امروزه درمان‌های رایج سرطان با محدودیت‌هایی از جمله عوارض جانبی نامطلوب داروها مواجه است که برای مقابله با این عوامل به روش‌های مؤثر‌تری نیاز است.

به گزارش زیست آنلاین، روش‌های زیستی و ابزارهای در دسترس فناوری نانو می‌تواند یک راه‌حل طولانی‌مدت جدید برای کنترل موفق چنین بیماری‌هایی باشد و در تولید کالاهای سلامت محور موثر باشد.

صادق خرمی دارای مدرک کارشناسی زیست‌شناسی از دانشگاه شهید باهنر کرمان و کارشناسی ارشد نانوبیوتکنولوژی از دانشگاه اصفهان و در حال حاضر به عنوان دانشیار پژوهشی (Research associate) در گروه تحقیقاتی استاد علی ضرابی (گروه بیوتکنولوژی، دانشکده علوم و فناوری‌های نوین دانشگاه اصفهان) فعالیت می‌کند. فعالیت گروه وی بر طراحی، ساخت، و ارزیابی ویژگی‌های فیزیکی- شیمیایی و خواص زیستی نانو سامانه‌های مختلف متمرکز شده است. هدف اصلی این گروه دست‌یابی به نانو سامانه‌های هوشمندی است که در تشخیص، درمان و حتی تشخیص و درمان هم‌زمان (ترانوستیک) بیماری‌های مختلف، به‌ ویژه سرطان، نقش کلیدی ایفا می‌کنند.

اخیراً مقاله علمی در خصوص سنتز سبز نانوذرات نقره در برابر تومور MCF-۷، توسط خرمی و همکارانش منتشر گردیده است؛ این مطالعه تحت نظارت و با راهنمایی‌های استاد علی ضرابی و هم‌چنین مشاوره‌های دکتر موج خالقی صورت گرفت. هم‌چنین همکاری پروفسور محمدرضا مظفری که یکی از بزرگان حوزه نانوبیوتکنولوژی هستند در نگارش و انتشار نتایج حاصل از این فعالیت پژوهشی مهم و کاربردی قابل ستایش است.

امروزه بیماری‌های قلبی- عروقی، سرطان و بیماری‌های عفونی به عنوان سه عامل اصلی مرگ و میر جهانی مطرح می‌شوند. با‌ وجود این‌که درمان عفونت فرصت مناسبی را برای شرکت‌های سازنده دارو با بازار فروش سالانه در حدود ۵/۲۵ میلیارد دلار فراهم کرده است، اما اکثر شرکت‌های دارویی تمایل خود را در تحقیق و توسعه در زمینه آنتی­بیوتیک‌ها از دست داده‌اند، زیرا این داروها در مقایسه با داروهای مورد استفاده در درمان بیماری‌های مزمن، که نیازمند درمان طولانی‌مدت هستند، سودآوری کمتری دارند. هم‌چنین به دلیل چرخه عمر کوتاه (به علت مقاومت باکتریایی) مورد توجه شرکت­‌های دارویی نیست. واضح است که افزایش باکتری‌های مقاوم به آنتی­‌بیوتیک به همراه کاهش قابل توجه در تأیید عوامل ضد‌‌باکتریایی در دهه‌های گذشته نگرانی گسترده‌ای را ایجاد کرده است و عفونت‌های باکتریایی بار دیگر به عنوان یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های سلامتی مطرح می‌شوند.

در همین راستا درمان‌های رایج سرطان نیز با محدودیت‌هایی از جمله عوارض جانبی نامطلوب داروها و سرطان‌های مقاوم به دارو مواجه است. بر اساس آمار منتشر شده سالانه ۲/۸ میلیون نفر در سراسر جهان در اثر ابتلا به سرطان جان خود را از دست می‌دهند.

