از زمانی که ادوارد جنر نخسیتن واکسن را در سال 1976 طراحی کرد، واکسیناسیون نقش بسیار مهمی را در پیشگیری از بیماریها و ارتقای سلامت ایفا کرده است. در حال حاضر بیش از 70 نوع واکسن علیه بیش از 30 نوع عفونت در سراسر جهان وجود دارد. ولی محققان باز هم به دنبال طراحی واکسن برای بیماریهای چالش برانگیز و همچنین بهبود واکسنهای فعلی هستند. یکی از فناوریهایی که در این راه میتواند به محققان کمک کند، نانوتکنولوژی و طراحی نانوواکسن ها است. حتی شاید جالب باشد بدانید واکسنی که اخیرا شرکتهایی مثل فایزر برای ویروس کرونا طراحی کردهاند، با فناوری نانو ساخته شده است. پس با ما در این مقاله همراه باشید تا ببینیم امروزه نانوواکسن ها چه جایگاهی در علوم پزشکی دارند؟
تا کنون پیشرفتهای زیادی در زمینهی واکسیناسیون صورت گرفته است؛ ولی با این وجود هنوز برای بیماریهایی مثل مالاریا، ایدز و سل، واکسنی وجود ندارد. از طرفی بسیاری از واکسنهایی که امروزه در دسترس هستند، به دلایل زیر ممکن است کارایی لازم را نداشته باشند:
- ممکن است نتوانند سیستم ایمنی را به طور کامل تحریک کنند.
- ممکن است در بدن انسان پایداری شیمیایی و فیزیکی نداشته باشند.
- برای پایداری نیاز به زنجیره تامین سرد (نگهداری در یخچال) دارند.
- گاهی سمیت بالایی دارند.
- برخی از آنها نیاز است چند بار مصرف شود تا ایمنی لازم را ایجاد کند.
امروزه نانوتکنولوژی توانسته مسائل زیادی را در حیطهی علوم پزشکی متحول کند. در زمینهی واکسیناسیون هم، نانوتکنولوژی این پتانسیل را دارد که مشکلات واکسنهای معمولی را برطرف کند.
منظور از نانوتکنولوژی علمی است که با نانوذرات در ارتباط است. نانوذرات، ذراتی با اندازه 100-10 نانومتر و در برخی موارد تا 1000 نانومتر هستند. برای آن که با انواع نانوذرات و کاربردهای آنها آشنا شوید، سری به این مقاله بزنید.
نقش نانوذرات در ساخت واکسن چیست؟
به طور کلی میتوان گفت نانوذرات به دو طریق در تهیهی واکسنها نقش دارند:
- میتوان از نانوذرات برای رساندن واکسن به نقطه مورد نظر در بدن استفاده کرد (Vaccine Delivery)
- از آن جا که نانوذرات به صورت ذاتی دارای خاصیت ایمنی زایی (Antigenicity) هستند، میتوانند باعث بهبود پاسخ ایمنی ایجاد شده توسط واکسن شوند. در این حالت اصطلاحا گفته میشود که نانوذره به صورت یک ادجوونت (Adjuvant) عمل کرده است.
واکسنها علاوه بر نقش پیشگیرانه، در برخی موارد دارای نقش درمانی هم هستند. برای مثال از نانوواکسن ها میتوان برای درمان سرطان کمک گرفت.
در ادامه به بررسی این دو نقش نانوذرات در تهیه واکسنها میپردازیم.
استفاده از نانوذرات برای رساندن واکسن به بدن
واکسنهای معمولی قادر به کنترل مقدار آنتی ژن آزاد شده و شناسایی دقیق بافت هدف نیستند؛ در نتیجه واکسن به صورت غیراختصاصی و بی رویه، در کل بدن پخش میشود و هر یک از سلولها بسته به موقعیت خود در بدن، حجمی از دارو یا واکسن را دریافت میکند.
این مشکل را میتوان با نانوذرات، بهینه کرد. امروزه یکی از مهمترین کاربردهای نانوذرات، تولید نسل جدیدی از واکسنها است که از نانوذرات برای رساندن دارو به بدن استفاده میکنند. در این نوع دارورسانی، واکسن به صورت کنترل شده آزاد و به نقطهی مورد نظر در داخل بدن میرسد.
