2023 מְחַבֵּר: Bailey Leapman | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-05-20 22:47
SAN FRANCISCO - על ידי שימוש בתהליך המקביל לאופן שבו נוצרים צמיגים ודלתות מקרר, מהנדסי החומרים של אוניברסיטת קורנל מקווים למצוא מנגנון חדש להעברת תרופות למוח האנושי או למחזור הדם.
ההבדל הוא שמהנדסי קורנל, שעובדים תחת עמנואל ג'יאנליס, פרופסור למדעי החומרים והנדסה, עובדים עם חומרי מילוי אנאורגניים, לא בגושים גדולים כמו בתעשייה, אלא קרוב לרמה המולקולרית.על ידי גרימת שרשראות של מולקולות פולימריות להחליק בין שכבות סיליקט, כל אחת בעובי של כמה אטומים, הם ייצרו חומר, הנקרא ננו-מרוכב של פוליוויניל אלכוהול (PVA), שמבטיח כמערכת להזרקה של תרופות.
"הננו-מרוכבים הביולוגיים האלה חשובים לא רק לשחרור תרופות, אלא אולי גם להנדסת רקמות", אמר סטיבן סייפס, הסטודנט לתואר ראשון בקורנל שסייע בפיתוח החומר מאז השנה שעברה. הוא הציג פוסטר על מחקריו במפגש הלאומי של האגודה האמריקאית לכימיה היום (27 במרץ) במרכז הכנסים מוסקונה בסן פרנסיסקו.
Cypes, שהוא מדארנסטאון, מד., מגיע למחקר חדשני זה בגיל צעיר מאוד. הוא רק סטודנט ב' בקורנל, מתמחה בהנדסה כימית ולומד במסגרת תוכנית Cornell Presidential Research Scholars Program, התומכת במחקר. כמו כן הציגה היום פוסטר-נייר, קורנל הצעירה רות צ'ן מטורונטו, גם היא חוקרת מחקר ותלמידתה של ג'יאנליס.המחקר שלה הוא בתחום של פיתוח ג'לים ננו מרוכבים חדשים רגישים לתרמיים. יישומים עבור חומרים אלה כוללים מתן תרופות, נשאי אנזימים ושסתומים כימיים.
ג'יאנליס ציין שעבודתו על חומרים למתן תרופות הושפעה מעמיתו, פרופסור קורנל להנדסה כימית מארק זלצמן, סמכות בנושא מתן תרופות, שפיתח כדורים בגודל אפונה של פולימר תואם ביולוגי יכול לשמש כדי להעביר תרופות לגוף באמצעות השתלה. (זלצמן הנחה היום פאנל בנושא מתן תרופות בפגישת ACS והציג סקירה כללית של הנושא שנלקחה מספרו הקרוב, Drug Delivery, שיראה אור בהמשך השנה בהוצאת אוניברסיטת אוקספורד.)
"לקבוצת זלצמן יש מומחיות בלקיחת פולימרים, הספגה שלהם בתרופות והשתלתם בבעלי חיים", אמר ג'יאנליס. "שאלנו, האם אנחנו יכולים לקחת את החומרים האלה ולשפר אותם עם שליטה טובה יותר במאפייני שחרור התרופות שלהם? הם גם צריכים תכונות מכניות טובות יותר - הם, למשל, שבירים מאוד."
מה שג'יאנליס והצוות שלו מדמיינים הוא כדור פולימרי מיקרוסקופי שניתן להספוג בתרופות ולהזריק לגוף שם הוא ישחרר לאט את התרופה הדרושה לפני הפירוק הביולוגי לתוך רקמת הגוף.
הרעיון של ג'אנליס היה לקחת רעיון תעשייתי ישן מאוד, באמצעות חלקיקים אנאורגניים, כגון טלק, כחומר מילוי, אך הקטנת החומר כמעט לקנה מידה מולקולרי כדי ליצור מה שהוא מכנה "ננומילוי". לשם כך הוא ניצל את המבנה הטבעי של הסיליקטים, שתחת מיקרוסקופ הם בעלי מראה שכבות, כמו חבילת קלפים. הקשרים האטומיים בין השכבות חלשים, מה שמאפשר להחליק אותן זו כנגד זו או להיפתח. באמצעות שיטת ערבוב והיתוך בסיסית, הצליחו החוקרים להחדיר בין השכבות שרשראות מולקולריות של PVA, שהוא פולימר אנאורגני לא רעיל ומתכלה, ויצרו מבנה שכבתי וסורג. "לחומר הננו-מבנה הזה יש הרבה ממשקים, ולראשונה התחלנו לראות שינויים דרמטיים במאפיינים המכניים והפיזיקליים", אמר ג'יאנליס.
לאחר שתרופה שולבה בחומר, אמר ג'יאנליס, ה-PVA ייצור מחסומים פיזיים כדי להאט ולעכב את זרימת התרופה. השכבות גם יקיימו אינטראקציה עם התרופה כדי ליצור מחסום כימי. "בדרך זו אתה יכול לשנות את כמות החומר האנאורגני כדי ליצור פחות מחסומים ולהאיץ את השחרור, או שאתה יכול לתמרן את הכימיה. יש לך שני ידיות בידיים שלך," אמר ג'יאנליס.
מכיוון שהחומר הוא הידרופילי, הוא תופס מים ומתנפח כדי ליצור חומר דמוי ג'ל שדרכו מולקולות יכולות לזרום בקלות. "באופן אידיאלי היית רוצה חומר שיוכל לספוג את מירב המים האפשרי, כי אז תוכל לכלול את מירב התרופות ולשחרר אותו לאט ככל האפשר", אמר Cypes.
"הוכחנו שניתן לשלוט ולשנות את ההובלה של מולקולות קטנות", אמר ג'יאנליס. "השלב הבא הוא לשלב סוכנים פעילים ולראות כיצד הם משתחררים."
אתרי אינטרנט עולמיים קשורים: האתרים הבאים מספקים מידע נוסף על מהדורת חדשות זו. חלקם עשויים שלא להיות חלק מקהילת אוניברסיטת קורנל, ולקורנל אין שליטה על התוכן או הזמינות שלהם.
- קבוצת המחקר של עמנואל פ. Giannelis:
- מעבדה לאספקת תרופות והנדסת רקמות:
www.cheme.cornell.edu/~s altzman/
