الجسيمات النانوية تفتح أبوابًا لرؤى جديدة وضرورية حول صحة الأعضاء

شهدت صحة الأعضاء تحسينًا كبيرًا في قدرات المراقبة بفضل بعض التطورات الأخيرة التي أُجريت في قطاع التكنولوجيا. بينما يظل الذكاء الاصطناعي هو محور التركيز الإعلامي، فإن العديد من التقنيات الأخرى لديها القدرة على لعب دور أكبر في رعايتك الصحية المستقبلية. تُعد الجسيمات النانوية مثالًا رئيسيًا على اختراق تكنولوجي قد يُحدث ثورة في الطب الحديث ويساعد في حماية حياة ملايين الأشخاص سنويًا. إليك ما تحتاج إلى معرفته.

ما هي الجسيمات النانوية؟

الجسيمات النانوية هي هياكل صغيرة جدًا توجد طبيعيًا. ومع ذلك، لم يكن مصطلح “الجسيمات النانوية” موجودًا حتى عام 1857، عندما صاغه المخترع الشهير مايكل فاراداي لوصف الخصائص البصرية للمعادن التي كان يدرسها. ومن الجدير بالذكر أن البشر استخدموا الجسيمات النانوية قبل أن يُفهمها علميًا. على سبيل المثال، ساعدت الجسيمات النانوية النقوش المبكرة على إنشاء تأثيرات فريدة، مثل الزجاج الملون، الذي يتغير لونه في ظروف إضاءة معينة. وأظهرت الأبحاث اللاحقة أن تغير اللون نتج عن جزيئات الذهب والفضة النانوية المدمجة في الزجاج.

الوصف الحالي للجسيم النانوي هو جسيم يتراوح قطره بين 1 إلى 100 نانومتر (nm). جميع الجسيمات النانوية تتمتع بثلاث خصائص رئيسية. أولاً، تظل نشطة في حالة حرة. ثانيًا، يحتوي أكثر من 20% من ذرات البنية على سطح الجسيم، وأخيرًا، غالبًا ما تُظهر تأثيرات كمومية. ومن الجدير بالذكر أن الجسيمات النانوية توجد طبيعيًا ولكن يمكن أيضًا أن يصنعها العلماء في المختبر لأغراض البحث. حجمها دون الذري ومساحتها السطحية الكبيرة تجعلها مثالية للاستخدام عبر مجموعة واسعة من الصناعات، بما في ذلك الإلكترونيات، والبحث البيئي، والرعاية الطبية.

التقنية المتقدمة للجسيمات النانوية في الرعاية الصحية

تستمر تقنية النانو في إحداث ثورة في الصناعات، حيث يشهد قطاع الرعاية الصحية بعضًا من أكثر التقدمات الحديثة. تُعد الجسيمات النانوية مفيدة بشكل خاص في الرعاية الصحية بفضل قدرتها على الاختراق العميق داخل الجسم، مما يجعلها مثالية لتوصيل الأدوية، وخلفية فحص الصور، والعديد من الاستخدامات الأخرى. إليك مثالين فقط على كيفية مساهمة الجسيمات النانوية في إنقاذ ملايين الأرواح في المستقبل.

تصلب الشرايين

تم نشر أول مثال للجسيمات النانوية التي تغير قطاع الرعاية الصحية هذا الشهر في مجلة الدراسة التي تناقش استخدام الباحثين للجسيمات النانوية لتشخيص وعلاج تصلب الشرايين. تصلب الشرايين هو مشكلة رئيسية لملايين الأشخاص الذين يعانون منه عالميًا. إنه تراكم للترسبات داخل الشرايين يمكن أن يؤدي إلى مشاكل في ضغط الدم، أمراض القلب، السكتة الدماغية، والوفاة. للأسف، لا توجد علاجات مباشرة لهذا المرض بعد.

المصدر -Mayo Foundation

يتسبب تصلب الشرايين في أكثر من 17 مليون وفاة سنويًا. والأسوأ من ذلك، يستمر المرض في التأثير على عدد متزايد من الأشخاص بسبب العوامل البيئية المتصاعدة، التوتر، التدخين، استهلاك الكحول، والتعرض لظروف عمل ضارة. وقد ازدادت هذه القضايا في شدتها على مدار الثلاثة عقود الأخيرة إلى جانب عدد المصابين بتصلب الشرايين. تناقش هذه الدراسة كيف يمكن للجسيمات النانوية المساعدة في تشخيص وتوزيع الأدوية إلى المنطقة المتأثرة بشكل أكثر كفاءة.

