در سالهای اخیر، فناوری نانو و نانوتکنولوژی به یکی از جذابترین حوزههای علمی تبدیل شده است که توجه پژوهشگران در رشتههای مختلف از جمله داروسازی، مهندسی مواد، زیستشناسی و فیزیک را به خود جلب کرده است. یکی از هیجانانگیزترین شاخههای این فناوری، استفاده از نانوذرات در دارورسانی نوین و سیستمهای دارورسانی هدفمند است. نانوذرات، ذراتی بسیار ریز با ابعاد معمولاً بین ۱ تا ۱۰۰ نانومتر هستند که خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردی از خود نشان میدهند. این ویژگیها باعث شدهاند تا نانوذرات بهعنوان ابزارهایی کارآمد در پزشکی، داروسازی نوین، زیستفناوری، الکترونیک، علوم مواد و محیط زیست به کار گرفته شوند.
واژه «نانو» از زبان یونانی باستان گرفته شده و به معنای «کوتوله» است. این واژه بعدها به لاتین وارد شد و مفهوم «بسیار کوچک» یافت. در سامانه بینالمللی واحدها (SI)، پیشوند نانو نشاندهنده یک میلیاردیم (۱۰⁻⁹) است و پایه مقیاس نانو محسوب میشود. در این مقیاس، مواد رفتارهای متفاوتی نسبت به حالت معمولی خود دارند. این رفتارها شامل ویژگیهای مکانیکی، الکتریکی، حرارتی و شیمیایی نانومواد است که ناشی از اثرات کوانتومی و نسبت بالای سطح به حجم در نانوذرات میباشد.
تعریف نانوذرات و اهمیت آن در داروسازی
نانوذرات دارویی بهعنوان حاملهای دارویی جامد و زیرمیکرونی تعریف میشوند که قادر به حمل دارو هستند. این ذرات امکان آزادسازی کنترلشده دارو، افزایش حلالیت دارویی و هدفگیری بافتها یا سلولهای خاص را فراهم میکنند. نانوذرات دارویی معمولاً به دو نوع نانوسفر و نانوکپسول تقسیم میشوند. در نانوسفرها، دارو بهطور یکنواخت در ماتریس پلیمری توزیع شده است، در حالی که در نانوکپسولها دارو در یک حفره محصور شده و توسط غشای پلیمری محافظت میشود. طراحی ویژه این ساختارها امکان بارگذاری داروهای محلول در آب و غیرمحلول در آب را فراهم میکند و آنها را برای کاربردهای دارویی و دارورسانی هدفمند بسیار مناسب میسازد.
طبقهبندی
نانوذرات از نظر ابعاد و ساختار به سه دسته کلی تقسیم میشوند. نانوذرات یکبعدی (1D) شامل فیلمهای نازک و سطوح نانومتری با ضخامت حدود ۱ تا ۱۰۰ نانومتر هستند. این ساختارها بهطور گسترده در الکترونیک، شیمی و مهندسی مواد کاربرد دارند و در سلولهای خورشیدی، حسگرهای شیمیایی و بیولوژیکی و سیستمهای نوری مورد استفاده قرار میگیرند.
نانوذرات دوبعدی (2D) که مهمترین نمونهی آنها نانولولههای کربنی (CNT) هستند، از شبکهای ششضلعی از اتمهای کربن تشکیل شدهاند. قطر این نانولولهها حدود ۱ نانومتر و طول آنها تا حدود ۱۰۰ نانومتر میرسد. نانولولهها به دو نوع تکجداره و چندجداره تقسیم میشوند. به دلیل خواص مکانیکی و الکتریکی برجسته، در الکترونیک و نانوالکترونیک کاربرد گستردهای دارند.
نانوذرات سهبعدی (3D) شامل فولرنها و دندریمرها هستند. فولرنها ساختارهای کروی از اتمهای کربن با شکلی شبیه توپ فوتبال دارند و دارای خواص فیزیکی ویژهای هستند. دندریمرها پلیمرهایی با ساختار کاملاً کنترلشده و ابعاد نانومتریاند که عمدتاً در دارورسانی هدفمند و تصویربرداری پزشکی استفاده میشوند.
علاوه بر این، نقطههای کوانتومی (Quantum Dots) نیز در دستهبندی نانوذرات قرار میگیرند. این نانوذرات نیمهرسانا با ابعاد ۲ تا ۱۰ نانومتر، ویژگیهای نوری و الکترونیکی خاصی ارائه میدهند و در آزمایشهای سریع DNA، تصویربرداری پزشکی و مهندسی بافت استفاده میشوند.
روشهای تهیه
روشهای مختلفی برای تولید نانوذرات دارویی وجود دارد. انتخاب هر روش به ویژگیهای شیمیایی پلیمر و نوع داروی مورد نظر بستگی دارد. از جمله این روشها میتوان به امولسیون–تبخیر حلال، امولسیون دوگانه، سالتینگ اوت، نفوذ حلال و رسوبدهی حلال اشاره کرد. تمامی این روشها بهطور گسترده در سنتز نانوذرات پلیمری و دارویی کاربرد دارند.
ویژگیها و مشخصهیابی نانوذرات
معمولاً از نظر اندازه، شکل و بار سطحی بررسی میشوند. ابزارهای اصلی شامل میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ الکترونی انتقالی (TEM) و میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) هستند. اندازه نانوذرات تأثیر زیادی بر پایداری فیزیکی، سرعت آزادسازی دارو و توزیع دارو در بدن دارد.
مزایای نانوذرات در دارورسانی
استفاده از نانوذرات در دارورسانی نانویی مزایای متعددی دارد. این مزایا شامل افزایش زیستدسترسپذیری دارو و کاهش دوز مصرفی است. همچنین امکان کنترل آزادسازی دارو و دارورسانی هدفمند را فراهم میکنند. از دیگر مزایا میتوان به کاربرد آنها در ترانوستیکس (Theranostics) و افزایش پایداری داروهای حساس به شرایط محیطی اشاره کرد.
معایب و خطرات
اگرچه نانوذرات نویدبخش هستند، اما ممکن است خطراتی نیز ایجاد کنند. تیتانیوم دیاکسید و نانولولههای کربنی میتوانند موجب التهاب ریوی یا سمیت سلولی شوند. همچنین برخی دندریمرها ممکن است به غشای سلولی آسیب برسانند.
کاربردهای نانوذرات در علوم مختلف (کاربرد فناوری نانو)
در پزشکی، داروسازی، صنایع آرایشی، علوم مواد، صنایع غذایی، محیط زیست، انرژی، الکترونیک و علوم کشاورزی کاربرد گستردهای دارند.
چشمانداز آینده
فناوری نانو و نانوذرات در داروسازی از آیندهای روشن برخوردارند. این فناوریها نقش مهمی در توسعه پزشکی شخصیسازیشده و درمانهای هدفمند ایفا خواهند کرد.
نتیجهگیری
فناوری نانو تحول بزرگی در تولید و مصرف داروها ایجاد کردهاند. آینده دارورسانی و پزشکی نوین نیز بهطور قابلتوجهی به نانوتکنولوژی وابسته خواهد بود.
بیشتر بخوانید: