استفاده از نانوذرات طلا برای درمان بیماری‌ها؛ افسانه یا واقعیت؟!

طلا...

فلزی که همه‌ی ما با ارزش و گران بها بودن آن آشنا هستیم. فلزی که یکی از ارکان اصلی زیورآلات امروزه به شمار می‌آید. فلزی لوکس که حتی امروزه در کافه‌های مناطق مرفه نشین شهر، ورقه‌های آن روی بستنی‌ها سرو می‌شود. از طرفی در قطعات برخی وسایل الکترونیکی و حتی پروتزهای بیماران نیز کاربرد دارد.

اما آیا تا به حال با خود فکر کرده‌اید که شاید بتوان از این فلز گران بها برای رساندن دارو به بدن استفاده کرد؟ یا حتی با استفاده از آن، تکنیک‌های عکس‌برداری تشخیصی را ارتقا داد؟ اصلا مگر می‌شود طلا را به درون بدن بفرستیم تا به سلول‌های ما دسترسی پیدا کند؟

باید بگوییم پاسخ این سوال "بله" است؛ امروزه فناوری نانو، هر کار دور از ذهنی را برای ما ممکن کرده است. نانوتکنولوژی امروزه به صورت یک ترند علمی درآمده است که با استفاده از نانوذرات، تحول عظیمی در علوم مختلف، از جمله علوم پزشکی ایجاد کرده است.

برای این که بفهمیم اصولا نانوذرات چه هستند و چه کاربردهایی دارند، می‌توانیم به این مقاله نیز نگاهی بیندازیم.

نانوذرات فلزات متنوع در علوم پزشکی،  کاربردهای مختلفی دارند. در این بین، نانوذرات طلا نیز از اهمیت قابل توجهی برخوردار هستند.

پس در این مقاله با ما همراه باشید تا ببینیم این نانوذرات طلا چه کاربردی در علوم پزشکی دارند؟

تاریخچه‌ی استفاده از طلا در آزمایش‌های علمی به چه زمانی برمی‌گردد؟

حدود 160 سال پیش بود که نانوذرات طلا به صورت جدی مورد آزمایش قرار گرفتند. در آن زمان، مایکل فارادی، نخستین نمونه‌ی خالص کلوئیدی طلا را در آزمایشگاه انستیتوی رویال در لندن ایجاد کرد. آزمایش‌های فارادی، تلاشی برای دستیابی به زمینه‌هایی بود که نهایتا تواسنت به حوزه‌های علوم نانو و نانوتکنولوژی ختم شود.

از آن زمان تا کنون، دهه‌های متعددی گذشته است؛ ولی پتانسیل استفاده از نانوذرات طلا در علوم پزشکی، به تازگی مورد توجه قرار گرفته است.

امروزه دانشمندان، نانوذرات طلا را در شکل‌ها و اندازه‌های متعددی طراحی می‌کنند. این نانوذرات در محیط بدن پایدار و با آن سازگار هستند؛ یعنی می‌توان از آن‌ها به عنوان دارو در بدن استفاده کرد.

در چه زمینه‌هایی از علوم پزشکی می‌توان از نانوذرات طلا استفاده کرد؟

به طور کلی نانوذرات طلا در موارد زیر کاربرد دارند:

• رساندن دارو، ژن یا پروتئین به سلول مورد نظر
• پرتودرمانی
• تصویربرداری
•  سایر کاربردهای پزشکی

در ادامه به بررسی هر یک از این کاربردها می‌پردازیم.

رساندن دارو، ژن یا پروتئین به سلول مورد نظر

نانوذرات طلا برای دارورسانی داروهای ضدسرطان (شیمی درمانی) مورد بررسی قرار گرفته‌اند. شیمی درمانی شایع‌ترین متود درمان سرطان است؛ ولی محدودیت‌های زیادی دارد. زیرا در روش‌های معمول استفاده از دارو (خوراکی یا تزریقی)، فقط کسری از دارو به محل مورد نظر می‌رسد و دارو کل بدن را تحت تاثیر قرار می‌دهد. بنابراین هدفمند کردن دارو برای رسیدن به محل تومور، بسیار برای ما حائز اهمیت است.

این پتانسیل وجود دارد که داروهای مورد نظر، با پیوندهای فیزیکی یا شیمیایی، به نانوذره طلا متصل شوند. استفاده از این تکنیک باعث شده است سمیت سیستمیک ناشی از داروهای ضدسرطان و احتمال مقاومت تومور سرطانی به شیمی درمانی کاهش یابد.

در تکنیک ژن درمانی، یک DNA یا RNA خارجی به بدن وارد می‌شود. در متودهای معمولی، از حامل‌های ویروسی برای ژن درمانی استفاده می‌شود. ولی حامل‌های ویروسی می‌توانند سیستم ایمنی بدن میزبان را تحریک کنند. از طرفی نمی‌توان  آن‌ها را برای هدف قرار دادن بخش خاصی از بدن، خیلی تغییر داد.

