آلات دقيقة
أظهر مهندسو النانو من جامعة كاليفورنيا في سان دييجو لأول مرة استخدام الآلات الدقيقة لعلاج الالتهابات البكتيرية في المعدة. تطفو هذه المركبات الصغيرة ، التي يبلغ كل منها حوالي نصف عرض شعر الإنسان ، بسرعة في جميع أنحاء المعدة ، وتحييد حمض المعدة ، ثم تطلق حملها من المضادات الحيوية عند الرقم الهيدروجيني الصحيح.
طور مهندسو النانو في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو أول آلات صغيرة لمعالجة الالتهابات البكتيرية. الصورة: مختبر الإلكترونيات النانوية في جامعة كاليفورنيا في سان دييغوقال الباحثون إن طريقة التوصيل هذه باستخدام الآلات الدقيقة هي طريقة جديدة واعدة لعلاج أمراض المعدة والجهاز الهضمي بالأدوية الحساسة للحمض. مفتاح نجاحهم هو التعاون بين فرق البحث من أساتذة الهندسة النانوية جوزيف وانغ وليانفانغ زانغ في كلية الهندسة بجامعة كاليفورنيا سان دييغو جاكوبس. أجرى وانغ وتشانغ لأول مرة دراسة حية في تشغيل الآلات الصغيرة ، وهذه الدراسة هي أول مثال للماكينات الدقيقة في علاج
العدوى البكتيرية .
يمكن أن يعطل حمض المعدة الأدوية التي يتم تناولها عن طريق الفم ، مثل المضادات الحيوية والمستحضرات الصيدلانية التي تعتمد على البروتين. عادةً ما يتم تناول الأدوية المستخدمة لعلاج الالتهابات البكتيرية والقرحة والأمراض الأخرى في المعدة باستخدام مواد إضافية تسمى مثبطات مضخة البروتون لمنع إنتاج
حمض المعدة . ولكن مع الاستخدام المطول أو الجرعات العالية ، يمكن أن تسبب مثبطات مضخة البروتون آثارًا جانبية ، بما في ذلك الصداع والإسهال والتعب. في الحالات الأكثر خطورة ، يمكن أن تسبب القلق أو الاكتئاب.
تمتلك الماكينات الصغيرة آلية مدمجة لتحييد الحمض في المعدة وتسليم حمولتها بكفاءة - دون استخدام مثبطات مضخة البروتون.
قالت بيرتا استيبان-فرنانديز دي أفيلا ، وهي طالبة دراسات عليا في فريق وانغ للأبحاث بجامعة كاليفورنيا في سان دييجو وأحد المؤلفين الأوائل لهذه المقالة: "يعد هذا العلاج بالآلة الدقيقة خطوة واحدة يجمع بين تحييد الحمض والعمل العلاجي".
يتكون
الماكروماتين من قلب مغنيسيوم كروي مغلف بطبقة واقية من ثاني أكسيد التيتانيوم ، تليها طبقة من المضادات الحيوية كلاريثروميسين وطبقة خارجية من بوليمر موجب الشحنة تسمى الشيتوزان ، والتي تسمح للمحركات بالالتصاق
بجدار المعدة .
يتم تعزيز هذا الربط أيضًا عن طريق حركة الآلات الدقيقة ، التي يتم تغذيتها بواسطة حمض المعدة نفسه. تتفاعل نوى المغنيسيوم مع حمض المعدة ، مما يخلق تيارًا من الفقاعات الدقيقة للهيدروجين التي تحرك المحركات داخل المعدة. يقلل هذا التفاعل أيضًا مؤقتًا من كمية الحمض في المعدة ، مما يرفع مستوى الأس الهيدروجيني حتى تتمكن الأجهزة الصغيرة من إطلاق الدواء وإكمال العلاج. يتم استعادة الأس الهيدروجيني الطبيعي للمعدة في غضون 24 ساعة.
في الجسم الحي
اختبر الباحثون آلات صغيرة في الفئران مصابة
بعدوى هيليكوباكتر بيلوري . تم إعطاء الآلات الدقيقة المملوءة بجرعة سريرية من المضادات الحيوية كلاريثروميسين عن طريق الفم مرة واحدة في اليوم لمدة خمسة أيام متتالية. بعد ذلك ، قام الباحثون بتقييم عدد البكتيريا في كل معدة عضلية ووجدوا أن العلاج بالميكراتشين كان أكثر فاعلية إلى حد ما من وصف نفس جرعة المضادات الحيوية مع
مثبطات مضخة البروتون .
الآلات الدقيقة مصنوعة من مواد قابلة للتحلل. تذوب قلوب المغنيسيوم وطبقات البوليمر في عصير المعدة دون تكوين بقايا ضارة.
يقول الباحثون إنه على الرغم من أن النتائج الحالية واعدة ، إلا أن هذا العمل لا يزال في مرحلة مبكرة. يخطط الفريق لإجراء أبحاث لتقييم الخصائص العلاجية للميكروماتشين في الجسم الحي بشكل أفضل ومقارنتها بالطرق المعيارية الأخرى لعلاج أمراض المعدة. يخطط الباحثون أيضًا لاختبار مجموعات مختلفة من الأدوية مع الآلات الدقيقة لعلاج العديد من أمراض
المعدة وفي أجزاء مختلفة من الجهاز الهضمي. بشكل عام ، يقول الباحثون أن هذا العمل يفتح الباب أمام استخدام المحركات الاصطناعية كمنصات نشطة لتوصيل الأدوية لعلاج الأمراض في الجسم الحي.
