یک تیم تحقیقی از the University of San Diego ، “نانواسفنجها”ی ماکروفاژی را تولید کرده‌است که قادر به جذب و حذف مولکولهایی در خون هستند که منجر به عفونت خونی می‌گردند. این نانواسفنجهای ماکروفاژی بدلیل احاطه شدن غشای سلولی ماکروفاژها توسط ساختارهای نانو، به این نام موسوم هستند. آنها بمقدار قابل توجهی میزان بقای موش مبتلا به عفونت خونی را افزایش می‌بخشند.
این مطالعه، نمونه‌ای است از تکنولوژی پوشاندن غشای سلولی که توسط لیانفنگ ژانگ، استاد مهندسی نانو در دانشگاه San Diego بنا نهاده شده‌است. تیم او تمرکز خود را بر روی توسعه‌ی درمانهای نانو با دستکاری ساختارهای نانو مانند سلولهای خود بدن منعطف ساخته‌است. از نمونه‌های پیشین استفاده از این تکنولوژی می‌توان به مواردی چون ساختارهای نانو که پلاکتها را بمنظور بازسازی رگهای خونی آسیب دیده می‌پوشانند؛ یا نانواسفنجهای گلبول قرمزی که بمنظور مبارزه و جلوگیری از عفونتهای MRSA استفاده می‌شوند؛ و نانوفیبرهایی که سلولهای بتا را می‌پوشانند و بیماران دیابتی را در تولید انسولین بیشتر یاری می‌کنند، اشاره کرد.
مقاله مرتبط: ۳ عامل که می‌تواند خطر ابتلا به عفونت خون را افزایش دهد
در مطالعه کنونی، آزمایشگاه ژانگ نانواسفنجهای ماکروفاژی را ایجاد کرده‌است که راه حلی مطلوب برای درمان کارآمد و مدیریت عفونت فراهم می‌آورد. آزمایشگاه ژانگ با ویکتور نیزت، استاد طب کودکان و داروسازی در San Diego، همکاری کرده‌است که آنها را در آزمایش نانواسفنجهای ماکروفاژی در موجود زنده یاری کرده‌اند.
عفونت خونی زمانی رخ می‌دهد که بدن پاسخ ایمنی کنترل نشده‌ای در مقابل یک عفونت ایجاد می‌کند؛ این رخداد باعث فعال شدن التهاب گسترده‌ای مش‌شود که می‌تواند باعث شوک عفونت خونی، ناتوانی ارگانها و حتی مرگ شود. مراکز کنترل و پیشگیری از بیماری‌های ایالات متحده تخمین زده‌است که سالانه حدود ۱.۵ میلیون شهروند آمریکایی مبتلا به عفونت خونی شد که ۲۵۰ هزار نفر از آنها بخاطر این وضعیت فوت می‌کنند.
عفونت خونی عموما توسط آنتی بیوتیکها درمان می‌شود. با این حال، زمانیکه آنتی بیوتیکها قادر به از میان بردن باکتری‌های عامل عفونت باشند، نمی‌توانند التهاب را کنترل کنند.
برخی از باکتری‌های مولد عفونت خونی مولکولهای سمی تحت عنوان اندوتوکسین (endotoxin) ترشح می‌کنند. ماکروفاژها، سلولهای سفید خون که نقش حیاتی در التهاب ایفا می‌کنند، اندوتوکسینها را آسیب زا قلمداد می‌کنند. در پاسخ، ماکروفاژها پروتئینهای مولد التهاب تولید می‌کنند که تحت عنوان سیتوکینهای پیش التهابی شناخته می‌شوند. این پروتئینها دیگر ماکروفاژها را تحریک می‌کنند تا سیتوکینهای بیشتری تولید کنند که منجر به یک اثر دومینویی التهابی خطرناک در تمام بدن می‌شود.
ژانگ گفت: “برای مدیریت موثر عفونت خونی، شما باید این طوفان سیتوکین را مدیریت کنید.”
در مقاله‌ای که در Proceedings of the national Academy of Sciences منتشر شد، ژانگ و تیم محققان وی در دانشگاه San Diego نشان دادند نانواسفنجهای ماکروفاژی توانایی این را دارند تا بطور ایمن، هم سیتوکین های پیش التهابی و هم اندوتوکسینها را در جریان خون خنثی کنند.
طیف وسیعی از سیتوکینهای پیش التهابی و اندوتوکسینها بطور طبیعی به غشای سلولی ماکروفاژها متصل می‌شود؛ بدین معنی که این نانواسفنجها بعنوان تله‌های سراسری برای طیف گسترده‌ای از مولکولهای مولد عفونت خونی عمل می‌کنند. ژانگ اذعان داشت: “آنها می‌توانند درمقابل انواع، گونه‌ها و نژادهای مختلف باکتری عمل کنند. آنها همچنین قادر هستند تا از سلولهای ایمنی بدن عبور کرده و سپس در جریان خون بدون خارج شدن از آن، گردش کنند.
محققان از سلولهای ماکروفاژ موش برای ساخت نانواسفنجها استفاده کردند. این سلولها درون محلولی غوطه ور شدند که باعث ترکیدن آنها و باقی ماندن غشاهای آنها شد. غشاها سپس با کمک سانترفیوژ جمع‌آوری شده و پس از آن با ساختارهای نانو توپی شکلی مخلوط شدند؛ این ساختارهای نانو از پلیمر زیست تخریب پذیر ساخته شده‌بودند. در مرحله مخلوط سازی، ساختارهای نانو بطور خودبخودی غشاهای سلولی ماکروفاژها را پوشاندند.
تیم، نانواسفنجهای ماکروفاژ را به گروهی از موشهای مبتلا به عفونت کشنده باکتری E. Coli. تزریق کرد. این درمان، ۴ عدد از ۱۰ موش این گروه را زنده نگه داشت، در حالیکه تمامی موشهای گروه درمان نشده، مردند. یک دوز ار نانواسفنج ماکروفاژ، بمیزان قابل توجهی سطح سیتوکینهای پیش التهابی و اندوتوکسینها را در موشهای درمان شده کاهش داد. این مورد، باعث جلوگیری از بروز التهاب سیستمیک شد؛ و همچنین شمار باکتری‌ها را در طحال و خون این موشها کاهش داد.
ژانگ اکنون با شرکتهای زیست- دارویی بمنظور وارد کردن نانواسفنجهای ماکروفاژ به حیطه بالینی همکاری می‌کند. گام‌های بعدی شامل تولید نانواسفنجها در مقیاس گسترده و سپس اجرای آنها در آزمایشات حیوانی است.
