نقش پلیمرهای چاپ شده مولکولی (MIPs) در تشخیص بیومارکرهای سرطان سینه

سرطان سینه به عنوان شایع‌ترین سرطان بین زنان، سالانه بیش از دو میلیون و سیصد هزار نفر  در سراسر دنیا به آن مبتلا می‌شوند. بنابراین تشخیص زودهنگام آن به کاهش مرگ‌ومیر کمک زیادی می‌کند. از دهه نود هر ساله، ماه اکتبر ماه صورتی نامیده می‌شود زیرا مردم در سراسر جهان رنگ صورتی را انتخاب می‌کنند و روبان صورتی را برای افزایش آگاهی در مورد سلامت سینه به نمایش می‌گذارند. سرطان سینه با ماموگرافی، سونوگرافی سینه و تصویربرداری رزونانس مغناطیسی پستان تشخیص داده می‌شود. اما به طور کلی، یکی از روش‌های بسیار قابل اعتماد و در عین حال پرزحمت و زمان‌بر برای تشخیص سرطان، ارزیابی بافت‌های سرطانی است. بنابراین استفاده از تکنیک‌های جدید، ساده و سریع که قادر به شناسایی بیومارکرهای سرطان سینه در غلظتهای پائین باشند، مورد نیاز است.

به طور کلی بیومارکر، یک مولکول، پروتئین، ژن یا مشخصه طبیعی است که توسط آن می‌توان یک فرآیند پاتولوژیک یا فیزیولوژیکی خاص، بیماری و غیره را شناسایی کرد. البته لازم به ذکر است که استفاده از بیومارکرها ممکن است برای همه مفید نباشد. بیومارکرهای سرطان سینه شامل پروتئین‌هایی از جمله CA 15-3 ،HER2 ،CEA، سیالیک اسید، ایزوفرم‌های p53، همچنین اگزوزوم‌ها و نوکلئیک اسیدها هستند.

از این رو تکنیک‌های جدیدی برای شناسایی سریع و به موقع سرطان سینه که منجر به کاش میزان مرگ‌ومیر ناشی از پیشرفت سرطان می‌شود، مورد نیاز است. امروزه استفاده از پلیمرهای چاپ شده مولکولی (MIP) که توانایی بالایی برای اتصال به مولکول‌های الگو که همان بیومارکرها هستند، بسیار مورد توجه دانشمندان قرار گرفته است. این پلیمرها دارای حفره‌هایی هستند که از نظر شکل، اندازه و عملکرد کاملا منطبق با مولکول‌های الگو هستند. MIPها به عنوان یکی از جالب‌ترین بیوموادها برای رویکردهای درمانی به کار گرفته شده‌اند. هدف نهایی استفاده از روش چاپ مولکولی، تولید MIPهایی است که دارای خواص مشابه و قابل مقایسه با گیرنده‌های بیولوژیکی هستند و از آن‌ها به عنوان یک جایگزین مناسب در سیستم‌های بیولوژیکی استفاده می‌شود.

به طور کلی یک MIP از مونومرهای دارای گروه‌های عاملی، الگو، پیوند متقابل، حلال و یک آغازگر تشکیل شده است. پیوند الگوها و مونومرها در ساخت موفقیت آمیز یک MIP بسیار مهم است. وجود گروه‌های عاملی مختلف مانند آمین، کربوکسیل، هیدروکسیل، آمید و استر در قالب در برهم‌کنش بین مونومر و الگو بسیار مهم است. در این فرآیند، مولکول الگو و مونومر با برهم‌کنش‌های مختلفی از جمله پیوندهای هیدروژنی و برهم‌کنش‌های دوقطبی-دوقطبی، یونی و جابجایی لیگاند به هم متصل می‌شوند. برهم‌کنش‌های ویژه بین مونومر و الگو سبب اتصال انتخابی مولکول الگو در میان سایر مولکول‌های موجود در محیط در شبکه پلیمری می‌شود. پس از اتصال مونومر و الگو از طریق روش‌های مختلف اتصال، یک عامل پیوند متقابل برای شروع فرآیند پلیمریزاسیون مورد نیاز است و در نتیجه یک شبکه پلیمری سه بعدی خاص برای الگوی هدف ایجاد می‌شود. غالبا در سنتز MIP از برهم‌کنش‌های غیر کووالانسی که بسیار شبیه به سیستم‌های تشخیص بیولوژیکی مانند آنزیم-سوبسترا، کمپلکس‌های آنتی‌بادی-آنتی‌ژن و غیره است، استفاده می‌شود. در انتها با خارج کردن مولکول الگو با حلال مناسب، یک شبکه پلیمری سه بعدی دارای حفره کاملا اختصاصی برای مولکول الگو حاصل می‌شود.

