تحضير بوليمرات نانوية دوائية جديدة واستخدامها لنقل الدواء

أ. د. محمد ناظم بهجت و مها مهدي عبيد
كلية التربية للعلوم الصرفة

البوليمرات النانوية هي  بوليمرات مشتركة تم تشتيتها وتجزئتها إلى جسيماتها النانوية تكون ذات شبكة ثلاثية الابعاد محبة للماء , بسبب محتواها المائي العالي , مساميتها , نعومتها وتناسقها الكبير جعلها الى حد كبير تحاكي الانسجة الحية الطبيعية اكثر من اي صنف اخر من المواد البايلوجية المصنعة الاخرى ,هي جزيئات تتشكل على شكل سلاسل كبيرة وتحوي على وظائف مختلفة وايضا تستطيع ان ترتبط مع مواد اخرى ذات جزيئات كبيرة ومنخفضة ,وقد يكون لها اشكال مختلفة فقد تكون على شكل صفائح مسطحة ,كروية أو الياف, لكن يجب أن يكون هناك لها بعد واحد على الأقل يتراوح مداه بين ( 1 – 50) نانومترا,(1) تستخدم عادة في الطب والصيدلة نتيجة التقدم الكبير في كيمياء البوليمرات والتكنولوجياحيث تم استخدام البوليمرات لأول مره في التطبيقات الطبية عام 1960 فقد استخدمت بوليمرات هيدروكسي ايثيل ميثااكريليت كمواد زراعية في تصنيع العدسات اللاصقة الرقيقة كما استخدمت كناقلات تقوم بتوزيع الادوية  في كل من المعالجة الموقعية. وبالإضافة إلى ذلك فان البوليمرات الحيوية الطبية لا بد من توليفها الآن كونها صديقة للبيئة وآمنة لصحة الإنسان المستخدمة في الميادين الطبيعية الفعالة(2).عزز التطور الديناميكي للهندسة الطبية في الآونة الأخيرة, اهتماما خاصا من قبل العلماء على البوليمرات الحيوية الطبية وخاصة تلك المستخدمة لنظم تسليم الادوية والأنظمة العلاجية وتلك المستخدمة في تغليف او تحميل الادوية تتم عملية التحميل من خلال اولا إذابة جزيئات الادوية ومن ثم إلصاقها أو تغليفها بقالب الجسيمات النانوية البوليمرية, و بعد ذلك من الممكن الحصول من هذه العملية على ثلاثة هياكل غير متشابهة وهي جسيمات نانوية وكبسولات نانوية , التي تغلف فيها الادوية ومحاطة بالقالب البوليمري والكريات النانوية والتي تنشر الادوية في القالب البوليمري في هيكل كروي(3).حيث استخدم البوليمر كأداة رئيسية في التحكم في معدل اطلاق الدواء من داخل تركيبة واستخدم ايضا كعامل موظف لإخفاء الطعم الغير مرغوب به للأدوية ,كعامل مولد للإستقرار وعامل حماية في توصيل الدواء .حيث ان  اهم ميزة  للبوليمرات النانوية تكون متوافقة حيويا, تعمل على زيادة فعالية الوحدات البايلوجية المعوضة فيها , تقلل الاثار الجانبية للأدوية , غير سامة ,قليلة التكلفة ومتوفرة , تزيد من فترة التحرر الدوائي الفعلي لمعالجة العضو او النسيج المصاب وفي وقت لاحق يمكن إزالتها عن طريق العمليات الانزيمية والمسارات الأيضية او عن طريق التحلل وطرحها خارج الجسم (4),ان البوليمرات يمكنها ان تربط جزيئات الجرعة الدوائية الصلبة ويمكنها ايضا تغيير خصائص التدفق للجرعة الدوائية السائلة حيث تعتبر البوليمرات من المواد التي تتناسب مع كافة التطبيقات الطبية بسبب خواصها الواسعة والمتنوعة.ان التطبيقات الموسعة للبوليمرات في ايصال الدواء قد تم فحصها كون هذه البوليمرات تعرض خصائص فريدة لم توجد مثلها في مواد اخرى(5) . وقد فتحت التطبيقات العلاجية آفاقا جديدة للإثارة الأدوية البوليمرية ,لأن البوليمرات المصممة خصيصا قادرة على توفير الأدوية لاستهداف الاعضاء والخلايا المعينة في جسم الانسان والأنسجة المريضة دون ان تسبب اضرار جانبية حيث استخدمت لحمل الحامض النووي لغرض المعالجة الجينية وكذلك لتوصيل الجزيئات الأكبر مثل البيبتيدات والبروتينات وحتى الجينات, وكذلك ان بعض الدراسات قد وجدت أن الجسيمات النانوية البوليمرية تعطي نتائج افضل في توصيل الادوية مقارنتا بالجسيمات النانوية ذات القواعد الدهنية, وذلك بسبب كونها قد تزيد استقرار البروتينات أو الادوية التي يتم توصيلها. وقد تحتوي الجسيمات النانوية البوليمرية أيضا على آليات مقننة للتحكم بتحرير الدواء(6). تحضر هذه البوليمرات النانوية الدوائية بعدة طرق منها طريقة الخزن التي تتضمن تحميل الدواء أو المادة الفعالة داخل الشبكة البوليمرية النانوية(7), في عملنا هذا تم تحضير بوليمرات نانوية مشتركة جديدة بواسطة استخدام طريقة الخزن من خلال مزج انهيدريد الفثاليك مع مذيب ثنائي مثيل سلفوكسيد, و سخن هذا المزيج الى درجة حرارة 70 درجة مئوية حصلنا على محلول سائل صاف بعدها اضفنا الى المحلول كحول الكليسرول مع التسخين الى درجة حرارة 115 درجة مئوية واضافة 13 مل من الزايلين على شكل دفعات في كل دفعة ثلاثة قطرات لسحب الماء المتكون خلال عملية الاسترة ,تم التوقف عن التسخين بعد مرور 55 دقيقة عند 130درجة مئوية بعد سحب جميع جزيئات الماء المتكونة وبذلك حصلنا على المحلول المعلق للبوليمر النانوي الدوائي ترك المحلول حتى يترسب طوال الليل , ثم بعد ها تمت تصفيه وغسل الراسب بالماء المقطر وتركه حتى يجف وبذلك حصلنا على البوليمر النانوي الدوائي. بعدها على التوالي اضفنا ثلاثة مولات مختلفة من مونومير حامض الاكريليك الى البوليمر النانوي المحضر حصلنا على ثلاثة بوليمرات نانوية دوائية تختلف باختلاف عدد المولات المضافة لها(8),حملت هذه البوليمرات النانوية ببروتين الكلوتاثايون في الوسطيين القاعدي والحامضي (pH=8.0, pH=2.2) عند درجة حرارة ثابتة 310 كلفن. بعدها حررنا بروتين الكلوتاثايون من البوليمرات النانوية المحمله به ايضا في الوسطيين القاعدي والحامضي (pH=8.0 , pH=2.2) عند درجة حرارة 310 كلفن, تمت عملية التحرير من خلال الخروج او الانتشار الثابت لبروتين الكلوتاثايون من داخل الشبكة البوليمرية النانوية عند اتصال البوليمر النانوي بالماء يخترق الماء شبكة البوليمر النانوي ودخوله ليقوم بدوره بإذابة بروتين الكلوتاثايون ,وذلك لكي يوفر تركيز مساوي لتركيز المحلول المشبع (Saturation solubility of the drug Cs) , حيث عند وصول تركيز بروتين الكلوتاثايون لتلك النقطة (Cs) ينتشر الكلوتاثايون من داخل الى خارج الشبكة البوليمر النانوي, وعندها يحصل انخفاض في تركيز الكلوتاثايون داخل الشبكة البوليمرية النانوية ,ليعمل الماء على إذابة المزيد من الكلوتاثايون لكي يصل الى نقطة (Cs) , بالتالي حصلنا على إمداد ثابت و بتركيز ثابت من بروتين الكلوتاثايون, بالإضافة الى ذلك لن يخرج الكلوتاثايون من شبكة البوليمر النانوي فقط عند نقطة Cs)) الثابتة ,بتحقيق التوازن مابين خروج الكلوتاثايون من شبكة البوليمر النانوي وإذابة المزيد من الكلوتاثايون التي داخل شبكة البوليمر النانوي(9). من هذا استنتجنا ان تحميل الكلوتاثايون في الوسط القاعدي اكثر فعالية من التحميل في الوسط الحامضي ويمكننا ملاحظة ذلك ايضا من خلال عملية تحرير بروتين الكلوتاثايون في الوسط القاعدي (pH =8.0) هو اكبر من عملية تحرير في الوسط الحامضي (pH =2.2) هذا يدل على فعالية البوليمر النانوي الدوائي المشترك في تحرير الكلوتاثايون في الوسط القاعدي اعلى من الوسط الحامضي (10).

