التطبيقات الطبية للنانو تكنولوجي

يعتبر
الطب من العلوم التي حدث فيها طفرات متعددة بعد اكتشاف النانو ، وذلك بسبب
التطبيقات المتعددة التي تطورت بعد ذلك للوقوف بجانب المرضى لتحقيق الكثير
من العمليات التشخيصية و العلاجية لهم باستخدام تقنيات النانو . و نتناول
فيما يلي بعض تطبيقات النانو الطبية : 1. مسحوق النانو هي مركبات نانومترية يبلغ قطرها اقل من 100 نانوميتر ، و تتخذ المركبات التي يتم
تحويلها إلى هذه الصورة عدة مميزات من أهمها أنها تكون أكثر مقاومة للتآكل
و أكثر صلابة ، و يمكن لهذه المركبات أن توصل الالكترونات و الأيونات و
المجال الكهربي أفضل من الفلزات العادية . و تتخذ هذه المركبات قوة
مغناطيسية فائقة أيضًا بالإضافة إلى الكثير من المميزات الفيزيائية الأخرى.
و قد استفاد الطب كثيرًا من مسحوق النانو ؛ وذلك في تصنيع الأدوية المستنشقة ( Inhaled Drugs )
حيث أن المركبات الميكومترية يمكن أن تترسب على جدران الحويصلات الهوائية
بالرئة و يؤدي ذلك عادة إلى الكثير من المضاعفات و الآثار الجانبية
لتناولها ، أما باستخدام مسحوق النانو فقد تم التغلب على هذه المشاكل
نهائيًا لتصبح الأدوية المستنشقة اقل خطورة على المريض .

يمكن الاستفادة الصحية والطبية من تقنية النانو , فأبحاث علاج السرطان والبحث الدقيق عن وجود خلاياه تعد بما يحل محل كل وسائل العلاج والفحوصات الطبية المتوفرة اليوم لذلك فالتطبيقات الطبية لتقنية النانو .

أولا : الصناعات الدوائية :

لكون جزيئات النانو متناهية الصغر فيمكن ايصال الدواء ليسللأنسجة المريضة فحسب بل للخلايا المصابة وبدقه كبيرة , اى ان اختراق الدواء يتحسن بصورة كبيرة كما أنها تفيد فى التقليل من الأغراض الجانبية للدواء لأنها تتعامل مباشرة مع الخلايا المريضة فقط وبذلك تقل الاعراض الجانبية والتى قد تحصل من وصول الدواء الى اجزاء اخرى لك يكن علاجها مقصود . والهدف من النانو تكنولوجى هنا ان نعمل على زيادة التوافر البيولوجى للدواء داخل الجسم عن طريق ادخال الدواء داخل كبسولة من الـــ ( liposomes) او الاجسام الدهنية او كبسولة من انواع اخرى من البوليمر , وهذه قادرة على تحسين الانتشار داخل الجسم وانحلال الكبسولة , كما انه يزيد من امتصاص الجسم للدواء . وكل ذلك بسبب صغر الحجم وزيادة السطح المعرض للذوبان ؛ وقد تم تجريبتها علاج الخلايا العصبية داخل المخ ( الذى يصعب دخول اى دواء اليه ) .

ثانيا : جزيئات النانو الموصلة للأدوية :



Types of Nanoparticles as Drug Delivery Systems تتكون جزيئات النانو من عدد من المواد , بما فى البوليمرات والمعادن استنادا الى طرق الصنع والمواد المستخدمة , كما انها تخضع لمراحل مختلفة من التطوير والتغيير مثل الليوسوم (liposomes) 



