العلماء يصممون جزيئات نانوية هجينة ضد السرطان والبكتيريا

قام علماء من الجامعة الوطنية الروسية للبحوث التكنولوجية جامعة "ميسيس"، جنبا إلى جنب مع زملائهم من المركز العلمي لعلم الأحياء الدقيقة التطبيقية والتكنولوجيا الحيوية" وجامعة كوينزلاند (بريسبان، أستراليا)، بتصميم مواد نانوية هجينة على أساس نيتريد البورون والفضة.

أظهرت الدراسات مدى فعاليتها في علاج الأمراض السرطانية، وكذلك كمحفزات جديدة وعوامل مضادة للجراثيم، علماً أن نتائج الدراسة نشرت في مجلة بيلستين للتكنولوجيا النانوية.

إن الاهتمام بالمواد النانوية يرجع إلى حقيقة أنه لدى تقليص حجم جسيمات المواد إلى مقدار النانومتر (1 نانومتر = 10-9 م)، يتغير التركيب الإلكتروني لها، وتظهر الخصائص الفيزيائية والكيميائية الجديدة للمادة.

على سبيل المثال، فإن مادة المغناطيس تفقد تماماً خصائصها المغناطيسية لدى تقليص حجمها إلى عشرة نانومتر.

حاليا، يتجه العلماء نحو الانتقال من الدراسة النانوية (الفلورين، الأنابيب النانوية) للدراسات الخاصة بتركيبة مزيج من مواد مختلفة على مقياس النانو، وهنا ظهر مفهوم المواد النانوية الهجينة، التي تتمتع بخصائص متأصلة من مكونات فردية.

وبفضل التهجين من الممكن الحصول على تركيبة لم يكن لتتحقق سابقاً لعدم توافق في الخصائص، على سبيل المثال الحصول في وقت واحد على مادة صلبة وأخرى مرنة، بالإضافة إلى ذلك لاحظ العلماء بأن تركيبة المواد النانوية في كثير من الأحيان تظهر خصائص محسنة أو حتى خصائص جديدة مقارنة بالأصلية. حالياً فإن المجال العلمي المرتبط بالمواد النانوية الهجينة قيد التطور والدراسة.

يقوم الباحثون في جامعة "ميسيس" بدراسة خصائص المواد النانوية الهجينة بشكل مكثف على أساس الجزيئات النانوية لمادة نيتريد البورون، التي تم اختيارها كأساس للجسيمات النانوية الهجينة الجديدة، وذلك لأن هذه المادة خاملة كيميائياً ومتوافقة حيوياً وتتمتع بكثافة منخفضة.

تستخدم المواد النانوية الهجينة على أساس نيتريد البورون كمكونات رئيسية واعدة للمواد الحيوية الحديثة والمحفزات وأجهزة الاستشعار من الجيل الجديد، إن مثل هذه المواد الهجينة تتمتع بمزيج من الخصائص المفيدة وهي التوافق الحيوي والمتانة العالية والنفاذ الحراري والاستقرار الكيميائي والعزل الكهربائي العالي، وهذا ما يفسر فعاليتها في تصميم أدوية طبية حيوية جديدة ومتانة المعادن الخفيفة والبوليمرات وإنتاج شرائح شفافة مضادة لامتصاص الماء وكذلك أجهزة الكم الحديثة.

ويشير أندريه ماتفييف أحد الباحثين في هذا العمل وهو كبير الخبراء في مختبر "المواد النانوية اللاعضوية" قائلاً: "نحن درسنا خصائص المواد النانوية الهجينة على أساس الجسيمات النانوية من مادة نتريد البورون والفضة ووجدنا إمكانيات هائلة لاستخدامها، وأكثر ما كان يهمنا بشكل خاص استخدامها في علاج الأمراض السرطانية وكذلك الخصائص التي تتمتع بها هذه المواد من النشاط التحفيزي وكونها مضادة للجراثيم".

وبحسب قول الباحث فإن مثل هذه المواد النانوية الهجينة يمكن استخدامها في علم الأورام السرطانية كأساس لتصنيع أدوية مستهدفة لعلاج الأورام، حيث يتم تحويل الأدوية المشبعة بمواد نانوية هجينة إلى حاويات، التي ينبغي إيصالها إلى داخل الخلايا السرطانية، ومن أجل ذلك يتم تعديل المواد النانوية كيميائياً من خلال تفاعلها مع حمض سطح الفوليك (فيتامين بـ 9) عبر جسيمات الفضة النانوية.

وبما أنه هناك كمية كبيرة من مستقبلات حمض الفوليك في الخلايا السرطانية فإن المواد النانوية الهجينة من حمض الفوليك المعدل تتراكم بشكل أساسي في مثل هذه الأنسجة، ونتيجة لذلك يتركز تواجدها هناك بنسبة ألف ضعف أكثر من الخلايا السليمة، في الوقت ذاته فإن حموضة الخلايا السرطانية أعلى مما هو عليه في المنطقة الواقعة بين الخلايا، وإن تغيير الحموضة تؤدي إلى تفريغ الدواء من الحاويات النانوية ،

ويؤكد الباحث ماتفييف بهذا الشأن قائلاً: "بهذا الشكل فإن الدواء يتركز بشكل أساسي داخل الخلايا السرطانية مما يقلل كثيراً من التركيز الكلي للدواء في الجسم، وبالتالي لا يحدث التسمم".

وبحسب رأي الباحثين فإن المواد النانوية الهجينة المعدلة والمخصصة لإيصالها إلى الخلايا المصابة، هي أيضاً مهمة بالنسبة للنظائر ونيترون البورون وعلاج الأمراض السرطانية.

إن الجسميات المركبة أظهرت كذلك نشاطاً كبيراً في مجال مواجهة الجراثيم ضد بكتيريا Escherichia coli التي عادة ما تتواجد في المياه المتسخة. لذلك يمكن تنقية المياه من خلال هذه المواد النانوية الهجينة وهذا الأمر هام جداً خاصة في حالات الطوارئ أو في زمن الحرب.

يمكن للمواد النانوية الهجينة على أساس جسيمات نتريد البورون استخدامها أيضاً في المواد photoactivity في نطاق الأشعة فوق البنفسجية.