مطالعه بر روی سیستم‌های دارورسانی یکی از حوزه‌های جذاب و پرطرفدار علوم زیستی محسوب می‌شود که نقش بسزایی در افزایش اثرگذاری داروها در بدن ایفا می‌کند. مصاحبه پیش‌رو به بررسی دارورسانی داروهای پروتئینی به کمک امولسیون‌های روغنی می‌پردازد.
- با عرض سلام و خسته نباشید خدمت شما استاد گرامی، لطفاً شرح حال مختصری از اعضای تیم تحقیقاتی این پروژه و سوابق علمی این عزیزان برای آشنایی خوانندگان ارائه بفرمایید.
نفر اول مهندس سارا محمدی ثانی فارغ‌التحصیل کارشناسی ارشد مهندسی شیمی دانشگاه تبریز
نفر دوم دکتر سعید زینالی هریس استاد دانشکده مهندسی شیمی و نفت دانشگاه تبریز
نفر سوم دکتر جلال عبدالعلیزاده دانشیار دانشگاه علوم پزشکی تبریز
- اخیراً مقاله‌ای در‌خصوص سنتز و ارزیابی نانو‌ساختار‌های روغنی، در امولسیون آب جهت رهایش داروهای پروتئینی توسط شما و همکارانتان منتشر گردیده است، لطفا توضیحاتی در‌خصوص انواع سیستم‌های دارورسانی، ضرورت و هدف از انجام این کار بفرمایید.
سیستم دارورسانی به معنای فرمولاسیون یا ابزاری است که قادر است ترکیبی دارویی را به بدن وارد نموده، اثر و ایمنی دارو را با کنترل سرعت، زمان و مکان آزادسازی آن حفظ نماید. این سیستم می‌تواند یک فرمولاسیون دارویی برای درمان و یا وسیلهای برای انتقال دارو باشد. آزادسازی دارو به معنای خارج شدن ماده مؤثره دارویی از فرمولاسیون به صورت جداگانه و انحلال آن در محیط اطراف است.
داروها هنگامی می‌توانند مؤثر باشند که در بدن به فرم محلول درآیند زیرا محیط داخلی بدن انسان به صورت محلول است و هر آنچه وارد بدن می‌شود نیز باید محلول باشد. در نتیجه دارورسانی را هنگامی می‌توان محاسبه نمود که دارو به صورت محلول در بدن درآید. توانایی نانوذرات در عبور از سدهای زیستی موجب شده تا این سامانه‌ها بتوانند دارورسانی را به طور هدفمند و کنترل شده انجام دهند. باتوجه به این مهم، پیشرفت‌ها در زمینه طراحی نانوسامانه‌ها و توجه به اهمیت ویژگی‌های فیزیکی آنها از جمله شکل، اندازه، بار سطحی، آبدوستی، آبگریزی و قابلیت انحلال جهت کنترل پاسخ‌های بیولوژیک، موجب پدید آمدن فرصت‌های تازهای به منظور توسعه نانوذرات برای کاربردهای درمانی شده است. انواع مختلف سیستم‌های دارورسانی عبارتند از: سیستم‌های حامل غیر آلی که شامل نانوذرات سرامیکی و نانوذرات فلزی می‌باشند و سیستم‌های حامل لیپیدی که شامل نانوامولسیون و لیپوزوم و نانوذرات لیپیدی جامد می‌باشند. نانوامولسیون‌ها جزء سیستم‌های حامل لیپیدی‌اند و شامل فاز لیپیدی پراکنده شده در اندازه‌های نانومتری در فاز پیوسته آبی می‌باشند که هر قطره روغن به وسیله لایه محافظی از مولکول‌های امولسی‌فایر احاطه شده است.
- لطفاً در‌خصوص پیشینه فعالیت صورت گرفته در داخل و خارج کشور توضیح بفرمایید.
در این تحقیق پروتئین به صورت نانوامولسیون فرموله شده است. در بدن موجود زنده پروتئین نقش مهمی در حفظ و سلامت آن به‌عهده دارد. عملکرد پروتئین برای رشد و ترمیم ماهیچه‌ها، استخوان‌ها، پوست، تاندون‌ها، لیگامان‌ها، موها، چشم و سایر بافت‌ها اثبات شده است. در صورت فقدان پروتئین، آنزیم‌ها و هورمون‌های مورد نیاز برای متابولیسم، هضم و سایر فرایندهای مهم وجود نخواهد داشت. پروتئین‌های طبیعی به دست آمده از منابع طبیعی در تحقیقات بیولوژی مولکولی و ایمونولوژی (ایمنی‌شناسی) به‌کار می‌روند. نقش پروتئین‌های طبیعی به عنوان مواد مفید برای ایجاد یک محیط مناسب برای سلامتی پوست و مو، به دلیل توانایی آنها در اتصال آبی با لایه سفت پوست است. اکثر مشتقات پروتئین برای تولیدات بهداشتی و محصولات دارویی مراقبتی پوستی به‌کار می‌روند. درحالی که پروتئین‌های عمل‌آوری شده استفاده کمتری دارند.
