پیشرفت‌های اخیر در فناوری نانو موجب تغییرات اساسی در روش تشخیص، درمان و پیشگیری از بیماری‌های مختلف و حتی تمام جنبه‌های زندگی انسان شده است. ذرات فلزی در اندازه نانو به دلیل نسبت سطح به حجم خود می توانند خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی مواد را به طور قابل توجهی تغییر دهند؛ بنابراین برای اهداف مختلف مورد بهره برداری قرار می گیرند.
نانوذرات نقره (AgNPs) یکی از مهمترین و جذاب‌ترین نانومواد در میان نانوذرات فلزی هستند که کاربردهای مختلفی به ویژه در نانو‌پزشکی دارند. نانوذرات نقره (AgNPs) به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد خود از جمله خواص نوری، الکتریکی، حرارتی، هدایت الکتریکی بالا و خواص بیولوژیکی خود به طور فزاینده ای در زمینه های مختلف از جمله پزشکی، غذایی، مراقبت های بهداشتی و اهداف صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند.
نانوذرات نقره به عنوان عوامل ضد میکروبی در محصولات مراقبت بهداشتی خانگی، پوشش های دستگاه های پزشکی، حسگرهای نوری، لوازم آرایشی، نانوداروها، صنایع غذایی، تشخیص، ارتوپدی، دارورسانی و عوامل ضد سرطان استفاده می شوند. اخیراً، AgNP ها به طور مکرر در بسیاری از منسوجات، صفحه کلید، چسب و پانسمان زخم و دستگاه های زیست پزشکی استفاده شده اند.
اهمیت روش سنتز نانوذرات نقره:
این ذرات به روش های مختلف فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی سنتز می شوند و کاربردهای زیستی چند منظوره ای دارند. به عنوان مثال، خاصیت ضد باکتری، ضد قارچی، ضد ویروسی، ضد التهابی، ضد رگ زایی و فعالیت ضد سرطانی دارند. تولید نانوذرات با روش‌های فیزیکی و شیمیایی مرسوم بسیار گران و خطرناک به نظر می‌رسند.
اما نانوذرات نقره بیولوژیکی بازدهی، حلالیت و پایداری بالاتری دارند، بنابراین روش‌های بیولوژیک تولید نانوذرات نقره ساده، سریع، غیر سمی، قابل اعتماد و سبز هستند و می‌توانند اندازه و مورفولوژی کاملاً تعریف شده را تحت شرایط بهینه برای اهداف مختلف ایجاد کنند. بنابراین رویکرد سبز برای سنتز نانوذرات نقره بسیار امیدوار کننده است.
اهمیت مورفولوژی و سایز نانوذرات نقره:
علاوه بر روش سنتز، سنجش ویژگی های دقیق نانوذرات ضروری است، زیرا خواص فیزیکوشیمیایی یک ذره می‌تواند تاثیر قابل توجهی بر خواص بیولوژیکی آن ها داشته باشد. قبل از بکار بردن نانوذرات در صنایع مختلف لازم است ویژگی های آن ها مانند اندازه، شکل، میزان توزیع، مساحت سطح، حلالیت، تجمع و غیره باید قبل از ارزیابی سمیت یا زیست سازگاری مورد ارزیابی قرار گیرد
برای ارزیابی نانومواد سنتز شده، تکنیک‌های تحلیلی زیادی از جمله طیف‌سنجی مرئی فرابنفش (UV-vis spectroscopy)، پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف‌سنجی فروسرخ (FTIR)، طیف‌سنجی فوتوالکترون پرتو ایکس (XPS)، طیف‌سنجی داینامیک پراکندگی نور (DLS)، میکروسکوپ الکترونی (SEM)، میکروسکوپ الکترونی (TEM)، میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) و غیره استفاده می شوند.