المصادر
(1) JanaS., Gandhi A., Sen K.K., and Basu S.K.,(Natural polymers and their application in drug delivery and biomedical field), J. of Pharma.Sci. Tech, 1(1) : 16-27, (2011)
(2) Loeb, S. & Sourirajan, S. High-flow semipermeable membranes for separation of water from saline solutions. Advances in Chemistry Series, Vol. 38, pp. 117-132,(1962)
(3) Monticelli, O., Bottino, A., Scandale, I., Capannelli, G. & Russo, S. Preparation and properties of polysulfone-claycomposite membranes. Journal of Applied Polymer Science, Vol. 103, pp. 3637-2644,(2007)
(4) Anadao, P., Sato, L.F., Wiebeck, H. & Diaz, F.R.V. Montmorillonite as a component of polysulfone nanocomposite membranes. Applied Clay Science, Vol. 48, pp. 127-132,(2010)
(5) S. K. Sahoo, S. Parveen, and J. J. Panda, “The present and future of nanotechnology in human health care,” Nanomedicine Nanotechnology, Biol. Med., vol. 3, no. 1, pp. 20–31, (2007(
(6) Silva GA. Introduction to nanotechnology and its applications to medicine. Surg Neurol. 61:216–20,(2004)
(7) L. Y. Qiu and Y. H. Bae, “Polymer architecture and drug delivery,” Pharm. Res., vol. 23, no. 1, pp. 1–30, (2006)
(8) Feng SS, Mu L, Win KY, et al. Nanoparticles of biodegradable polymers for clinical administration of paclitaxel. Curr Med Chem 2004;11:413 – 24,(2004)
(9) Bergo, R. A. Carvalho, A. C. , Vadala, V. C. , and Guevara P. J. ,. “Physical properties of gelatin films plasticized with glycerol, Studied Spectroscopic Methods,” Materials Science Forum, 637 , : 753-758, (2010)
(10) Rao JP, Geckeler KE. Polymer nanoparticles:preparation techniques and size-control parameters. Prog Polym Sci . 36:887–913,(2011)