חוקרים מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון פיתחו מערכת אוטומטית לתכנון והכנה של חומרים מייצבים להפקת "מארז ננומטרי" – פלטפורמה לשיגור תרופות למוקדים סרטניים בגוף. במאמר שפורסם בכתב העת Biomaterials מדווחים החוקרים כי באמצעות המערכת החדשנית הם פיתחו חומרים ליצירת פלטפורמה כזו ואף הדגימו, בניסויים פרה-קליניים, את יעילותם בגידולים סרטניים מוצקים.
תרופות כימותרפיות מכילות רעלים ייעודיים שנועדו לחסל תאים סרטניים. אחת הבעיות בטיפולים כימותרפיים קונבנציונליים היא שפחות מאחוז אחד של החומר התרופתי מגיע ליעדו, כלומר לתאי הסרטן. שאר החומר מתפזר בגוף ופוגע גם ברקמות בריאות. מכך נובעות תופעות הלוואי המוכרות כחלק מהטיפולים הללו; בחילה כתוצאה מפגיעה ברקמת המעי, נשירת שיער, ותופעות נוספות וחמורות יותר.
במחקרם החדש מציגים חוקרי הטכניון פריצת דרך בתחום, שעשויה לקדם את הרפואה לעתיד שבו תופעות לוואי שכאלה כבר לא יהיו מנת חלקם של המטופלים. החוקרים מציעים תהליך אוטומטי לפיתוח חומרים אופטימליים ליצירתן של הקפסולות שיעבירו את החומרים ביעילות רבה יותר, ובפגיעה מינימלית ברקמות בריאות. המערכת שפיתחו בטכניון משמשת הן כרובוט-כימאי שמסנתז חומרים חדשים והן כרובוט-רוקח שמכין מהם ננו-קפסולות שכולאות את התרופה האנטי-סרטנית.
"הטכנולוגיה שפיתחנו מבוססת על תופעה מעניינת שנקראת AIE, פליטת אור המבוססת על מצב הצבירה של התרופה", מסביר ד"ר שמאי, שבמעבדתו נערך המחקר. "מדובר באפקט שגורם לכך שבצורתה המוצקה, או הצבירית (aggregated), התרופה פולטת אנרגיית אור רבה, אולם כאשר היא מסיסה או יציבה בתוך קפסולה היא כמעט לא פולטת אור כלל. מתוך כ-40 תרופות שבדקנו מצאנו עשר תרופות חדשות שבהן מתרחש האפקט הזה".
על בסיס ההבנה הזו, המערכת האוטומטית שפותחה בטכניון מאפשרת לדעת, לפי אנרגיית האור שנפלטת מהתרופה, איזה חומר יוצר את הננו-חלקיקים הטובים ביותר לאותה תרופה. שיטה זו הובילה לגילויו של חומר מייצב חדש שתכונותיו מקנות לו יתרונות רבים על פני החומרים הקיימים המשמשים ליצירת קפסולות ננומטריות להובלת תרופות.
החומר החדש, 595R, נוצר בתגובה כימית ירוקה, כלומר תגובה שאינה מצריכה שימוש בממסים אורגניים מזהמים ורעילים. הוא מפגין יעילות גבוהה מאוד (90%) של העמסת תרופה ומאפשר לנבא את יעילות הטיפול. בניסויים הפרה-קליניים הודגמה יעילותה של הקפסולה המבוססת עליו בטיפול בגידולים מוצקים הנובעים ממוטציה הנפוצה בסרטן ריאות, סרטן לבלב וסרטן מעי.
החוקרים גילו כי החומר אף החדש עדיף על החומרים הקיימים בהיבטים שונים ובהם יעילות, בטיחות, אחידות החלקיקים המרכיבים אותו, יציבות לאורך זמן ומספר התרופות שאפשר "לעטוף" ולייצב בעזרתו. כל אלה הופכים אותו למייצב-על המתאים לתחום ההולך ומתרחב של טיפול באמצעות קפסולות ננומטריות.
המחקר נערך בפקולטה להנדסה ביו-רפואית בהובלת הדוקטורנטית יובל הריס ומנהלת המעבדה ד"ר חגית ששון-באור במעבדתו של ד"ר יוסי שמאי לננו-רפואה אנטי-סרטנית וננו-אינפורמטיקה.