במחקר שנערך במכון לננו-טכנולוגיה ולחומרים מתקדמים באוניברסיטת בר-אילן, פותחה שיטה שמאפשרת כניסה יעילה יותר לעור מזו שמתאפשרת כיום, של מגוון חומרים הכוללים תרופות ותכשירים קוסמטיים. המחקר, שפורסם לאחרונה בכתב העת ACS Nano, כולל ייצור חלקיקים ננו-מטריים מיהלומים המסוגלים לחדור את העור, כמו גם פיתוח שיטה אופטית מבוססת לייזר המאפשרת זיהוי וכימות של חדירת היהלומים לשכבות השונות של העור, באופן בטוח, לא פולשני ושאינו דורש ביופסיה.
האתגר הגדול: לחדור לעור
אחד האיברים הגדולים ביותר בגוף האדם, וללא ספק הנגיש ביותר ביניהם, הוא העור. העור נועד לחצוץ בין איברי הגוף לבין העולם שמחוצה לו, והוא ממלא את תפקידו ביעילות מופלאה. זוהי הסיבה שבגללה טיפולים תרופתיים רבים אינם ניתנים דרכו - הבידוד המוצלח לא מאפשר זאת. כך, גם תכשירים קוסמטיים רבים אינם מחלחלים לשכבות העמוקות של העור, בוודאי שלא מעבר להן.
על כך יש לברך כמובן, אלא שהיכולת להעביר חומרים דרך העור פנימה אל תוך הגוף עשוייה במקרים מסוימים לאפשר לאנשי הרפואה יתרונות טיפוליים במגוון מצבים רפואיים.
כיום קיימים תכשירים רפואיים שניתנים דרך העור, כמו מדבקות ניקוטין לגמילה מעישון, אך בטיפולים מהסוג מתאפשרת חדירה של חלקיקים בגודל שמתחת ל-0.1 מיקרון (אלפית הסנטימטר). כדי לאפשר טיפול תרופתי או קוסמטי דרך העור, צריך לייצר חלקיקים קטנים מספיק.
גם לאחר הצלחת ייצור והחדרה של חלקיקים קטנים לגוף, נותר אתגר המעקב. המעקב אחריהם הוא חיוני. כדי שיוכלו החוקרים למדוד את יעילות כל תרופה ותרופה שניתנת דרך הננו-יהלומים, חייבים להיות מסוגלים לעקוב אחריהם בתוך רקמות הגוף. נוסף על כך, מדובר בדרך טיפולית שהיא עדיין לא מפותחת דיה במחקר או בקליניקה; כדי שניתן יהיה לקדם את המחקר בתחום ולהביאו ליישום, כמו גם לפתח דרכים ושיטות לכיוון אותם חלקיקים לרקמות המטרה - יש צורך בידיעה מפורטת ככל שניתן על מה שקורה להם בגוף.
המטרה בסופו של דבר היא להביא את החלקיקים לרקמה הפגועה, תוך מניעה של הגעת החומרים למקומות בלתי רצויים - כמו מערכת הדם ואיברים רגישים. המידע על מיקום החלקיקים הכרחי לשם שימוש מבוקר בתכשירים.
כיום, השימוש בחלקיקים ננו-מטריים (שאינם יהלומים) מתאפשר הודות למעקב על דרך הביופסיה, שהיא הדרך היחידה עד כה מיקומם. החוקרים מקווים שהשיטה החדשה שפיתחו לזיהוי היהלומים בגוף, המתבססת על תכונותיהם המיוחדות של האבנים היקרות - תאפשר שימוש רווח ובטוח יותר בהסעת התרופות באופן הזה לרקמות הזקוקות לריפוי.
ננו-יהלומים: החלקיקים שחודרים את העור
במסגרת המחקר, שילבו כוחות אנשי המכון לננו-טכנולוגיה ולחומרים מתקדמים באוניברסיטת בר-אילן, יחד עם אנשי הפקולטה להנדסה והמחלקה לכימיה, וייצרו ננו-יהלומים, כלומר, רסיסי יהלומים בסדר גודל של מיליונית המילימטר - אלה הם חלקיקים שגודלם מאפשר להם לחדור לעור.
