మైక్రోస్కోపిక్ పువ్వులతో మందులను పంపిణీ చేస్తోంది

ఈ చిన్న కణాలు కాగితం పువ్వులు లేదా ఎడారి గులాబీలను గుర్తుకు తెస్తాయి. శరీరంలోని ఖచ్చితమైన గమ్యస్థానానికి మందులను మార్గనిర్దేశం చేసేందుకు వైద్యులు వాటిని ఉపయోగించవచ్చు. ఇంకా మంచిది, కణాలు ధ్వని తరంగాలను చెదరగొట్టేటప్పుడు అల్ట్రాసౌండ్‌ని ఉపయోగించి సులభంగా ట్రాక్ చేయవచ్చు.

మందులు శరీరంలో పని చేయాల్సిన ఖచ్చితమైన స్థానానికి ఎలా మళ్లించబడతాయి? ఈ ప్రశ్నపై శాస్త్రవేత్తలు చాలా కాలంగా పరిశోధనలు చేస్తున్నారు. ఒక ఉదాహరణ క్యాన్సర్ ఔషధాలను నేరుగా కణితికి పంపిణీ చేయడం, తద్వారా అవి శరీరంలోని మిగిలిన భాగాలలో దుష్ప్రభావాలను కలిగించకుండా ఈ నిర్దిష్ట ప్రదేశంలో మాత్రమే ప్రభావం చూపుతాయి. క్రియాశీల పదార్ధాలు కట్టుబడి ఉండే క్యారియర్ కణాలను గుర్తించడానికి పరిశోధన జరుగుతోంది. ఈ రకమైన కణాలు తప్పనిసరిగా కింది మూడు అవసరాలతో సహా అవసరాల శ్రేణిని తప్పక తీర్చాలి: ముందుగా, అవి క్రియాశీల పదార్ధం యొక్క అనేక అణువులను వీలైనంతగా గ్రహించగలగాలి; రెండవది, అల్ట్రాసౌండ్ వంటి సాధారణ సాంకేతికతను ఉపయోగించి రక్తప్రవాహంలో వారికి మార్గనిర్దేశం చేయడం సాధ్యమవుతుంది; మరియు మూడవదిగా, నాన్-ఇన్వాసివ్ ఇమేజింగ్ విధానంతో శరీరం గుండా వారి ప్రయాణాన్ని ట్రాక్ చేయడం తప్పనిసరిగా సాధ్యమవుతుంది. మందులు విజయవంతంగా డెలివరీ అయ్యాయో లేదో నిర్ధారించుకోవడానికి ఈ చివరి పాయింట్ ఒక్కటే మార్గం.

ఈ అన్ని అవసరాలకు అనుగుణంగా ఒకే పరిష్కారాన్ని కనుగొనడం సవాలుగా ఉంది. ETH జ్యూరిచ్ నేతృత్వంలోని పరిశోధన ఇప్పుడు ఈ ప్రమాణాలన్నింటికి అనుగుణంగా కణ ప్రత్యేక తరగతిని ఆవిష్కరించింది. ఈ కణాలు ప్రభావవంతంగా ఉండటమే కాదు; అవి చిన్న కాగితపు పువ్వులు లేదా ఎడారి గులాబీలను పోలి ఉండే సూక్ష్మదర్శిని క్రింద కూడా దృశ్యమానంగా కనిపిస్తాయి. అవి చాలా సన్నని రేకులతో తయారు చేయబడ్డాయి, అవి తమను తాము పువ్వులుగా అమర్చుకుంటాయి. ఈ పుష్పకణాలు ఒకటి నుండి ఐదు మైక్రోమీటర్ల వ్యాసం కలిగి ఉంటాయి, ఇది ఎర్ర రక్త కణం కంటే కొంచెం చిన్నది.

వారి ఆకృతికి రెండు ప్రధాన ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి. మొదట, పూల కణాలు వాటి పరిమాణానికి సంబంధించి అపారమైన ఉపరితల వైశాల్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి. చాలా దట్టంగా ప్యాక్ చేయబడిన పూల రేకుల మధ్య ఖాళీలు కొన్ని నానోమీటర్ల వెడల్పు మాత్రమే ఉంటాయి మరియు రంధ్రాల వలె పనిచేస్తాయి. దీని అర్థం వారు చాలా పెద్ద మొత్తంలో చికిత్సా క్రియాశీల పదార్ధాలను గ్రహించగలరు. రెండవది, పూల రేకులు ధ్వని తరంగాలను వెదజల్లుతాయి లేదా వాటిని కాంతిని గ్రహించే అణువులతో పూత పూయవచ్చు, తద్వారా అల్ట్రాసౌండ్ లేదా ఆప్టోఅకౌస్టిక్ ఇమేజింగ్ ఉపయోగించి సులభంగా కనిపించేలా చేయవచ్చు.

అడ్వాన్స్‌డ్ మెటీరియల్స్ జర్నల్‌లో ప్రచురించబడిన ఒక అధ్యయనంలో డేనియల్ రజాన్స్కీ మరియు మెటిన్ సిట్టి నేతృత్వంలోని సమూహాలు ఈ ఫలితాలను ఇప్పుడే నివేదించాయి. రజాన్స్కీ ETH జ్యూరిచ్ మరియు యూనివర్శిటీ ఆఫ్ జూరిచ్‌లో డబుల్ అపాయింట్‌మెంట్‌తో బయోమెడికల్ ఇమేజింగ్ ప్రొఫెసర్. సిట్టి మైక్రోరోబోటిక్స్‌లో నిపుణుడు మరియు ఇటీవలి వరకు, ఇస్తాంబుల్‌లోని కోస్ విశ్వవిద్యాలయానికి వెళ్లడానికి ముందు ETH జూరిచ్ మరియు స్టట్‌గార్ట్‌లోని మాక్స్ ప్లాంక్ ఇనిస్టిట్యూట్ ఫర్ ఇంటెలిజెంట్ సిస్టమ్స్‌లో ప్రొఫెసర్‌గా ఉన్నారు.