سمیت سلولی نانوذرات نقره:
فعالیت بیولوژیکی نانوذرات نقره به عواملی از جمله شیمی سطح، اندازه، میزان توزیع، مورفولوژی ذرات، ترکیب ذرات، پوشش ذرات (coating/capping) ، تجمع و سرعت انحلال، واکنش پذیری ذرات در محلول، کارایی انتشار یون، و نوع سلول بستگی دارد و همچنین نوع عامل احیا کننده مورد استفاده برای سنتز AgNPها فاکتوری بسیار مهم برای تعیین میزان سمیت سلولی است.
خواص فیزیکوشیمیایی نانوذرات باعث افزایش فراهمی زیستی (درصد قابلیت جذب یک ماده خوراکی، دارو یا سم در گردش خون در واحد زمان ) مواد دارویی هم به صورت سیستمیک و هم به صورت موضعی می شود و از سوی دیگر می تواند بر جذب سلولی، توزیع بیولوژیکی، نفوذ به موانع بیولوژیکی و اثرات درمانی حاصل تأثیر بگذارد. بنابراین، توسعه نانوذرات نقره با ساختارهای کنترل شده که از نظر اندازه، مورفولوژی و عملکرد یکنواخت هستند، برای کاربردهای مختلف زیست پزشکی ضروری است.
رویکرد جدید درمان سرطان با نانوذرات نقره:
اخیراً، نانوذرات نقره به دلیل کاربردهای درمانی آنها در سرطان به عنوان عوامل ضد سرطان، در تشخیص و کاوش بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. سرطان یک بیماری پیچیده و چندعاملی است که ویژگی بارز آن رشد و گسترش بی رویه سلول های غیرطبیعی ناشی از عوامل متعددی از جمله ترکیبی از عوامل ژنتیکی، خارجی، داخلی و محیطی است و با درمان های مختلفی از جمله شیمی درمانی، هورمون درمانی، جراحی، پرتو درمانی، ایمنی درمانی و هدف گیری اختصاصی سلول های سرطانی، درمان می شود. مهمترین چالش در درمان هدفمند سرطان، شناسایی مولکول‌های موثر، مقرون به صرفه و حساس است، که دارای ویژگی هدف قرار دادن سلولی و افزایش حساسیت سلول های سرطانی هستند.
مزایا و معایب سنتز نانوذرات نقره با استفاده از روش های فیزیکی و شیمیایی:
به طور کلی، سنتز نانوذرات با استفاده از سه روش مختلف فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی انجام می شود. در روش‌های فیزیکی، نانوذرات با تبخیر-تراکم (evaporation-condensation) با استفاده از یک کوره لوله‌ای در فشار اتمسفر تهیه می‌شوند. از جمله مزایای استفاده از روش های فیزیکی می توان به سرعت، استفاده از مواد رادیواکتیو به عنوان عوامل احیا کننده و عدم دخالت مواد شیمیایی خطرناک اشاره کرد، اما نکات منفی آن عبارتند از بازدهی کم و مصرف انرژی بالا، آلودگی با حلال و عدم توزیع یکنواخت.
روش‌های شیمیایی از آب یا حلال‌های آلی برای تهیه نانوذرات نقره استفاده می‌کنند. این فرآیند معمولاً از سه جزء اصلی پیش سازهای فلزی، عوامل احیا کننده و عوامل تثبیت کننده/پوشش دهنده تشکیل شده است.
اساساً احیا (reduction) در نمک های نقره شامل دو مرحله است:
(1) هسته زایی
(2) رشد متعاقب
به طور کلی، نانومواد نقره را می‌توان با دو روش به‌دست آورد که به عنوان « top-down» و « bottom-up» طبقه‌بندی می‌شوند. روش “بالا به پایین” آسیاب مکانیکی فلزات حجیم با تثبیت بعدی با استفاده از عوامل محافظ کلوئیدی است. روش‌های «پایین به بالا» شامل احیای شیمیایی، روش‌های الکتروشیمیایی و تجزیه صوتی است.
