هوش مغناطيسى نانوذرات * گردا ورى: زهره زرنگار جواد صفرى دانشگاه كاشان z_zarnegar@yahoo.com, safari@kashanu.ac.ir چكيده: شباهت در اندازه ي محصول ها و سيستم هاي نانويي با ساختارهاي زيستى باعث استفاده ي روزافزون فن ا ورى نانو در پژوهش هاى سلامت شده است. نانوذرات مغناطيسى 1 به عنوان گروهى از مواد نانومقياس انقلاب عظيمى را در روش هاى تشخيص و درمان در دانش پزشكى ايجاد كرده اند. نانوذرات مغناطيسى با اندازه اى كم تر از 100 نانومتر در حضور يك ميدان مغناطيسى خارجى به صورت گسترده به عنوان عوامل وضوح تصوير در تصويربرداري تشديد مغناطيسي (MRI) 2 استفاده مي شوند. علاوه بر تشخيص پزشكي راه كارهايي براي استفاده از اين نانوذرات در درمان وجود دارد براى مثال در دارورسانى هدفمند انتقال ژن جداسازي مغناطيسي 3 مواد و استفاده در مهندسي بافت 4 از نانوذرات مغناطيسي استفاده مى شود. در اين مقاله ويژگى مغناطيسى نانوذرات انواع نانوذرات مغناطيسى عامل داركردن نانوذرات و كاربردهاى زيستى ا ن مورد بررسى قرار مى گيرد. كلمات كليدى: فناورى نانو نانوذرات مغناطيسى تصويربرداري تشديد مغناطيسي دارورسانى هدفمند 1- مقدمه استفاده از ويژگى هاى مغناطيسى ذرات و نفوذ ميدان هاى مغناطيسى به بافت هاى سلولى و توانايى ا ن براى تشخيص و درمان بيمارى ها از زمان هاى دور مورد پژوهش و علاقه بشر بوده است. نانوذرات مغناطيسى به ذراتى كم تر از صد نانومتر گفته مى شود كه در حضور يك ميدان مغناطيسى خارجى داراى ويژگى هاى مغناطيسى هستند. ساده ترين ساختار نانوذرات شامل يك هسته ى مغناطيسى (مثل ا هن اكسيد نيكل و كبالت) و پوشش هاى غير مغناطيسى گوناگون از تركيب هاى شيميايى 29 سال نهم مهر 1389 شماره 7 7 پياپى پياپى 156 156
در مواد مغناطيسى مولكول ها و اتم هاى سازنده ى ا ن خاصيت مغناطيسى دارند. به بيان ساده تر عناصرى مانند ا هن كبالت نيكل و ا لياژهاى ا ن ها كه توسط ا هن ربا جذب مى گردد مواد مغناطيسى ناميده مى شود مى باشند كه براى برخى كاربردهاى زيستى مورد توجه هستند. [1] براى اين كاربردها ذرات بايد داراى ويژگى اشباع مغناطيسى بالا و زيست سازگارى باشند و به طور هم زمان قابليت كاركردهاى گوناگون را داشته باشند. سطح اين ذرات با تعدادى از لايه ها ى بسپارهاى ا لى يا فلزات غيرا لى (مانند طلا) يا سطوح اكسيدى (مانند سيليس و ا لومينا) اصلاح شده تا براى عملگراشدن به وسيله ى اتصال متنوع مولكول هاى فعال زيستى مهيا شوند. نانوذرات مغناطيسى مى تواند نقش مهمى در تشخيص از طريق تصويربردارى تشديد مغناطيسى يا به عنوان حامل دارو براى برخى از داروهاى ضد سرطان نقش مهمى را ايفا كنند. [2] 2- ماهيت مغناطيسى نانوذرات در مواد مغناطيسى مولكول ها و اتم هاى سازنده ى ا ن خاصيت مغناطيسى دارند. به بيان ساده تر عناصرى مانند ا هن كبالت نيكل و ا لياژهاى ا ن ها كه توسط ا هن ربا جذب مى گردد مواد مغناطيسى ناميده مى شود. طبقه بندى مواد مغناطيسى بر اساس پذيرفتارى مغناطيسى (X) 5 (قابليت مغناطىسى شدن ماده ( انجام مى شود. بر اين اساس مواد را به سه گروه فرومغناطيس پارامغناطيس و ديامغناطيس دسته بندى مى كنند. [1] در مواد ديامغناطيس 6 برايند گشتاور دوقطبى مغناطيسى صفر است و در حضور ميدان مغناطيسى گشتاور دوقطبى در ا ن ها القا مى شود اما جهت اين