تحولی بزرگ در «تولید و انتقال دارو» با كشف محقق جوان ایرانی

 

شكستی آزمایشگاهی كه یك دستاورد علمی عظیم بود!

تحولی بزرگ در «تولید و انتقال دارو» با كشف محقق جوان ایرانی

آنچه كه محقق ایرانی دانشگاه مرکزی فلوریدا به عنوان یك تجربه شكست‌خورده تصور كرده بود، ‌منجر به یك كشف پر بركت شده كه دانشمندان آن را یك تغییردهنده بالقوه برای تولید انبوه نانوذرات خوانده‌اند.

پیش بینی می شود یافته های سروش شباهنگ، فارغ‌التحصیل دانشكده نور و فتونیك دانشگاه مركزی فلوریدا در نهایت شیوه تولید و انتقال مواد دارویی را دگرگون كند.

این كشف بر مبنای استفاده از حرارات برای تجزیه الیاف بلند و نازك به دانه‌های ریز بوده كه قادر به نگهداری از چندین نوع ماده در یك مكان هستند. این یافته كه در مجله نیچر منتشر شده، راه را به دنیایی از كاربردها باز كرده است.

كریگ آرنولد، دانشیار مهندسی مكانیك و هوافضا در دانشگاه پریستون و كارشناس تعاملات لیزری ماده كه در این پژوهش حضور نداشته، این دستاورد را منحصر به فرد خواند.

به گفته آرنولد، با یك شیوه جدید غیر شیمیایی تولید ذرات مشابه با هر اندازه در مقادیر زیاد، كاربردهای احتمالی این دستاورد غیرقابل تصور هستند.

اولین چشم‌انداز این دستاورد، ساخت ذراتی با قابلیت انتقال دارو بوده كه برای مثال می‌تواند عوامل مختلف را برای مبارزه با تومور تركیب كند یا ذراتی كه به تركیب یك جزء دارای زمان انتشار با مواد دارویی كه تنها در زمان رسیدن به سلولهای هدف آلوده فعال می‌شوند، می‌پردازند.

ایمان ابورضی، دانشیار دانشكده نور و فوتونیك دانشگاه مركزی فلوریدا و مربی و مشاور شباهنگ اظهار كرد: با این رویكرد می‌توانید یك ساختار بسیار پیچیده را بدون نیاز به تلاش بیشتر از زمان ساخت ساختارهای ساده به وجود بیاورید.

شیوه شباهنگ بر حرارت برای تجزیه الیاف گداخته به قطرات گرد تكیه دارد. برای درك بهتر آن تصور كنید كه آب از یك شیر آب چكه می‌كند.

الیاف شیشه شاید یكی از شناخته شده ترین رشته های استوانه‌ای هستند كه اطلاعات دیجیتالی را در مسافتهای طولانی منتقل می‌كنند. دانشمندان از مدتها قبل در حال جستجو برای راههایی در جهت ارتقای خلوص الیاف شیشه برای جایجایی سریعتر و بدون اختلال امواج نوری هستند.

شباهنگ به همراه جوشوا كاوفمن بر روی چنین پروژه‌ای كار كرده و الیاف شیشه را در یك دستگاه خانگی كاهش‌دهنده حرارت داده و كشیدند.

شباهنگ متوجه شد كه به جای نتیجه دلخواه نازكتر شدن مركز كابل، این ماده در حقیقت به چندین كره مینیاتوری تقسیم شد.

شباهنگ اظهار كرد: این نتیجه برای ما نوعی شكست محسوب می‌شد؛ اما هنگامی كه ابورضی از این نتایج آگاه شد، دریافت كه این شكست در حقیقت یك دستاورد بزرگ است.

ابورضی و دیگر دانشمندان می‌دانستند كه طبق نظریات، الیاف نوری مذاب باید با فرآیندی موسوم به بی ثباتی ریلی همراه شوند كه دلایل تجزیه یك یک جریان سیال در حال سقوط را به قطرات توضیح می‌دهد.

تجربه شباهنگ نشان داده كه حرارات دادن و سپس سرد كردن چندین رشته الیاف می‌تواند این نظریه را به واقعیت تبدیل كند. ذرات یك شكل شبیه به قطره بوجود آمدند. همچنین شباهنگ نشان داد كه هنگامی كه یك كره شكل گرفت، می‌توان مواد اضافی را به آن افزوده و مانند قطعات لوگو در محل نگهداشت كه منجر به ذراتی با ساختارهای داخلی پیچیده خواهد شد.