مزیت عمده روش های شیمیایی بر خلاف روش های فیزیکی که بازده پایینی دارند، بازده بالا است، اما هر دو روش فوق بسیار گران هستند. علاوه بر این، مواد مورد استفاده برای سنتز نانو ذرات نقره (AgNPs)، مانند سیترات، بوروهیدرید، تیو گلیسرول و 2- مرکاپتواتانول سمی و خطرناک هم هستند. جدای از این معایب، ذرات تولید شده خلوص مورد انتظار را ندارند، زیرا سطوح آن ها با مواد شیمیایی رسوب داده شده است. همچنین آماده‌سازی نانوذرات نقره با اندازه‌های کاملاً مشخص بسیار دشوار است، که نیاز به گام دیگری برای جلوگیری از تجمع ذرات دارد و در طول فرآیند سنتز، بسیاری از محصولات جانبی سمی و خطرناک خارج می شوند.
روش‌های شیمیایی از تکنیک‌هایی مانند سنتز کرایوشیمیایی (cryochemical synthesis)، فرسایش لیزری (laser ablation)، لیتوگرافی (lithography)، احیای الکتروشیمیایی (electrochemical reduction)، تابش لیزر (laser irradiation)، تجزیه سونو (sono-decomposition)، تجزیه حرارتی (thermal decomposition) و (chemical reduction)استفاده می‌کنند. مزیت سنتز شیمیایی نانوذرات سهولت تولید، هزینه کم و بازده بالا است؛ با این حال، استفاده از عوامل احیا کننده شیمیایی برای موجودات زنده مضر است.
رویکرد شیمی سبز برای سنتز نانوذرات نقره:
برای غلبه بر کاستی های روش های شیمیایی، روش های بیولوژیکی به عنوان گزینه هایی مناسب ابداع شدند. اخیراً نشان داده شده است که سنتز نانوذرات با واسطه بیولوژیکی، رویکردی ساده، مقرون به صرفه، قابل اعتماد و سازگار با محیط زیست است و بازدهی بالای نانوذرات نقره با اندازه تعریف شده با استفاده از سیستم‌های بیولوژیکی مختلف از جمله باکتری‌ها، قارچ‌ها، عصاره های گیاهی و مولکول های زیستی کوچک مانند ویتامین ها و اسیدهای آمینه به عنوان روشی جایگزین برای روش های شیمیایی، نه تنها برای نانوذرات نقره، بلکه برای سنتز چندین نانوذره دیگر مانند طلا و گرافن به کار می روند.
جذب زیستی فلزات توسط باکتری‌های گرم منفی و گرم مثبت، نشانه‌ای برای سنتز نانوذرات قبل از شکوفایی این روش بیولوژیکی بود. با این حال، نانومواد سنتز شده به صورت رسوب یا تجمع و نه نانوذرات بودند. مطالعات زیادی سنتز نانو ذرات نقره را با استفاده از روش های سبز، مقرون به صرفه و زیست سازگار، بدون استفاده از مواد شیمیایی سمی در روش های بیولوژیکی گزارش کردند.
در این رویکرد شیمی سبز، چندین باکتری از جمله Pseudomonas stutzeri AG259، سویه های Lactobacillus strains، acillus licheniformis، Escherichia coli (E. coli) ، Brevibacterium casei، قارچ هایی از جمله Fusarium oxysporum ، Ganoderma neo-japonicum Imazeki و عصاره های گیاهانی مانندAllophylus cobbe ، Artemisia princeps و Typha angustifolia و غیره مورد استفاده قرار می گیرند. علاوه بر اینها، چندین زیست مولکول مانند پلیمرهای زیستی، نشاسته، آنزیم فیبرینولیتیک و اسیدهای آمینه نیز استفاده می شوند.
سنتز بیولوژیکی نانوذرات به سه عامل بستگی دارد:
1) حلال
2) عامل کاهنده (reducing agent)
3) مواد غیر سمی
مزیت عمده روش های بیولوژیکی در دسترس بودن اسیدهای آمینه، پروتئین ها یا متابولیت های ثانویه موجود در فرآیند سنتز، حذف مرحله اضافی مورد نیاز برای جلوگیری از تجمع ذرات و استفاده از مولکول های بیولوژیکی برای سنتز نانوذرات نقره است. این روش ها سازگار با محیط زیست و بدون آلودگی به نظر می‌رسند و می توانند اندازه و شکل ذرات کنترل شده را فراهم کنند، که عامل مهمی برای کاربردهای مختلف زیست‌پزشکی است. با استفاده از پروتئین باکتری یا عصاره های گیاهی به عنوان عوامل احیا کننده، می توانیم شکل، اندازه و تک پراکندگی (monodispersity ) نانوذرات را کنترل کنیم. مزایای دیگر روش های بیولوژیکی در دسترس بودن مجموعه وسیعی از منابع بیولوژیکی، کاهش نیاز به زمان، چگالی بالا، پایداری و حلالیت نانوذرات تهیه شده در آب است.
