ترکیب درمان و تشخیص در یک پلتفرم واحد (ترانوستیک) در حال تحول پزشکی مدرن است. در این سیستم، نانوذرات هیبریدی، مانند ترکیب نانوذرات مغناطیسی (MNPs) و نقاط کوانتومی گرافن (GQDs)، راهکارهای امیدوارکننده‌ای برای رسانش هدفمند دارو و تصویربرداری همزمان ارائه می‌دهند. این مطالعه یک نانوساختار هیبریدی جدید به نام IONP@HDA-GQD را معرفی می‌کند که از خواص مکمل نانوذرات اکسید آهن (IONPs) و نقاط کوانتومی گرافن عاملدار شده با هگزادسیلامین (HDA-GQDs) برای کاربردهای ترانوستیک پیشرفته بهره می‌برد.

ترکیب این دو نانوساختار منجر به ایجاد سیستم هیبریدی IONP@HDA-GQD شده که ویژگی‌های منحصر به فردی از خود نشان می‌دهد. این نانوحامل از یک طرف به دلیل خاصیت مغناطیسی نانوذرات اکسید آهن، قابلیت هدایت توسط میدان مغناطیسی خارجی را دارد و از طرف دیگر، به لطف نقاط کوانتومی گرافن، خاصیت فلورسانس قابل توجهی از خود نشان می‌دهد. این ترکیب باعث شده است که هم برای تصویربرداری پزشکی و هم برای رسانش هدفمند دارو مناسب باشد.

یکی از ویژگی‌های کلیدی این سیستم، ساختار آمفیفیلیک آن است که به آن امکان می‌دهد همزمان با داروهای آب‌دوست و چربی‌دوست برهمکنش داشته باشد. این ویژگی طیف وسیعی از ترکیبات دارویی را برای استفاده با این سیستم در اختیار محققان قرار می‌دهد. بررسی‌های انجام شده نشان می‌دهد که این نانوحامل در غلظت‌های درمانی سمیت سلولی قابل توجهی ندارد و زنده‌مانی بالای ۹۰ درصد را حفظ می‌کند.

از دیدگاه کاربردهای بالینی، این سیستم پتانسیل بالایی در پزشکی فردمحور دارد. امکان تصویربرداری همزمان با MRI و فلورسانس، پزشکان را قادر می‌سازد تا همزمان با درمان، پیشرفت بیماری و پاسخ به درمان را پایش کنند. خاصیت مغناطیسی سیستم این امکان را فراهم می‌آورد که داروها به صورت هدفمند به بافت‌های مورد نظر هدایت شوند و عوارض جانبی درمان کاهش یابد.

سنتز و مهندسی مولکولی

فرآیند ساخت این نانوحامل هیبریدی (IONP@HDA-GQD) حاصل همکاری چندرشته‌ای شیمی، فیزیک و مهندسی مواد است. نانوذرات اکسید آهن با روش تجزیه حرارتی کمپلکس اولئات-آهن در دمای کنترل‌شده ۳۲۰ درجه سانتی گراد سنتز شدند. این روش امکان تولید ذرات یکنواخت با اندازه ۱۲-۱۳ نانومتر را فراهم کرد. از سوی دیگر، نقاط کوانتومی گرافن (GQDs) با پیرولیز اسید سیتریک در ۲۰۰ درجه سانتی گراد تهیه شدند. عامل‌دار کردن این نقاط با هگزادسیل آمین (HDA) از طریق واکنش‌های فعال‌سازی سطحی با استفاده از EDC/NHS انجام شد که منجر به ایجاد ساختارهای آمفیفیلیک با قابلیت انحلال در محیط‌های آبی و آلی گردید.

ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی

مطالعات XRD الگوی پراش مشخصه‌ای مطابق با ساختار اسپینل معکوس فریت آهن (JCPDS 65-3107) نشان داد. آنالیز VSM مشخص کرد که هیبرید نهایی با حفظ خاصیت سوپرپارامغناطیس، دارای ممان مغناطیسی اشباع emu/g ۲۶ است. بررسی‌های طیف‌سنجی UV-Vis جذب قوی در ناحیه ۳۳۸-۳۴۰ نانومتر را آشکار ساخت که ناشی از گذارهای π-π* در ساختار آروماتیک GQDs است. خاصیت فلورسانس ذاتی این سامانه با نشر در ۴۲۵ نانومتر تحت تحریک ۲۶۵ نانومتر، امکان ردیابی سلولی را فراهم می‌کند.

ارزیابی‌های بیولوژیکی

آزمون MTT روی رده سلولی MCF-7 نشان داد که این نانوحامل در غلظت‌های تا μg/mL ۱۰۰ زیست‌سازگاری بالای 90% دارد. جالب توجه اینکه در غلظت‌های بالاتر (μg/mL۵۰۰) نیز زیست‌پذیری سلولی به حدود ۶۰-۷۰% محدود شد که نشان‌دهنده پروفایل سمیت مناسب برای کاربردهای بالینی است. این ویژگی‌ها همراه با قابلیت بارگذاری همزمان داروهای هیدروفیل و لیپوفیل، این سامانه را به گزینه‌ای ایده‌آل برای درمان‌های ترکیبی تبدیل می‌کند.

چالش‌ها و چشم‌اندازها

با وجود این موفقیت‌ها، چالش‌های مهمی پیش‌رو است:

۱. بهینه‌سازی میزان بارگذاری دارو و سینتیک رهایش

۲. مطالعات فارماکوکینتیک در مدل‌های حیوانی

۳. ارزیابی اثرات بلندمدت تجمع نانوذرات

۴. توسعه پروتکل‌های استاندارد برای تولید در مقیاس صنعتی

هرچند این پژوهش گام مهمی در توسعه نانوحامل‌های ترانوستیک محسوب می‌شود، اما برای رسیدن به کاربردهای بالینی نیاز به مطالعات تکمیلی وجود دارد. بررسی‌های بیشتر در مورد بارگذاری و رهایش دارو، مطالعات in vivo و بهینه‌سازی پارامترهای درمانی از جمله مواردی است که باید در تحقیقات آینده مورد توجه قرار گیرد. با این حال، نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که ترکیب نانوذرات اکسید آهن و نقاط کوانتومی گرافن می‌تواند راهگشای توسعه سیستم‌های درمانی هوشمند در آینده باشد.

این مطالعه به خوبی نشان می‌دهد که چگونه می‌توان با مهندسی دقیق نانوساختارها، به سیستم‌های چندکاره با کارایی بالا دست یافت. چنین پیشرفت‌هایی می‌توانند تحولی اساسی در تشخیص و درمان بیماری‌های پیچیده ایجاد کنند و افق‌های جدیدی در نانوفناوری پزشکی بگشایند.