دوقطبى هاى القا شده برخلاف جهت ميدان مغناطيسى خارجى است كه باعث مى شود ماده ى ديامغناطيس از ميدان مغناطيسى دفع شود. با خذف ميدان مغناطيسى خارجى خاصيت مغناطيسى اين مواد باقى نمى ماند. پذيرفتارى مغناطيسى اين مواد منفى و خيلى كم (در حدود 6-10- تا 3-10-) مى باشد. تمام گازها (جز اكسيژن) ا ب نقره طلا مس الماس گرافيت بيسموت و بسيارى از تركيب هاى ا لى ديامغناطيس هستند. در ماده ى پارامغناطيس 7 دوقطبى هاى مغناطيسى داراى سمت گيرى مشخص و منظمى نيستند در نتيجه اين مواد خاصيت مغناطيسى ندارند. اگر ا ن ها درون يك ميدان مغناطيسى قرار داده شوند در راستاى خط هاى ميدان مغناطيسى منظم مى شوند. با حذف ميدان مغناطيسى دوقطبى هاى مغناطيسى دوباره به سرعت به وضعيت قبلى كه در غياب ميدان داشتند برمى گردند. به اين ترتيب مواد پارامغناطيس در ميدان هاى مغناطيسى قوى خاصيت مغناطيسى پيدا مى كنند. پذيرفتارى مغناطيسى اين مواد مقدارى مثبت است (در حدود 10 6- تا 1-10). منگنز پلاتين ا لومينيم فلزهاى قليايى و قليايى خاكى اكسيژن و نيتروژن اكسيد پارامغناطيس هستند. مواد فرومغناطيس 8 مانند مواد پارامغناطيس است با اين تفاوت كه مجموعه اى از دوقطبى هاى مغناطيسى در يك جهت و راستا قرار دارند كه خود اين مجموعه ها در راستا و جهت هاى متفاوتى قرار مى گيرند به طورى كه اثر ميدان يك ديگر را خنثى مى كنند. به اين مجموعه از دوقطبى هاى مغناطيسى كه در يك راستا قرار دارند حوزه ى مغناطيسى مى گويند. خاصيت مغناطيسى اين مواد به سرعت تغيير مسير اين حوزه ها و قرار گرفتن در جهت ميدان بستگى دارد. [4 و 3 ] خاصيت مغناطيسي به مقدار بسيار زيادي به اندازه ي ذره وابسته است. هر ماده ي مغناطيس در حالت توده از حوزه هاي مغناطيسي تشكيل شده است. هر حوزه داراى هزاران اتم است كه در ا ن جهت چرخش الكترون ها يكسان و گشتاور هاي مغناطيسي به صورت موازي جهت يافته اند. اما جهت چرخش الكترون هر حوزه با حوزه هاي ديگر متفاوت است. هرگاه يك ميدان مغناطيسي بزرگ تمام حوزه هاي مغناطيسي را هم جهت كند تغيير فاز مغناطيسي رخ داده و مغناطيسى شدن به حد اشباع مي رسد. هر ذره اي كه تنها شامل يك حوزه باشد مي تواند نانوذره به شمار رود. نانوذرات مغناطيسي داراي تعداد حوزه هاي كمي هستند و مغناطيسى شدن ا ن ها ساده تر است. در مواد فرومغناطيس وقتي اندازه ي ذره از يك حوزه ي مغناطيسي منفرد كوچك تر گردد پديده ي ابرپارامغناطيس (متصل نشدن ذرات مغناطيسى در ابعاد نانو در شرايط عادى و حساسيت بالاى ا ن ها به ميدان مغناطيسى) به وقوع مي پيوندد. چون نانوذرات نياز به نيروي زيادي براي مغناطيسى شدن ندارند خيلي از حالت طبيعي فاصله نمي گيرند و پس از مغناطيسى شدن تمايل چنداني براي از دست دادن خاصيت مغناطيسي و بازگشت به وضعيت اوليه را ندارند. [5] 3- انواع نانوذرات مغناطيسى در كاربردهاى زيست پزشكى براى ا ن كه نانوذرات مغناطيسى بتوانند كاربردهاى زيستى داشته باشند بايد زيست سازگار و زيست تخريب پذير باشند. اندازه ى اين نانوذرات بايد بين 100-10 نانومتر باشد چون در اندازه ى كم تر از ده نانومتر از طريق كليه ها دفع مى شوند و در مقياس بزرگ تر از 200 نانومتر به عنوان يك جسم خارجى به وسيله ى سيستم دفاعى بدن از بين مى روند. ]6 ] لازم به يادا ورى است كه ويژگى مغناطيسى ذرات به اندازه شكل نسبت اجزاى سازنده (براى مثال نوع نمك استفاده شده براى تهيه ى هسته ى مغناطيسى نسبت بين ذرات مغناطيسى ph و قدرت 30