فعالیت بیولوژیکی نانوذرات نقره به مورفولوژی و ساختار آن ها بستگی دارد که توسط اندازه و شکل ذرات کنترل می شود. تا آنجایی که به اندازه و شکل مربوط می شود، به نظر می رسد که اندازه کوچکتر و نانوذرات truncated-triangular دارای خواص برتری هستند. اگرچه تحقیقات زیادی نانوذرات نقره را با دامنه‌های شکل و اندازه متفاوت و با موفقیت سنتز کردند، اما هنوز محدودیت‌های خاصی دارند. روش‌های بیولوژیکی در مقایسه با روش‌های شیمیایی، با بهینه‌سازی روش‌های سنتز شامل میزان پیش‌سازها، دما، pH و میزان عوامل احیا کننده و تثبیت‌کننده، سهولت بیشتری در کنترل شکل، اندازه و توزیع نانوذرات تولیدی می‌دهند.
تعیین مشخصات نانوذرات نقره:
خواص فیزیکوشیمیایی نانوذرات برای رفتار، میزان انتشار زیستی، ایمنی و کارایی آنها مهم است. بنابراین، شناسایی نانوذرات نقره به منظور ارزیابی جنبه های عملکردی ذرات سنتز شده مهم است. مشخصه‌یابی با استفاده از انواع تکنیک‌های تحلیلی از جمله طیف‌سنجی UV-vis، پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف‌سنجی فروسرخ(FTIR)، طیف‌سنجی فوتوالکترون پرتو ایکس (XPS)، پراکندگی نور دینامیکی (DLS)، میکروسکوپ الکترونی(SEM)، میکروسکوپ الکترونی(TEM) و میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)صورت می گیرد.
خواص نانوذرات نقره (AgNPs):
خواص فیزیکی و شیمیایی نانوذرات نقره از جمله شیمی سطح، اندازه، میزان انتشار، شکل، مورفولوژی ذرات، ترکیب ذرات، نوع پوشش (coating/capping )، تراکم، سرعت انحلال، واکنش پذیری ذرات در محلول، راندمان انتشار یون، نوع سلول و در نهایت نوع عوامل احیا کننده مورد استفاده، فاکتورهای بسیار مهمی برای تعیین سمیت سلولی هستند. به عنوان مثال، با استفاده از عوامل احیا کننده بیولوژیکی مانند سوپرناتانت های کشت گونه های مختلف باسیلوس، نانوذرات نقره را می توان به اشکال مختلف مانند کروی، میله ای، هشت ضلعی، شش ضلعی، مثلثی، گُل مانند و غیره سنتز کرد (شکل ……).
مطالعات قبلی این ادعا را تایید کردند که ذرات با اندازه کوچکتر می توانند سمیت بیشتری نسبت به ذرات بزرگتر ایجاد کنند، زیرا سطح بزرگتری دارند. شکل ذرات نیز به همان میزان برای تعیین سمیت مهم است. به عنوان مثال، در زمینه زیست پزشکی، انواع مختلفی از نانوساختارها از جمله نانومکعب، نانوصفحه، نانومیله، نانوذرات کروی، گُل مانند و غیره استفاده شده است. سمیت نانوذرات نقره عمدتاً به در دسترس بودن پوشش های شیمیایی و یا بیولوژیکی روی سطح نانوذرات بستگی دارد.