الليبوسومات Liposomes and other Lipid – based Nanoparicles :
الليبوسوم عبارة عن جسم كروى مغلق مكون من طبيقتين دهنيتين يحيطان بطبقة مائية . ويعتبر اليبوسوم أكثر الجسيمات النانونية استخداما فى توصيل العقار حيث وجد انها تزيد من كفاءة العقار المحمل عليه .
الليبوسوم ( Liposome ) :
فى بداية استخدامها وجد أنها تمتص بواسطة الفاجوسيت (phagocyte) أوالكبد أو الطحال مما يؤدى الى سرعة التخلص منها وبذلك نخسر العقار . لذا فكر العلماء فى كيفية وضع الليبوسوم فى الجسم ولا يتعرف عليه حيث تمت معالجه سطح الليوسوم بالبولى ايثلن جليكون وبذلك أصبحت غير مميزة للجسم وتستمر فترة أطول فى الدم التحدى الأكبر كان فى كيفيه جعل هذه الجسيمات تتراكم عند الخلايا السرطانية حيث تم علاج ذلك عن طريق وضع اجسام مضادة و ( legend) مثل الجلوكوز على الليبوسوم لها كفاءة عالية للتعرف على المستقبلات الوجودة على الخلايا السرطانية .
النيوسوم ( Niosomes ) :
حامل غير ايونى شبيه باللبيوسوم من حيث الخواص الفيزيائية يتم استخدامه بدلا من الليبوسوم نظرا لثباته الكيمائى وتكلفته الرخيصة كما انه يحسن من دخول العقار فى الخلايا " هناك نوعان من توصيل العقار للخلايا السرطانية نوع لا نتدخل فيه ويطلق عليه باسف ( passive) حيث يتم دخول جزيئات النانو الخلايا السرطانية عن طريق فتحات توجد بها والآخر نتحكم فيه ويطلق عليه تارجت ( targeted active ) وفيه يتم توجيه الجزيئات الى الخلايا عن طريق حامل او توجيه مغناطيسى "
Passive Targeting :
حيث يعتمد على وجود فتحات صغيرة فى جدار الخلايا السرطانية .
Active Targeting: 
ويعتمد على وضع العقار على الحامل ( ليبوسوم مثلا ) مع وجود أجسام مضادة تتفاعل مع الخلايا السرطانية وبذلك يتم توجيها .
اختيار المستقبلات :
لا , يتم اختيار مستقبلات فريدة او لا توجد إلا على الخلايا السرطانية كما يشترط ان تكون هذه المستقبلات موجودة بكثرة حتى يتم العلاج بسرعة وبالمثل يتم اختيار حامل موجه مناسب لكى يتعرف على المستقبلات . ومن أمثة الأكتف تارجت Magnetic Iron Oxide Nanoparticles حيث يتم استخدام الرنين المغناطيسى مع جزيئات النانو المحملة بالعقار والأجسام المضادة

ثالثا : التصوير الطبى التشخيصى :

ويستخدم كذلك جزيئات النانو فى صبغات الأشعة الطبية بحيث تصل الى الأماكن المطلوبة فى التشخيص بدقة وترتبط بها مما يجعل أمر التصوير التشخيصى أكثر وضوحا .

رابعا : علاج الأضرار الخلوية :

قد تستخدم كذلك فى علاج السرطان حيث تصل جزيئات النانو الى الخلايا السرطانية وتتمركز فيها ومن ثم يتم تسخينها عن طريق موجات تردد معينة radiofrequency مما يؤدى الى قتل خلايا السرطان دون الاضرار بالخلايا الطبيعية المجاورة . واذا أثبتت هذه التقنية فاعليتها وأمناها فقد تغنى فى المستقبل عن العلاج لكيماوى أو الأشعاعى والتى لها أعراض جانبية كثيرة .

خامسا : التطبيقات الجلدية :

استخدام بعض أنواع جسيمات النانو بالإضافة الى الليزر لبناء الأنسجة الجلدية واعادته كما كانت .

سادسا : تستخدم تقنية النانو فى تشخيص بعض الأمراض الميكروبية :

بحيث تلتصق جزيئات النانو بأجسام مضادة تذهب لتلتحم بالميكروبات داخل الجسم وبعد ذلك يمكن التقاط اشارات من جزيئات النانو لتشخيص الإصابة بهذا الميكروب أو ذاك .

سابعا : كما يمكن ان تستخدم فى عمل لحام الأوعية الدموية :

بعد قطعها بدون جراحة بدون الحاجة الى خياطة الجراحية المعتادة .

ثامنا : هندسة الأنسجة :
تحيز التكاثر والإصلاح والذى قد يكون بديلا ناجعا عن راعة الأعضاء . عملية إصلاح الأنسجة من العمليات الصعبة بل شديدة الصعوبة حيث يمكن ان تفشل العملية بسبب عدم قبول الجسم للجسم الغريب مما يتطلب الأخذ الكثير من الأدوية التى تثبط الجهاز المناعى حتى يمكن ان يقبل الجسم بهذا الجزء الغريب . ولكن يمكن حل بعض هذه المشاكل عن طريق استخدام تكنولوجيا النانو وفيما يلى بعض الأمثلة على ذلك : 

