شارك
الرئيسية
2 دقائق 
طوّر باحثون من جامعة جونز هوبكنز أنابيب نانوية مجهرية مانعة للتسرب، أصغر من النملة بمليوني مرة، وأرق من شعرة الإنسان بمليون مرة، يمكن استخدامها لإيصال الأدوية إلى مناطق مخصصة في أجسام المرضى.
الأنابيب النانوية توصل الأدوية إلى خلايا محددة
بقطر 7 نانومترات، أنشأ الباحثون في جونز هوبكنز أنابيب نانوية دقيقة، أصغر بنحو مليوني مرة من النملة وأرق بمليون مرة من شعرة الإنسان، ويبلغ طولها عدة ميكرونات، أو نحو طول جسيم الغبار.
صمم الباحثون الأنابيب لتكون لها القدرة على إصلاح نفسها والارتباط بمختلف الهياكل الحيوية، وحققوا ذلك من خلال بناء الأنابيب النانوية من شظايا الحمض النووي التي تشجّعها على التجديد والبحث عن الهياكل التي تتصل بها. وأوضحت ريبيكا شولمان أستاذة الهندسة الكيميائية والجزيئية الحيوية، والتي قادت الدراسة ذلك بقولها: “في حالتنا، يمكننا أيضاً ربط هذه الأنابيب بنقاط نهاية مختلفة لتشكيل ما يشبه شبكة السباكة”.
تُعد هذه الأنابيب النانوية خطوة كبيرة نحو تطوير شبكة أنابيب نانوية قد تحمل يوماً ما الأدوية والبروتينات والجزيئات المتخصصة إلى خلايا محددة في جسم الإنسان.
اقرأ أيضاً: تكنولوجيا النانو: كيف تتغير حياة البشر بمقياس متناهي الصغر؟
الأنابيب النانوية مصنوعة من الحمض النووي
لصناعة الأنابيب النانوية تتشابك قطع الحمض النووي بشكل خطوط حلزونية مزدوجة لتكون بمثابة لبنات بناء لأنابيب يمكنها البحث عن هياكل معينة والاتصال بها، وهذه التقنية مطوّرة سابقاً، إذ تم إنشاء أنابيب تُعرف باسم “نانوبورز” (nanopores). تركز هذه التصميمات على قدرة المسام النانوية للحمض النووي على تنظيم نقل الجزيئات من خلال أغشية دهنية صناعية تشبه أغشية الخلايا.
لم يتمكن الباحثون من قبل من دراسة بعض الخصائص الفيزيائية للأنابيب النانوية هذه بسبب حجمها المجهري، ولم يكن واضحاً ما إذا كانت الأنابيب النانوية قادرة على المرور بكفاءة على طول الجزيئات عبر مسافات طويلة، ولم يتمكنوا من معرفة إن كانت الجزيئات تتسرب من الأنابيب أم لا، أو إذا كانت الجزيئات الصغيرة يمكن أن تخرج من خلال الفتحات الموجودة في جدرانها. وأيضاً، بعد تأدية مهمتها، كيف يمكن توجيه الجزيئات التي تحملها الأنابيب بعد توصيلها ومغادرة الخلية.
أنابيب نانوية توصل الجزيئات بدقة دون تسرب شيء منها
وجد الباحثون في جامعة جونز هوبكنز الحل لهذه المشكلة عن طريق بناء أنابيب نانوية طويلة تظهر بشكل خيوط رفيعة بلون أخضر في الصورة السابقة، مكوّنة من جزيئات الحمض النووي، تحتوي هياكلها على فجوات صغيرة، وصمموا لها سدادات من الحمض النووي DNA تُغلق نهايتها، ومن ثم مرروا محلولاً من جزيئات مفلورة من خلالها، وتمكنوا بذلك من التحقق من عدم وجود تسريب من الأنابيب النانوية، بالإضافة إلى ذلك، تمكنوا من دراسة المعدلات التي يتدفق بها المحلول عبر الأنابيب النانوية.
أجرى الفريق عدة تجارب أخرى لاختبار الأنابيب وفعاليتها في نقل الجزيئات إلى أكياس صغيرة مزروعة في المختبر تشبه غشاء الخلية، وأوضحوا في دراستهم المنشورة في دورية ساينس أدفانسس العلمية أنهم استطاعوا تحديد شكل الأنابيب بدقة، وكيفية ارتباط جزيئاتها الحيوية بمسام نانوية معينة، ومدى سرعة تدفق جزيئات المحلول المفلور المتوهجة مثل شلال من الماء.
شبّه الباحث “يي لي” الحاصل على الدكتوراه في الهندسة الكيميائية والجزيئية الحيوية والمشارك في الدراسة، شبكات الأنابيب النانوية هذه بنظام السباكة، لأن الجزيئات تتدفق من خلاله عبر مسافات طويلة. وقال: “نحن قادرون على التحكم في وقت إيقاف هذا التدفق باستخدام بنية DNA أخرى ترتبط على وجه التحديد بتلك القنوات لإيقاف هذا النقل، والعمل كصمام أو سدادة”.
اقرأ أيضاً: شركة مصرية ناشئة تبتكر ضمادات للجروح تمزج تكنولوجيا النانو مع الطبيعة
مستقبلاً، قد يتمكن الباحثون من استخدام الأنابيب النانوية لمعرفة المزيد حول كيفية تواصل الخلايا العصبية مع بعضها. كما أن الفريق متفائل أيضاً بأن النتائج التي توصلوا إليها يمكن أن تؤثر على علم الأوبئة من خلال السماح للباحثين بمزيد من التحقيق في أمراض مثل السرطان، ودراسة وظائف أكثر من 200 نوع من الخلايا في الجسم. وسيجري الفريق أيضاً دراسات إضافية على الخلايا الاصطناعية والحقيقية باستخدام أنواع مختلفة من الجزيئات.