تولید خون مصنوعی با استفاده از نانو پلیمر ها

طی زمان، ایده‌های نوینی که با تولید خون مصنوعی مرتبط بودند، ارائه شده‌اند و اکنون یکی از مهم‌ترین دستاوردها در این زمینه رونمایی شده است: تولید سلول‌های قرمز خونی که بتوان از آنها برای انتقال داروها و حتی اکسیژن استفاده کرد.

از دهه 50 میلادی، محققان در تلاش بوده‌اند موادی تولیدکننده که از جهات گوناگون قابلیت تقلید از سلول‌های خونی را داشته باشند. سلول‌های خونی در حقیقت صفحات قابل انعطافی به شمار می‌آیند که اکسیژن را در سراسر بدن حمل می‌کنند تا حیات ما ادامه داشته باشد. این ریز صفحات از کوچک‌ترین مویرگ‌ها گرفته تا رگ‌های بزرگ و حیاتی بدن در حال حرکت هستند و وظایف خود را انجام می‌دهند؛ اما مشخصه‌های فیزیک سلول‌های قرمز خونی از جمله شکل 2 انحنایی آنها، انجام هرگونه تقلید و نسخه‌برداری برای تولید نمونه‌های مصنوعی را مشکل کرده و همین مسأله موجب شده دانشمندان نتوانند گام‌های قابل توجهی در راستای دستیابی به خون مصنوعی بردارند.

شاید بتوان نتایجی که درخصوص تحقیقات گروهی از متخصصان در زمینه انتقال دارو منتشر شده را به عنوان تحولی بزرگ در این بن‌بست چند دهه‌ای به شمار آورد.

اعضای این گروه راهی برای تولید ذرات تجزیه‌پذیر و زیست‌سازگار ارائه کرده‌اند که از نظر اندازه، شکل و انعطاف پذیری با سلول‌های خونی برابری می‌کنند. اعضای گروه اعتقاد دارند این سلول‌های مصنوعی را می‌توان با اهداف مختلفی به کار گرفت، به عنوان حامل‌هایی برای انتقال انرژی، فاکتورهای درمانی و حتی در تصویربرداری. خون مصنوعی هیجان‌انگیزترین دستاورد علوم نوین در روزهای پایانی سال 2009 است.

دانشگاه میشیگان تا پیش از این نیز تلاش‌های بسیاری در زمینه تولید خون مصنوعی انجام داده است، اما میان این طرح و طرح‌های قبلی تفاوت‌های زیادی دیده می‌شود.

در گذشته، پلیمرهای متنوعی در ابعاد گوناگون ارائه شده‌اند که صرفا توانایی انتقال داروها را در بدن دارند، اما نگاهی دقیق‌تر به آنها نشان می‌دهد ساختار تشکیل‌دهنده آنها نمایان‌کننده یک مجموعه ترکیبی است. اما نمایشی که ریز صفحات تازه تولید شده از خود نشان داده‌اند گویای طبیعت درونی آنهاست. این صفحات در بدن جابه جا می‌شوند و کارهای مختلفی انجام می‌دهند و از همه مهم‌تر این که زیست‌سازگار هستند.

تمرکز محققان دانشگاه میشیگان در تولید سلول‌های خونی مصنوعی کاملا با الهام گرفتن از فرآیندهای مشابهی است که در بدن و جریان خون دیده می‌شود.

آنها برای تولید سلول‌های خونی ترکیبی مورد نظر خود، کار را با ذرات کروی شکل ساخته شده از نوعی پلیمر شناخته شده موسوم به PLGA آغاز کردند. این ترکیب صرفا به دلیل ویژگی‌های چشمگیر خود در زمینه تجدیدپذیری و زیست سازگار بودن شهرت خاصی دارد. قرار دادن این گوی‌ها در مجاورت ماده الکلی مخصوص موجب تغییراتی در شکل ظاهری آنها و تبدیل شدنشان به ذراتی مشابه سلول‌های خونی می‌شود. این دقیقا همان سخت‌ترین مرحله‌ای است که دانشمندان علوم پزشکی از آن به عنوان مهم‌ترین مانع در راه دست یافتن به فناوری خون مصنوعی یاد می‌کنند.
خون مصنوعی از آن دسته مقوله‌های علمی و فناورانه است که به دلیل سر و کار داشتن مستقیم با حیات، طرفداران زیادی در جوامع علمی و پزشکی جهان دارد

