חוקרים בטכניון פיתחו מערכת אוטומטית לתכנון והכנה של חומרים מייצבים להפקת "מארז ננומטרי" – פלטפורמה לשיגור תרופות למוקדים סרטניים בגוף. במאמר בכתב העת Biomaterials מדווחים החוקרים כי באמצעות המערכת החדשנית הם פיתחו חומרים ליצירת פלטפורמה כזאת, ואף הדגימו בניסויים פרה־קליניים את יעילותם בגידולים סרטניים מוצקים.
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. תרופות כימותרפיות מכילות רעלים ייעודיים שנועדו לחסל תאים סרטניים. אחת הבעיות בטיפולים כימותרפיים קונבנציונליים היא שפחות מ־1% של החומר התרופתי מגיע ליעדו – תאי הסרטן עצמם.
שאר החומר מתפזר בגוף ופוגע גם ברקמות בריאות. מכך נובעות תופעות הלוואי המוכרות - בחילה (כתוצאה מפגיעה ברקמת המעי) ונשירת שיער - ותופעות חמורות אף יותר. הפגיעה הכימותרפית ברקמות בריאות היא הרקע לפיתוחן של "אריזות" ייעודיות - קפסולות ננומטריות הנושאות את התרופה אל היעד ושם משחררות אותה, תוך מניעה של זליגתה לרקמות בריאות.
כ־40 מוצרי ננו־רפואה, ובהם חיסוני פייזר ומודרנה לנגיף הקורונה, כבר אושרו על ידי ה־FDA, אך פיתוחן של קפסולות הובלה כאלה הוא אתגר טכנולוגי מורכב, ולכן קבוצות מחקר רבות עובדות על שיפורו. במאמר ב־Biomaterials מציגים חוקרי הטכניון פריצת דרך בנושא זה: תהליך אוטומטי לפיתוח חומרים אופטימליים ליצירתן של קפסולות אלה. המערכת שפיתח הטכניון משמשת הן כרובוט־כימאי שמסנתז חומרים חדשים והן כרובוט־רוקח שמכין מהם ננו־קפסולות שכולאות את התרופה האנטי־סרטנית.
"הטכנולוגיה שפיתחנו", מסביר ד"ר שמאי, "מבוססת על תופעה מעניינת שנקראת AIE – פליטת אור המבוססת על מצב הצבירה של התרופה. אפקט זה גורם לכך שבצורתה המוצקה, או הצבירית (Aggregated), היא פולטת אנרגיית אור רבה, אבל כשהיא מסיסה או יציבה בקפסולה היא כמעט לא פולטת אור. מתוך כ־40 תרופות שבדקנו מצאנו עשר תרופות חדשות שבהן מתרחש האפקט הזה".
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.
החוקרים גילו כי החומר 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.
החומר החדש, 595R, נוצר בתגובה כימית ירוקה, כלומר תגובה שאינה מצריכה שימוש בממיסים 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.