గ్యాస్ బుడగలు కంటే ఉత్తమం

“గతంలో, పరిశోధకులు ప్రాథమికంగా అల్ట్రాసౌండ్ లేదా ఇతర శబ్ద పద్ధతులను ఉపయోగించి రక్తప్రవాహం ద్వారా రవాణా చేసే పద్ధతిగా చిన్న గ్యాస్ బుడగలను పరిశోధించారు” అని అధ్యయనం యొక్క సహ రచయిత మరియు రజాన్స్కీ సమూహంలోని డాక్టరల్ అభ్యర్థి పాల్ వ్రేడ్ చెప్పారు. “ఘన మైక్రోపార్టికల్స్ కూడా ధ్వనిపరంగా మార్గనిర్దేశం చేయవచ్చని మేము ఇప్పుడు నిరూపించాము.” బుడగలు మీద పుష్ప కణాల ప్రయోజనం ఏమిటంటే అవి పెద్ద మొత్తంలో క్రియాశీల పదార్ధాల అణువులతో లోడ్ చేయబడతాయి.

“మేము కణాలను ఇంజెక్ట్ చేయము మరియు ఉత్తమమైన వాటి కోసం ఆశిస్తున్నాము. వాస్తవానికి మేము వాటిని నియంత్రిస్తాము.”

పెట్రి డిష్ ప్రయోగాలలో పువ్వు కణాలను క్యాన్సర్ మందుతో లోడ్ చేయవచ్చని పరిశోధకులు నిరూపించారు. వారు ఎలుకల రక్తప్రవాహంలోకి కణాలను ఇంజెక్ట్ చేశారు. ఫోకస్డ్ అల్ట్రాసౌండ్ ఉపయోగించి, వారు రక్త ప్రసరణ వ్యవస్థలో కణాలను ముందుగా నిర్ణయించిన స్థితిలో ఉంచగలిగారు. కణాల చుట్టూ వేగవంతమైన రక్త ప్రసరణ ఉన్నప్పటికీ ఇది విజయవంతమైంది. ఫోకస్డ్ అల్ట్రాసౌండ్ అనేది ఒక టెక్నిక్, దీని ద్వారా ధ్వని తరంగాలు స్థానికీకరించబడిన ప్రదేశంలో కేంద్రీకృతమై ఉంటాయి. “మరో మాటలో చెప్పాలంటే, మేము కణాలను ఇంజెక్ట్ చేయము మరియు ఉత్తమమైన వాటి కోసం ఆశిస్తున్నాము. వాస్తవానికి మేము వాటిని నియంత్రిస్తాము” అని వ్రేడ్ చెప్పారు. రక్తనాళాలను అడ్డుకునే కణితులు లేదా గడ్డలకు మందులను అందించడానికి ఈ సాంకేతికత ఏదో ఒక రోజు ఉపయోగించబడుతుందని పరిశోధకులు భావిస్తున్నారు.

కణాలు వివిధ పదార్థాల నుండి తయారవుతాయి మరియు అవి దేనికి ఉపయోగించబడుతున్నాయి మరియు కణాల స్థానాన్ని నియంత్రించడానికి పరిశోధకులు ఇష్టపడే ఇమేజింగ్ విధానాన్ని బట్టి వేర్వేరు పూతలను కలిగి ఉంటాయి. “అంతర్లీన పని సూత్రం వాటి ఆకారంపై ఆధారపడి ఉంటుంది, అవి తయారు చేయబడిన పదార్థం కాదు” అని వ్రేడ్ చెప్పారు. వారి అధ్యయనంలో, పరిశోధకులు జింక్ ఆక్సైడ్‌తో చేసిన పూల కణాలను వివరంగా పరిశోధించారు. వారు పాలిమైడ్‌తో తయారు చేసిన కణాలను మరియు నికెల్ మరియు సేంద్రీయ సమ్మేళనాలతో కూడిన మిశ్రమ పదార్థాన్ని కూడా పరీక్షించారు.

ఇప్పుడు పరిశోధకులు వారి భావనను మెరుగుపరచాలనుకుంటున్నారు. వారు మొదట మరిన్ని జంతు పరీక్షలను నిర్వహించాలని యోచిస్తున్నారు, ఆ తర్వాత కార్డియోవాస్కులర్ వ్యాధి లేదా క్యాన్సర్ ఉన్న రోగులకు సాంకేతికత ప్రయోజనకరంగా మారవచ్చు.

సూచన

కిమ్ DW, Wrede P, Estrada H, Yildiz E, Lazovic J, భార్గవ A, Razansky D, Sitti M: డైనమిక్ ఫ్లూయిడ్ ఫ్లోలో ధ్వనిపరంగా మానిప్యులేటబుల్ మల్టీఫంక్షనల్ ఏజెంట్లుగా క్రమానుగత నానోస్ట్రక్చర్స్. అధునాతన మెటీరియల్స్, 14. అక్టోబర్ 2024, doi: 10.1002/adma.202404514