يونى محيط) و پوشش اطراف نانوذرات بستگى دارد. [7] در اين بخش انواع نانوذرات مغناطيسى معرفى مى شود. 1-3- نانوذرات ا هن اكسيد نانوذرات ا هن اكسيد كاربرد زيست پزشكى گسترده اى نسبت به ساير نانوذرات مغناطيسى دارند. زيست سازگار بودن با شرايط محيط بدن پايدارى و تهيه ى ا سان موجب توسعه ى استفاده ى ا ن ها شده است. به عنوان - γ) از اين Fe 2 O 3 (Fe 3 و ماگميت ) مثال مگنتيت ) گروه نانوذرات هستند كه در بيش تر كاربردهاى دارويى و پزشكى با انواع بسپارها پوشش داده مى شوند. [8] براى توليد اين نانوذرات از روش هاى گوناگونى استفاده مى شود مانند محلول شيميايى مرطوب 9 تف كافت ليزرى 10 رسوب گيرى بخار شيميايى و هم رسوبى. به تازگى از تجزيه ى تركيب هاى ا لى فلزى (داراى نانوذرات ا هن اكسيد) در دماى بالا استفاده مى شود. در اين روش نانوذرات توليد شده داراى اندازه ى مشخص و مناسب توزيع مناسب اندازه و بلورينگى هستند. كنترل اندازه ى ذرات با انواع واكنش هاى دمايى و يا تغيير پيش ماده ى فلزى به دست مى ا يد ويژگي هاي مغناطيسي مواد با كوچك شدن اندازه ى ذرات در حد نانومتر تابع اندازه ى ذرات مي شود. يكى از روش هاى بهبود خواص مغناطيسى ا هن اكسيد MFe 2 استفاده از فر يت هاى فلزى اسپينال با فرمول است كه M يك كاتيون فلزى دوظرفيتى مانند منيزيم ا هن كبالت يا نيكل مى باشد. لى 11 و همكاران انواع CoFe 2 FeFe 2 و MnFe 2 نانوذرات NiFeرا 2 با واكنش در دماى بالا تهيه كرده اند. اين نانوذرات از واكنش بين فلز دوظرفيتى كلريد و ا هن تريس MnFe 2 2 4- پنتاديوات تشكيل شده كه نانوذرات O در شرايط ا زمايشگاهى 12 غير سمى و داراى رسانندگى مغناطيسى بالاترى از نانوذرات ديگر هستند درنتيجه به عنوان كاوشگرهاى 13 فوق حساس در تصويربردارى تشديد مغناطيسى مى توانند به كار روند. [9] 2-3- نانوذرات فلزى نانوذرات فلزى مانند ا هن كبالت و نيكل داراى كاربردهاى زيستى هستند. اين ذرات به ا سانى در حضور ا ب يا اكسيژن اكسيد مى شوند بنابراين سطح اين نانوذرات را از طلا سيليس و... مى پوشانند و ساختار هسته پوسته باعث پايدارى ا ن ها مى شوند. پنتال 14 و Fe 3 را به عنوان پوششى همكاران لايه اى بلورى از مناسب و مقاوم براى نانوذرات ا هن قرار دادند كه مى تواند هسته ى فلزى را از اكسايش محافظت نمايد. در اين روش ابتدا با تجزيه ى گرمايى نانوذرات ا هن با شعاع هسته ى چهار نانومتر تهيه شد و سپس يك ضخامت مشخصى از ا هن اكسيد به ضخامت 5 ر 2 نانومتر به عنوان پوشش بر روى ا ن قرار گرفت. [10] 3-3- نانوذرات دوفلزى ا لياژهاى فلزى يا نانوذرات دوفلزى ويژگى ابرپارامغناطيسى بالايى دارند كه ا ن ها را براى تصويربردارى تشديد مغناطيسى يا حامل هاى مغناطيسى براى دارورسانى مناسب كرده است. افزون بر اين شيمى سطح اين نانوذرات اجازه مى دهد تا مواد فعال سطحى بر پايه ى ا مين يا كربوكسيلات بر روى سطح ا ن ها قرار گيرد كه مى تواند براى حل شدن نانوذرات در ا ب به كار رود. پوشش هايى از فلزات بى اثر مانند طلا باعث زيست سازگارى اين نانوذرات مى شود. [1] 4-3- نانوذرات با سطوح پوشش داده شده پوشش سطوح يك جزء جدايى ناپذير از