ذراتی که با استفاده از پلیمر PLGA ساخته می‌شوند همچون قالبی عمل می‌کنند که دانشمندان با استفاده از آنها می‌توانند لایه‌های مختلف پروتئین را بتدریج در آن رسوب دهند. استفاده زنجیروار از این پروتئین‌ها موجب اتصال مطمئن آنها به پلیمر یاد شده می‌شود. نتیجه نهایی این فرآیند چیزی نیست جز پوسته نرم و قابل انعطاف پروتئینی هم‌اندازه و هم شکل با سلول‌های خونی. محققانی که این طرح را پیش برده‌اند مدعی هستند که می‌توانند از قابلیت‌های مختلف این گوی‌ها استفاده کنند. به عنوان مثال می‌توان آنها را با تلفیق کردن هموگلوبین، به گونه‌ای ساخت که قابلیت حمل اکسیژن را نیز داشته باشند.

پیشرفت این فناوری تاکنون کاملا رضایت‌بخش بوده است. آزمایش‌های اولیه نشان داده‌ این ذرات آنقدر انعطاف‌پذیر هستند که براحتی فشرده می‌شوند و در لوله‌هایی که شباهت زیادی به مویرگ‌ها دارند، حرکت می‌کنند.

از آن گذشته ثابت شده که می‌توان در مراحل مختلف و مورد نظر، داروهای مختلف را در آنها تلفیق کرد.

در این طرح، بهره‌گیری از دانش نانو کمک زیادی به دانشمندان کرده است. در بخشی از این فرآیند دانشمندان نانو ذرات اکسید آهن را در دل این سلول‌های مصنوعی جاسازی کرد و موفق شدند عوامل مورد نیاز برای انجام ام.آر.آی‌های بسیار دقیق را فراهم کنند. در اینجاست که می‌توان تصور حیرت‌انگیزی را در ذهن متصور شد. به این ترتیب که ذرات می‌توانند پس از قرار گرفتن در خون، جریان خون و هر آنچه را به آن مربوط می‌شود زیر نظر بگیرند.

علی خادم حسینی، محقق ایرانی و متخصص در زمینه مهندسی زیستی در کمیته مشترک دانشگاه هاروارد وMIT که چند ماه پیش در زمینه چشم بیونیکی در دنیا خبرساز شد می‌گوید: این دستاورد جدید در نوع خود بی‌نظیر است و تاکنون نمونه مشابه آن دیده نشده است. به عقیده وی، از آنجا که می‌توان با اعمال تغییرات جزیی در این ذرات، مواد مختلف را در خون جابه‌جا کرد، چنین فناوری در نوع خود هیجان‌‌برانگیز است.

یکی از نکات جالب توجه دیگر این فناوری نوین، عدم واکنش از سوی سیستم ایمنی بدن است. البته این ادعایی است که از سوی دانشمندان طرح مطرح شده و به عقیده آنها برای اطمینان خاطر حاصل کردن از آن باید آزمایش‌های زیادی روی نمونه‌های آزمایشگاهی انجام شود.

داستان هیجان‌انگیز تولید خون مصنوعی به لطف پیشرفت‌هایی از این دست وارد مراحل تازه و حساسی شده است و زمانی که دکتر میتراگوتی، محقق اصلی طرح اخیر می‌گوید حالا نوبت آزمایش آن روی نمونه‌های حیوانی است، بخوبی مشخص می‌شود که رویداد تازه‌ای در زمینه تولید خون مصنوعی در حال وقوع است. وی و دیگر دانشمندانی که در این طرح حضور داشته‌اند، تولید سلول‌های خونی را تنها یک آغاز امیدوارکننده عنوان می‌کنند.

آنها تولید ویروس و باکتری‌های مصنوعی را اهداف بعدی خود عنوان می‌کنند که برای هریک از آنها کاربردهای زیادی را در نظر گرفته‌اند. دستیابی به این چشم‌اندازها همان رویایی است که محققان زیادی در دهه‌های گذشته به دنبال آن بوده، اما محدودیت‌های فنی و تکنیکی مانع موفقیت‌شان شده است