بارهای سطحی نانوذرات نقره می تواند اثر سمیت را در سلول ها تعیین کند، به عنوان مثال، بار سطحی مثبت این نانو ذرات آنها را مناسب تر می کند، و به آنها اجازه می دهد در مقایسه با نانوذرات دارای بار منفی برای مدت طولانی در جریان خون باقی بمانند، که یک مسیر اصلی برای تجویز عوامل ضد سرطان است.
کاربردهای بیولوژیکی نانوذرات نقره:
نانوذرات نقره به دلیل خواص منحصر به فردشان، به طور گسترده در ظروف خانگی، صنایع مراقبت بهداشتی، نگهداری مواد غذایی، محیط زیست و زیست پزشکی کاربرد دارند.
فعالیت ضد باکتریایی نانوذرات نقره:
به نظر می رسد نانوذرات نقره (AgNPs) عوامل ضد باکتریایی جایگزین آنتی بیوتیک ها هستند و توانایی غلبه بر مقاومت باکتریایی در برابر آنتی بیوتیک ها را دارند، بنابراین، توسعه نانوذرات نقره به عنوان عوامل ضد باکتری ضروری است. همچنین نانوذرات نقره به دلیل نسبت سطح به حجم بالا و ساختار سطح کریستالوگرافیک، پتانسیل بالایی به عنوان عامل ضدباکتریایی در بین سایر نانومواد دارند.
مطالعات نشان می دهد که کارایی آنتی بیوتیک های مختلف مانند پنی سیلین G، آموکسی سیلین، اریترومایسین، کلیندامایسین و وانکومایسین در برابر استافیلوکوکوس اورئوس و E. coli در حضور نانوذرات نقره افزایش می یابد. ، نانوذرات نقره قادرند نفوذپذیری غشاهای باکتریایی را از طریق ایجاد حفره‌ها و شکاف‌های زیادی از بین ببرند، که نشان می‌دهد آن ها می‌توانند به ساختار غشای سلولی باکتری آسیب بزنند. همچنین AgNPs آنزیم های داخلی میکروب ها را از بین می برند و به این ترتیب آن ها را از بین می برند.
فعالیت ضد قارچی نانوذرات نقره:
عفونت‌های قارچی در بیمارانی که سیستم ایمنی ضعیفی دارند شایع‌تر است و غلبه بر بیماری‌های ناشی از قارچ فرآیندی خسته کننده است، زیرا در حال حاضر تعداد محدودی از داروهای ضد قارچی موجود است. بنابراین، نیاز اجتناب ناپذیر و فوری به تولید عوامل ضد قارچی وجود دارد که باید زیست سازگار، غیر سمی و سازگار با محیط زیست باشند. در این مرحله، نانوذرات نقره به عنوان عوامل ضد قارچی در برابر بیماری های مختلف ناشی از قارچ ها نقش مهمی ایفا می کنند. نانوذرات نقره نه تنها قارچ‌های بیماری‌زای انسانی و گیاهی را مهار می‌کنند، بلکه گونه‌های قارچی محیطی را نیز مهار می کنند.
فعالیت ضد ویروسی نانوذرات نقره:
بیماری های ناشی از ویروس در جهان شایع هستند و روز به روز مشکل سازتر می شوند. بنابراین، توسعه عوامل ضد ویروسی موثر امری ضروری است. مکانیسم فعالیت ضد ویروسی نانوذرات نقره مکانیسم دقیق فعالیت ضد ویروسی اگرچه هنوز مبهم است، اما مبحث مهمی در درمان بیماری های ویروسی است. نانوذرات نقره بر اساس محدوده اندازه و شکل خاصی برهمکنش های منحصر به فردی با باکتری ها و ویروس ها دارند و فعالیت ضد ویروسی قابل توجه این نانوذرات در نتیجه افزایش آب دوستی غشاء آن ها است.
فعالیت ضدالتهابی نانوذرات نقره:
التهاب یک پاسخ ایمنی اولیه در برابر ذرات خارجی توسط بافت است که با افزایش تولید سیتوکین های پیش التهابی، فعال شدن سیستم ایمنی، و آزادسازی پروستاگلاندین ها و مواد کموتاکتیک مانند فاکتورهای مکمل، اینترلوکین-1 (IL)، TNF-α و TGF-β پشتیبانی می شود. برای غلبه بر اثر التهابی، باید عوامل ضدالتهابی موثر را پیدا کنیم که اخیرا نانوذرات نقره در میان چندین عامل ضد التهابی، نقش مهمی ایفا کرده اند.