طی سال‌های اخیر دانشمندان با بکارگیری تکنیک‌های مختلف برای سنتز پلیمرهای چاپ شده مولکولی، تلاش کردند تا بیومارکرها را شناسایی کرده و با تشخیص زود هنگام مانع از مرگ و میر زنان در اثر ابتلا به سرطان سینه شوند. فناوری‌های مبتنی بر MIP کم‌هزینه، ساده و با کارایی بالا هستند که با استفاده از فناوری نانو و استفاده از نانوذرات مغناطیسی می‌توانند کارآمدتر شوند. نانوذرات مغناطیسی پلیمری به دلیل جدا شدن آسان از محلول نمونه یا ردیابی آسان در بدن، عملکرد قابل قبولی در زمینه شناسایی از خود نشان داده‌اند.

پس از اتصال مولکول‌های الگو با حفره‌های اختصاصی در MIP، میزان اتصال الگو  با استفاده از روش‌هایی از جمله الکتروشیمی، رنگ‌سنجی و فلوئورسانس بررسی می‌شود. تغییرات حاصل در هرکدام از روش‌های ذکر شده میزان عملکرد و موفقیت یک سیستم پلیمر چاپ شده مولکولی برای به دام انداختن مولکول الگو را نشان می‌دهد و از این طریق بیومارکرها شناسایی می‌شوند.

طی سال‌های اخیر دانشمندان با بکارگیری تکنیک‌های مختلف برای سنتز پلیمرهای چاپ شده مولکولی، تلاش کردند تا بیومارکرها را شناسایی کرده و با تشخیص زود هنگام مانع از مرگ و میر زنان در اثر ابتلا به سرطان سینه شوند. فناوری‌های مبتنی بر MIP کم‌هزینه، ساده و با کارایی بالا هستند که با استفاده از فناوری نانو و استفاده از نانوذرات مغناطیسی می‌توانند کارآمدتر شوند. نانوذرات مغناطیسی پلیمری به دلیل جدا شدن آسان از محلول نمونه یا ردیابی آسان در بدن، عملکرد قابل قبولی در زمینه شناسایی از خود نشان داده اند.
پس از اتصال مولکول‌های الگو با حفره‌های اختصاصی در MIP، میزان اتصال الگو با استفاده از روش‌هایی از جمله الکتروشیمی، رنگ‌سنجی و فلوئورسانس بررسی می‌شود. تغییرات حاصل در هرکدام از روش‌های ذکر شده میزان عملکرد و موفقیت یک سیستم پلیمر چاپ شده مولکولی برای به دام انداختن مولکول الگو را نشان می‌دهد و از این طریق بیومارکرها شناسایی می‌شوند.

پس از اتصال مولکول‌های الگو با حفره های اختصاصی در MIP، میزان اتصال الگو  با استفاده از روش‌هایی از جمله الکتروشیمی، رنگ‌سنجی و فلوئورسانس بررسی می‌شود. تغییرات حاصل در هرکدام از روش‌های ذکر شده میزان عملکرد و موفقیت یک سیستم پلیمر چاپ شده مولکولی برای به دام انداختن مولکول الگو را نشان می‌دهد و از این طریق بیومارکرها شناسایی می‌شوند.

از دیگر کاربردهای MIPها درمان سرطان سینه است و جایگزین مناسبی برای روش‌های سخت شیمی درمانی است. محققان زیادی با استفاده از روش‌های مختلف و بکارگیری این دسته از پلیمرها سعی در درمان بیماری دارند. همچنین از MIPها در شناسایی داروهای درمان سرطان با دوزهای درمانی بیشتر از حد مجاز در نمونه مایعات بیولوژیکی بدن استفاده می‌شود.

با وجود پتانسیل عظیم MIP‌ها برای تجاری‌سازی، با این حال، کاربرد موفقیت آمیز آن‌ها در حل مشکلات دنیای واقعی هنوز به وضوح بیان نشده است و به عنوان یک چالش شناخته می‌شود. استفاده از MIP در درمان سرطان به دلیل دشواری و ناهماهنگی بافت‌های سلول سرطانی هنوز در مراحل اولیه است، اما همچنان می‌تواند یکی از روش‌های غیرتهاجمی برای تشخیص سرطان باشد. با این حال، بهینه‌سازی سنتز و خواص MIP ها، و همچنین ادغام رشته‌های دیگر برای کمک به تولید MIP، باعث می‌شود این آنتی‌بادی‌های مصنوعی در تشخیص و درمان سرطان توانایی بسیاری داشته باشند.

منبع خبر:

https://www.mdpi.com/1422-0067/24/4/4105

https://biomaterialsres.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40824-023-00388-5