افزایش کارآیی سلول درمانی به کمک فناوری نانو

درمان‌های مبتنی بر سلول، نوع جدیدی از درمان هستند که در آن سلول‌های اصلاح شده ژنتیکی به منظور پیشگیری یا درمان بیماری‌ها به بیمار تزریق می‌شود. در واقع می‌توان با جداسازی برخی از سلول‌های سرطانی و اصلاح ژنتیک در محیط آزمایشگاه به روند درمان بیماران سرطانی کمک کرد.اصلاح ژنتیکی سلول‌ها به فناوری‌های تحویل درون سلولی بستگی دارد که اغلب با به دست آوردن کارآیی کافی در عین حال که حداقل تاثیر را بر سلامتی و عملکرد سلول دارند، با مشکلاتی مواجه خواهند بود.

استفاده از روش نورپردازی حساس به نانوذرات در این زمینه بسیار امیدوار کننده است، زیرا معمولا کارآیی و توان بالا و سمیت کم را فراهم می‌کند. این بر اساس استفاده از نانوذرات حساس به نور، مانند نانوذرات طلا (NPs) است که می‌توانند بر اثر تابش لیزری پالس، نانوحباب‌های انفجاری ایجاد کنند.

این انفجار‌های ریز می‌توانند منافذ کوچکی را در غشای سلولی ایجاد کرده و بر مولکول‌های خارجی تاثیرگذار در محیط سلولی اجازه ورود به سلول‌ها را دهند. یک رویکرد جدید مورد نیاز است که مزیت نورپوراسیون حساس به نانوذرات را حفظ کرده و از تماس مستقیم نانوذرات و سلول‌ها اجتناب کند.پروفسور بریک منز و تیمش به خوبی توانسته‌اند نانوذرات نوری اکسید آهن گرمایی (IONPs) را در نانوالیاف پلیمری سازگار با زیست سازگاری که توسط الکتروریسی تولید و جاسازی کنند. پلی کاپرولاکتون (PCL) یک پلیمر زیست سازگار است که به طور گسترده در کاربرد‌های پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرد، در حالی که IONP‌ها مقرون به صرفه بوده و دارای طیف وسیعی از جذب نور هستند.

آزمایش‌های انجام شده، نشان می‌دهند که سلول‌های سالم‌ پس از تابش لیزر به طور ایمن در نانوالیاف جاسازی می‌شوند تا سلول‌های درمان شده به طور موثر و مستقیم در معرض نانوذرات قرار گیرند. شبیه سازی‌های عددی در مورد انتقال حرارت از IONP‌های فیبردار به سلول‌های مجاور برای درک بهتر نحوه تاثیرگذاری پالس لیزر، توزیع IONP و حالت تجمع بر نفوذپذیری غشای سلولی انجام شد.

به طور آزمایشی، تیم نشان داد فتوپوراسیون با نانوالیاف نوری گرمایی می‌تواند با موفقیت مولکول‌های بیولوژیکی عملکردی از جمله siRNA یا ریبونوکلئوپروتئین‌های CRISP-Cas۹ (RNPs) را به سلول‌های چسبنده و معلق از جمله سلول‌های بنیادی جنینی انسان و سلول‌های اولیه انسانی منتقل کند. به عنوان معیار مقایسه‌ای با الکتروپوراسیون پیشرفته انجام شد.زمانی که سلول‌های الکتروپوره شده دچار تغییراتی در فنوتیپ و عملکرد آن‌ها می‌شوند، این مورد در مورد سلول‌های نوری که قابلیت تکثیر خود را حفظ کرده‌اند و در مورد سلول‌های CAR-T، سلول‌های تومور را از بین می‌برند، امکان پذیرنخواهد بود.

به طور کلی، نوری با نانوالیاف نوری گرمایی، انتقال درون سلولی موثر و ایمن طیف وسیعی از مولکول‌های اثربخش در انواع مختلف سلول‌ها را بدون تماس با نانوذرات نوری گرمایی سمی امکان پذیر می‌کند. همچنین پروفسور براک منز معتقد است که این روش یک گام مهم در جهت استفاده از نور دهی برای تولید ایمن و کارآمد درمان‌های سلولی اصلاح شده ژنی خواهد بود.