Tàu ngầm nano vận chuyển thuốc vào tế bào

Gần đây, các nanomotos tổng hợp (thiết bị phân tử kích thước nano có khả năng chuyển đổi năng lượng thành chuyển động) được coi là phương thức vận chuyển hiệu quả đưa thuốc đến vị trí chữa trị. Nhưng trở ngại chính là khó đạt được kích thước nano. Những yếu tố hạn chế khác là khó điều hướng nanomotor cùng với lượng thuốc đến đúng vị trí. Màng tế bào đóng vai trò như một hàng rào sinh học mạnh mẽ ngăn chặn những vật thể lạ thẩm thấu qua.

Trong lĩnh vực này, GS Jan van Hest cùng với nhóm các nhà khoa học tại Đại học Công nghệ Eindhoven đạt được một bước tiến nhảy vọt.

Sử dụng các polymer phân hủy sinh học, nhóm nghiên cứu chế tạo ra các bong bóng nano mà sau đó nâng cấp bằng một lớp phủ nano vàng hình bán cầu. Các nhà khoa học đã dùng bức xạ cận hồng ngoại tạo ra một gradient (trường vô hướng) nhiệt trong các bong bóng lai ghép này, kích thích chuyển động khi các hạt di chuyển từ vùng nóng sang vùng lạnh. Những “tàu ngầm nano” này có vận tốc dao động từ 6 - 26 milimét/giờ phụ thuộc vào công suất của chùm laser hồng ngoại.

Theo ông Van Hest, vấn đề trọng tâm là tạo ra được hệ thống động cơ có kích thước phù hợp cho những ứng dụng trong lĩnh vực y sinh, có kích thước dưới 200 nanomet, có thể được điều khiển bằng ngoại lực và vận chuyển thuốc.

Trước đây, các nhà khoa học đã nỗ lực giải quyết vấn đề màng ngăn sinh học tế bào mà không tạo thành nguy cơ rò rỉ thuốc trong quá trình vận chuyển. Các nhà nghiên cứu cho rằng, tạm thời phá vỡ màng là phương pháp hữu hiệu để giải quyết vấn đề đưa thuốc vào tế bào. Phương pháp phá vỡ màng là sử dụng kích thích bên ngoài như ánh sáng, nhiệt độ hoặc từ trường, làm tổn thương cục bộ màng tế bào để đưa thuốc vào.

Các động cơ nano polymeome kích hoạt quang nhiệt  (PNM) bao gồm một bóng polyme phân hủy sinh học,  phủ một lớp bán cầu vàng có thể vận chuyển thuốc vào trong tế bào bằng năng lượng của laser NIR.

Bức xạ hồng ngoại cận quang phổ nhìn thấy (NIR), được sử dụng kích hoạt sự di chuyển của nanomotor trong nghiên cứu này không chỉ tạo ra một gradient (trường vô hướng) nhiệt kích hoạt các động cơ hoạt động, mà còn tạo ra một lỗ hổng cho thuốc đi vào tế bào.

Những nghiên cứu trước đây đã chứng minh, tia laser hồng ngoại NIR có khả năng thâm nhập sâu vào mô. Như vậy, chùm laser cận hồng ngoại có thể kích hoạt từ xa, phá vỡ màng tế bào và thúc đẩy các tác nhân điều trị.

Trong bản báo cáo khoa học, nhóm nhà nghiên cứu khẳng định được, các động cơ nano mới dưới tác động của chùm laser cận hồng ngoại có thể đi xuyên qua màng sinh học, thâm nhập hiệu quả vào các mô khối u, cho phép vận chuyển và phân phối thuốc điều trị chủ động và hiệu quả.

Theo GS van Hes , đến nay, mới chỉ chứng minh được khả năng thâm nhập tế bào và vận chuyển hàng hóa đến mục tiêu cần điều trị. Hoạt động nghiên cứu tiếp theo là khai thác sử dụng hệ thống này trong y học nano.

Một trong những thách thức chính trong điều trị khối u bằng nanomedicine là các hạt mang thuốc có xu hướng bám vào vùng ngoại vi và không tiếp cận phía bên trong của mô khối u. Sử dụng các nanomotor mang thuốc có điều khiển, có thể di chuyển, thuốc sẽ được phân phối hiệu quả hơn, kết quả điều trị cho bệnh nhân nhanh và tốt hơn.