علماء يصممون قطبا كهربائيا نانويا لقياس تأثير العلاج الكيميائي

وجد خبراء الجامعة الوطنية للأبحاث التكنولوجية "ميسيس" جنباً إلى جنب مع الزملاء من جامعة موسكو الحكومية ومعهد كورتشاتوف وجامعة من ديليف للتقنيات الكيميائية والكلية الإمبراطورية في لندن وجامعة كانازاوا، طريقة لتحليل نسبة السموم للمواد النانوية في الخلايا الحية باستخدام القطب الكهربائي النانوي الذي تم تصميمه من قبلهم.
وسيسمح هذا القطب بإجراء تحليل سريع للسمية ضمن عقاقير العلاج الكيميائي لدى علاج مرض السرطان، والتي ستجعل من الممكن تحديد بدقة التشخيص الصحيح.
كما أن تصميم القطب الكهربائي النانوي مهم جداً لدراسة الأدوية قبل السريرية، وذلك لأنه يسمح إجراء تحليل على الخلايا الحية الواحدة، من دون استخدام الحيوانات المخبرية. يشار إلى أن نتائج الدراسة تم نشرها في مجلة Scientific Reports.
حتى الآن لم تكن هناك طريقة لقياس السمية داخل الخلايا من دون تدميرها. وقد قرر علماء التعاون الدولي بمشاركة جامعة "ميسيس" تصميم هذه الطريقة، باستخدام الشعيرات النانوية التي يتم تطبيقها عادة أثناء المسح المجهري الأيوني.
وحدث العلماء الشعيرات الناوية عن طريق ملئها بالكربون ووضع مادة البلاتين على نهايتها. وبالتالي تتحول الشعيرة النانوية إلى قطب كهربائي نانوي والذي يمكن من خلاله ليس فقط فحص الخلايا وإنما اختراقها عبر ثقب نانوي، يزول بعد سحب القطب الكهربائي النانوي.
تم اختبار القطب الكهربائي النانوي مراراً وتكراراً، وتبين أنه يمكن بهذه الطريقة قياس تركيز أنواع الأوكسجين التفاعلية، ومستوى المؤشر الهيدروجيني وقيمة أدينوسين ثلاثي الفوسفات والكلوكوز وأيونات النحاس. لكن نود القول بأن تطبيقات الطريقة هذه أوسع بكثير، وذلك لأنه يمكن من خلالها تحديد تركيز السموم تحت تأثير أي مواد طبية على الخلايا الحية. على وجه الخصوص تم اختبار الطريقة الجديدة لقياس سمية الجسيمات النانوية المغناطيسية، التي تم اعتمادها للاستخدام السريري بما في ذلك للعلاج الكيميائي.
وتستخدم الجسيمات النانوية المغناطيسية على نطاق واسع في عملية إيصال الأدوية بشكل هادف وكعوامل متباينة للتصوير بالرنين المغناطيسي وارتفاع في درجة الحرارة (حرق الورم من الداخل) وعلاج النويدات المشعة باستخدام المجال المغناطيسي.
وينبغي على العلماء تقييم ما إذا كان الاستخدام الكبير لهذه الجسيمات يمكن أن يسبب ضرراً للمريض. ولهذا من المهم وضع طرق يمكن من خلالها القيام بتحليل التفاعل الحيوي عالي الإنتاجية والتنبؤ بمستوى السمية.
من المعروف أن الجسيمات النانوية المغناطيسية تسبب تكوين أنواع نشطة من الأوكسجين داخل الخلايا. إذ أن أنواع الأوكسجين التفاعلية هي عبارة عن أنواع كيميائية مثل الجذور الحرة لأيونات الأوكسجين والبيروكسيدات التي تتشكل نتيجة إما لعملية التمثيل الغذائي الطبيعي أو تحت تأثير الإشعاع المؤين.
وبالتالي فإن زيادة محتوى أنواع الأوكسجين التفاعلية في الخلية عادة ما يؤدي إلى ما يسمى بالإجهاد التأكسدي ويسبب الضرر بسبب الأكسدة. أي أن زيادة تركيز أنواع الأوكسجين التفاعلية داخل الخلايا هي واحدة من أولى مؤشرات السمية في الخلايا. وهنا قام علماء جامعة "ميسيس" باستخدام هذا التأثير من أجل تقييم سمية الجسيمات النانوية المغناطيسية على أساس قياس أنواع الأوكسجين التفاعلية.
وفي هذا الإطار أشار ألكسندر يروفييف كبير خبراء مختبر المواد النانوية الطبية الحيوية في جامعة "ميسيس" بهذا الشأن قائلاً: "قمنا بتصميم مسبار مستقر يعتمد على الكترونات النانو الكربونية المغلفة بطبقة نشطة من البلاتين لقياس أنواع الأوكسجين التفاعلية داخل الخلايا. وتختلف حساسية الطريقة المصممة بشكل كبير عن قياس أنواع الأوكسجين التفاعلية لدى استخدام الطرق المعروفة التقليدية، إذ أن التقنيات القديمة لا تسمح بالكشف عن الاختلاف في أنواع الأوكسجين التفاعلية.
وبحسب تقدير الباحثين فإن نتائج هذه الطريقة تظهر الفرق الكبير في تركيز أنواع الأوكسجين التفاعلية داخل الخلايا التي يتم قياسها في الخلايا السرطانية قبل وبعد التعرض لجزيئات أوكسيد الحديد (بحجم عشرة نانو متر). أي أن الطريقة الجديدة يمكن اعتبارها كأساس لإجراء تحليل سريع لاختبار تأثير العلاج الكيميائي.
وهنا يؤكد العلماء على أهمية وآفاق استخدام الأقطاب الكهربائية النانوية لإجراء التحليل. وبحسب رأيهم فإن هذه الطريقة توفر تقييماً سريعاً نسبياً وحساساً وفعالاً من حيث التكلفة لمستوى سمية الجسيمات النانوية على الخلايا الوحيدة.