حاليًا، هناك عدة طرق لتصوير تصلب الشرايين. تشمل التقنيات الثلاث الرئيسية المستخدمة اليوم الموجات فوق الصوتية داخل الأوعية، تصوير الأوعية القلبية، والتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI). الأخيرة توفر أعلى دقة للصور من بين الثلاثة لكنها مكلفة ويمكن أن تكون ضارة للأشخاص الذين لديهم زرعات معدنية، مشاكل كلوية، ومضاعفات صحية أخرى.

الدراسات

تناقش هذه الدراسة استخدام الخصائص الفريدة للجسيمات النانوية لتحديد وتقليل عبء الترسبات بشكل كبير أو عكس تصلب الشرايين. يصف التقرير طريقة غير جراحية لاستخدام الروبوتات النانوية لغرضين. الأول هو تحديد وتصوير الخلايا المصابة بتصلب الشرايين، والهدف الثاني هو توزيع الدواء بعمق داخل المنطقة المصابة.

الجسيمات النانوية لعلاج اختبار تصلب الشرايين

بدأ الاختبار بإنشاء الباحثين بوليمرات تنسيق نانوية خاصة (NCP) وربط حساس للـ pH لتتبع وتوصيل العوامل العلاجية. في صميم البحث هو استخدام بوليمرات التنسيق النانوية (NCPs). تم بناء هذه الجسيمات النانوية خصيصًا مع رابط بنزويك-إمين حساس للـ pH وGd3+ كجزء من التركيبة.

في مرحلة الاختبار، قامت الجسيمات النانوية أولاً بتوصيل عامل تباين لتصوير الرنين المغناطيسي يُدعى الغادولينيوم. سمح هذا الإجراء للـ MRI بالتقاط مواقع الترسبات في الوقت الحقيقي، مما مكن من قياس دقة شدة المشكلة. كما قامت الروبوتات النانوية بتوصيل دواء غير قابل للذوبان في الماء يمتلك خصائص مضادة للالتهاب تُعدل البيئة الحمضية بطريقة تقلل الالتهاب والإجهاد التأكسدي. هذا الإجراء يؤدي إلى إطلاق السيمفاستاتين، مما يقلل خطر الأحداث القلبية الوعائية أثناء العملية وبعدها بسبب الآثار الجانبية.

نتائج اختبار الجسيمات النانوية

أظهرت نتائج الاختبار بعض البيانات الواعدة. نجحت جسيمات ST/NCP-PEG في توفير تشخيص وعلاج سريع وفعال لتصلب الشرايين. على وجه الخصوص، وجد الفريق أن الجسيمات النانوية كانت ممتازة في استهداف لويحات تصلب الشرايين ولم تسبب ضغطًا على الجسم.

فوائد الجسيمات النانوية في تشخيص وعلاج تصلب الشرايين

تُبرز هذه الدراسة عدة فوائد. أولاً، نموذج التشخيص والعلاج غير الجراحي هذا أكثر أمانًا وكفاءة من البدائل السابقة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للجسيمات النانوية توصيل العوامل العلاجية بكفاءة تقارب 1000 مرة أكثر من الطرق السابقة، مما يقلل المخاطر والتكاليف لجميع الأطراف.

متوافقة حيويًا وقابلة للتحلل

فائدة أخرى رائعة لهذا النهج هي أنه صديق للبيئة. الجسيمات النانوية المستخدمة في الدراسة متوافقة حيويًا وقابلة للتحلل. وبالتالي، يمكنها التفاعل مع جسمك دون التسبب في ردود فعل سلبية عند إعطائها بشكل صحيح.

الباحثون

أُجريت أبحاث دراسة الجسيمات النانوية لتصلب الشرايين بواسطة باحثي كلية الطب بجامعة NUS Yong Loo Lin (NUS Medicine). قاد الدراسة الأستاذ المساعد وانغ جيونغ-وي من قسم الجراحة، برنامج أبحاث التحويلية للطب النانوي في NUS Medicine، ومعهد أبحاث القلب والأوعية الدموية (CVRI). وقد ساعده فريق من المهندسين من نفس الكلية لضمان جودة وصحة الدراسة.