היהלומים המלאכותיים והזעירים מיוצרים באמצעות פיצוץ חומרי נפץ בתוך תא סגור. בתנאים אלה הטמפרטורה והלחץ הגבוהים גורמים לאטומי הפחמן הנמצאים בחומרי הנפץ להתחבר לכדי יהלומים. הננו-יהלומים הנוצרים בתהליך, קטנים דיים כדי שיוכלו לחדור לרקמות מבלי לגרום לנזק לגוף, והם ויכולים אפילו להיכנס אל תוך תאים.
משמעות הדבר היא כי הם יכולים להיות נשאים לתרופות שונות; ניתן לדמות את היהלומים למשאיות מלאות בתרופה, כאלה שניתן אףיהיה לשלוט במרחק ובמיקום שאליהם הן מגיעות. תכונותיהם הכימיות של הננו-יהלומים מאפשרות להם להיות נשאים מוצלחים למגוון תרופות, אשר למעשה מצפות את החלקיקים לפני שהם מוחדרים לגוף.
הננו-יהלומים הם סוג חדש של ננו-חלקיקים בשירות הרפואה, והם עשויים מחומר שאף הוכח בעבר גם כנוגד חמצון יעיל. לדברי החוקרים, התכונה הזאת לא רק מבטיחה שחדירת החלקיקים אל הגוף לא תגרום נזק, אלא תוכל להיות בעלת ערך טיפולי בפני עצמה.
איך עוקבים אחריהם?
השיטה האופטית שפיתח צוות המחקר מאפשרת לזהות את ריכוזי היהלומים היחסיים בשכבות העור השונות (אפידרמיס, דרמיס ושומן) באמצעות חישה המבוססת על לייזר באורך הגל הכחול. בבדיקות וטיפולים בגוף האדם משתמשים בדרך כלל באורך גל אדום, אך הייחוד במקרה זה הוא שהיהלומים מגיבים דווקא לאורך גל כחול.
כחלק מהבדיקה, המטופלים נחשפים למשך כמה שניות לקרן לייזר כחולה, באופן שאינו מסכן אותם. מערכת אופטית יוצרת מעין צילום המבוסס על אלגוריתם מיוחד, אשר דרכו ניתן להסיק שינויים אופטיים ברקמה המטופלת, זאת על דרך ההשוואה לרקמה סמוכה שאינה מטופלת. התוצאה מאפשרת לדעת היכן בעור נמצאים הננו-יהלומים, הן מבחינת מיקומם במרחב, והן מבחינת העומק שבו הם מצויים. כך, מתקבלת מעין תמונה תלת מימדית, הכוללת את ריכוז החלקיקים בכל נקודה ונקודה.
"מדובר בפריצת דרך כפולה הן בתחום רפואת העור והן בתחום ההנדסה האופטית", מציין פרופ' דרור פיקסלר, ראש המכון לננו-טכנולוגיה וחומרים מתקדמים בבר-אילן וחבר בצוות המחקר. "מחקר זה יכול להיות הדלת שתפתח את האפשרות לקידום פיתוח תרופות עוריות מבוקרות לצד תכשירי קוסמטיקה חדישים בטכנולוגיית ננו מתקדמת".
עכשיו מקווים החוקרים למצוא שותף, כמו למשל חברת תרופות או כל משקיע אחר, שיהיה מעוניין לרכוש את הטכנולוגיה ולהתחיל בתהליך המאתגר שבסופו יוכלו לקבל אישור לתרופה. "יש כאן הבטחה גדולה עבור עולם הזרקת התרופות התת עוריות. זה צעד נוסף בדרך ליכולת שלנו להפוך את עולם הננו-חלקיקים שמסיעים תרופות דרך העור - לשיטה שמיושמת בשטח, ובהחלט מבטיחה להפוך את חייהם של רבים לפשוטים וטובים יותר", מציינת הדוקטורנטית חנה שפירא, אשר הובילה את המחקר ממעבדתו של פרופ' פיקסלר.