يمكن تغطية السطح المزروع بمواد متطابقة حيويا لها قوة التصاق جيدا بالأنسجة وتزيد من عمر الزراعة الى اطول فترة ممكنة .
يمكن استخدام الجسيمات النانو مترية كدعامات يتم عليها وضع الخلايا التى تكون النسيج المطلوب لإصلاح العيب وكمثال يستخدم بوليمير ( PVA ) الموضوع بداخله خلايا الايندوثليم ( endothiliam ) والفيبروبلاست ( fibroblast ) فى صمامات القب الضعيفة لكى تولد نسيج الصمام وذلك بدون الحاجة الى وضع صمام صناعى . او استخدام نفس الطريقة فى زراعة القرنية او استخدام البوليمر فى استعادة شكل العين حيث انه يمتص حتى 20 % من حجمه ماء لكى يكون جيل مائى ( PVA hydrogel ) .
ان وظيفة العظام المعروفة فى الجسم هى حمل وزن الجسم بالاضافة الى اعطاء الجسم شكله المميز ولذلك فهى مهمة وعمليات زراعة العظام هذه الايام تتم عن طريق اخذ جزء من عظام الحوض او عظام من شخص آخر او حيوان , مما يسيب الم فى الحوض وهذا الألم شديد جدا او ان عملية التعقيم تجعل العظم رقيق للغاية ويسهل كسره . لذلك كان التفكير فى حلول أخرى مثل ( PMMA ) وهى مادة تحقن على شكل سائل ثم تتصلب داخل الجسم على العظام وان كانت تفضل فى العظام الغير حاملة لوزن الجسم . او استخدام الجسيمات النانو مترية من ( CPA ) و ( HAP ) التى يمكن ان توضع على العظام وتندمج معها وهذه تصلح لكل من العظام الحاملة لوزن الجسم والتى لا تحمل وزن الجسم .
ملحوظة : 70 % من وزن العظام الطبيعية يتكون من (CPA) و (HAP) .
كما يمكن ان نستخدم البوليمرات التى تحلل داخل الجسم بعد ان تؤدى وظيفتها وهذه بالفعل تستخدم الآن مثل خيوط العمليات الجراحية التى تذوب داخل الجسم بعد التئام الجرح بدون الذهاب الى الدكتور ثانية لكى يفكها , كما انها ميزة أنها لا تترك اثر بعد التحلل . وايضا أجهزة تثبيت العظام التى تصمم بحيث تعطى قوة معينة فى التثبيت وتحلل بمعدل ثابت بحيث يكون العظم قد التئم . وقد نفكر فى صنع شبكة نانو مترية داخل عمليات القلب المفتوح لكى نضع بها المضادات الحيوية والمسكنات القوية والمضادات للالتهاب وهذه الشبكة تحلل مع الوقت .
جسيمات متناهية الصغر توضع داخل الجسم وتتأثر بدرجة الحرارة أو التغير فى مستوى السكر وفى هذه الحالة يخرج الدواء المناسب للحالة .

الأجهزة التعويضية والتشخيصية :

يسعى بعض الباحثون الى استخدام حبيبات متناهية الصغر من ( polyethylene glycol ) مغطاه بجزيئات مشعة ( flurescent ) داخل السائل البينى لخلايا الجلد يشع على شكل توهج فى وشم فى الذراع عندما يقل مستوى السكر فى الدم عن مستوى معين. استخدام الدينامير ( dendemers ) : وهى عبارة عن عن جزيئات كروية الشكل مصممة لكى تحتوى على مواد فعالة فى الفراغات الداخلية ويمكن ان تكون المادة الفعالة التى بالداخل هى عبارة عن مواد مشعة تتنبأ بالالتفاعلات الكيميائية التى قد تسبب السرطان وذلك بقدرتها على الدخول الى خلايا الجهاز المناعى بسهولة بسبب صغر حجمها . 

الأجهزة المنظمة لضربات القلب :

( defibrillator ) التى تزرع داخل الجسم بمعالج متناهى الصغر يقوم بحساب الكمية المطلوبة من الكهرباء لكى تنظم حركة القلب .

شبكة العين الصناعية : 

بعض العلماء من جامعة بنسلفانيا ( عامر زغلول و kwabena boahen ) اقترحوا شبكة من السيليكون قادرة عى احداث إشارات الى العصب العينى التى بالتالى تكون رؤية عند الكفيف . ويمكن زرعها بسهولة داخل العين ويتم ربطها مع النهايات العصبية القبل والبعد النشابك العصبى . كما يمكنها فترة معظم البيانات غير المرغوبة التى قد تؤثر على الصورة . وهذه يست التجربة الوحيدة حيث تم زرع شبكية مكونة من 50 اليكترود , وهو نظام مكون من نظارة يبسها الشخص وتحتوى على كاميرا وموصولة بجهاز يحتوى على معالج صغير بجانب إمكانية بث الصور لاسلكيا الى الشبكة المزروع .