اهمیت خاص این پژوهش در ساخت ذرات شبیه به توپ ساحلی بوده كه از دو ماده متفاوت آمیخته با هم در یك شیوه متغیر شبیه به خطوط روی توپ ساحلی تشكیل شده است./ایسنا

 

ویدیو مرتبط :
یه كشف بزرگ یا شاید چند تا كشف بزرگ

---

خواندن این مطلب را به شما پیشنهاد میکنیم :

اعطای جایزه «شیمی سبز» یونسکو به محقق جوان ایرانی برای تولید بیودیزل با تثبیت آنزیم‌ها

دکتر مهدی محمدی با بیان این که این تحقیقات از سه سال قبل آغاز شده است، گفت: عمده کارهای تحقیقاتی من بر روی تثبیت آنزیم‌ها و استفاده از آنها در واکنش‌های شیمی آلی است که به آن بیوکاتالیست اطلاق می‌‍‌شود. این حوزه میان رشته‌ای در میان جامعه شیمی ایران بسیار نوپا بوده و با وجود پیشرفت‌های گسترده دنیا، دانشگاه‌ها و مراکز بسیار معدودی در این زمینه فعالیت می‌کنند.

وی با تاکید بر این که در مدت سه سال این تحقیقات در زمینه تثبیت آنزیم‌ها بر روی بسترهای مختلف قندی و نانو با استفاده از روش‌های مختلف متمرکز شده است، ‌اظهار داشت: اگر بخواهیم از آنزیم‌ها استفاده‌های صنعتی بیشتری داشته باشیم باید این آنزیم‌ها را از طریق تثبیت بر بسترهایی به صورت هتروژن در بیاوریم؛ از این رو تثبیت آنزیم گامی مهم در کاربردی کردن و صنعتی‌سازی آنزیم‌ها به شمار می‌رود.

محمدی آنزیم‌ها را کاتالیزگر فرایندهای زیستی توصیف کرد و یادآور شد: این کاتالیزگرهای زیستی در انجام واکنش‌ها، نقش مهمی ایفا می‌کنند که در سال‌های اخیر به دلیل انتخاب‌گری بالا و عدم آلایندگی محیط زیست کاربردهای وسیعی پیدا کرده‌اند.

وی با اشاره به مطالعات انجام شده در این زمینه گفت: در این مطالعات با هدف بالا بردن کارایی بیوکاتالیست و غلبه بر مشکل پرهزینه بودن واکنش‌های آنزیمی، روش‌های گوناگونی برای تثبیت آنزیم‌ها بر روی بسترهایی با ساختارهای نانویی به کار گرفته شده‌اند، از آنزیم‌های تثبیت شده همچنین در بسیاری از واکنش‌های شیمیایی همانند هیدرولیز انتخابی روغن ماهی، تفکیک انانتیومرهای ترکیبات آلی، از بین بردن آلاینده‌های شیمیایی و تولید سوخت زیستی استفاده شده است.

مجری طرح به نقش آنزیم‌ها در تولید بیودیزل اشاره کرد و افزود: آنزیم‌ها قادر به تجزیه چربی‌ها و تبدیل آن به «متیل استر اسیدهای چرب» هستند که گزینه اصلی جانشینی کاتالیزگرهای شیمیایی در تولید سوخت‌های زیستی به حساب می‌آیند.

این محقق اضافه کرد: روش‌های شیمیایی باعث پیچیده شدن فرایند تولید بیودیزل شده و آلودگی‌های زیست محیطی را به همراه دارد از این رو تلاش‌های زیادی برای جایگزین کردن آنها با آنزیم‌ها در جریان است. به گونه‌ای که اخیرا تولید آنزیم سوخت‌های زیستی در چین آغاز شده است؛ ولی مشکلات زیادی همچنان گریبانگیر این فرایند است.

استادیار پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک با بیان این که در مطالعات زیادی تلاش کردیم تا بیودیزل را به روش آنزیمی تولید کنیم اضافه کرد: یکی از مشکلات تولید آنزیمی بیودیزل،‌گران بودن و زمان بر بودن فرایند است که تمرکز اصلی این گروه تحقیقاتی بر غلبه بر این مشکلات متمرکز شده است.

محمدی، استفاده از روشهای ارزان قیمت و موثر تثبیت آنزیم بر روی بستر را از جمله راهکارهای کاهش هزینه‌های تولید بیودیزل نام برد و خاطرنشان کرد: در پروژه‌های متعدد از بسترهای متفاوتی مانند سیلیکا، سیلیکا با ساختار نانو حفره‌ای و نانو مگنت استفاده شده است.