می‌توان به جای حامل‌های ویروسی، از نانوذرات طلا برای رساندن نوکلئیک اسید به سلول مورد نظر استفاده کرد. به این ترتیب که نوکلئیک اسیدها با پیوند کووالان یا غیرکووالان می‌توانند به نانوذره طلا متصل شوند.

مطالعات نشان داده است از نانوذرات طلا برای رساندن پروتئین‌ها (مثل انسولین) به بدن نیز می‌توان استفاده کرد. به این ترتیب که می‌توان با یک پلیمر زیستی غیر سمی، سطح نانوذره طلا را پوشاند تا پروتئین انسولین بهتر به نانوذره طلا بچسبد.

پرتودرمانی

پرتودرمانی یکی از روش‌های غیرتهاجمی و رایج در درمان سرطان‌های گوناگون است. در این روش، پرتوهای یونیزه کننده با شدت بالا (مثل اشعه X و اشعه گاما) به بافت تومور تابانده می‌شود که نهایتا باعث مرگ سلول‌های سرطانی می‌شود. این اشعه‌های یونیزه کننده، باعث یونیزه شدن آب و اجزای سلولی و نهایتا ایجاد رادیکال‌های آزاد می‌شوند. واکنش رادیکال‌های آزاد با سلول‌های سرطانی، باعث مرگ آن‌ها می‌شود. حال در این بین، نقش نانوذرات طلا چیست؟

طلا به دلیل عدد اتمی بالا، می‌تواند الکترون و در واقع رادیکال‌های آزاد تولید کند. این باعث می‌شود بتوانیم از مقدار اشعه‌ی کم‌تری در پرتودرمانی استفاده کنیم. در نتیجه عوارض جانبی ناشی از استفاده از اشعه‌های یونیزه کننده کاهش می‌یابد.

تصویربرداری

تصویربرداری CT (توموگرافی کامپیوتری) یکی از روش‌های در دسترس و ارزان برای مطالعات بالینی و انجام تحقیقات گوناگون است. از طرفی یک روش غیرتهاجمی است که می‌تواند تصویری سه بعدی از بافت مورد نظر را در اختیارمان قرار دهد. در این نوع تصویربرداری، اشعه‌ی X از زوایای مختلف به بافت مورد نظر تابانده می‌شود و نهایتا یک تصویر سه بعدی با اسکنر تهیه می‌شود. در عین حال از ماده‌ی حاجب برای بهبود کیفیت تصویر و مشخص کردن نواحی خاص (مثل رگ‌های خونی یا اندام‌ها) استفاده می‌شود.

در واقع بافت‌های سالم و آسیب دیده، چگالی‌های مختلفی دارند؛ ذر نتیجه کنتراست‌های مختلفی در برابر اشعه X از خود نشان می‌دهند.

از رایج‌ترین مواد حاجبی که برای تصویربرداری CT استفاده می‌شود، مواد حاجب یددار هستند؛ زیرا این مواد می‌توانند اشعه X را به خود جذب کنند. اما استفاده از این مواد، محدودیت‌هایی به دنبال دارد؛ از جمله:

• زمان تصویربرداری با این مواد بسیار کوتاه است.
• این مواد سریعا از طریق کلیه دفع می‌شوند.
• حساسیت و دقت بالایی در تصویربرداری ایجاد نمی‌کنند.
• سمیت بالایی دارند و می‌توانند از دیواره‌ی رگ‌ها عبور کنند و وارد بافت‌ها شوند.

بنابراین استفاده از مواد حاجب مانسب‌تر برای تصویربرداری CT، از اهمیت بالایی برخوردار است. اخیرا نانوذرات طلا از این نظر مورد توجه قرار گرفته‌اند؛ زیرا به خوبی می‌توانند اشعه X را جذب کنند. از طرفی نانودرات طلا، سمیت مواد حاجب یددار را ندارند. مزیت اصلی استفاده از نانوذرات طلا در تصویربرداری CT این است که می‌توانند به مکان مورد نظر مهاجرت و در آن تجمع کنند. از طرفی مدت زمان بیشتری در عروق باقی می‌مانند و سریعا دفع نمی‌شوند.

سایر کاربردهای نانوذرات طلا در علوم پزشکی

علاوه بر کاربردهای متنوعی که در بالا به آن‌ها اشاره کردیم، نباید از کاربرد نانوذرات طلا در بیماری‌های عفونی و سرطانی نیز غافل شد.

افزایش شیوع مقاومت به آنتی بیوتیک، تهدید بزرگی برای زندگی بشر به شمار می‌آید. برای مقابله با این تهدید، شاید نانوذرات طلا به کار ما بیاید. این ذرات می‌توانند به راحتی به سلول‌های ایمنی متصل شوند؛ در نتیجه می‌توانند داروی مورد نظر را دقیقا به محل عفونی شده برسانند. از طرفی خود نانوذرات طلا، می‌توانند انرژی نور را به حرارت تبدیل و از این طریق، میکروب را نابود کنند. این ویژگی باعث شده است نانوذرات طلا فعالیت ضدمیکروبی خوبی علیه باکتری اشریشیا کلای از خود نشان نشان دهند.