این قبیل گزارش‌ها بیانگر این است که امروزه برای مقابله با این عوامل به روش‌ها و ترکیبات درمانی جدیدتر و مؤثر‌تری نیازمندیم. از این رو مجموعه‌ای از روش‌های زیستی و ابزارهای در دسترس فناوری نانو می‌تواند یک راه‌حل طولانی‌مدت جدید، برای کنترل موفق چنین بیماری‌هایی باشد.

پیشینه فعالیت صورت گرفته در داخل و خارج از کشوردر دهه گذشته اثبات شده است که سیستم‌های زیستی، شامل گیاهان و جلبک‌ها، دیاتومه‌ها، باکتری‌ها، مخمر، قارچ‌ها و سلول‌های انسانی می‌توانند با استفاده از ظرفیت احیای پروتئین‌ها و متابولیت‌های موجود در خود یون‌های فلزی را به نانوذرات فلزی تبدیل کنند. در ابتدا سنتز سبز نانوذرات به کمک گیاهان به صورت درون‌تنی صورت می‌گرفته است، به این نحو که نمک فلز مورد نظر در اختیار گیاه قرار می‌گرفته و پس از جذب از خاک و گردش در گیاه نهایتاً به محلی ‌رسیده که ترکیبات موجود در آن با احیای یون فلز آن را به نانوذره تبدیل کرده و ذخیره می‌کرده‌اند. با این همه، زمان‌بر بودن، عدم امکان کنترل فرایند تولید، هزینه زیاد و مشکل بودن فرایند جداسازی و تخلیص نانوذرات تولید شده به این روش پژوهشگران این عرصه را بر آن داشت تا به جای استفاده از گیاهان و سایر موجودات زنده از عصاره‌های آن‌ها، که حاوی ترکیبات احیا‌کننده هستند، جهت سنتز نانوذرات بهره بگیرند. در این حالت علاوه بر سرعت بالای فرایند، امکان کنترل فرایند و تولید نانوذراتی با اندازه و اشکال مختلف نیز میسر شده و جداسازی و تخلیص نیز ارزان‌تر و آسان‌تر صورت می‌گیرد.

شایان ذکر است که طی سال‌های گذشته تولید نانوذرات فلزی با بهره‌گیری از اصول شیمی سبز توجه پژوهشگران مختلف از سراسر جهان را به خود جلب کرده است. کشور هند را می‌توان یکی ازکشور‌های پیش‌رو در این عرصه دانست. به طبع دانشمندان ایرانی نیز در این زمینه فعالیت‌های قابل توجهی داشته‌اند و حاصل کار آن‌ها در قالب مقاله‌های علمی معتبر منتشر شده است.



یکی از فعالیت‌های خرمی در این پژوهش، سنتز سبز نانوذرات نقره است؛ وی ضمن بیان مزایای این روش، درباره تفاوت سنتز سبز نانوذرات نقره با سایر روش‌ها گفت: به طور عمده نانوذرات فلزی کلوئیدی با احیای شیمیایی یون‌های فلزی توسط عوامل احیا‌کننده و پوشش دهنده ساخته می‌شوند. مزیت اصلی این روش سهولت ساخت نانوذراتی با اندازه و اشکال مختلف (نانومیله، نانوسیم، نانو منشور و نانو صفحه) است. پلیمر‌ها و سورفکتنت‌ها به عنوان عوامل پوشش‌دهنده عمل می‌کنند و مانع از کلوخه شدن نانوذرات فلزی می‌شوند. با این حال، بسیاری از این عوامل احیا‌کننده و پوشش‌دهنده برای انسان و محیط‌ زیست سمی هستند. برای فائق آمدن بر این مسئله، اخیراً تلاش‌های متعدی جهت ارائه روش‌های مبتنی بر اصول شیمی سبز صورت گرفته است. در این رویکرد اساساً از عوامل طبیعی و بی‌خطری همچون عصاره گیاهان، باکتری‌ها، قارچ‌ها و تک سلولی‌ها به عنوان عامل احیا‌کننده و پایدار‌کننده در فرایند تولید نانوذرات استفاده می‌شود. این رویکرد علاوه بر این‌ که آسان، ارزان و سازگار با محیط زیست است، نگرانی‌های مربوط به کاربردهای زیست‌پزشکی نانوساختارهای حاصل را نیز کاهش می‌دهد. علاوه بر این، نانوذراتی با اندازه‌ها و شکل‌های مختلفی با این روش قابل تولید است.