البته نانوذرات نقره بیشتر به عنوان عامل ضد میکروبی شناخته شده اند و پاسخ های ضد التهابی آن ها هنوز محدود است. نانوذرات نقره می‌توانند مقادیر نشانگرهای التهابی را به ویژه در مراحل اولیه بهبود زخم، کاهش دهند و التهاب را سرکوب کنند. نانوذرات نقره به طور قابل توجهی آپوپتوز را در سلول های التهابی افزایش می دهند و سطح سایتوکاین های پیش التهابی را کاهش می دهد.
فعالیت ضد رگ زایی و ضد سرطانی نانوذرات نقره:
آنژیوژنز پاتولوژیک نماد سرطان و انواع بیماری های ایسکمیک و التهابی است. اخیراً، چندین مطالعه شواهدی را با استفاده از مدل‌های in vitro و in vivo ارائه کرده‌اند که نشان می‌دهد نانوذرات نقره دارای خواص ضد رگ‌زایی و ضد سرطانی هستند. در طول زندگی ما، از هر 3 نفر یک نفر احتمال ابتلا به سرطان را دارد. اگرچه بسیاری از عوامل شیمی درمانی در حال حاضر برای انواع مختلف سرطان استفاده می شود، اما عوارض جانبی آن ها بسیار زیاد است، و به ویژه، تجویز داروهای شیمی درمانی از طریق انفوزیون داخل وریدی فرآیند خسته کننده ای است. بنابراین، توسعه فناوری هایی برای جلوگیری از عوارض جانبی سیستمیک ضروری است. در این مقطع، بسیاری از محققان علاقه مند به توسعه نانومواد به عنوان ابزاری جایگزین برای ایجاد فرمولاسیونی هستند که می تواند سلول های تومور را به طور خاص هدف قرار دهد.
تحقیقات نشان می دهد که نانوذرات نقره نه تنها آپوپتوز را القا می کنند، بلکه سلول های سرطانی را نیز حساس می کنند. نانوذرات نقره تغییراتی را در مورفولوژی سلول، کاهش طول عمر سلولی و فعالیت متابولیکی، و افزایش استرس اکسیداتیو که منجر به آسیب میتوکندری و افزایش تولید گونه‌های فعال اکسیژن (ROS) می‌شود و با آسیب DNA ختم می‌شود، ایجاد می کنند. جذب سلولی نقره نانوذرات عمدتاً از طریق اندوسیتوز رخ می دهد. برخی از محققان به جای درمان مستقیم نانوذرات نقره به داخل سلول ها، از کیتوسان به عنوان یک مولکول حامل برای رساندن نقره به سلول های سرطانی استفاده می کنند.
کاربرد نانوذرات نقره برای تشخیص، حسگر زیستی و ژن درمانی:
همزمان با پیشرفت در فناوری های پزشکی، علاقه زیادی به استفاده از نانوذرات برای بهبود یا جایگزینی روش‌های درمانی امروزی وجود دارد. نانوذرات نسبت به روش‌های درمانی امروزی مزیت‌هایی دارند، زیرا می‌توان آنها را طوری مهندسی کرد که خواص خاصی داشته باشند یا به روشی خاص رفتار کنند.
پیشرفت‌های اخیر در فناوری نانو، استفاده از نانوذرات در توسعه تشخیص‌ها و درمان‌های جدید و مؤثر پزشکی است. توانایی AgNPs در تصویربرداری سلولی in vivo می‌تواند برای مطالعه التهاب، تومورها، پاسخ ایمنی، و اثرات درمان با سلول‌های بنیادی، که در آن عوامل کنتراست از طریق اصلاح سطح و بیوکونژوگاسیون نانوذرات به نانوذرات کونژوگه یا محصور می‌شوند، بسیار مفید باشد.