در بررسی انجام شده توسط کلی و ردریش در سال 2006 بیان شد که از پروتئین و مشتقاتش در محدوده وسیعی از فرمولاسیون‌های مراقبتی می‌توان استفاده کرد که این موارد شامل استفاده از آنها در مو، پوست و ناخن می‌باشد. پروتئین به عنوان یک جزء فرمولاسیون مراقبت شخصی، بسیاری از عملکردها شامل تشکیل لایه‌ی فیلمی و روان‌کننده و نرم‌کننده را دارد.
- استفاده از این ذرات برای دارورسانی نسبت به دیگر حامل‌ها چه مزایایی دارد؟
از جمله مزایای متعدد سیستم‌های دارورسانی نانوامولسیون نسبت به سیستم‌های دیگر می‌توان موارد زیر را نام برد:
الف) اندازه قطرات در مقیاس نانو باعث ایجاد همبستگی خوبی بین ذرات و مانع جداشدن فازها به‌صورت جداگانه می‌شود.
ب) به‌دلیل ریز شدن بسیار زیاد اندازه ذرات و کم شدن وزن، هیچ نیروی گرانشی برای رسوب‌گذاری و ته‌نشین‌شدن در نانوامولسیون‌ها وجود ندارد و این امر مانع از ایجاد حالت ته‌نشینی یا خامه‌ای شدن ذرات می‌شود.
ج) نانو امولسیون زمان نگهداری دارو را در منطقه هدف افزایش می‌دهد و به‌دلیل عمل نکردن دارو در مناطق ناخواسته بدن، باعث کاهش عوارض جانبی یا سمیّت می‌شود.
د) مقدار کمتری از دارو برای فرمولاسیون نانوامولسیون مورد نیاز است که این امر به علت نفوذ بهتر، افزایش قابلیت زیستی و افزایش زمان نگهداری است.
ه) نانوامولسیون‌ها قابلیت زیستی داروهای چربی دوست را از طریق اتصال این داروها به زنجیره چربی در نانوامولسیون افزایش می‌دهند و این امر سبب ورود به سیستم گردش خون از طریق نفوذ از سطح پوست می‌شود.
و) مزیت نانوامولسیون‌ها نسبت به سیستم‌های انتقال داوری نیوزومی و لیپوزومی در این است که در سیستم‌های نانوامولسیون به‌دلیل عدم استفاده از امواج فراصوت در زمان ساخت مشکلاتی ازقبیل تخریب دارو و همچنین نشت دارو وجود ندارد و این یکی از مهم‌ترین مزیت‌های سیستم‌های انتقال دارویی نانوامولسیون‌ها است.
ز) نانوامولسیون‌ها دارای واحدهای چربی‌دوست و آب‌دوست هستند بنابر این می‌توانند محدوده‌ی وسیعی از داروها را حمل کنند.
- توضیحی مختصر راجع به کلیّت و مراحل پروژه انجام شده بفرمائید.
از جملـه روش‌هـایی کـه امروزه برای تهیه امولسیون‌ها مورد توجه قرار گرفتـه‌انـد، اسـتفاده از امـواج فراصـوت مـی‌باشـد. مزایـای اسـتفاده از ایـن روش در تولیـد امولسیون عبارتند از:
مصرف انرژی کمتـر، اسـتفاده از مقـادیر کمتـر امولسی‌فایر و تولید امولسیون یکنواخت‌تر بـا انـدازه قطـرات کـوچک‌تر نسبت بـه روش‌هـای مکـانیکی. هـر چـه انـدازه قطـرات یـک امولسیون کوچکتر باشد پایداری آن در برابر ته‌نشینی یـا خامـه‌ای شدن افزایش می‌یابد، زیرا با کوچک شدن اندازه قطرات، تأثیر نیـروی جاذبه و حرکت براونی کاهش پیدا کرده و در نتیجـه احتمـال به‌هم پیوستن آنها به میزان قابل توجهی کم می‌شـود. بنابراین در این پژوهش از دستگاه امواج فراصوت برای تولید نانوامولسیون استفاده شد. مراحل پروژه به صورت کلی شامل استخراج پروتئین از زالو، افزودن پروتئین حاصل به امولسیون و سپس تولید نانوامولسیون است. برای این منظور ابتدا فاز آبی و فاز آلی به صورت جدا تهیه گردیده، سپس فاز آبی به صورت قطره قطره به فاز آلی افزوده و هم‌زده شد. سپس امولسیون حاصل توسط دستگاه سونیکیشن به نانوامولسیون تبدیل شد.