یکی از نتایج مهم در این پژوهش، افزایش خاصیت آنتی‌اکسیدانی و ضد میکروبی نانوذرات سنتز شده است. وی درباره این که نتیجه حاصل شده چگونه عمل می کند گفت: از نتایج این تحقیق چنین بر می‌آید که عصاره آبی پوست سبز گردو منبعی غنی از ترکیبات زیست‌فعال دارای خاصیت آنتی اکسیدانی از جمله پلی فنول‌ها، فلاونوئید‌ها، الاژیک اسید و والنیک اسید است.  اگرچه این ترکیبات به تنهایی قادر به حذف رادیکال‌های آزاد هستند، اما در صورتی که در فرایند سنتز و پایدارسازی نانوذرات نقره به کار گرفته شوند، هم در فرایند احیای نمک نقره و هم در تشکیل یک لایه زیست‌ فعال پایدار در اطراف نانوذرات نقش اساسی را ایفا می‌کنند. در مقابل، نانوساختار هسته- پوسته تشکیل‌شده به دلیل اندازه کوچک و نسبت سطح به حجم بالا و همین‌طور برهم‌کنش‌های فیزیکی- شیمیایی بین ترکیبات و نانوذرات نقره موجب ارتقاء عملکرد این ترکیبات می‌شود. به نظر می‌رسد خاصیت کاتالیزوری نانوذرات نقره نیز در این امر مؤثر باشد. در نتیجه نانوذرات نقره تولید شده به این روش قادرند در غلظت‌های بسیار کمتر فعالیت آنتی‌اکسیدانی بهتری نسبت به عصاره تنها داشته باشند.

در رابطه با فعالیت ضدمیکروبی نانوذرات نقره هنوز مکانیسم مشخص و قطعی مطرح نشده است، اما دلایل مطرح شده در طیف وسیعی از مقالات را می‌توان در چهار دسته کلی طبقه‌بندی کرد: ۱) اتصال نانوذرات به دیواره باکتریایی و تغییر در نفوذپذیری غشاء ۲) نفوذ تدریجی نانوذرات به داخل سلول که هم می‌تواند موجب اختلال در عمکرد آنزیم‌های سلولی و نهایتاً افزایش گونه‌های فعال اکسیژن (ROS) شود و هم می‌تواند با اتصال به DNA مانع از انجام فرایند رونویسی شود ۳) با گذر زمان نانوذرات می‌توانند موجب پاره شدن دیواره و خروج ترکیبات درون سلولی شوند ۴) علاوه بر موارد ذکر شده، عده‌ای نیز بر این باور هستند که نانوذرات نقره با رهایش یون نقره اثرات مخرب خود بر باکتری ها را القا می‌کنند.

طبیعتاً هیچ‌گاه صرفاً یکی از این فرایند‌ها به تنهایی قادر به از بین بردن سلول‌ها نیست و معمولاً این فرایند‌ها به صورت اثر تعاونی و همراه با یکدیگر رخ می‌دهند و در نهایت موجب مرگ سلول می‌شوند.