وی با تاکید بر این که تثبیت آنزیم منجر به کاهش هزینه‌های تولید بیودیزل خواهد شد، اظهار داشت: زمانی که آنزیم بر روی بستر تثبیت می‌شود، آنزیم به حالت هتروژن درمی‌آید که در این حالت می‌توان چندین بار از بیوکاتالیست به دست آمده استفاده کرد و این امر در نهایت منجر به کاهش هزینه‌های تولید بیودیزل و هر فرایند آنزیمی دیگری خواهد شد.

مجری طرح روش تثبیت آنزیم بر روی بستر را روش «کووالانسی» ذکر کرد و افزود: یکی از مشکلات تثبیت غیر کوالانسی آنزیم این است که در حین واکنش، چون بر همکنش‌ها ضعیف است،‌آنزیم‌ها در حین واکنش از بستر کنده می‌شود و این امر منجر به هدر رفت آنزیم و کاهش چشمگیر فعالیت آن می‌شود. ضمن آن که محصولات تولید شده در چنین شرایطی، آلوده به آنزیم‌های آزاد شده از بستر خواهند شد.

محمدی، به نحوه ایجاد پیوند کووالانسی میان آنزیم و بستر اشاره و خاطرنشان کرد: برای این منظور به دلیل قرار گرفتن گروه‌های عاملی شیمیایی بر روی بستر، لازم است سطح بستر اصلاح شود و از سوی دیگر سطح آنزیم‌ها پوشیده از گروه‌هایی چون کربوکسیلیک اسید، آمین و هیدروکسیل است که چنین وضعیتی، امکان بهره‌گیری از واکنش‌های مختلف شیمیایی برای تثبیت آنزیم‌ها بر روی بستر را فراهم می‌کند.

استادیار پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک در عین حال پیوند کووالانسی را پیوند پیچیده‌ای دانست و افزود: هرچه شرایط پیوند سخت‌تر باشد فعالیت آنزیم‌ها کاهش می‌یابد ولی در روشی که اخیرا ما برای تثبیت آنزیم‌ها بر روی بستر با این تکنیک ارائه کردیم، آنزیم‌ها کاهش فعالیت نداشتند.

وی مزیت دیگر این روش را در سرعت اتصال دانست و گفت:‌در روش‌های معمول تثبیت آنزیم تا 24 ساعت زمان نیاز است ولی در روش ارائه شده،‌ در مدت 10 دقیقه تا یک ساعت فرآیند تثبیت با راندمان بالای 90 درصد صورت می‌گیرد.

مجری طرح، نتایج این مطالعات را ارائه طرحی در حوزه شیمی سبز دانست و خاطرنشان کرد: به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد نحوه اتصال آنزیم‌ها بر روی سطح بستر و همچنین نوآوری و خلاقیت ارائه شده، این طرح موفق به کسب جایزه شیمی سبز از سوی یونسکو شد.

محمدی به جزئیات این جایزه اشاره کرد و یادآور شد: یونسکو با همکاری یک شرکت روسی تولید کننده کودهای شیمیایی و اتحادیه بین المللی شیمی محض و کاربردی قراردادی را منعقد کردند که به مدت پنج سال اعتباراتی را به دانشمندان جوان کمتر از 35 سال که در زمینه شیمی سبز فعال هستند اختصاص دادند و این اعتبارات از سوی شرکت روسی تامین می‌شود.

وی با بیان این که امسال دومین سال اعطای این جایزه بود، افزود: در سال جاری با ارائه روش نوینی برای تثبیت آنزیم جهت تولید بیودیزل به همراه پنج نفر از دانشمندان کشورهای ایتالیا، بلغارستان، آفریقای جنوبی، آرژانتین و استرالیا از میان 120 طرح ارائه شده از سراسر دنیا، موفق به کسب این جایزه تحقیقاتی شدم.

این محقق هدف از اعطای این جایزه را کمک به استعدادهایی دانست که فعالیت‌های علمی قابل توجهی داشته و در حوزه شیمی سبز فعالیت می‌کنند.

وی با بیان این که بخشی از این مطالعات نیز از طرف آکادمی جهانی علوم (TWAS) در قالب بودجه تحقیقاتی 11 هزار دلاری مورد حمایت قرار گرفته است، افزود: این بودجه به دانشمندان کمتر از 40 سال کشورهای در حال توسعه اعطا می‌شود.

این محقق جوان توجه بیشتر جامعه شیمی به حوزه‌های میان رشته‌ای را خواستار شد و اضافه کرد: آینده شیمی ایران در گرو ساختارشکنی دانشمندان جوان این رشته در از بین بردن مرزهای سنتی و کاذب ایجاد شده میان علوم مختلف و توجه بیشتر به حوزه‌های نوین شیمی است.

اخبار علمی - ایسنا