الجسيمات النانوية للمساعدة في وظيفة الكلى

اختراق نانوتكنولوجي آخر كبير جذب الانتباه عبر صناعة الرعاية الصحية نُشر في مجلة Advanced Materials في 29 يوليو. ركزت الدراسة على استخدام الجسيمات النانوية لعلاج أمراض الكلى. على وجه الخصوص، أراد المهندسون معرفة كيف ستعمل هذه العمليات جنبًا إلى جنب مع قياس كيفية تأثر توزيع الجسيمات النانوية بالخلايا الكلوية المتضررة.

دراسة الجسيمات النانوية لعلاج وتشخيص أمراض الكلى

تقدم هذه الدراسة جسيمات الذهب القابلة للترشيح الكلوي (AuNPs) كوسيلة لإعطاء علاجات أمراض الكلى. بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم الجسيمات النانوية كعامل تباين لتمكين تصوير أشعة سينية أفضل للخلايا المتضررة وتوجيه العلاجات.

اختبار الجسيمات النانوية

على وجه التحديد، أراد الباحثون معرفة ما إذا كانوا يستطيعون تحسين تفاصيل وجودة صور الأشعة السينية من خلال إدخال جسيمات الذهب كخلفية للصور. ستعزز هذه الاستراتيجية التباين وتسمح باختبار أكثر دقة مقارنةً بالاختبارات الدموية. تبدأ الدراسة باستخدام الروبوتات النانوية في فئران تعاني من أمراض كلوية ناتجة عن دواء السيسبلاتين.

كانت مستويات النيتروجين (BUN) والكرياتينين (Cr) في الفئران المصابة أعلى بـ10 أضعاف المستوى الطبيعي. وجد الباحثون أن الجسيمات النانوية انتقلت ببطء أكبر في هذه البيئة. على وجه الخصوص، تتبع الفريق غير الجراحي نقل الروبوتات النانوية واحتجازها في الكلى المتضررة بالسيسبلاتين مع مستويات BUN وCr المتفاوتة.

النتائج

أظهرت نتائج الاختبار أن الجسيمات النانوية قد لا تكون الطريقة المثلى لتوزيع الأدوية على المصابين بأضرار كلوية شديدة. يمكن للخلايا المتضررة إبطاء وتقليل فعالية الجسيمات النانوية بشكل كبير، مما يجعل الكثير منها يبقى في موقع واحد بدلاً من التوزيع المتساوي داخل الكلى. قد يؤدي هذا التراكم إلى مضاعفات طبية إضافية.

وجد الباحثون أنه كلما زادت أضرار الكلى، انخفضت فعالية الجسيمات النانوية. وبالتالي، قرروا أن استخدام الجسيمات النانوية يكون أكثر فاعلية خلال مراحل التشخيص المبكرة حيث لا تزال الجسيمات قادرة على التنقل بحرية داخل العضو لتوصيل العلاج بكفاءة.

الفوائد

تكشف دراسة الجسيمات النانوية عن العديد من الفوائد للسوق. كأداة تشخيص وعلاج غير جراحي، تقلل التكاليف وتخفض المخاطر على المرضى. بالإضافة إلى ذلك، تحسن قدرات المراقبة، مما يساعد المتخصصين في الرعاية الصحية على توجيه العلاجات بشكل أفضل.

الباحثون

قادت دراسة الجسيمات النانوية للكلية فريقًا من المهندسين من جامعة تكساس في دالاس. كان الباحث الرئيسي للمشروع هو عالم أبحاث الكيمياء والكيمياء الحيوية شوهوي نينغ. عمل جنبًا إلى جنب مع الدكتور جيه تشنغ، أستاذ الكيمياء والكيمياء الحيوية ورئيس متميز في العلوم الطبيعية والرياضيات، وفريق من العلماء من مركز UT Southwestern Medical ومركز Vanderbilt University Medical.

شركتان تقودان الطريق في تقنيات الصحة القائمة على الجسيمات النانوية

تفتح الجسيمات النانوية الباب أمام تقدمات هائلة في طريقة تشخيص وعلاج الأمراض الخطيرة. هذه التقنية في تزايد مع تخصيص الشركات لملايين الدولارات للبحث والتطوير. إليك شركتين تستمران في تقديم جهود رائدة قد تحسن يومًا ما حياة المصابين بهذه الأمراض المهددة للحياة.

