نانولوله های مبتنی بر دوپامین برای اولین بار گرما، تحریک الکتریکی و آزادسازی آنتی اکسیدان را با هم ترکیب می کنند

ویرایش شده توسط گابی کلارک، بررسی توسط رابرت ایگان

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

گروه تحقیقاتی در Istituto Italiano di Tecnologia در Pontedera (پیزا) به سرپرستی Gianni Ciofani، نانوذرات آلی جدیدی را برای اولین بار توسعه داده اند که چندین عملکرد درمانی را در یک ماده واحد ترکیب می کند.

آنها را می توان با نور مادون قرمز گرم کرد، مواد آنتی اکسیدانی آزاد کرد و در صورت فعال شدن توسط اولتراسوند سلول ها را تحریک الکتریکی کرد. اینها نانوذرات جدیدی هستند که توسط یک گروه تحقیقاتی در موسسه فناوری ایتالیا (IIT-Istituto Italiano di Tecnologia) با هدف ارائه نانوپزشکی با یک ابزار درمانی همه کاره طراحی و تولید شده اند.

این اولین باری است که سه ویژگی پیزوالکتریک، فتوترمال و آنتی اکسیدان در یک ساختار آلی واحد با اندازه 500 نانومتر ترکیب می‌شوند. در مجله بین المللی ACS Nano شرح داده شده است، نانوذرات جدید می توانند برای تعدیل فعالیت سلولی، با کاربردهای بالقوه در سرطان شناسی و درمان بیماری های عصبی مورد استفاده قرار گیرند.

این مطالعه در چارچوب «فناوری برای زندگی سالم»، یکی از برنامه‌های شاخص IIT، انجام شد که هدف آن بررسی و توسعه فناوری‌های بهداشتی است که قادر به فعال‌سازی و ارائه دقیق درمان‌های مورد نیاز هستند. IIT Ph.D. دانشجویانی که در مدرسه مطالعات پیشرفته سنت آنا در پیزا ثبت نام کرده بودند و محققان موسسه ملی تحقیقات مترولوژی ایتالیا (INRiM) در تورین نیز در این کار مشارکت داشتند.

این تحقیق توسط Ciofani، رئیس گروه تحقیقاتی Smart Bio-Interfaces و هماهنگ کننده مرکز رابط های مواد IIT در Pontedera (پیزا) هماهنگ شد. تحقیقات او بر توسعه نانومواد هوشمند برای نانوپزشکی و سیستم‌های میکروفیزیولوژیکی و همچنین نانوپزشکی تحت شرایط گرانش تغییر یافته متمرکز است.

نانوذرات جدید با پردازش پلی دوپامین، یک زنجیره خطی از مولکول‌های دوپامین تولید می‌شوند. دوپامین به عنوان یک انتقال دهنده عصبی در مغز ما عمل می کند. دوپامین به خودی خود یک مولکول کوچک است، اما هنگامی که به مولکول های مشابه دیگر متصل می شود، پلیمر چسبنده ای به نام پلی دوپامین را تشکیل می دهد که در حال حاضر به دلیل سازگاری با بافت های انسانی در زیست پزشکی استفاده می شود.

تاکنون این ماده آلی در قالب نانوذرات کروی مورد مطالعه قرار گرفته بود. با این حال، در کار انجام شده توسط Ciofani و گروهش، آن را به نانولوله ها تبدیل کردند: ساختارهای توخالی تقریبا یک هفتادم طول یک دانه شن، با قطری حدود 500 برابر کوچکتر از قطر موی انسان.

این مطالعه نشان داد که تغییر شکل سازه باعث تغییر خواص آن نیز می شود. یکی از ویژگی های جدید پیزوالکتریک است: وقتی پلی دوپامین به صورت مکانیکی تحریک شود، جریان الکتریکی تولید می کند. محققان با استفاده از امواج فراصوت، ارتعاشاتی را در نانولوله‌ها ایجاد کردند و نوعی «الکترود» بی‌سیم ایجاد کردند که می‌توان آن را در بافت‌ها کاشت و از راه دور کنترل کرد. از این ویژگی می‌توان برای ساخت دستگاه‌های بیوالکترونیکی در مقیاس نانو یا میکرومقیاس نیز استفاده کرد.

سیوفانی، محقق اصلی IIT تاکید می کند: «توانایی تولید جریان الکتریکی در پاسخ به تحریک مکانیکی یک ویژگی بسیار نادر و مهم برای یک نانومواد آلی و زیست سازگار است. پیزوالکتریک قبلا هرگز در پلی دوپامین مشاهده نشده بود: شکل لوله ای اجازه می دهد خاصیتی که در نانوذرات کروی ساخته شده از همان ماده وجود ندارد ظاهر شود.

دو ویژگی دیگر ذرات از ویژگی های دوپامین به شکل پلیمریزه شده آن یعنی پلی دوپامین ناشی می شود. می تواند نور مادون قرمز را جذب کرده و گرم شود، در حالی که تحریک اولتراسوند باعث آزاد شدن مولکول های دوپامین می شود. این دو اثر را می توان به ترتیب برای تحریک فعالیت سلولی در بافت ها مورد استفاده قرار داد - به عنوان مثال، آزادسازی کلسیم درون سلولی، که زمینه ارتباط بین سلول ها را فراهم می کند - و برای ایجاد یک اثر آنتی اکسیدانی، محافظت از سلول ها در برابر استرس اکسیداتیو و ارتقاء بقای آنها.

Matteo Battaglini، نویسنده اول این مطالعه، توضیح می‌دهد: «نانولوله‌ها دوپامین را به‌صورت کنترل‌شده آزاد می‌کنند و به محرک‌های خارجی مانند امواج فراصوت و نور مادون قرمز پاسخ می‌دهند و عملکردهای متعددی را در یک پلتفرم ادغام می‌کنند.»

برای ارزیابی زیست سازگاری نانولوله ها، محققان آنها را روی سلول های کشت داده شده آزمایش کردند. آنها مشاهده کردند که نانوساختارها توسط سلول‌ها بدون تداخل با فعالیت طبیعی آنها ترکیب شده‌اند.

بنابراین، نانولوله‌های پلی دوپامین دسته جدیدی از نانومواد چند منظوره را نشان می‌دهند که می‌توانند در پزشکی احیاکننده، تحریک عصبی و توسعه دستگاه‌های بیوالکترونیک و همچنین به طور بالقوه ابزاری برای تحویل کنترل‌شده مولکول‌های درمانی به سیستم عصبی استفاده شوند.

Matteo Battaglini و همکاران، نانولوله های پلی دوپامین: نانو مبدل های هوشمند چند منظوره برای مدولاسیون فعالیت سلولی، ACS Nano (2026). DOI: 10.1021/acsnano.6c05512

کارشناسی ارشد زبان انگلیسی، ویرایشگر کپی از سال 2021 با تجربه در آموزش عالی و محتوای بهداشتی. تقدیم به اخبار معتبر علمی. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →