توسط Thamarasee Jewandara، Phys.org
مرورِ مفهومیِ میکروپیشران‌هایی که از طریق مغناطیسی کنترل شده اند برای ترابری نانو ذره که با همرفت افزایش یافته. (A) طرح مفهومی نشان دهنده یک میکرو روبات منفرد، تاژک باکتریایی مصنوعی (ABF)، در حال افزایش انتقال جرم نانو ذرات (NPها) در رابط آوند بافتی (سمت چپ)، و توده های باکتری های مغناطیس-تاکتیک (MTB) که جریان همرفتی برای بهبود انتقال جرم ایجاد می کنند (راست). ECM، ماتریس بیش سلولی است. (B) شماتیک پلتفرم مگنتو سیالی برای مطالعات انتقال جرم نانو ذره با استفاده از همرفتً به طریق مغناطیسی القا شده. تراشه میکرو سیالی بین لنزهای شیئی یک میکروسکوپ اپتیکی برگردان شده و الکترومغناطیس‌ها (سمت چپ) قرار می گیرد. یک شماتیک، تراشه را نشان می دهد، که شامل یک کانال بالایی پر از میکرو ذره ها (قرمز) و یک کانال آب پایین تر (آبی) است که هر دو هم مرزند با یک ماتریس کلاژن (خاکستری) در امتداد پست‌های ذوذنقه‌ای محدود کننده ساخته شده از PDMS. میکرو ذره ها می توانند به طور منفعل به ماتریس کلاژن در امتداد گرادیان غلظت خود به سمت کانال آب منتشر شوند. اعتبار: Science Advances، doi: 10.1126 / sciadv.aav4803
نانو ذرات (NPها) یک پلتفرم امیدوار کننده برای تحویل دارو برای درمان انواع بیماری ها از جمله سرطان، بیماری های قلبی عروقی و التهاب هستند. با این حال، کارایی انتقال نانو ذره به بافت های مورد نظر بیمار شده به دلیل مجموعه ای از موانع فیزیولوژیکی محدود است. یکی از موانع مهم، انتقال نانو ذرات به نحوی دقیق برای رسیدن به هدف بافتِ مورد نظر است. در یک مطالعه‌ی اخیر، S. Schuerle و یک گروه از محققان بین رشته ای در بخش های طب انتقالی، بیوفیزیک، مهندسی روباتیک، طب نانو و الکترونیک، در سوئیس، انگلستان و ایالات متحده برای مقابله با این چالش دو میکرو پیشران مجزای دارای پایه‌ی میکرو روبات را توسعه دادند.
آنها از میدان های مغناطیسی در حال چرخش (RMFها) برای قدرت دادن به دستگاه ها استفاده می کنند و همرفت موضعی سیال را ایجاد می کنند تا بر انتقال محدود به دیفیوژن ذرات چیره شوند. در طی اولین روش تجربی، آنها از یک میکرو روبات مغناطیسی مصنوعی منفرد به عنوان یک تاژک باکتریایی مصنوعی (ABF) استفاده کردند و سپس از توده هایی از یک باکتری مگنتو تاکتیک طبیعی (MTB) برای ایجاد یک «فرو سیال زنده» با بهره برداری از فروهیدرودینامیک استفاده کردند. با استفاده از هر دو روش، دانشمندان انتقال نانو ذرات را در یک مدل میکرو سیالی بیرون فکنی خون (انتقال دارو از عروق خونی به بافت خارجی) و نفوذ بافت در میکرو کانال های محصور شده توسط یک ماتریس کلاژن افزایش دادند تا یک رابط رگ بافتی شبه زنده در آزمایشگاه ایجاد کنند. نتایج مطالعه در حال حاضر در Science Advances منتشر شده است.
نانو ذرات به طور فزاینده در نانو طب محبوب هستند که این به دلیل پتانسیل تحقیقاتی بیو پزشکی به عنوان حامل هایی در تحویل دارو است که بر محدودیت های پزشکی مرسوم تفوق حاصل می کند. در حالی که نانو ذرات طراحی شده اند تا کینتیک دارویی و توزیع زیستی داروهای موجود را تغییر دهند، آنها توسط موانع فیزیولوژیکی بازداشته می شوند که مانع انباشتگی موفق آنها در محل های بیماری می شوند و اثرات درمانی آن ها را محدود می سازند. برای مثال، در خلال درمان سرطان، حاملهای دارویی با عروق غیر نرمالی مواجه می شوند که معماری تومور را برای رها سازی غیر مؤثر داروی داخل وریدی احاطه کرده‌اند.