نقره به دلیل رزونانس پلاسمون قوی تر و واضح تر، نقش مهمی در سیستم های تصویربرداری دارد. AgNPها به دلیل اندازه کوچکترشان، عمدتاً در تشخیص، درمان و همچنین درمان ترکیبی و رویکردهای تشخیصی با افزایش بازتاب صوتی استفاده می‌شوند که در نهایت منجر به افزایش روشنایی و ایجاد تصویر واضح‌تر می‌شود.
نانو نقره به طور فشرده در چندین کاربرد، از جمله تشخیص و درمان سرطان و به عنوان حامل دارو مورد استفاده قرار می گیرد. نانو نقره در ترکیب با اکسید وانادیم در اجزای سلول باتری برای بهبود عملکرد باتری در دستگاه‌های پزشکی استفاده می شود. اخیراً از نقره برای ایجاد حسگرهای زیستی مبتنی بر نقره برای تشخیص بالینی p53 سرم در کارسینوم سلول سنگفرشی سر و گردن استفاده شده است. علاوه بر این، برای مکان سلول‌های سرطانی مورد بررسی قرار گرفته است و می‌تواند نور را جذب کرده و سلول‌های سرطانی هدف را از طریق فوتوترمال درمانی به طور انتخابی از بین ببرد.
مکانیسم فعالیت ضد سرطان AgNPs:
جنبه جالب بعدی نقره، کشف مکانیسم آپوپتوز ناشی از AgNP در سلول های سرطانی است. AgNP ها قادر به جذب پروتئین های سیتوزولی در سطح خود هستند که ممکن است بر عملکرد عوامل داخل سلولی تأثیر بگذارند و می توانند بیان ژن و سیتوکین های پیش التهابی را تنظیم کنند. نانوذرات نقره می توانند تنظیم بیش از 1000 ژن را تغییر دهند که ژن های، متالوتیونین، پروتئین شوک حرارتی و خانواده هیستون قابل توجه هستند.
اخیراً، مرگ سلولی ناشی از اتوفاژی یکی دیگر از مکانیسم های شناسایی شده برای فعالیت ضد سرطانی نانوذرات نقره بوده است. اتوفاژی ناشی از نانوذرات یک فرآیند تخریب سلولی حیاتی است و افزایش اتوفاژی می‌تواند باعث مرگ سلولی شود. اتوفاژی می تواند عملکردی دوگانه داشته باشد.
در سطوح پایین تر، می تواند بقای سلول را افزایش دهد و در سطوح بالا می تواند باعث مرگ سلولی شود. بنابراین، استفاده از مهارکننده‌های اتوفاژی یا پروتئین-5 اتوفاژی (ATG5) – RNAهای مداخله‌گر کوچک (siRNA) باعث افزایش مرگ سلولی ناشی از AgNP در سلول‌های سرطانی می شود.
یکی از مهمترین مکانیسم های سمیت نانوذرات نقره این است که سطوح بیش از حد غلظت یون درون سلولی تولید ROS را افزایش می دهد که توسط متابولیسم اکسیژن سلولی تولید می شود. از سوی دیگر، تولید کنترل نشده ROS می‌تواند منجر به آسیب‌های سلولی جدی مانند آسیب DNA و مرگ سلولی آپوپتوز ناشی از میتوکندری شود. AgNP های اندوسیتوز شده در لیزوزوم ها تجزیه می شوند و انتشار یون های Ag+ در سیتوزول باعث آسیب سلولی می شود.
رویکرد درمانی برای درمان سرطان با استفاده از نانوذرات نقره:
کاربرد نانوذرات نقره در سرطان به اهداف تشخیصی و درمانی تقسیم می شود. نانوذرات نقره به عنوان نانوحامل برای تحویل هدفمند، عوامل شیمی درمانی و به عنوان تقویت کننده برای پرتو درمانی و فتودینامیک درمانی استفاده می شوند.
