التلاعب بالمعادن لأغراض طبية

أثبتت الجسيمات النانوية لأكاسيد المعادن ذات الخواص المغناطيسية أنه يمكن استخدامها في العديد من تطبيقات الطب الحيوي، إلا أن الباحثين بذلوا الكثير من الجهد للتوصل إلى الاستراتيجية المُثلى لإنتاج هذه الجسيمات.

طور فريق بحثي -بقيادة متخصص الكيمياء الحيوية النانوية خير الدين البوبو، في مركز الملك عبد الله العالمي للأبحاث الطبية- نهجًا لإنتاج هذه الجسيمات بطريقة سهلة، وغير مكلفة، وآمنة.

يقول البوبو: "يمكن استخدام مجسات نانوية من أكاسيد الحديد ذات أحجام وتركيبات محددة، في تطبيقات مثل رصد عملية إيصال الدواء إلى الهدف، سواء داخل الجسم الحي أو خارجه (في المختبر)، وتصويرها". لسوء الحظ، أغلب الطرق المستخدمة الحالية تُنتِج جسيمات نانوية عرضة للتكتل، وذات أحجام وأشكال مختلفة، أو تتطلب استخدام مواد كيميائية سامة ومكلفة. ويضيف البوبو: "عدم وجود طريقة بسيطة وسريعة للتحضير وقابلة للاستخدام على نطاق واسع وغير مكلفة، ما زال يشكل عقبة رئيسية نحو الوصول إلى العالم الحقيقي للتطبيقات الطبية الحيوية".

ابتكر البوبو وزملاؤه طريقة أطلقوا عليها اسم "الترسيب المشترك بالتحلل المائي القلوي" وتشتمل هذه الاستراتيجية على المزج بين أملاح المعدن المذابة في الماء وأحماض دهنية مختلفة في وجود مواد كيميائية تُعرَف بالأمينات الألكيلية (الكيلامين). يؤدي ذلك إلى تكوين بلورات نانوية لأكسيد المعدن مغلفة بحمض، وتتحلى بدرجة عالية من الاستقرار. جميع المواد المستخدمة غير مكلفة ومتوفرة، كما يمكن إجراء هذه العملية عند درجات حرارة أقل بكثير من (80 درجة مئوية)، مقارنة بالطرق الحالية التي تتطلب درجات حرارة مرتفعة تتراوح بين 200 و300 درجة مئوية.

وقد ثبت من خلال المجهر الإلكتروني أن طريقة الترسيب المشترك بالتحلل المائي القلوي يمكنها إنتاج مجموعات شديدة التجانس من جسيمات أكسيد الحديد النانوية بسهولة. واستطاع البوبو وزملاؤه بعد ذلك إثبات أنه يمكن التحكم بدقة في أحجام البللورات الناتجة، عن طريق ضبط نسب الحمض الدهني مع المحلول الملحي للحديد، بحيث يُنتج جسيمات نانوية كروية بأقطار تتراوح بين اثنين إلى عشرة نانومترات.

أثبتت هذه الطريقة أنه يمكن توسيع دائرة استخدامها إلى معادن أخرى غير الحديد، مثل النحاس والنيكل والزنك، مما يوسع نطاق تطبيقات الاستخدام المحتملة لهذه الجسيمات النانوية. كما تمكن الباحثون أيضًا من ضبط الخواص الكيميائية للمنتَج النهائي. فقد كانت الدفعة الأولى من هذه الجسيمات النانوية غير قابلة للذوبان في الماء، ولكن بعد إجراء بعض التعديلات البسيطة في عملية الإنتاج، تمكن الباحثون من إنتاج جسيمات نانوية لأكسيد الحديد قابلة للذوبان في الماء. هذه الجسيمات النانوية القابلة للذوبان ستكون أكثر فائدة في حال استخدامها في التطبيقات التي تتطلب دخول الجسيمات إلى داخل الخلايا الحية لتأدية دورٍ ما.

أمضى البوبو معظم العقد الماضي في العمل على تطوير الجسيمات النانوية المغناطيسية لاستخدامها في التطبيقات الطبية الحيوية. وقد بدأ بالفعل في اختبار أداء هذه الجسيمات النانوية المنتَجة عن طريق "الترسيب المشترك بالتحلل المائي القلوي" كأداة للأبحاث السريرية. يقول البوبو: "سنستخدم هذه الجسيمات النانوية الوظيفية في تصوير الأورام، وكأدوات لنقل الأدوية وإيصالها إلى الخلايا السرطانية، في محاولة لتطوير أنماط العلاج الكيميائي".

References