مهندس تقلید گلبول های قرمز خون را برای ارائه داروهای نجات دهنده – توسعه می دهد

یکی از راه هایی که دانشمندان و پزشکان این مشکل را جبران می کنند، دادن مقادیر قابل توجهی از دارو به بیماران است. به این ترتیب، حتی اگر بسیاری از دارو فیلتر می شود، مقدار کافی از آن برای انجام کار عبور می کند. اما سطوح دوز بالاتر نیز به معنای عوارض جانبی بیشتر است. برای جلوگیری از چنین دوزهای بالایی، استراتژی دیگر طراحی وسیله نقلیه حامل دارو به گونه ای است که مقصد خاصی را هدف قرار دهد.

مینکیو کیم گفت: “بسیاری از وسایل نقلیه تحویل دارو نمی توانند به مکان مناسب در بدن برسند، و دلیل اصلی این است که بدن ما دارای این سیستم فیلترینگ واقعا خوب است. بسیاری از آنها در نهایت به کبد، کلیه یا طحال می رسند.” ، استادیار علوم و مهندسی مواد و مهندسی زیست پزشکی. “اگر ما بتوانیم با توسعه وسایل نقلیه جدید دارورسانی بر این امر غلبه کنیم، پیشرفت قابل توجهی خواهد بود.”

کیم با دریافت جایزه شغلی 600000 دلاری، جایزه ای از بنیاد ملی علوم در حمایت از اعضای هیأت علمی اولیه که پتانسیل ایفای نقش الگوی علمی در تحقیق و آموزش را دارند، دقیقاً این کار را انجام می دهد. برنامه او ترکیب علم مواد، زیست شناسی مصنوعی و مکانیک چند مقیاسی برای ایجاد شکل جدیدی از میکروذرات دارورسانی است که برای دور زدن سیستم های تصفیه بدن طراحی شده است.

همان مواد مخدر، وسیله نقلیه جدید

چگونه از سیستمی که برای جلوگیری از ورود افراد خارجی طراحی شده است عبور می کنید؟ شما به عنوان یک خودی ظاهر می شوید. کیم در حال ساخت یک وسیله نقلیه ریز ذرات است که خواص گلبول قرمز را تقلید می کند. این سلول ها از یک پوشش مبتنی بر پروتئین و لیپید تشکیل شده اند که هموگلوبین را حمل می کند، پروتئینی که اکسیژن را در سراسر بدن حمل می کند. ریزذره طراحی شده کیم به جای اینکه وسیله ای برای هموگلوبین باشد، وسیله ای برای ذرات دارو خواهد بود. او ابتدا از یک فرآیند به خوبی تثبیت شده برای قرار دادن دارو در یک هسته میکروکره استفاده خواهد کرد. سپس، او یک لایه از پروتئین های مصنوعی را که ایجاد می کند، و به دنبال آن یک لایه دوتایی لیپیدی اضافه می کند. در مجموع، این اجزا از یک گلبول قرمز تقلید می کنند و حتی آزادسازی کنترل شده دارو را ممکن می سازند. این دارو می تواند این داروها را از یک سری فیلترهای بیولوژیکی به قسمتی از بدن که به داروها نیاز است منتقل کند.

انگار لازم بود در رویدادی شرکت کنید که فقط افرادی را می‌پذیرفت که ماشین‌های قرمز را رانندگی کنند، بنابراین یک ماشین قرمز را از یکی از دوستانتان قرض گرفته‌اید. شما به جایی می رسید که باید می رفتید، زیرا از وسیله نقلیه ای استفاده می کردید که اجازه ورود داشت. البته، ساختن یک ساختار پروتئینی که کیفیت گلبول قرمز را تقلید می کند، بسیار پیچیده تر از قرض گرفتن یک ماشین است. گلبول های قرمز چند ویژگی کلیدی دارند که تقلید از آنها بسیار مهم است. برای اولین بار، آنها می توانند از فضاهای بسیار کوچک عبور کنند و بارها و بارها به شکل اولیه خود بازگردند.

کیم که یکی از اعضای مؤسسه BIO5 است، می‌گوید: «قطر یک گلبول قرمز حدود 7 میکرومتر است و از ریزمویرگ‌هایی عبور می‌کند که بسیار کوچکتر از آن هستند». اسکلت سلولی یک گلبول قرمز از ساختار منظم پروتئینی تشکیل شده است. هنگامی که نیاز به حرکت در یک فضای کوچک است، این ساختار می تواند با باز شدن پروتئین گسترش یابد، اما هنگامی که تنش ها از بین رفت، ساختار اصلی باز می گردد. یک گلبول قرمز می تواند هزار بار این کار را انجام دهد و همچنان همان رفتار مکانیکی خود را نشان دهد.”

گلبول‌های قرمز نیز می‌توانند بسیار طولانی‌تر از وسایل نقلیه معمولی دارورسانی در بدن باقی بمانند.

کیم گفت: «در حال حاضر، سرنوشت خودروهای حمل مواد مخدر حداکثر تا چهار هفته است. “هدف من این است که این میکروذرات به طول عمر یک گلبول قرمز خون برسند که حدود چهار ماه است. و در نهایت، امیدوارم حتی بیشتر شود.”

از آنجایی که گلبول های قرمز در حرکت در بدن بسیار موثر هستند، برخی از محققان امکان استفاده از گلبول های قرمز واقعی را به عنوان وسیله نقلیه دارویی بررسی کرده اند. اما این امر مستلزم اهدای خون انسان، روش‌های ذخیره‌سازی خاص و حسابداری دقیق گروه خونی است. این وسیله نقلیه ای که کیم قصد دارد بسازد، می تواند برای حمل طیف گسترده ای از داروها سازگار شود و در بیماران با هر گروه خونی مورد استفاده قرار گیرد.

کیم گفت: «هدف توسعه یک پلتفرم جهانی است که هر کسی می‌تواند با آن شروع کند، تا هر چیزی را که می‌خواهد مهندسی کند. “شما می توانید بیرون را مهندسی کنید. می توانید درون را مهندسی کنید.”