ساخت گلبول‌های قرمز مصنوعی با قابلیت‌های بیشتر نسبت به گلبول قرمز واقعی
به لطف پیشرفت در فناوری و تکنولوژی، پروتزها و اندام‌های مصنوعی از آنچه طبیعت برای ما فراهم کرده است، فراتر رفته‌اند. حالا دیگر نوبت خون است که پیشرفت کند و دانشمندان به دنبال ساخت گلبول‌های قرمز مصنوعی (artificial RBCs) هستند که علاوه‌بر دارا بودن خواص گلبول‌های قرمز طبیعی مانند انعطاف‌پذیری، انتقال اکسیژن و زمان طولانی گردش خون، دارای ویژگی‌های متمایز و برتری نسبت به آنچه در بدن ما وجود دارد نیز باشد.
تاکنون اکثر گلبول‌های قرمز مصنوعی ساخته شده تنها دارای یک یا چند ویژگی مهم نسخه‌های طبیعی این سلول‌ها بوده‌اند. اما اخیراً محققان موفق به ساخت گلبول‌های قرمزی شده‌اند که علاوه‌بر توانایی‌های سلول‌های طبیعی، دارای قابلیت‌های منحصر به فرد تازه‌ای نیز هست.
مروری بر عملکرد گلبول‌های قرمز در بدن
اگر بخواهیم نگاه کلی به نحوه‌ی عملکرد گلبول‌های قرمز دربدن داشته باشیم، می‌توان گفت که گلبول‌های قرمز، اکسیژن را از ریه‌ها گرفته و آن را به بافت‌های بدن تحویل می‌دهند. این سلول‌های دیسک شکل، حاوی میلیون‌ها مولکول هموگلوبین هستند. هموگلوبین یک نوع مولکول آهن است که حاوی نوعی پروتئین است که به اکسیژن متصل می‌شود. گلبول‌های قرمز بسیار انعطاف‌پذیر هستند و این امر به آن‌ها اجازه می‌دهد تا در مویرگ‌های ریز حرکت کرده و مجدداً به شکل قبلی خود بازگردند. همچنین، این گلبول‌ها حاوی پروتئین‌هایی در سطح خود هستند که به آن‌ها اجازه می‌دهد مدت زیادی از طریق رگ‌های خونی گردش کنند بدون اینکه توسط سلول‌های ایمنی بدن مورد هدف قرار گیرند.
محققین به دنبال این هستند که گلبول‌های قرمز مصنوعی را تولید کنند که دارای خواصی مشابه با گلبول‌های طبیعی باشند، اما کارهای جدیدی مانند تحویل داروهای درمانی[1]، هدف گیری مغناطیسی[2]، حمل حسگرهای زیستی و شناسایی سموم در بدن[3] را نیز انجام دهد. دانشمندان این سلول‌های مصنوعی را، گلبول قرمز ترمیناتور (Terminator red cell) نامیدند.
چرا محققین به دنبال ساخت گلبول‌های قرمز مصنوعی هستند؟
گلبول‌های قرمز یکی از معدود سلول‌های فاقد هسته هستند و این موضوع باعث می‌شود تا از یک سادگی نسبی برخوردار بوده و برای محققین هدفی جذاب محسوب شوند. در حقیقت اگر دانشمندی قصد بازسازی سلولی را در بدن داشته باشد، نمی‌توان گلبول‌های قرمز را نادیده گرفت.
علاوه‌بر این، وابستگی ما به مقادیر زیادی از محصولات اهدایی سالم و تازه برای جایگزینی خون از دست رفته بر اثر جراحت، باعث شده است تا تقاضا برای یافتن یک جایگزین مناسب بالا باشد. به همین دلیل است که در حال حاضر محققین در حال ساخت چندین نوع گلبول‌های قرمز مصنوعی هستند.