- ضمن بیان نواوری‌های این تحقیق، روش انجام آزمایش‌ها، آنالیزهای مربوطه و نتایج حاصل شده را به‌صورت مختصر بیان کنید.
در پژوهش حاضر خواص فیزیکی و پایداری نانوامولسیون حاوی پروتئین بافت زالو مورد بررسی قرار گرفت. که نتایج حاصل از پژوهش به شرح زیر می‌باشد:
*از بررسی‌های انجام شده، توسط آنالیز دستگاه (DLS)، مقیاس نانوامولسیون تولیدی در محدوده 50-500 نانومتر بود و نانوامولسیون حاوی روغن زیتون در غلظت‌های مختلف دارای اندازه ذرات کمتر از 200 نانومتر است.
- شاخص بسپاشیدگی نانوامولسیون حاوی روغن زیتون کمتر از 5 می‌باشد، که حالت ایده‌آلی برای نانوامولسیون در نظر گرفته می‌شود. با تکرار این آنالیز اندازه ذرات برای زمان‌های مختلف، تغییر تدریجی در اندازه ذرات نانوامولسیون حاوی روغن زیتون مشاهده شد.
- درمورد تست پتانسیل زتا برای نانوامولسیون حاوی روغن زیتون، نتایج خوبی به‌دست آمد. این نتایج نشان دهنده پایداری زیاد نانوامولسیون در مقایسه با نانوامولسیون حاوی روغن کنجد است.
- تغییرات ویسکوزیته نانوامولسیون با استفاده از دستگاه حمام ویسکومتر در دمای ثابت ℃21، کمتر از 60cp است و نشان‌دهنده افزایش ویسکوزیته با افزایش غلظت روغن است، همچنین امولسیون از نوع روغن در آب است.
- تغییرات ویسکوزیته برای نانوامولسیون بهینه، در طول مدت نگهداری کم بوده، که نشان از پایداری بیشتر این امولسیون است.
- در مورد ضریب شکست با استفاده از دستگاه رفرکتومتر، نانوامولسیون دارای ساختار ایزوتروپیک (دارای خواص فیزیکی یکنواخت) می‌باشد و از نوع نانوامولسیون روغن در آب است.
- تصاویر حاصل از میکروسکوپ نوری بیان کننده ساختار کروی ذرات در محیط پیوسته آبی می‌باشد.
- نانوامولسیون حاوی روغن زیتون در غلظت 25درصد، به‌علت پایداری بالا و اندازه کوچکتر ذرات، به‌عنوان نانوامولسیون بهینه انتخاب شد.
- تغییرات pH برای نانومولسیون بهینه در طول مدت نگهداری در این پژوهش تقریبا ثابت بوده، که نشان‌دهنده پایداری نانوامولسیون است. pH نمونه‌ها در محدوده خنثی بوده که برای مصارف پوستی مناسب است.
- تصاویر حاصل از آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی TEM نشان‌دهنده کروی و یکنواخت بودن ذرات نانوامولسیون بهینه بود و نتایج به دست آمده برای نانوامولسیون NE3 (کمتر از 200 نانومتر) توسط دستگاه DLS هم‌خوانی داشت.
- با توجه به اینکه شما در این تحقیق از روغن زیتون و کنجد استفاده کرده‌اید، آیا نوع روغن بر روی نتایج اثرگذار می‌باشد؟
بله. روغن زیتون نسبت به روغن کنجد اندازه ذرات کوچکتری دارد. دلیل این امر مقاومت ذرات در برابر پدیده حفره‌زایی و کاویتاسیون مربوط است. روغن کنجد مقاومت بیشتری در برابر پدیده کاویتاسیون و شکسته شدن قطرات دارد، بنابراین اندزه ذرات نانوامولسیون روغن کنجد نسبت به روغن زیتون بزرگ‌تر است.
