نویسنده: مهرک زارع

نانونیدل ‌های سیلیکونی متخلخل می‌توانند با حداقل فاصله با سلول‌ها و بافت‌ها ارتباط برقرار کنند تا دارورسانی درون سلولی با توان عملیاتی بالا انجام شود. معمولاً دستگاه‌های نانونیدل سفت، صاف و مات هستند که استفاده از آنها را برای کاربردهای موضعی در کلینیک محدود می‌کند. تیمی از دانشمندان در مطالعه ی حاضر موفق شدند نانونیدل‌های سیلیکونی متخلخل (pSi nanoneedles) را به‌طور مستقیم در انواع دستگاه‌های پزشکی انعطاف‌پذیر و زیست‌تخریب‌پذیر از جمله بانداژ، لایه‌های هیدروژلی، لوله‌های کاتتر و حتی لنزهای تماسی به صورت   یکپارچه قرار دهند. این دستاورد، راهی تازه برای انتقال موضعی و غیرتهاجمی اسیدهای نوکلئیک mRNA)، DNA و RNAهای درمانی( به بافت‌های زنده گشوده است

ساخت نانونیدل‌ها

نیدل‌ها با استفاده از لیتوگرافی نوری، زدایش شیمیایی به کمک فلز (MACE) و زدایش باواکنش یونی(RIE) تولید شدند. تنظیم پارامترهایی مانند غلظت H₂O₂ و توان RF امکان کنترل دقیق هندسه، تیزی نوک، و تخلخل ساختار را فراهم کرد. نانونیدل‌های حاصل دارای سطح تماس بالا، قابلیت بارگذاری مؤثر مواد ژنتیکی، و زیست‌تخریب‌پذیری کنترل‌شده بودند.

انتقال به بسترهای مختلف

پژوهشگران روشی سریع و مطمئن برای انتقال آرایه‌های نانونیدل از ویفر سیلیکونی به بسترهای متنوع توسعه دادند. با استفاده از لایه‌های پشتیبان و چسب‌های محلول در آب، نانونیدل‌ها بدون آسیب و در مقیاس سانتی‌متری روی پلیمرهای انعطاف‌پذیر مانند PDMS یا PLA منتقل شدند. این بسترها ضمن حفظ خاصیت مکانیکی خود، امکان شفافیت اپتیکی بالا را نیز برای تصویربرداری زنده از برهم‌کنش سلول نانونیدل فراهم کردند.

کاربرد روی سلول‌ها (in vitro)

آزمایش‌های کشت سلولی نشان داد که نانونیدل‌های ادغام‌شده در PDMS می‌توانند mRNA کدکننده‌ی GFP را با کارایی بالای ۸۰ تا ۹۰درصد به سلول‌های فیبروبلاست انسانی منتقل کنند؛ کارایی‌ای که بسیار بیشتر از روش‌های شیمیایی (مانند لیپوفکتامین) است. سلول‌ها زنده مانده و به‌خوبی بر سطح نانونیدل‌ها رشد کردند.

کاربرد در بافت و مدل زنده (in vivo)

در گام بعد، بانداژهای تجاری حاوی نانونیدل روی پوست موش زنده قرار گرفتند. این چسب ها به‌خوبی با انحنای پوست تطبیق یافته و انتقال یکنواخت پلاسمیدهای فلورسانت را در سطح وسیعی از بافت بدون ایجاد التهاب یا تخریب ساختاری در پوست انجام دادند . تصویربرداری NIR و نتایج هیستوپاتولوژی نشان داد که تزریق نانومقیاس کاملاً غیرتهاجمی، یکنواخت و ایمن است.

این فناوری، نمونه‌ای از چگونگی ترکیب نانومهندسی با طراحی پزشکی کاربردی است: گامی مؤثر به‌سوی دستگاه‌های درمانی هوشمند برای تحویل موضعی ژن و دارو، درمان‌های ترمیمی بدون ویروس و پایش زیستی زنده در سطح سلول و بافت.

مرجع

https://doi.org/10.1021/acsnano.4c00206