استفاده از نانوذرات به عنوان ادجوونت
ادجوونتها مواد شیمیایی یا بیولوژیکی هستند که به صورت غیراختصاصی، سیستم ایمنی را علیه آنتی ژنی که همراه با ادجوونت وارد بدن شده است، تحریک میکنند. انواع مختلفی از ادجوونتها وجود دارد؛ از جمله:
- نمکهای آلومینیوم
- امولسیونهای روغنی
- ساپونینها
- پلی ساکاریدها
- لیپوزومها
- نانوذرات
ترکیبات آلومینیوم، مهمترین و گستردهترین ادجوونت مورد استفاده در واکسن سازی هستند که برای استفاده در واکسنهای انسانی نیز تاییدیه گرفتهاند. با این حال این ترکیبات، محدودیتهای زیادی دارند؛ از قبیل:
- اثربخشی پایین برای واکسنهای پپتیدی و پروتئینی
- نیاز به نگهداری در دمای پایین
- عدم توانایی در تحریک ایمنی سلولی (Cell Mediated)
- بروز واکنشهای آلرژیک در محل تزریق واکسن
بنابراین نیاز به تولید ادجوونتهایی که این مشکلات را نداشته باشند، شدیدا احساس میشود.
مطالعات زیادی نشان دادهاند که ایمنی زایی نانوذرات، در حد ایمنی زایی ترکیبات آلومینیوم یا حتی بیشتر از آن است. مکانیزم دقیق ایمنی زایی نانوذرات ناشناخته است؛ ولی دلایل زیادی هم به نفع آن وجود دارد. در واقع نانوذرات به دلیل ویژگیهای ساختاری و اندازهی ذرهای، بسیار شبیه به یک باکتری یا ویروس هستند که میتواند سیستم ایمنی را تحریک کند.
فواید نانوواکسن ها چیست؟
- نانوواکسن ها میتوانند دقیقا محلی از بدن را که عفونت در آن جا ایجاد میشود، هدف قرار دهند؛ در حالی که واکسنهای معمولی، کل بدن را تحت تاثیر قرار میدهند.
- در برخی موارد از نانوذرات میتوان برای بهبود حلالیت ترکیب واکسن در آب استفاده کرد؛ به این ترتیب واکسن میتواند به صورت تزریقی مورد استفاده قرار گیرد.
- نانوذرات، آنتی ژن واکسن را از تخریب به وسیله عوامل مختلف حفظ میکنند و در نتیجه باعث حفظ پایداری شیمیایی و فیزیکی پپتیدها، پروتئینها، نوکلئیک اسیدها و دیگر ماکرومولکولها میشوند.
- استفاده از نانوواکسن ها باعث کاهش تعداد دوز مصرفی واکسن میشود.
- نانوواکسن ها میتوانند هم ایمنی سلولی و هم ایمنی هومورال را تحریک کنند؛ در نتیجه اثربخشی بهتری نسبت به واسکنهای معمولی دارند.
- روش استفادهی نانوواکسن ها راحتتر است؛ به گونهای که حتی مثل یک اسپری بینی هم میتوانند مورد استفاده قرار گیرند.
- و در آخر میتوان گفت هزینهی نانوواکسن ها در مقایسه با واکسنهای معمولی میتواند کمتر باشد.
چالشهای تولید نانوواکسن ها چیست؟
- یکی از چالشهایی که در تولید نانوواکسن ها وجود دارد، اسکیل آپ کردن نانوذرات در محیط استریل تولید واکسن است. البته با ظهور تکنیکهای جدید اسکیل آپ، برخی موانع از سر راه این چالش برداشته شده است. ولی هنوز هم یکی از چالشهای اصلی در زمینهی تولید نانواکسن است.
- چالش دیگر این است که نانوذرات به دلیل اندازه کوچک خود، میتوانند به بافتها و ارگانهای زیادی در بدن دسترسی داشته باشند. این باعث میشود استفاده از نانوذرات برای تهیهی واکسن، مثل یک شمشیر دو لبه باشد.
- استفاده زا نانوواکسن ها در تزریق زیرجلدی میتواند باعث ایجاد واکنشهای آلرژیک پوستی شود. همچنین نانوواکسن های خوراکی میتوانند مشکلات گوارشی، نانوواکسن های استنشاقی میتوانند مشکلات تنفسی و نانوواکسن های تزریقی میتوانند مشکلات قلبی ایجاد کنند.
- خطر دیگری که وجود دارد این است که اگر این نانوذرات از سد خونی- مغزی عبور کنند، باعث آسیب به بافت مغز میشوند.
کلام آخر
نانوواکسن ها به دلیل فوایدی که دارند، مورد توجه محققان قرار گرفتهاند. محققان امیدوارند بتوانند با استفاده از فناوری نانو، واکسنهایی موثرتر و با عوارض جانبی کمتر طراحی کنند. از طرفی، امروزه تحقیقات زیادی در زمینهی طراحی واکسن برای درمان بیماریهایی از جمله سرطان، فشار خون بالا و آلزایمر صورت میگیرد.
ما هنوز در ابتدای راه تولید نانوواکسن ها قرار داریم و فقط تعداد کمی از نانوواکسن ها وجود دارند که در مراحل ابتدایی تستهای بالینی به سر میبرند. پس تحقیقات بیشتری باید در این زمینه صورت گیرد تا به واکسنهایی با اثربخشی بالاتر و عوارض کمتر دست یابیم.
0 نظر