چالش‌های درمان سرطان با استفاده از نانوذرات نقره:
نانو‌پزشکی به عنوان یکی از راهبردهای سریع در حال توسعه و امید بخش برای مبارزه با سرطان با استفاده از نانوذرات فلزی است. درمان کنونی سرطان، مانند شیمی درمانی و پرتو درمانی، به دلیل عوارض جانبی غیر منتظره مرتبط با دارو، عدم اختصاصیت غلظت کم دارو در محل هدف تومور، و ایجاد مقاومت شیمیایی محدودیت هایی دارد. درمان با واسطه نانوذرات بهترین و مناسب ترین روش جایگزین برای درمان سرطان است.
نانوذرات (NPs) این توانایی را دارند که از طریق هدف‌گیری غیرفعال یا فعال سلول‌های بیمار یا بافت‌های تومور خاص را با کپسوله‌سازی عوامل درمانی با نانوذرات هدف قرار دهند و به عنوان سیستم‌های دارورسانی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. اگرچه بسیاری از استراتژی‌های با واسطه نانوذرات توسعه یافته‌اند، ناهمگونی تومور و استرومای آن چالش مهمی برای نانوتکنولوژیست‌ها و پزشکان است تا فرمول‌های خاصی را برای هدف قرار دادن دقیق سلول‌های سرطانی خاص ارائه کنند.
برای دستیابی به ویژگی بالاتر، کاهش سمیت، زیست سازگاری، ایمنی، اثربخشی بهتر و غلبه بر محدودیت‌های شیمی درمانی مرسوم، استفاده از نانوذرات جدید در استراتژی‌های مبتنی بر پلتفرم تک چالش دیگری در درمان سرطان است. با این حال، نیاز به پرداختن به چالش ها و محدودیت های استفاده از نانوذرات برای درمان سرطان وجود دارد. اینها شامل موانع فیزیولوژیکی، ظرفیت حمل محدود، افزایش نفوذپذیری و اثر ماندگاری (EPR)، تغییرپذیری نانوذرات، و مسائل نظارتی و تولیدی است.
نتیجه گیری و چشم اندازهای آینده:
اخیراً، تحقیقات دانشگاهی و صنعتی امکان استفاده از AgNPs را به عنوان یک عامل ضد سرطانی نسل بعدی، به دلیل عوارض جانبی مرسوم شیمی درمانی و پرتو درمانی، مورد بررسی قرار داده‌اند. اگرچه نانوذرات نقره نقش مهمی در تحقیقات بالینی ایفا می‌کنند، عوامل متعددی از جمله منبع مواد خام، روش تولید، پایداری، توزیع زیستی، رهش کنترل شده، تجمع، هدف‌گیری اختصاصی سلول و در نهایت مسائل سم‌شناسی باید در نظر گرفته شود.
توسعه AgNPs به عنوان مولکول های ضد رگ زایی یکی از جالب ترین برای درمان سرطان و سایر بیماری های مرتبط با رگ زایی است. نانوذرات نقره می تواند بر تحویل ضعیف و مشکل مقاومت دارویی غلبه کند. علاوه بر این، می‌تواند راه جدیدی برای سایر بیماری‌های رگ‌زایی، مانند تصلب شرایین، آرتریت روماتوئید، رتینوپاتی دیابتی، پسوریازیس، آندومتریوز و چاقی ایجاد کند.
در نهایت نانوذرات نقره، به محققان جامعه نانو علم و فناوری نانو کمک خواهد کرد تا سرطان به صورت ایمن تر، زیست سازگار، کارآمدتر یا عوامل ضد رگ زایی حاوی نانوذرات نقره تولید کنند. در نهایت، برای اطمینان از ایمنی زیستی استفاده از AgNPs در انسان، مطالعات مربوط به زیست سازگاری نانوذرات نقره و تعامل آنها با سلول ها و بافت ها اجتناب ناپذیر است. در نهایت، نگرانی بزرگ این است که درمان مبتنی بر فناوری نانو در حال توسعه باید بهتر از فناوری‌های موجود باشد و باید بر محدودیت‌های تکنیک‌های درمانی موجود غلبه کند. در نهایت، باید درمان ایمن، قابل اعتماد و قابل دوام بیماری ها را با دقت بالا و به شیوه ای پسندیده برای بیمار ارائه دهد.