وهناك جهاز آخر صنع من اجل معالجة ضعاف السمع 

وهو عبارة عن جهاز يتم زرعه فى قوقعة الأذن ويقوم بتحريك عظمة السندان مما يؤدى الى حس العصب السمعى مما يؤدى الى السمع وهذا الجهاز موصول بالخارج بميكروفون ومعالج ميكرو .

الروباتات النانومترية :

وهى روبتات يمكنها ان تحدد الخلل فى الجسم بل وتصلحه وسوف تكون من 5 – 3 ميكرو بسبب اتساع الشعيرات الدموية لا يسمح الا بذلك الحجم. ويمكن صنعها من الكربون بسبب صلابته , كما اننا يمكن متابعته من خلال الرنين المغناطيسى وخصوصا اذا كان كربون ذو العدد الذرى 13 . وهناك روبوت صغير بحيث يمكن بلعه بسهولة قد طور فى فرنسا لكى يمكننا من رؤية الجهاز الهضمى بسهوله ويتم التحكم فيه عن طريق عجله دواره .

المضادات الحيوية النانوبيوتكس (antibiotics) :

المصطلح يتركب من شقين يشير الشق الأول الى تقنية النانو والشق الثانى من جزء من المصطلح antibiotic وتعنى وكان وراء سعى العلماء لإيجاد بدائل للمضادات الحيوية التقليدية سببان :

الأول : ما أصدرته منظمة الصحة العالمية من بيان ان جميع الأمراض المعدية تطور مناعة ضد جميع المضادات الحيوية بصورة منتظمة.

ثانيا : خوف العلماء من البكتريا المحورة وراثيا المستخدمة والتى قد تستخدم فى الحرب البيولوجية وتعتمد هذه الفكرة اساسا على تصنيع

أنابيب متناهية الصغر يطلق عليها انابيب نانو nanotubes . مصنوعة من أحماض أمنية ( وتختلف الأحماض الأمنية حسب نوع البكتريا المراد القضاء عليها ( وعندما تدخل ملايين من هذه الانابيب المتناهية الصغير داخل الجدار الهلامى للبكتريا , فإنها تنجذب كيميائيا الى بعضها البعض , وتجمع أنفسها الى انابيب طويلة وتبعا لذلك تقوم الانابيب الطويلة المتنامية والمتجمعة ذاتيا بثقب الغشاء الخلوى , وتعمل مجموعة الانابيب المتجاورة معا لفتح مسام أكبر فى جدار الخلية البكتيرية . وخلال دقائق معدودة تموت الخلية البكترية , نتيجة لتشتيت الجهد الكهربى الخارجى لغشائها , وتعرض عصيانها الداخلية للظروف الخارجية ؛ وهو ما ينهى حياة الخلية عمليا .

ويتوقع المراقبون ان تؤدى هذه التكنولوجيا الجديدة لثورة غير مسبوقة فى التصدى للكائنات الدقيقة ؛ حيث يعمل هذا الجيل الجديد من الادوية بنظرية علمية جديدة تماما , تعتمد على الثقب الميكانيكى للخلايا الممرضة . وبذلك فمن الصعب ان تطور هذه الكائنات الطفيلية مناعة ذاتية لهذه المركبات , وهى طريقة مختلفة تماما عن طريقة عمل المضادات الحيوية والمطهرات الكيميائية والأدوية الأخرى المضادة للميكروبات , التى تعتمد معظمها على التأثير على العميات الأيضية لهذه الكائنات

تاسعا : تحديد مكان الأورام وعلاجها :

يمكن من استخدام مجسات نانومترية تحتوى بداخلها على مادة يمكنها الظهور بسهولة على الرنين المغناطيسى , ثم يتم ربطها بالاجسام المضادة للورم بحيث تتوجه الى هذه الخلايا وتتمسك بها فقط دون الخلايا الاخرى وبذلك يحدد مكانها بسهولة ومن ثمة يمكن حقنها بنسبة قليلة من المواد القاتلة للورم دون الحاجة الى تعريض باقى خلايا الجسم السليمة , او تجهيز هذه المجسات بمعدن بحيث يدخل خلايا الورم وبشعاع ير او اى وسيلة مناسبة نسخنه لدرجه تقتل هذه الخلايا .