อนุภาคเล็ก ๆ ที่เคลือบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์สามารถทำได้มากกว่าการส่งยา
เพื่อยกระดับห้องแล็บที่เพิ่งเริ่มต้นของเขาให้สูงขึ้น Liangfang Zhang เว็บสล็อต ได้วางแผนที่เขาคิดว่ายอดเยี่ยมในความเรียบง่าย มันเกี่ยวข้องกับขั้นตอนที่เพื่อนร่วมงานของเขาหลายคนพบว่ามีอยู่เล็กน้อย แต่ถ้าเขาสามารถทำให้ความคิดของเขาเป็นจริงได้ ก็จะขจัดอุปสรรคสำคัญในการบำบัดรักษาผ่านร่างกายอย่างปลอดภัยด้วยอนุภาคนาโนที่มีความกว้างหนึ่งพันเท่าของเส้นผมมนุษย์
ย้อนกลับไปในปี 2010 วิศวกรนาโนรุ่นเยาว์ไม่สามารถโน้มน้าวให้สถาบันสุขภาพแห่งชาติ ซึ่งเป็นผู้ให้ทุนสนับสนุนหลักด้านการวิจัยชีวการแพทย์ของสหรัฐฯ สนับสนุนโครงการนี้ จางสมัครขอรับทุนสนับสนุนสี่หรือห้าครั้งในช่วงหลายปีที่ผ่านมาแต่ไม่เป็นผล
“มันรู้สึกโดดเดี่ยวมาก” เขากล่าว “แต่ฉันเพิ่งรู้สึกว่านี่เป็นสิ่งที่พิเศษมาก และอาจกลายเป็นเรื่องใหญ่ได้”
Zhang ดึงเงินทุนจากโครงการอื่นๆ และจากแพ็คเกจเริ่มต้นที่เขาได้รับเพื่อตั้งห้องทดลองของเขาที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก ได้ทำการทดลองสำหรับรายงานความก้าวหน้าของเขา ซึ่งตีพิมพ์ในปี 2011 ในProceedings of the National Academy of Sciences เขาและเพื่อนร่วมงานได้สร้างอนุภาคนาโนชนิดใหม่ ซึ่งทำจากพอลิเมอร์ที่มีคาร์บอน ซึ่งสามารถลอดผ่านหลอดเลือดในหนูได้โดยไม่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาภูมิคุ้มกัน แม้ว่าการตอบสนองของภูมิคุ้มกันมีความสำคัญต่อการฆ่าเชื้อที่ทำให้เกิดโรค แต่ปฏิกิริยาแบบเดียวกันก็สร้างความรำคาญเมื่อกำจัดโมเลกุลที่ทำขึ้นเพื่อนำส่งยาช่วยชีวิต
จากนั้น แทนที่จะมองว่าอนุภาคของพวกมันเป็นระบบส่งยา ซึ่งนักวิจัยส่วนใหญ่ให้ความสนใจ จางและทีมของเขาได้เปลี่ยนจุดหมุนที่น่าแปลกใจ พวกเขานำอนุภาคกลับมาใช้ใหม่เพื่อทำหน้าที่เป็น “นาโนสปอง” ที่ดักจับและขจัดสารพิษออกจากเลือด ในการทดลองในห้องปฏิบัติการ ฟองน้ำนาโนสามารถต่อต้านสารพิษที่ปล่อยออกมาจากอีโคไลและแบคทีเรียบางชนิดที่ต่อสู้ได้ยากกว่า นาโนสปองจ์ยังช่วยชะลอการอักเสบที่เป็นอันตรายในหนูที่เป็นโรคข้ออักเสบรูมาตอยด์และเปลี่ยนเส้นทางเอชไอวีและซิกาออกจากเซลล์ที่ไวรัสเหล่านั้นมักติดเชื้อ นักวิจัยรายงานเมื่อปีที่แล้ว
นาโนสปองจ์ที่ยังไม่ได้ทำการทดสอบในมนุษย์ ทำความสะอาดใต้เรดาร์เพราะความคิดผิดปรกติ: อนุภาคนาโนสังเคราะห์เคลือบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์จากเซลล์ของสิ่งมีชีวิต ซึ่งช่วยให้พวกมันกลมกลืน และนาโนสปองจ์เพียงอันเดียวก็สามารถแยกออกได้ สังหารผู้ก่อความเสียหายโดยไม่รู้อะไรมากเกี่ยวกับพวกเขาเป็นรายบุคคล ตัวอย่างเช่น สารพิษหลายชนิดที่โจมตีเซลล์เม็ดเลือดแดง จะเกาะติดกับอนุภาคนาโนที่เคลือบด้วยเศษเซลล์เหล่านั้นแทน ทีมงานของ Zhang ที่ UC San Diego และคนอื่นๆ ได้สร้างคลังแสงนาโนสปองส์ที่กำลังเติบโตซึ่งปกคลุมอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์เม็ดเลือดแดงหรือเม็ดเลือดขาว ซึ่งแต่ละเซลล์ดูดซับสารพิษในตัวของมันเอง