از آنجا که تحویل نانو ذرات به بافتها به شدت تحت تأثیر خواص فیزیکی شیمیایی آنهاست، دانشمندان شکل ها و ابعاد نانو ذره را باز-طراحی کرده اند تا کینتیک انتقالشان از طریق دیواره های رگ به منظور رسیدن به بافت ها را بهینه سازی کنند. محققان قبلا روشهای چند مرحله ای برای تحویل بهینه دارو را پیشنهاد داده بودند، که یا با کوچک شدن نانو ذرات در زمان بود، و یا با خرد کردن آنها به منظور پراکنده شدنشان و رسیدن به یک محل مورد نظر تنها پس از مواجه شدن با نشانه های میکرو محیطی بیماری.
مرورِ مفهومیِ میکروپیشران‌هایی که از طریق مغناطیسی کنترل شده اند برای ترابری نانو ذره که با همرفت افزایش یافته. (A) طرح مفهومی نشان دهنده یک میکرو روبات منفرد، تاژک باکتریایی مصنوعی (ABF)، در حال افزایش انتقال جرم نانو ذرات (NPها) در رابط آوند بافتی (سمت چپ)، و توده های باکتری های مغناطیس-تاکتیک (MTB) که جریان همرفتی برای بهبود انتقال جرم ایجاد می کنند (راست). ECM، ماتریس بیش سلولی است. (B) شماتیک پلتفرم مگنتو سیالی برای مطالعات انتقال جرم نانو ذره با استفاده از همرفتً به طریق مغناطیسی القا شده. تراشه میکرو سیالی بین لنزهای شیئی یک میکروسکوپ اپتیکی برگردان شده و الکترومغناطیس‌ها (سمت چپ) قرار می گیرد. یک شماتیک، تراشه را نشان می دهد، که شامل یک کانال بالایی پر از میکرو ذره ها (قرمز) و یک کانال آب پایین تر (آبی) است که هر دو هم مرزند با یک ماتریس کلاژن (خاکستری) در امتداد پست‌های ذوذنقه‌ای محدود کننده ساخته شده از PDMS. میکرو ذره ها می توانند به طور منفعل به ماتریس کلاژن در امتداد گرادیان غلظت خود به سمت کانال آب منتشر شوند. اعتبار: Science Advances، doi: 10.1126 / sciadv.aav4803
نانو ذرات (NPها) یک پلتفرم امیدوار کننده برای تحویل دارو برای درمان انواع بیماری ها از جمله سرطان، بیماری های قلبی عروقی و التهاب هستند. با این حال، کارایی انتقال نانو ذره به بافت های مورد نظر بیمار شده به دلیل مجموعه ای از موانع فیزیولوژیکی محدود است. یکی از موانع مهم، انتقال نانو ذرات به نحوی دقیق برای رسیدن به هدف بافتِ مورد نظر است. در یک مطالعه‌ی اخیر، S. Schuerle و یک گروه از محققان بین رشته ای در بخش های طب انتقالی، بیوفیزیک، مهندسی روباتیک، طب نانو و الکترونیک، در سوئیس، انگلستان و ایالات متحده برای مقابله با این چالش دو میکرو پیشران مجزای دارای پایه‌ی میکرو روبات را توسعه دادند.
آنها از میدان های مغناطیسی در حال چرخش (RMFها) برای قدرت دادن به دستگاه ها استفاده می کنند و همرفت موضعی سیال را ایجاد می کنند تا بر انتقال محدود به دیفیوژن ذرات چیره شوند. در طی اولین روش تجربی، آنها از یک میکرو روبات مغناطیسی مصنوعی منفرد به عنوان یک تاژک باکتریایی مصنوعی (ABF) استفاده کردند و سپس از توده هایی از یک باکتری مگنتو تاکتیک طبیعی (MTB) برای ایجاد یک «فرو سیال زنده» با بهره برداری از فروهیدرودینامیک استفاده کردند. با استفاده از هر دو روش، دانشمندان انتقال نانو ذرات را در یک مدل میکرو سیالی بیرون فکنی خون (انتقال دارو از عروق خونی به بافت خارجی) و نفوذ بافت در میکرو کانال های محصور شده توسط یک ماتریس کلاژن افزایش دادند تا یک رابط رگ بافتی شبه زنده در آزمایشگاه ایجاد کنند. نتایج مطالعه در حال حاضر در Science Advances منتشر شده است.