نانوذرات مغناطيسى است تا بتوان از ا ن ها در كاربردهاى زيست پزشكى استفاده كرد. اگرچه نانوذرات با داشتن ويژگى ابرپارامغناطيسى جذب يك ديگر نمى شوند ولى به دليل انرژى بالاى سطوح تمايل به تجمع و انباشتگى دارند. پايدارى الكترواستاتيك كلوييدى براى نانوذرات مناسب نيست اگرچه دافعه ى بارهاى روى سطح نانوذرات مى تواند از تجمع ا ن ها جلوگيرى كند اما در حضور يك نمك يا الكتروليت هاى ديگر محيط داخلى بدن اين بارها خنثى مى شود. افزون بر اين با تزريق وريدى اين نانوذرات احتمال جذب ا ن ها از طريق پروتيين هاى پلاسما وجود دارد. چون سيستم دفاعى بدن ا ن ها را به عنوان يك جسم خارجى از بين مى برد. براى شكل 1: انواع نانوذرات با سطوح پوشش داده شده [1] ا لياژهاى فلزى يا نانوذرات دوفلزى ويژگى ابرپارامغناطيسى بالايى دارند كه ا ن ها را براى تصويربردارى تشديد مغناطيسى يا حامل هاى مغناطيسى براى دارورسانى مناسب كرده است 31
پوشش بسپارى رنگينه ى ا لى هسته ى نانوذرات مغناطيسى عامل درمان عامل هدف تقويت كننده ى نفوذ شكل 2: ساختار نانوذرات مغناطيسى چندكاره [1] استفاده از ليپوزوم ها به عنوان حامل دارورسانى موجب توسعه ى كاربرد ا ن ها در نانوپزشكى شده است داشتن نيمه عمر طولانى نانوذرات مغناطيسى در پلاسما كه لازمه ى كاربرد ا ن ها در زيست پزشكى مى باشد بايد سيستم دفاعى بدن با ا ن ها سازگارى داشته باشد. [11] براى جلوگيرى از تجمع نانوذرات و داشتن چرخه ى طولانى در خون اهميت پوشش هاى زيست تخريب پذير و زيست سازگار بر روى سطوح ا ن ها مشخص مى شود. بسپارهاى پوشش دهنده ى نانوذرات مانند سدى از تجمع ا ن ها جلوگيرى مى كنند و عامل دار كردن شيميايى ويژگى هاى مناسب و كارامدى براى نانوذرات ايجاد مى كند. [1] شكل 1 انواع پوشش هاى نانوذرات را نشان مى دهد. وزن مولكولى و جهت گيرى هندسى بسپارها روى سطح نانوذرات به شكل هاى گوناگون مانند: پيچ خورده 15 رشته اى 16 و بسپارهاى پيوندى انتهايى (بادبزنى) 17 (شكل A1) وجود دارد. لايه هايى از بسپار كه نانوذرات را به صورت كامل كپسوله مى كند (شكل B1) باعث مى شود نانوذرات روى هم انباشته نشوند. ىكى از بسپارهاى پوشش دهنده پلى ساكاريد دكستران است. ويسلدر 18 و همكاران نانوذرات ا هن اكسيد را با پوشش دكستران تهيه كردند كه مى تواند كاربردهاى تصويربردارى تشديد مغناطيسى داشته باشد. اين نانوذرات داراى گروه عاملى ا مين نوع اول هستند كه براى پيوند با زيست مولكول هايى مانند پروتيين و پپتيد مناسب هستند. [12] پلى اتيلن گليكول بسپار مناسب ديگرى براى پوشش نانوذرات است كه خاصيت ضدرسوبى دارد و توسط ماكروفاژهاى سيستم دفاعى كم تر از بين مى رود و زمان گردش ا ن در خون طولانى است. به تازگى هم زمان با تهيه ى نانوذرات مغناطيسى سطح ا ن ها با هم بسپارها 19 اصلاح مى شود كه روش تك - ظرف 20 ناميده مى شود. اين روش در نتيجه ى پوشش دادن ناگهانى به نانوذرات از انباشتگى ا ن ها جلوگيرى مى شود و مراحل كم ترى براى تهيه ى نانوذرات لازم است. [13] 5-3- نانوذرات اصلاح شده با ليپوزوم و مايسل ها استفاده از ليپوزوم ها به عنوان حامل دارورسانى موجب توسعه ى كاربرد ا ن ها در نانوپزشكى شده است. اين غشاهاى دو لايه ى فسفوليپيدى (شكل C1) داراى اندازه ى 100 نانومتر تا پنج ميكرومتر مى باشند كه مى توانند با