استفاده از فناوری نانو برای درمان پوکی استخوان

به گزارش صنعت نیوز، پوکی استخوان زمانی ظاهر می‌شود که توده استخوانی و تراکم مواد معدنی ، کاهش یافته یا استحکام و ساختار استخوان تغییر کند و در نتیجه منجر به از دست رفتن تراکم استخوان و افزایش خطر شکستگی استخوان می‌شود.

آمار‌های بنیاد مطالعات سلامت استخوان و پوکی استخوان (BHOF) حکایت از آن دارد که از هر چهار مرد ۵۰ ساله و بالاتر، یک نفر و از هر دو زن، یک نفر در معرض شکستن استخوان به‌عنوان علامت پوکی استخوان هستند.

طبق گفته کارشناسان، پوکی استخوان تا سال ۲۰۲۵ میلادی سالانه حدود سه میلیون شکستگی و تقریباً بیست و پنج میلیارد دلار هزینه در پی خواهد داشت.

توسعه پوکی استخوان با اندازه‌گیری تراکم معدنی استخوان مشخص می‌شود. شروع درمان این بیماری نیز معمولاً شامل پیشگیری از افتادن یا ضربات ناگهانی، مصرف کافی کلسیم (حداقل ۱۲۰۰ میلی‌گرم در روز)، مصرف ویتامین D (حداقل ۷۰۰ تا ۸۰۰ واحد در روز) و دریافت درمان پزشکی با یک بیس‌فسفونات مانند اسید ایباندرونیک است.

بیس‌فسفونات‌ها سرعت تجزیه استخوان را در بدن انسان کاهش داده و در نتیجه خطر شکستگی استخوان کاهش یافته و تراکم استخوان حفظ می‌شود. رالوکسیفن (تعدیل‌کننده انتخابی گیرنده استروژن)، تری پاراتید (هورمون پاراتیروئید)، کلسی تونین، یا درمان‌های جایگزین هورمونی نیز برای درمان زیرگروه‌های خاص بیماران در نظر گرفته می‌شوند.

با وجود پیشرفت‌های قابل توجه در درمان پوکی استخوان، اما بسیاری از بیماران به‌دلیل نگرانی در مورد عوارض جانبی غیرمعمول و فقدان شواهد معتبر برای اثربخشی طولانی‌مدت دارو‌های تجویزی (به ویژه بیس‌فسفونات)، از مصرف آن‌ها خودداری می‌کنند. بنابراین، همچنان نیاز بالینی به کشف استراتژی‌هایی برای بهبود انطباق بیماران و پذیرش این دارو‌ها وجود دارد. اخیراً ادغام علم نانو و دارورسانی نویدبخش فرموله کردن یک درمان هدفمند و طولانی‌مدت برای بیماران پوکی استخوان بوده است.

یکی از استراتژی‌های جدید برای بهبود درمان پوکی استخوان، توسعه سامانه های دارو رسانی مبتنی بر نانومواد بوده که استخوان را هدف قرار می‌دهند. این سیستم‌های نانودارویی، سمیت را کاهش داده و اثربخشی درمانی و مشخصات فارماکوکینتیک عوامل درمانی را افزایش می‌دهند. تاکنون نانوپلتفرم‌های متعددی برای درمان پوکی استخوان معرفی شده است. به‌عنوان مثال، هیدروکسید‌های دو لایه‌ای (LDHs) و سیلیکات و نانوذرات گرافن به‌عنوان کاندید‌های قابل توجهی در حال ظهور هستند.

مهدی رضوی، استادیار دانشگاه مرکزی فلوریدا (UCF) و دانشجویانش نیز اخیراً یک روش نانویی جدید مبتنی بر نانوحباب‌ها برای درمان پوکی استخوان با استفاده از کاتپسین K (CTSK) کشف کردند. CTSK نقش مهمی در فرآیند تحلیل استخوان ایفا می‌کند. نانوحباب‌ها سلول‌های استئوکلاست (سلول‌های استخوانی که ژن CTSK را در خود جای داده‌اند) را هدف قرار داده و از تماس siRNA با محیط اطراف محافظت می‌کند. در این روش، سیستم تحویل با کاهش سرعت توزیع دارو، به طولانی‌تر شدن اثربخشی فرآیند کمک می‌کند. مزیت نانوحباب‌های پاسخگو به اولتراسونیک این است که به‌عنوان یک فناوری دوگانه عمل نموده که در آن از امواج فراصوت برای مختل کردن حباب‌ها، انتقال ژن و حتی کمک به رشد استخوان استفاده می‌شود.

از منظر قابلیت تجاری‌سازی فناوری‌های نانویی مرتبط با پوگی استخوان، باید گفت که بسیاری از شرکت‌های فعال در حوزه علوم نانو در حال توسعه پلتفرم‌های تشخیصی و درمانی برای این بیماری هستند که از آن جمله می‌توان به نانوکس (Nanox) اشاره نمود. این شرکت ابزار‌های تصویربرداری پزشکی مبتنی بر هوش مصنوعی (AI) را برای غربالگری شاخص‌های اولیه بیماری توسعه می‌دهد. نانوکس در سال ۲۰۲۲ تأییدیه FDA را برای دستگاه HealthOST خود دریافت کرد. این ابزار هوش مصنوعی، تراکم استخوان پایین و شکستگی‌های مرتبط با پوکی استخوان را اندازه‌گیری می‌کند. گزارش‌ها حکایت از دقت ۹۰ درصدی این روش دارد.

پیشرفت در علم نانو باعث پیدایش تکنیک‌های جدیدی برای بهبود ویژگی‌های درمانی پوکی استخوان شده است. توسعه نانوحامل‌ها نوید کاربرد‌های بالینی آن‌ها برای رساندن دارو به بافت‌های استخوانی دارند. این نانودارو‌ها به گسترش فرصت‌های درمانی، بهبود غلظت موضعی دارو و کاهش اثرات منفی خارج از هدف کمک می‌کنند. در همین راستا، در حال حاضر تحقیقات متمرکزی بر انتشار، پایداری و ایمنی دارو با تمرکز بر بهینه‌سازی نانوحامل‌ها در حال انجام و پشتیبانی است.