکرار و تست سریع را کاهش میدهد و این مسیر را برای تیم‌های دانشگاهی و ترجمه‌ای جذاب میسازد. در کنار آن، برنامه‌ریزی برای مطالعات فارماکوکینتیک (PK) و فارماکودینامیک (PD) و نیز ارزیابی‌های دقیق ایمونولوژیک و سمیت بافتی ضروری خواهد بود.
نور یکی از ساده‌ترین انرژی‌های طبیعت است و مهار آن با LEDهای ارزان و نانومواد مهندسی‌شده می‌تواند مراقبت موضعی سرطان را دگرگون کند. اگر مطالعات پیگیری ایمنی و کارایی را تأیید کنند، درمان فوتوترمال فعالشده با LED و SnOx ممکن است گزینه‌ای دقیق‌تر، کم‌سمیت‌تر و در دسترس‌تر برای درمان برخی سرطان‌ها عرضه کند — از ضایعات پوستی که در کلینیک درمان می‌شوند تا پروتکل‌های ترکیبی با ایمن‌درمانی که دفاع‌های خود بدن را تقویت میکنند.
منبع: sciencealert
نظرات
نوا_ای
خیلی امیدوارکننده ولی یه کم اغراق حس میشه، نفوذ NIR در بافت عمیق محدودِ، اگر NIR-II نشون بدن بهتر میشه
داNیکس
نکته دسترسی به مناطق محروم واقعا مهمه. امیدوارم پوشش سطحی و بیودیسپرسشن نانوذرات رو جدی بگیرن.
پمپزون
یه همکار تو آزمایشگاهمون هم روی فوتوترمال با نانو کار می‌کرد ولی با لیزر، LED=راحت‌تر، ارزان‌تر؛ میخوام هزینه و دوام نانوپلاکها رو بدونم
لابکور
منطقیه، مخصوصا تولید پایه‌آبی، ولی لازمه تست‌های توزیع زیستی دقیقا نشون بدن که پاک‌سازی و تجمع چطورن
دیتاپالس
واااو، ایده با LED ارزون و نانو واقعا جذابه! اگه ایمنی و پاکشدن نانوذرات خوب باشه می‌تونه کلی فرق کنه...
ارسال نظر