نانو ذرات به طور فزاینده در نانو طب محبوب هستند که این به دلیل پتانسیل تحقیقاتی بیو پزشکی به عنوان حامل هایی در تحویل دارو است که بر محدودیت های پزشکی مرسوم تفوق حاصل می کند. در حالی که نانو ذرات طراحی شده اند تا کینتیک دارویی و توزیع زیستی داروهای موجود را تغییر دهند، آنها توسط موانع فیزیولوژیکی بازداشته می شوند که مانع انباشتگی موفق آنها در محل های بیماری می شوند و اثرات درمانی آن ها را محدود می سازند. برای مثال، در خلال درمان سرطان، حاملهای دارویی با عروق غیر نرمالی مواجه می شوند که معماری تومور را برای رها سازی غیر مؤثر داروی داخل وریدی احاطه کرده‌اند.
از آنجا که تحویل نانو ذرات به بافتها به شدت تحت تأثیر خواص فیزیکی شیمیایی آنهاست، دانشمندان شکل ها و ابعاد نانو ذره را باز-طراحی کرده اند تا کینتیک انتقالشان از طریق دیواره های رگ به منظور رسیدن به بافت ها را بهینه سازی کنند. محققان قبلا روشهای چند مرحله ای برای تحویل بهینه دارو را پیشنهاد داده بودند، که یا با کوچک شدن نانو ذرات در زمان بود، و یا با خرد کردن آنها به منظور پراکنده شدنشان و رسیدن به یک محل مورد نظر تنها پس از مواجه شدن با نشانه های میکرو محیطی بیماری.
تاژک باکتریایی مصنوعی (ABF) در یک دستگاه جریان تک سیالی شبه میکرو آوند. اعتبار: Science Advances، doi: 10.1126 / sciadv.aav4803
به طور کلی، انتقال نانو ذره تحت تاثیر بار سطحی، آب گریزی و شیمی زیستی سطحی قرار می‌گیرد، که خواصی هستند که می توانند به طور فعال در کار تحقیقی برای ترافیک بندی مؤثرتر در درون انسان، بهینه شوند. دانشمندان از منابع انرژی خارجی مانند نیروهای مغناطیسی و صوتی برای ایجاد میکرو روبات‌های کنترل شده توسط بی سیم استفاده کرده اند تا درمان را به بافت بیمار شده از طریق انتقال انتشاری بهبود یافته برسانند. به هر حال، این روش ها همچنان به انتقال انتشاری محموله های خود پس از رها سازی آنها تکیه دارند، در حالی که نیاز برای استراتژی های متمایز تر حمل به داخل یک مکان مشخصِ تعریف شده باقی می ماند.
در کارِ حاضر، Schuerle و همکاران دو استراتژی متمایز برای تولید بی‌سیمیِ جریان همرفتی موضعی را برای پرهیز از اثرات تهاجمی نانو ذرات کاشته شده، با جزئیات ارائه کرده اند. با الهام از رشته میکرو روبات ها (میکروبوت ها)، دانشمندان استفاده کرده اند از (1) یک میکرو روبات مصنوعی و منفرد الهام گرفته از باکتری، و یا (2) توده های بزرگ باکتری های زنده برای پیش راندن انتقال نانو ذره موضعی شده. نانو ذرات به طور فزاینده در نانو طب محبوب هستند که این به دلیل پتانسیل تحقیقاتی بیو پزشکی به عنوان حامل هایی در تحویل دارو است که بر محدودیت های پزشکی مرسوم تفوق حاصل می کند. پیشران‌های مصنوعی و طبیعی با ارتقاء مغناطیسی همرفت هدایت شده به داخل یک موقعیت تعریف شده در یک تنظیمات مگنتو سیالی، با پتانسیلی برای کاربردهای درمانی، به پروسه کمک کردند.
میکرو روبات مصنوعی با استفاده از تاژک باکتریایی مصنوعی (ABF) پیشرانش باکتریایی را تقلید کرد، در حالی که توده های متراکم باکتری های مگنتو تاکتیک (MTB) مهار شده توسط Schuerle به طور طبیعی به عنوان پروکریوتهای گرم منفی با خواص مغناطیسی رخ دادند. دانشمندان انتظار دارند که نتایج بر موانع ترابری موجود غلبه کند و نفوذ به بافت نانو ذره از طریق کنترل بی‌سیمی و همرفتی موضعی دقیق فضا-زمانی در آینده افزایش یابد.
منبع: سایت فیز اُرگ