داشتن گروه هاى عاملى گوناگون انواع مولكول هاى كوچك پروتيين ها پپتيدها و DNA را حمل كنند و يا به عنوان عامل وضوح در تصويربردارى تشديد مغناطيسى باشند. يكى از فوايد كپسوله كردن نانوذرات با ليپوزوم طولانى شدن زمان گردش ا ن ها در خون توانايى حمل تعداد بيش ترى از هسته ى نانوذرات مغناطيسى و رساندن ا ن ها به طور هم زمان به بافت هدف است كه از رقيق شدن ا ن ها به ميزان زيادى جلوگيرى مى نمايد. [14] 21 6-3- نانوذرات با ساختار هسته - پوسته علاوه بر پوشش هاى ا لى ساختار هسته پوسته 32
(شكل D1) نيز براى كاربرد بهينه از نانوذرات مغناطيسى استفاده مى شود. پوشش هايى مانند سيليس زيست سازگار يا طلا به عنوان لايه هاى بى اثر و خنثى هسته ى نانوذرات را از تجزيه ى شيميايى محافظت مى كنند و از ا زاد شدن اجزاى سمى جلوگيرى مى نمايند. عامل داركردن شيميايى اين نانوساختارها باعث پايدارى بيش تر ا ن ها نسبت به نانوذرات مغناطيسى ديگر مى شود. [1] ما 22 و همكاران نانوذرات مغناطيسى با ساختار هسته پوسته تهيه كرده اند كه هسته ى ا ن ا هن اكسيد با حداكثر قطر SiO 2 با ضخامت 15-10 ده نانومتر است كه لايه اى از نانومتر بر روى ا ن قرار مى گيرد. در اين مطالعه رنگينه ى ا لى تريس (2 2- بى پيريدين) روتنيوم به لايه ى دوم افزوده مى شود تا اين نانوساختار خواص مغناطيسى و لومينسانس داشته باشد كه در تصويربردارى زيست پزشكى كاربرد فراوانى دارد. [15] نانوذرات مغناطيسى با عنوان دوپارهاى ناجور 23 (شكل E1) با همين روش ها تهيه مى شوند. [1] 4- ليگاندهاى عامل دار مهندسى ساختار نانوذرات مغناطيسى همان عامل دار كردن سطوح ذره است كه مى تواند چند عامل يا چند ليگاند داشته باشد. نانوذرات بدون پوشش و پوشش داده شده مى توانند با انواع مولكول هاى زيستى مانند پپتيدها پروتيين ها نوكلي يك اسيدها و حتى پادتن ها و يا با انواع مولكول ها عامل دار شوند. براى مثال نانوذرات مغناطيسى عامل دار با پپتيد RGD (ا رژنين گليسين اسپارتيك اسيد) در تشخيص و تصويربردارى از بافت سرطانى استفاده شده است. [16] انواع ليگاندها مانند: عامل هدف رنگينه هاى نورى عوامل تقويت كننده ى نفوذ و مولكول هاى دارو بر روى سطح يا درون نانوساختارهاى مغناطيسى قرار مى گيرد (شكل 2). براى مثال اتصال رنگينه هاى نورى يا فلوي وروفورها 24 بر روى سطح نانوذرات به عنوان عوامل تصويربردارى نورى كيفيت تصويربردارى را چند برابر مى كند. [17] 5- كاربرد نانوذرات مغناطيسى در تشخيص و درمان بيمارى ها 1-5- گرمادرمانى مغناطيسى هايپرترميا 25 كه به ا ن گرمادرمانى يا حرارت درمانى نيز مى گويند يكي از روش هاي درمان سرطان است كه براى ا سيب رساندن به سلول هاى سرطانى و نابودى ا ن ها بافت بدن را در معرض گرماى 43 درجه ى سانتي گراد قرار مى دهند. نانوذرات مى توانند در اثر ميدان هاى مغناطيسى متناوب گرما توليد كنند. ميزان گرماى توليدشده بستگى به نوع ذره خواص مغناطيسى ا ن و عوامل موثر بر روى ميدان مغناطيسى دارد. [18] 2-5- تصويربردارى تشديد مغناطيسى تصويربردارى تشديد مغناطيسى( MRI ) يك ابزار تشخيصى غير تهاجمى 26 است كه با استفاده از يك ميدان مغناطيسى قوى خارجى باعث ايجاد تصاوير دقيق و همراه با جزييات از ساختارهاى داخل بدن مى شود. با استفاده از نانوذرات مغناطيسى به خصوص ا هن اكسيد