به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، یک تیم تحقیقاتی از موسسه علم و فناوری کره، «نانو ماشین‌هایی» را توسعه داده‌اند که از حرکات مولکولی مکانیکی برای نفوذ و تخریب سلول‌ها استفاده می‌کنند. نفوذ انتخابی  و مستقیم سلول‌های سرطانی نیز با استفاده از مولکول latch آزاد شده در نزدیکی سلول‌های سرطانی امکان پذیر است. سرطان وضعیتی است که در آن برخی از سلول‌های بدن خارج از کنترل رشد می‌کنند و به سایر نواحی بدن گسترش می‌یابند. سلول‌های سرطانی به طور مداوم تقسیم می‌شوند و آن‌ها را به حمله به بافت اطراف و تشکیل تومورهای جامد سوق می‌دهد. اکثر درمان‌های سرطان شامل از بین بردن سلول‌های سرطانی است.
بر اساس برآوردهای در سال 2020، 1.8 میلیون مورد جدید سرطان در ایالات متحده تشخیص داده شد و 600000 نفر بر اثر این بیماری جان خود را از دست دادند. سرطان سینه، سرطان ریه، سرطان پروستات و سرطان روده بزرگ شایع ترین سرطان‌ها هستند. میانگین سنی یک بیمار سرطانی پس از تشخیص 66 سال است و افراد بین 65 تا 74 سال 25 درصد از کل تشخیص‌های جدید سرطان را تشکیل می‌دهند.
پروتئین‌ها در هر فرآیند بیولوژیکی نقش دارند و از انرژی موجود در بدن برای تغییر ساختار خود از طریق حرکات مکانیکی استفاده می‌کنند. از آنجایی که حتی تغییرات ساختاری جزئی در پروتئین‌ها تأثیر قابل‌توجهی بر فرآیندهای بیولوژیکی دارد، به آن‌ها «نانو ماشین‌های» بیولوژیکی می‌گویند. برای اجرای حرکت در محیط سلولی، محققان بر توسعه نانوماشین‌هایی متمرکز شده‌اند که از پروتئین‌ها تقلید می‌کنند. با این حال، سلول‌ها از مکانیسم‌های مختلفی برای دفاع از خود در برابر تأثیر این نانوماشین‌ها استفاده می‌کنند. این امر هرگونه حرکت مکانیکی مرتبط با نانوماشین‌هایی را که می‌تواند برای اهداف پزشکی استفاده شود، محدود می‌کند.
تیم تحقیقاتی به سرپرستی دکتر Youngdo Jeong از مرکز تشخیص پیشرفته بیومولکولی در موسسه علم و فناوری کره (KIST) توسعه یک نانوماشین بیوشیمیایی جدید را گزارش کرده است که به غشای سلول نفوذ کرده و سلول را از طریق حرکات مولکولی می‌کشد. تیم تحقیقاتی بر ساختار سلسله مراتبی پروتئین‌ها متمرکز شد که در آن محور ساختار بزرگ و واحدهای متحرک به صورت سلسله مراتبی از هم جدا می‌شوند. بنابراین، فقط بخش‌های خاصی می‌توانند حول محور حرکت کنند. اکثر نانوماشین‌های موجود به گونه‌ای طراحی شده‌اند که اجزای متحرک و محور ساختار بزرگ در همان لایه قرار داشته باشند. بنابراین، این قطعات تحت حرکت همزمان قرار می‌گیرند که کنترل مطلوب یک قطعه خاص را پیچیده می‌کند.
یک نانوماشین سلسله مراتبی با سنتز و ترکیب نانوذرات طلا با قطر 2 نانومتر با مولکول‌هایی که می‌توانند بر اساس محیط اطراف تا شوند و باز شوند، ساخته شد. این نانوماشین متشکل از مولکول‌های آلی متحرک و نانوذرات معدنی بود تا به‌عنوان ساختارهای محوری بزرگ عمل کنند و حرکت و جهت را به‌گونه‌ای مشخص می‌کرد که با رسیدن به غشای سلولی، یک حرکت مکانیکی تاشو/باز شدن ایجاد می‌کرد که منجر به نفوذ مستقیم نانوماشین به داخل می‌شد. سلول، اندامک‌ها را از بین می‌برد و آپوپتوز را القا کرد. این روش جدید به طور مستقیم سلول‌های سرطانی را از طریق حرکات مکانیکی بدون داروی ضد سرطان می‌کشد، برخلاف نانوحامل‌های نوع کپسولی که داروهای درمانی را ارائه می‌دهند.
متعاقباً، یک مولکول latch  بر روی نانوماشین قرار گرفته تا حرکت مکانیکی را کنترل کند تا سلول‌های سرطانی را به طور انتخابی از بین ببرد. مولکول latch  قرار گرفته به گونه ای طراحی شده است که فقط در محیط با pH پایین آزاد شود. بنابراین، در سلول‌های نرمال با pH نسبتاً بالا (تقریباً 4/7)، حرکات نانوماشین‌ها محدود شده بود و نمی‌توانستند به داخل سلول نفوذ کنند. با این حال، در محیط PH پایین در اطراف سلول‌های سرطانی (تقریباً 8/6)، مولکول‌های latch  باز شدند و باعث حرکت مکانیکی و نفوذ سلول شدند. این روش می‌تواند جایگزین جدیدی برای غلبه بر عوارض جانبی شیمی درمانی موجود باشد.
پایان مطلب/
لینک منبع: 
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c00084