1. شركة Liquidia Corporation

LQDA مخطط السعر

تأسست شركة Liquidia Corporation (LQDA ) في عام 2004 ومقرها في ولاية كارولاينا الشمالية. تُعَدّ هذه القوة الدوائية الحيوية رائدة في مجال الجسيمات النانوية بفضل عملها في علاج ارتفاع ضغط الشريان الرئوي. هنا، قدمت الشركة نظام توصيل دوائي مبني على الجسيمات النانوية مملوك لها، لتحسين الفعالية.

اليوم، تُعتبر تقنية PRINT الخاصة بـ Liquidia واحدة من أكثر الطرق فعالية لمكافحة ارتفاع ضغط الشريان الرئوي. شهدت الشركة نموًا ملحوظًا وأبرمت عدة اتفاقيات ترخيص مع قادة آخرين في مجال الرعاية الصحية بما في ذلك اتفاقية إدراج عام 2021 مع Pharma Biopharm.

شهد سهم Liquidia بعض التحركات خلال العام الماضي، متماشيًا مع أسهم التكنولوجيا الأخرى. يُظهر السهم حاليًا أعلى مستوى خلال 52 أسبوعًا يبلغ 16.99 دولار وأدنى مستوى يبلغ 5.71 دولار. حاليًا، يقترب السهم من 10 دولارات للسهم الواحد، مما يُظهر استردادًا للإيرادات المفقودة من انهيار أسهم التكنولوجيا. ومن الجدير بالذكر أن موقع Liquidia وعلاجاتها الفريدة تجعلها إضافة ذكية إلى محفظتك.

2. شركة Bruker Corporation

BRKR مخطط السعر

تُعد شركة Bruker Corporation (BRKR ) مزودًا آخر في مجال الرعاية الصحية اعتمد استخدام الجسيمات النانوية لتحسين عروضه. أُطلقت الشركة في عام 1960 ومقرها في ولاية ماساتشوستس. توظف حاليًا 9700 شخص وتقدم مجموعة من الأدوات العلمية عالية الأداء، وحلول التشخيص، وأكثر.

سجلت Bruker إيرادات بقيمة 2.96 مليار دولار في عام 2023 بفضل مجموعة متنوعة من التحركات الحكيمة للشركة. ومن الجدير بالذكر أن Bruker كانت مسؤولة عن العديد من الاختراقات الطبية على مر السنين بما في ذلك إطلاق أول مطياف NMR تجاري يعتمد على تحويل فورييه. كما وسعت الشركة قسم التحليل الكيميائي كجزء من استراتيجية النمو.

سيجد المستثمرون أن شركة Bruker Corporation إضافة ذكية إلى محافظهم. تظل الشركة خيارًا عالي الأداء في صناعة الجسيمات النانوية وتملك عدة براءات اختراع للتقنية. إن موقعها كأول شركة تدخل السوق وتفانيها في الابتكار يجعل سهم Bruker جديرًا بالمراقبة في المستقبل.

الجسيمات النانوية – المستقبل

يتزايد استخدام الجسيمات النانوية عبر صناعات متعددة. من المؤكد أن هذه التقنية ستستمر في الاعتماد مع حلها لبعض القضايا المستمرة عبر الصناعات. يمكنك أن تتوقع رؤية الجسيمات النانوية تساعد في تحسين أنظمة السلامة، وتعزيز قدرات المراقبة، وتحسين الرعاية الصحية، وأكثر من ذلك. بالإضافة إلى ذلك، تجدر الإشارة إلى أن تقنيات النانو وخوارزميات الذكاء الاصطناعي بدأت تُستخدم معًا لإنشاء نماذج متقدمة يمكنها تتبع إجراءات هذه الجسيمات بشكل أفضل وتحسين النتائج.

الجسيمات النانوية أمر مهم

على الرغم من حجمها المجهري، فإن الجسيمات النانوية مستعدة لإحداث ثورة في الرعاية الصحية. تمتلك هذه المشاريع القدرة على إنقاذ ملايين الأرواح وتحسين الأساليب الحالية بشكل كبير. يجب أن تتوقع سماع المزيد عن هذه التقنية الثورية مع تكاملها في حياة الناس اليومية خلال السنوات القادمة. في الوقت الحالي، قد تفتح الجسيمات النانوية بابًا لعلاجات أفضل ومستقبل أكثر صحة للجميع.

تعرف على تقنيات النانو الرائعة الأخرى الآن.