شناسايى بافت هاى ا سيب ديده با حساسيت بسيار بالا و با مقدار كم مواد تزريقى انجام مى شود. اين تصويربردارى بر اساس تحريك پروتون هاى (هسته ى هيدروژن) مولكول ا ب انجام مى شود. زمانى كه پروتون ها با انرژى بسامد راديويى 27 تحريك مى شوند در فرايندى به نام زمان واهلش 28 پروتون هاى تحريك شده به حالت اوليه ى خود باز مى گردند. سپس پيام هاى الكتريكى ايجادشده دريافت و پردازش مى شوند تا تصاوير در وضوح بالايى به دست ا يد. اين پيام ها به (T 1 29 واهلش سه عامل بستگى دارد: واهلش طولى ) (T 2 30 و تراكم پروتوني ) 31 PD). نانوذرات عرضى ) مغناطيسى مانند ا هن اكسيد باعث كوتاه تر شدن زمان T 2 پروتون هاى بافت مورد نظر مى شوند. بنابراين T 1 و نانوذرات تصوير حاصل از تشديد مغناطيسى بافت هدف را در نتيجه ى به هم زدن زمان واهلش پروتون هاى ا ب اطراف تيره تر از ساير قسمت ها مى كنند و در شرايط داخل بدن بافت هايى مثل كبد طحال مغز استخوان و گره هاى لنفاوى كه حاوى ماكروفاژ بيش ترى هستند عوامل مغناطيسى را بيش تر به دام مى اندازند و از اين خاصيت براى پيگيرى بيمارى هاى اين اعضا استفاده مى كنند. [ 19 و 20 ] پژوهشگران دانشگاه علوم پزشكى تهران با استفاده از نانوذرات مغناطيسى امكان تصويربردارى زودهنگام از سلول هاى سرطانى را فراهم ا ورده اند. در مراحل اوليه بيمارى به طور معمول در سلول ها تغييرات مولكولى ايجاد مى شود كه در مواردى نيز با تغييرات ژنتيكى همراه است اين تغييرات با استفاده از نانوذرات مغناطيسى در تصويربردارى تشديد مغناطيسى قابل تشخيص هستند. در اين پژوهش از نانوذرات ا هن اكسيد با اندازه اى زير ده نانومتر و با پوشش سازگار با بدن انسان استفاده شده است. اين ذرات ابر پارامغناطيس با مقادير بسيار اندك مى توانند تصاوير بسيار شفاف و مناسبى از تغييرات ايجاد كنند. با توجه به اين كه اين نانوذرات قابليت اتصال به زيست مولكول هاى اختصاصى برخى بيمارى ها (به ويژه از نانو زيست فن ا وري مي توان در تشخيص نانومولكولي استفاده نمود. يكي از روش هاي تشخيص نانومولكولي استفاده از نانوذرات طلا نانوذرات مغناطيسي و نقاط كوانتمى است 33
بافت هاى سرطانى) را دارند مى توانند به صورت هدف دار به سلول هاى صدمه ديده برسند. [21] 3-5- نانوذرات مغناطيسى به عنوان ابزار تشخيصي از نانو زيست فن ا وري مي توان در تشخيص نانومولكولي استفاده نمود. يكي از روش هاي تشخيص نانومولكولي استفاده از نانوذراتي مانند نانوذرات طلا نانوذرات مغناطيسي و نقاط كوانتمى است. نانوذرات مغناطيسي ابزار توانا و چند بعدي تشخيصي در پزشكي و زيست شناسى هستند. ا ن ها با اتصال به پادتني مناسب براي شناسايي مولكول ها و ساختارهاي خاص و نيز ريزاندامگان 32 مورد استفاده قرار مي گيرد. هدف هاي مغناطيسي شده توسط مغناطيس سنج هاي حساس شناسايي مي گردد. پادتن هاي علامت گذاري شده توسط نانومغناطيس ها پيام هايي را ايجاد مي كنند. به اين ترتيب پادتن هاي متصل به سلول هاي هدف از بقيه ى پادتن ها متمايز مي گردد. [22] 3-6- دارورسانى هدفمند و ژن درمانى يكي از اهداف فناورى نانو سواركردن داروها بر روي مواد حامل (نانوذره) و سپس فرستادن و رها كردن ا ن ها به درون سلول هدف است كه به ا ن دارو رساني هدفمند اطلاق مي شود. نانوذرات مغناطيسى براى انتقال دارو