بیشتر بخوانید: در تولید مواد اولیه گیاهان دارویی ضعیف هستیمتئوری و روش فعالیت صورت گرفته و آنالیزهای انجام شدهدر این تحقیق توان عصاره آبی پوست سبز گردوی ایرانی، که اغلب به عنوان محصول غیر مفید کشاورزی شناخته می‌شود، به عنوان عامل احیا‌کننده و همین‌طور پایدار کننده طبیعی در راستای تولید زیستی نانوذرات نقره مورد بررسی قرار گرفت. به منظور مشخصه‌یابی و تعیین ویژگی‌های فیزیکی- شیمیایی نانوذرات حاصل، از آزمون‌های طیف‌سنجی UV-Vis، XRD، EDS، FE-SEM، DLS و FT-IR استفاده شده. پس از مشخصه‌یابی نانوذرات حاصل، اثر آنتی‌اکسیدانی، سمیت سلولی و ضد میکروبی این نانوذرات با تاکید بر مشخصه‌های زیست‌شناختی باکتری‌های هدف ارزیابی شد.

بیان نوآوری این تحقیق و نتایج تحقیقبا این‌ که در زمینه سنتز سبز نانوذرات خصوصاً نانوذره نقره پژوهش‌های متعددی صورت گرفته است، تعداد انگشت‌شماری از این موارد به عصاره پوست سبز گردو پرداخته‌اند. علاوه بر این ترکیبات عصاره‌های گیاهی هر منطقه جغرافیایی با توجه به شرایط اقلیمی آن منطقه می‌تواند متفاوت و منحصر به همان منطقه باشد. از این‌ رو عصاره گیاهی به کار گرفته شده در این تحقیق می‌تواند در نوع خود منحصر به فرد باشد و به طبع نانوذرات سنتز شده توسط آن نیز ویژگی‌های فیزیکی- شیمایی و زیستی خاص خود را دارند. هم‌چنین در این تحقیق از بی‌خطرترین، ساده‌ترین و کم هزینه‌ترین حالت ممکن جهت عصاره‌گیری استفاده شده است.

بر اساس جست‌و‌جوهای مفصلی که در این زمینه انجام شده، مشخص شد که تاکنون هیچ مطالعه‌ای به بررسی هر سه خاصیت ضد میکروبی، ضد سرطانی و آنتی‌اکسیدانی نانوذرات سنتز شده توسط عصاره پوست سبز گردو نپرداخته است. لذا ما می‌توانیم ادعا کنیم که این مطالعه اولین تحقیقی است که در آن علاوه بر خواص ضد‌میکروبی، خواص ضد سرطانی و آنتی‌اکسیدانی عصاره پوست سبز گردو و نانوذرات حاصل از آن به دقت بررسی شده است.

نتایج این تحقیق حاکی از آن است که نانوذرات نقره تولید شده کروی شکل بوده و میانگین اندازه آن‌ها ۳۱ نانومتر است. این نانوذرات دارای پتانسیل زتا بیش از منفی ۳۳ میلی‌ولت هستند و لذا فاقد هر گونه کلوخگی بوده و از سوسپانسیون آبی بسیار پایداری برخوردار هستند و همین امر موجب تقویت خواص زیستی این نانوذرات می‌شود. علاوه بر خاصیت آنتی‌اکسیدانی و فعالیت ضدمیکروبی این نانوذرات علیه سویه‌های باکتریایی گرم مثبت و گرم منفی، این نانوذرات و هم‌چنین عصاره پوست سبز گردو سمیت سلولی بسیار خوبی علیه سلول‌های سرطان پستان (MCF-۷) از خود نشان دادند. نکته قابل توجه این است که به علت برخوردار بودن از ماهیت زیستی، این ترکیبات قادرند به طور انتخابی تنها علیه سلول‌های سرطانی فعالیت مخرب داشته باشند و علیه سلول‌های سالم سمیت چشم‌گیری از خود نشان نمی‌دهند.

سنتز نانوذرات نقره از پوسته سبز گردو و استفاده از آن، برای کشاورزی و کشت گردو در کشور ارزش افزوده ایجاد می‌کنداز آن‌جایی که در حال حاضر عموماً پوست سبز گردو به عنوان محصول غیر مفید کشاورزی شناخته شده و کاربرد چندانی ندارد، مسلماً انجام تحقیقاتی این چنین در جهت شناخت قابلیت‌ها و کاربرد‌های زیست- پزشکی آن بسیار ارزشمند بوده و موجب ایجاد ارزش افزوده قابل توجهی برای صنایع باغبانی، صنایع غذایی و دارویی می‌شود.