Omid Farokhzadนักวิทยาศาสตร์แพทย์จาก Brigham and Women’s Hospital ในบอสตัน กล่าวว่า “งานของ Zhang “เปิดกว้างทั้งสนาม” ของอนุภาคนาโนที่เคลือบด้วยเมมเบรน( SN: 11/11/16, p. 22 ) ห้องแล็บหลายแห่งกำลัง “สร้างบนแพลตฟอร์มที่กลุ่มของ Zhang พัฒนาขึ้น”
วิธีแก้ปัญหาป่า
เมื่อ Zhang เป็น postdoc ที่ MIT เมื่อกว่าทศวรรษที่ผ่านมา การวิจัยเกี่ยวกับอนุภาคนาโนเป็นเรื่องเกี่ยวกับการนำส่งยาทั้งหมด ในปีพ.ศ. 2538 สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาแห่งสหรัฐอเมริกาได้อนุมัตินาโนบำบัดครั้งแรกซึ่งมียาต้านมะเร็ง ตั้งแต่นั้นมา ยานาโนอีกประมาณ 50 ชนิดสำหรับรักษาโรคมะเร็ง โรคฮีโมฟีเลีย โรคปลอกประสาทเสื่อมแข็ง และโรคอื่นๆ ได้เข้าสู่การดูแล ผู้ป่วย
อนุภาคนาโนมีขนาดประมาณหนึ่งในสามพันเซลล์เม็ดเลือดแดง แต่อนุภาคขนาดเล็กแต่ละเม็ดสามารถบรรจุโมเลกุลยาได้หลายพันตัว เพื่อให้ได้ยาที่ต้องการไป อนุภาคนาโนต้องซ่อนตัวจากระบบภูมิคุ้มกัน เมื่อเซลล์ภูมิคุ้มกันพบสิ่งแปลกปลอม แม้แต่สิ่งขนาดนาโน เซลล์จะพยายามทำลายผู้บุกรุกและกำจัดออกจากร่างกาย นักวิจัยจาก Nanomedicine คิดว่าพวกเขาพบวิธีแก้ปัญหาโดยการเคลือบอนุภาคด้วยของเหลวใสและหนาที่เรียกว่าโพลิเอทิลีนไกลคอลหรือ PEG เซลล์ภูมิคุ้มกันจะ “เห็น” อนุภาคเป็นน้ำและไม่ทำปฏิกิริยา Zhang กล่าว
ทว่า PEG นั้นไม่เหมาะ กว่าทศวรรษที่ผ่านมา การศึกษาของผู้ป่วยเริ่มเปิดเผยว่าอนุภาคที่เคลือบด้วย PEG สามารถทำให้ผู้คนผลิตแอนติบอดีต่อ PEG ซึ่งสามารถกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่ไม่พึงประสงค์ได้ วิธีการอื่น ๆ เช่นการสร้างอนุภาคที่มีโปรตีน “อย่ากินฉัน”ที่เซลล์เนื้องอกใช้เพื่อหลีกเลี่ยงการโจมตีของภูมิคุ้มกันก็ไม่ได้ผลเช่นกัน จากนั้นจางมีความเข้าใจที่เฉียบแหลม: “แล้วการปลอมตัวอนุภาคราวกับว่าพวกมันอยู่ในร่างกายล่ะ?”
Zhang ถูกฝึกให้เป็นวิศวกรเคมี โดยไม่ถูกผูกมัดโดยนักชีววิทยาหลายคนที่ต้องการค้นหาว่าเกิดอะไรขึ้น “วิศวกรต้องการทำให้มันสำเร็จ เราต้องการทำให้มันใช้งานได้” เขากล่าว “หลังจากทำสำเร็จแล้ว เราอาจศึกษาเหตุผล”
Che-Ming Jack Hu นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาในห้องทดลองของ Zhang เล่าถึงแนวคิดในการปิดบังอนุภาคที่มนุษย์สร้างขึ้นด้วยเศษเยื่อหุ้มชีวภาพที่คาดเดาไม่ได้ “นอกรีตมาก” ในตอนนั้น เล่า วันนี้ Hu เป็นหัวหน้าห้องปฏิบัติการนาโนเทคโนโลยีของตัวเองที่ Academia Sinica ในเมืองไทเป ประเทศไต้หวัน “ผู้คนไม่รู้ว่าจะคิดอย่างไร” แต่ Hu ซึ่งเป็นวิศวกรชีวภาพพบว่าแนวคิดเรื่องการผสมวัสดุธรรมชาติและวัสดุสังเคราะห์นั้นน่าตื่นเต้น เว็บสล็อต