دركاربردهاى عملى بسيار مورد توجه هستند. اين نانوذرات زيست سازگار كه قابليت حركت به سمت يك ا هن ربا را دارند به عنوان عوامل انتقال دهنده ى دارو استفاده مى شود. با استفاده از نانوذرات مغناطيسي و ايجاد يك ميدان مغناطيسي مي توان دارو را به صورت هوشمند به بافت مورد نظر رسانده و سبب بهبود بافت بدون صدمه به بافت هاي ديگر شد. [23] 4-6- ترميم بافت هاى ا سيب ديده با نانوذرات مغناطيسى دانشمندان انگليسى در روشى جديد با استفاده از نانوذرات پارامغناطيسى در رساندن هدفمند سلول هاى بنيادى موفق به ترميم بافت هاى ا سيب ديده ى رگ ها شدند. استفاده از نانوذرات پارامغناطيسى جهت رساندن سلول هاى بنيادى به جراحات عروقى- قلبى روش جديدى است كه ظرفيت سلول ها را در ترميم بافت ا سيب ديده افزايش مى دهد. پژوهشگران بر اين باور هستند كه در اين روش ابتدا سلول هاى بنيادى پيشرو اندوتليال 33 كه در درمان جراحات عروقى مهم هستند به صورت مغناطيسى با نانوذرات ا هن اكسيد داراى عامل درمانى برچسب گذارى شده و سپس با استفاده از يك مغناطيس در خارج از بدن به شريان ا سيب ديده رسانده مى شوند. با تزريق منظم اين نانوذرات مغناطيسى مى توان به شيوه ى عملى به درمان حمله هاى قلبى و جراحات رگ هاى قلب پرداخت. اين فناورى جهت بهبود و درمان ساير سلول هاى بدن هم مى تواند مورد استفاده قرار گيرد. با كاربرد هم زمان تصويربردارى تشديد مغناطيسى مى توان عملكرد سلولى را در زمان تزريق به بدن دنبال كرد. [24] نتيجه گيرى استفاده از نانوذرات مغناطيسى در كاربردهاي زيست محيطي و زيست پزشكى موجب توسعه ى ا ن در دهه ى اخير شده است. در واقع يافتن نانوذرات مناسب براى كاربردهاى ويژه مى تواند پتانسيل اين نانوحامل ها را ا شكار نمايد. رديابى سلول ها به كمك نانوذرات مغناطيسى قابل رو يت با تصويربردارى تشديد مغناطيسى راه جديدى را براى مشاهده ى تجربى درمان هاى سلولى ارايه مى دهد. نانوذرات مغناطيسى چندكاره مى توانند تحول بنيادى را در تشخيص و درمان بيمارى ها ايجاد نمايند. سيستم دارورسانى هدفمند اميد تازه اى را براى درمان بيمارى هايى چون سرطان براى بشر هديه ا ورده است. به بيانى ديگر فن ا ورى نانو هوش مغناطيسى نانوذرات را به صورت يك توانمندى وارد دنياى پزشكى كرده است. منابع [1[S Conroy, S.H.L Jerry, Z Miqin, Magnetic nanoparticles in MR imaging and drug delivery, Advanced Drug Delivery Reviews, Vol 60,2008, pp 1252 1265. ]2 [http://www.medicalphysics.blogfa. com/post-2.aspx [3] http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/ mavara-index.php [4] I. S Veronica, R.P Thomas, J Sungho, magnetic nanoparticle for theragnostics, Advanced Drug Delivery Reviews, Vol 61, 2009, pp 467-477. [5]http://krcom.blogfa.com/post-402.aspx [6] A.K Gupta, M Gupta, Synthesis and surface engineering of iron oxide nanoparticles for biomedical applications, Biomaterials, Vol 26, No 18, 2005, pp 3995 4021. [7] A.K Gupta, et al., Recent advances on surface engineering of magnetic iron oxide nanoparticles and their biomedical applications, Nanomed, Vol 2, No 1, 2007, 34