نقش نهادهای دولتی و سیاست‌گذار در به‌ کارگیری و حمایت از این نوع تحقیقاتنهاد‌های دولتی می‌توانند با تخصیص بودجه و حمایت از پژوهشگران در قالب طرح‌های تحقیقاتی مختلف منجر به کامل شدن تحقیقات پیرامون این موضوع شوند و راه ورود نتایج این تحقیقات به صنعت و کاربردی شدن محصولات را فراهم کنند. در این راستا، گروه ما بر آن است که در صورت دریافت حمایت مالی و تجهیزاتی از نهاد‌های مربوطه تحقیقات خود را بر این ماده ارزشمند به صورت دقیق‌تر و وسیع‌تر ادامه دهد و در نهایت به محصولی با ارزش افزوده بالا و قابلیت تجاری شدن در حوزه دارو‌های ضد‌سرطانی و ضد‌میکروبی دست یابد.

موانع و مشکلاتی در این پروژهعدم دسترسی به دستگاه مشخصه‌یابی مناسب مثل میکروسکوپ الکترونی گذاره (TEM)، هزینه‌بر بودن بررسی‌های زیست‌شناختی و کمبود بودجه از جمله موارد محدود‌کننده این تحقیق بودند که موجب شد قادر به بررسی‌های دقیق و حرفه‌ای‌تر نباشیم. نکته دیگر این‌ که تحقیق حاضر به عنوان یک پژوهش بین رشته‌ای دارای ابعاد و پیچیدگی‌های زیادی بود و همین موضوع باعث شد انجام آن به بیش از دو سال تلاش مداوم نیاز داشته باشد. هم‌چنین لازم به ذکر است که از آن‌جایی که برای تولید نانوذرات به پوست سبز و تازه گردو نیاز هست، لذا تهیه پوست تازه در زمان تحقیق یکی از مشکلات اصلی ما بود.

این تحقیق به عنوان بخشی از پروژه کارشناسی ارشد بنده در دانشگاه اصفهان انجام شد و در طی آن مورد حمایت هیچ سازمان یا نهاد خاصی نبوده‌ایم و تمام هزینه‌ها از طریق پژوهانه‌ای که دانشگاه در نظر گرفته بود و پرداخت‌های شخصی استاد ضرابی انجام شد.

وی در پایان گفت: در نهایت مایلم مراتب تشکر و قدردانی خودم را از جناب دکتر علی ضرابی که به عنوان استاد راهنما در انجام این مهم بنده را یاری کردند اعلام کنم. هم‌چنین سپاس‌گزارم از سرکار خانم زارع‌پور و سایر اعضای گروه استاد ضرابی و مجموعه گروه بیوتکنولوژی دانشگاه اصفهان بابت همکاری‌های بی‌دریغی که طی انجام این پروژه با بنده داشتند.

طبیعتاً انجام پروژه‌های تحقیقاتی نسبتاً پیچیده و طولانی‌مدت راحت نیست و عزیزانی که در این مسیر قدم گذاشته‌اند این موضوع را به خوبی درک می‌کنند. با این حال امید است که در این مسیر ثابت‌قدم باشیم و تا رسیدن به نتایج مطلوب امید خود را از دست ندهیم. مسلماً ما قادریم با مطالعه بسیار و هم‌چنین بهره‌گیری از قدرت هوش و خلاقیت خود با هرگونه کمبود و چالش در این مسیر سازگار شویم. باشد که بتوانیم سهم کوچکی در راستای ارتقاء سطح علمی، تکنولوژی و اقتصاد کشور عزیزمان ایران داشته باشیم.

بیشتر بخوانید: راه‌اندازی کارخانه‌های گیاهان دارویی