- آیا غلظت روغن مورد استفاده در بهبود کارایی این ذرات تاثیرگذار است؟
اندازه ذرات تشکیل شده در نانوامولسیون تولید شده به روش سونیکیشن عموماً با کاهش ویسکوزیته فاز روغن و کاهش کشش سطحی کاهش می‌یابد. در واقع خواص فیزیکی شیمیایی فاز روغنی با اندازه ذرات تولید شده ارتباط دارد. ویسکوزیته فاز روغنی در سرعت حرکت مولکول‌های سورفکتانت به سطح ذرات تاثیر دارد و در غلظت بالای روغن حرکت سریع مولکول‌های سورفکتانت باعث کوچکتر شدن قطرات شد. عمدتاً اندازه قطرات امولسیون روغن در آب همراه با افزایش غلظت فاز روغن، افزایش می‌یابد. بررسی تجربی تغییر غلظت روغن و همچنین تغییر نوع سورفکتانت و غلظت سورفکتات و همچنین تکنیک‌های همگن‌سازی که به‌کار می‌رود، نتیجه‌گیری اینکه کدام یک از شرایط باعث افزایش و یا کاهش متوسط اندازه قطرات به‌همراه افزایش غلظت فاز روغن می‌شود را با مشکل روبه‌رو کرده است. عمدتاً افزایش اندازه قطرات همراه با افزایش غلظت فاز پراکنده گزارش شده، در حالی که گزارش کمّی در رابطه با کاهش اندازه قطرات همراه با افزایش غلظت فاز پراکنده شده است.
- آیا مقدار روغن مورد استفاده می‌تواند روی سایز ذراتی که سنتز شده‌اند تاثیرگذار باشد؟
بله. با افزایش غلظت فاز روغن برای هر دو نوع روغن ذرات کوچکتری به دست آمد. دلیل این رخداد در بالا شرح داده شد.
- با توجه به اینکه در روش ساخت نانو‌ذره دما یکی از فاکتورهایی است که کنترل می‌شود، علت را به صورت مختصر توضیح دهید.
در این پروژه از پروتئین استفاده شد. عموما اکثر روتئین‌ها در دمای بالای ℃40 دناتوره می‌شوند بنابراین برای جلوگیری از افزایش دما حین کار با دستگاه اولتراسونیک از حمام یخ برای کنترل افزایش دما استفاده شد. همچنین نمونه‌ها پس از تهیه در یخچال نگهداری شدند.
- آیا این طرح قابلیت صنعتی شدن را دارد؟ نقش نهاد‌های دولتی و سیاست‌گذار در عملیاتی نمودن این تحقیقات چگونه است؟ آیا برنامه‌ای برای عملیاتی کردن این طرح در مقیاس بزرگ‌تر دارید؟
بله. این طرح دارورسانی می‌تواند در مقیاس بزرگ‌تر به دلیل پرکاربرد بودن برای مصارف پوستی و همچنین به دلیل رایج بودن افزایش استفاده از زالو در بسیاری از کشورهای دنیا و حتی در کشورهای پیشرفته، صنعتی شود.
- موانع و مشکلاتی که در این پروژه با آن مواجه بودید را بیان کنید.
یکی از مشکلات این سیستم دارورسانی پایداری نانوامولسیون در طول مدت زمان طولانی است. نانوامولسیون‌ها از لحاظ ترمودینامیکی ناپایدار هستند. بنابر این در طول زمان در اثر پدیده‌های فیزیکوشیمیایی مختلف مانند تفکیک گرانشی، انبوهش، هم‌آمیختن و رسیدگی استوالد به فازهای تشکیل دهنده خود جدا می‌شوند. برای جلوگیری از این مشکل از سورفکتانتی مانند (لیسیتین سویا) زیادی استفاده می‌گردد.
در هنگام مراحل آماده سازی برای آنالیز دستگاه میکروسکوپ الکترون روبشی ممکن است نمونه‌ها با گرید مسی هنگام خشک کردن واکنش داده و اندازه ذرات به دست آمده از این آنالیز و آنالیز DLS با هم تفاوت داشته باشند.
- لطفا نام سازمان یا نهادهایی که در این پروژه شما را حمایت کرده‌اند، بیان کنید.
دانشگاه تبریز، دانشگاه علوم پزشکی تبریز، ستاد نانو و ستاد زیست فناوری
- ضمن تشکر و قدردانی از وقتی که به ما اختصاص دادید، به عنوان بخش پایانی اگر صحبتی برای خوانندگان دارید بفرمائید.
با توجه به هزینه‌های بالایی که تحقیقات و بررسی‌های تجربی روی علوم جدید مخصوصاً نانوفناوری و زیست‌فناوری دارد حمایت‌های دانشگاهی به هیچ وجه کفاف هزینه‌ها و آنالیزهای آزمایشگاهی را نمی‌کند و حمایت‌های مادی و تشویقی نهادهایی مثل ستاد توسعه نانوفناوری و ستاد توسعه زیست‌فناوری حتماً لازم است.
مصاحبه کننده: نداجمالی