[18] A.K Gupta, M Gupta, Synthesis and surface engineering of iron oxide nanoparticles for biomedical applications, Biomaterials, Vol.26, No18, 2005, pp 3995 4021. [19] C Corot, P Robert, J.M Idee, M Port, Recent advances in iron oxide nanocrystal technology for medical imaging, Advanced Drug Delivery Reviews, Vol 58, 2006, pp 1471 1504. [20] http://www.bioemm.com/home/ mri/403---mri.html [21] http://www.ana.ir/news_view. php?id=4760 [22] http://bme-biomaterial.blogfa.com/ post-31.aspx [23] http://www.nanotecnology2010. blogfa.com/cat-7.aspx [24]http://www.pezeshk.us/?p=17653 1. Magnetic Nanoparticles 2. Magnetic Resonance Imaging 3. magnetic separation 4. Tissue Engineering 5. Magnetic susceptibility 6. Diamagnetism 7. Paramagnetism 8. Ferromagnetism 9. Wet chemistry solution 10. Laser pyrolysis 11. Lee 12. in vitro 13. Proubes 14. Pental 15. loops 16. trains 17. end-grafted brushes 18. Weisslder 19. Copolymers 20. one pot 21. Core - Shell 22. Ma 23. Heterodimer 24. Fluorophores 25. Hyperthermia 26. non-invasive 27. radiofrequency 28. relaxation 29. longitudinal relaxation 30. Transverse relaxation 31. proton density 32. Microorganism 33. Endothelial پى نوشت pp 23 39. [8] A Ito, et al., Medical application of functionalized magnetic nanoparticles, J. Biosci. Bioeng, Vol 100, No 1, 2005, pp 1 11. [9] J.H Lee, et al., Artificially engineered magnetic nanoparticles for ultrasensitive molecular imaging, Natural Medicines, Vol 13, 2007, pp 95 99. [10] S Peng, C Wang, J Xie, S Sun, Synthesis and stabilization of monodisperse Fe nanoparticles, Journal of the American Chemical Society, Vol 128, 2006, pp 10676 10677. [11] C.C Berry, A.S.G Curtis, Functionalisation of magnetic nanoparticles for applications in biomedicine, Journal of Physics. D, Applied Physics, Vol 36, 2003, R1 98 R206. [12] E.A Schellenberger, A Bogdanov Jr., D Hogemann, J Tait, R Weissleder, L Josephson, Annexin V-CLIO: a nanoparticle for detecting apoptosis by MRI, Molecular Imaging, Vol 1,2002, pp 102 107 [13] J.F Lutz, S Stiller, A Hoth, L Kaufner, U Pison, R Cartier, One-pot synthesis of PEGylated ultrasmall iron-oxide nanoparticles and their in vivo evaluation as magnetic resonance imaging contrast agents, Biomacromolecules, Vol 7, 2006, pp 3132 3138. [14] V.P Torchilin, Recent advances with liposomes as pharmaceutical carriers, Nature Reviews. Drug Discovery, Vol 4, 2005, pp 145 160. [15] D.L Ma, J.W Guan, F Normandin, S Denommee, G Enright, T Veres, B Simard, Multifunctional nano-architecture for biomedical applications, Chemistry of Materials, Vol 18, 2006, pp 1920 1927. [16] X Montet, et al., Nanoparticle imaging of integrins on tumor cells, Neoplasia, Vol 8, No 3, 2006,pp 214 222. [17] E.Y Sun, L Josephson, R Weissleder, Clickable nanoparticles for targeted imaging, Molecular Imaging, Vol 5, 2006, pp 122 128. 35