از طرفی تعداد گونه‌های مقاوم قارچی نیز افزایش یافته است. پس نیاز به متودهای جدیدی داریم تا بتوانیم عفونت‌های قارچی را کنترل کنیم. نانوذرات طلا فعالیت ضدقارچی خوبی علیه قارچ کاندیدا آلبیکنز دارند؛ زیرا می‌توانند با تبدیل انرژی نور به حرارت و هم‌چنین تولید رادیکال‌های آزاد در غشای پلاسمایی قارچ‌ها، باعث مرگ آن‌ها شوند.

سرطان یکی از مهم‌ترین دلایل مرگ و میر در سراسر جهان است. رویکردهای مختلفی برای مقابله با این بیماری مهلک وجود دارد. یکی از رویکردهای جدید، استفاده از نانوذرات طلا برای هدف قرار دادن سلول سرطانی است. در واقع علاوه بر این که نانوذرات طلا می‌توانند در دارورسانی شیمی درمانی و پرتودرمانی سرطان کمک کنند، خودشان باعث تولید رادیکال‌های آزاد در سلول سرطانی و مرگ آن‌ها می‌شوند. ولی سازگاری زیستی آن‌ها با بدن و میزان حساسیت و اختصاصی بودن آن‌ها برای سلول‌های سرطانی، هنوز نیاز به مطالعات بیشتری دارد.

حال که با کاربردهای نانوذرات طلا در علوم پزشکی آشنا شدیم، چند مثال از کابرد نانوذرات طلا را در پزشکی با هم مرور کنیم.

1- دانشمندان لهستانی اخیرا موفق شده‌اند نوعی بزاق مصنوعی را با استفاده از نانوذرات طلا فرموله کنند. این بزاق مصنوعی به بیمارانی که اختلالات ترشح بزاق دارند و قادر به بلع، تکلم و غذا خوردن نیستند، کمک می‌کند. دانشمندان ادعا می‌کنند که این فرمولاسیون، ویژگی‌های یک بزاق طبیعی را دارد:

• روان و دارای اصطکاک مناسب است.
• دارای خاصیت ضدمیکروبی است.
• با جلوگیری از تشکیل پلاک بر روی دندان‌ها، باعث حفظ بهداشت دندان می‌شود.

2- دانشمندان آمریکایی از متودی برای اتصال نانوذرات طلا به ژل کلاژن استفاده کرده‌اند تا پوست‌های پیر یا آسیب دیده را ترمیم کنند. ژل کلاژن به عنوان یک پرکننده‌ی بافت‌های نرم عمل می‌کند و نهایتا باعث بازسازی بافت آسیب دیده‌ی پوست در اثر تروما، پیری یا بیماری می‌شود. خاصیت آنتی اکسیدانی و ضدمیکروبی نانوذرات طلا باعث شده است تا مقاومت ژل کلاژن به تخریب، افزایش یابد.

3- دانشمندان سوئدی با استفاده از نانوذرات طلا، متودی جدید و پیشرفته برای طراحی داروهای ضدویروسی وسیع الطیف طراحی کرده‌اند. در واقع آن‌ها نانوذراتی طراحی کرده‌اند که می‌تواند ویروس‌ها را به خود جذب کند و آن‌ها را بکشد. این نانوذرات طلا وقتی وارد بدن می‌شوند، رفتاری شبیه سلول‌های انسانی از خود نشان می‌دهند. در نتیجه ویروس‌ها به تله می‌افتند و به این نانوذرات متصل می‌شوند. این اتصال باعث به هم ریختن شکل ویروس و در نهایت مرگ آن می‌شود. با این تکنیک‌ها می‌توان بیماری‌های ویروسی مقاوم از جمله HIV را کنترل کرد.

 کلام آخر

درست است که امروزه مطالعات و پیشرفت‌های قابل توجهی در زمینه‌ی استفاده از نانوذرات طلا در علوم پزشکی صورت گرفته است؛ ولی باز هم به مطالعات بیشتری نیاز داریم تا خواص این نانوذرات را به خوبی درک کنیم.

از طرفی درست است که سمیت نانوذرات نسبت به متودهای درمانی حال حاضر کمتر است، ولی هنوز هم سمیت آن‌ها صفر نیست! در حال حاضر بحث ایمنی استفاده از نانوذرات طلا هنوز بحثی چالش برانگیز است. محققان در مطالعات اخیر سعی کرده‌اند با قرار دادن گروه‌های عاملی مختلف روی نانوذرات طلا، برهمکنش آن‌ها با سلول‌های بدن و سمیت آن‌ها را کاهش دهند. ولی باز هم در این زمینه به مطالعات بیشتری نیاز داریم.