گلبول‌های قرمز مصنوعی چگونه ساخته می‌شوند؟
بسیاری از گلبول‌های قرمز مصنوعی که تاکنون ساخته شده‌اند، نیازمند گرفتن مواد اصلی مانند هموگلوبین از اهداکنندگان انسانی و حیوانی هستند. اما لازم است تا این مواد، مجدداً در ذرات بی‌خطری بسته‌بندی گردند تا موجب ایجاد پاسخ سیستم ایمنی بدن نشوند.
برخی از ایده‌های دیگر ساخت گلبول‌های قرمز مصنوعی کمی جسورانه‌تر بوده و به دنبال ساخت ذرات مبتنی بر انرژی صوتی هستند. این ذرات قادر هستند تا انواع اکسیژن‌های سمی بسیار واکنش‌پذیر را با خود حمل کرده و به این ترتیب سبب از بین رفتن بافت‌های سرطانی شوند.
اما ساخت سلول‌های مصنوعی اخیر، با پوشاندن گلبول‌های قرمز اهدا شده‌ی انسانی توسط لایه نازكی از سیلیکا (silica) آغاز شد. سپس دانشمندان لایه‌‌هایی از پلیمرهای باردار (حاوی بار مثبت و یا منفی) را روی گلبول‌های قرمز پوشیده شده با سیلیکا قرار داده و سپس سیلیکا را جدا کردند. به این ترتیب ماکتی انعطاف‌پذیر تولید شد. در نهایت، این ماکت با غشایی از گلبول قرمز طبیعی پوشیده شد.
ساخت گلبول‌های قرمز مصنوعی تا چه میزان موفقیت آمیز بود؟
آزمایشات و بررسی‌های انجام شده نشان می‌دهد که این گلبول‌های قرمز مصنوعی، از لحاظ اندازه، شکل، بار و پروتئین‌های سطح، مشابه سلول‌های طبیعی بودند. همچنین این سلول‌ها قادر بودند تا بدون از دست دادن شکل خود، از مویرگ‌هایی که به صورت مصنوعی ساخته شده بود، عبور کنند.
علاوه‌بر این آزمایش‌های متعدد که با استفاده تجهیزات آزمایشگاهی و حیوانات انجام شد، نشان داد که سلول‌های خونی بیونیک (گلبول قرمز مصنوعی) مطابق انتظار عمل کرده وچهار هفته پس از ترزیق نمونه به موش‌ها، هیچ نشانه‌ای از عوارض جانبی مشاهده نشده است، که علامت خوبی برای ایمنی این سلول‌های مصنوعی می‌باشد.
محققان این سلول‌های مصنوعی را با ذراتی مانند هموگلوبین، یک نوع داروی ضد سرطان، حسگر سموم و نانوذرات مغناطیسی بارگذاری کردند تا نشان دهند که این سلول‌ها توانایی حمل ذرات مذکور را نیز دارند.
همچنین این تیم تحقیقاتی نشان داد که گلبول‌های قرمز جدید می‌توانند به عنوان تله برای به دام انداختن سموم باکتریایی نیز عمل کنند.
به گفته‌ی محققین، مطالعات آینده بر روی توانایی سلول‌های مصنوعی در برنامه‌های کاربردی پزشکی، مانند سرطان درمانی و حساسیت‌زایی سموم متمرکز خواهد بود.
واضح است تا زمانی که قادر باشیم به درمان بیماری‌ها با استفاده از سلول‌های قرمز مصنوعی بپردازیم، راهی طولانی خواهیم داشت. ما نه تنها به آزمایش‌ها و بررسی‌های زیادی نیاز خواهیم داشت، تا بررسی کنیم آیا محموله‌ای که آن‌ها حمل می‌کنند، می‌تواند آزاد شود یا خیر، بلکه نیاز است تا بررسی شود که آیا کل فرآیند مقیاس‌پذیر است یا خیر.
واژه‌نامه:
| toxin detection | [3] | magnetic targeting | [2] | therapeutic drug delivery | [1] |
