درمان بانانوذرات درمانگر

یک جرعه ازجهان دانش

بهارسادات موسوی

[ گزارش ازپژوهش های تازه ]

پژوهشگران دانشگاه تگزاس با استفاده از نانوذراتی گل‌مانند موفق شده‌اند عملکرد سلول‌های مغزی را بهبود دهند و از آن‌ها در برابر آسیب‌های اکسیداتیو محافظت کنند.

گفتنی است ؛ در قلب یکی از مهم‌ترین مراکز پژوهشی جهان، نوآوری‌ نوینی در عرصه علوم اعصاب ارائه شده که می‌تواند مسیر درمان بیماری‌های مغزی را دگرگون کند. پژوهشگران مرکز تحقیقاتی AgriLife در دانشگاه تگزاس A&M با استفاده از ذراتی به شکل گل‌های فلزی در مقیاس نانو — که به آن‌ها نانوفلور (Nanoflower) گفته می‌شود — موفق به بازسازی و محافظت از سلول‌های مغزی شده‌اند. این دستاورد می‌تواند آغازگر نسلی نو از درمان‌های بیماری‌های تحلیل‌برنده‌ی عصبی همچون پارکینسون و آلزایمر باشد.

بر پایه‌ی مقاله‌ای که در نشریه Journal of Biological Chemistry منتشر شده است، نانوفلورها قادرند عملکرد میتوکندری‌ها را در سلول‌های مغزی بهبود بخشند؛ میتوکندری‌هایی که مانند موتورخانه‌های سلولی، مسوول تأمین انرژی حیاتی بدن هستند. این نانوذرات نه‌تنها از سلول‌ها در برابر آسیب اکسیداتیو محافظت می‌کنند، بلکه با ارتقاء سلامت میتوکندری‌ها، فرآیند ترمیم و بازسازی سلولی را نیز تسهیل می‌سازند.

این مطالعه حاصل همکاری میان چارلز میچل، دانشجوی دکتری در دانشکده علوم زیستی دانشگاه تگزاس A&M، و میخائیل ماتویِنکا، پژوهشگر این مجموعه است. هدایت پروژه بر عهده‌ی دیمیتری کوروسکی (Dmitry Kurouski)، دانشیار بیوشیمی و عضو مؤسسه AgriLife برای ارتقای سلامت از طریق کشاورزی بود.

کوروسکی در این‌باره می‌گوید: «این نانوگل‌ها زیر میکروسکوپ ظاهری چشم‌نواز دارند، اما عملکردشان درون سلول‌ها به‌مراتب شگفت‌انگیزتر است. آن‌ها با بهبود کارکرد سلول‌های مغزی، به یکی از مهم‌ترین علل زیربنایی بیماری‌های عصبی که همواره از درمان‌های مؤثر گریزان بوده‌اند، پاسخ می‌دهند.»

میتوکندری‌ها به‌طور معمول، مواد غذایی را به انرژی قابل‌استفاده تبدیل می‌کنند. اما این فرایند همیشه پاک و بدون پسماند نیست. در طی این فرایند، مولکول‌هایی ناپایدار موسوم به گونه‌های فعال اکسیژن تولید می‌شوند که اگر کنترل نشوند، می‌توانند به بافت‌ها آسیب برسانند.

برای بررسی توان درمانی نانوفلورها، تیم کوروسکی از دو نوع مختلف این ذرات (دی‌سولفید مولیبدن یا MoS₂ و دی‌سلنید مولیبدن یا MoSe₂) در محیط کشت سلول‌های عصبی و آستروسیت‌ها استفاده کردند. تنها ۲۴ ساعت پس از آغاز درمان، سطوح گونه‌های فعال اکسیژن به‌طور چشم‌گیری کاهش یافت و نشانه‌هایی از بهبود در تعداد و کیفیت میتوکندری‌ها مشاهده شد.

کوروسکی می‌گوید: «حتی در سلول‌های سالم هم مقداری استرس اکسیداتیو طبیعی است، اما نانوفلورها عملکرد میتوکندری‌ها را به‌گونه‌ای تنظیم می‌کنند که سطح این مواد سمی تقریباً به صفر می‌رسد.»

در گام بعد، پژوهشگران تأثیر نانوفلورها را نه‌تنها در سطح سلولی بلکه در سطح موجود زنده بررسی کردند. آنان از کرم‌های آزمایشگاهی Caenorhabditis elegans که در تحقیقات عصبی کاربرد گسترده‌ای دارند، بهره بردند. نتایج نشان داد کرم‌هایی که با نانوفلور درمان شده بودند، چندین روز بیشتر از همتایان خود که درمان نشده بودند، زنده ماندند. همچنین میزان مرگ‌ومیر در مراحل اولیه زندگی آن‌ها به‌طور معناداری کاهش یافت.

در ادامه‌ی مسیر، کوروسکی و تیمش قصد دارند بررسی‌هایی دقیق‌تر درباره سمیت، پایداری و نحوه پراکندگی این نانوذرات در مدل‌های پیچیده‌تر حیوانی انجام دهند.

با وجود سال‌ها پژوهش، درمان مؤثری برای محافظت از سلول‌های عصبی یافت نشده و بیشتر داروهای موجود صرفاً علائم بیماری را مدیریت می‌کنند. اما کوروسکی معتقد است فناوری نانوفلورها با هدف‌گیری مستقیم سلامت میتوکندری و کاهش استرس اکسیداتیو، می‌تواند دریچه‌ای تازه به‌سوی درمان ریشه‌ای بیماری‌های عصبی بگشاید.

تیم تحقیقاتی وی با همکاری نهاد نوآوری دانشگاه تگزاس A&M، درخواست ثبت اختراعی برای استفاده از نانوفلورها در درمان‌های محافظت‌کننده‌ی عصبی تنظیم کرده‌اند. آن‌ها همچنین در نظر دارند در مراحل بعدی با دانشکده پزشکی دانشگاه برای بررسی کاربرد نانوفلورها در درمان سکته مغزی، آسیب‌های نخاعی و بیماری‌های تحلیل‌برنده عصبی همکاری کنند.

کوروسکی در پایان خاطرنشان کرد: «ما بر این باوریم که نانوفلورها می‌توانند به یک طبقه‌ی درمانی جدید تبدیل شوند. هدف ما این است که مطمئن شویم این فناوری ایمن، مؤثر و دارای سازوکار مشخصی است. اما آنچه تاکنون دیده‌ایم، نوید پتانسیلی خارق‌العاده را در دل این نانوذرات نهفته دارد.»

 

راکتورهای هسته ای خودکار می شوند

آمریکا تمام توان فناورانه خود را برای توسعه انرژی هسته ای به کار گرفته و اکنون نیز هوش مصنوعی را در مرکز راکتور به کار می گیرد.

به گزارش اینترستینگ انجینرینگ، در همین راستا آزمایشگاه ملی آیداهو (INL) قراردادی با آمازون وب سرویسز (AWS) امضا کرده تا توسعه سیستم‌های هسته‌ای خودران را تسریع کند.

این آزمایشگاه در تلاش برای کاهش هزینه ها، فشرده کردن زمانبندی و خودکارسازی واحدهای هسته ای از زیرساخت ابر رایانشی پیشرفته AWS و مدل های بنیادی آن برای توسعه ابزارهای هوش مصنوعی عصر جدید استفاده خواهد کرد. طرح مذکور بخشی از یک رقابت گسترده‌تر برای مدرن‌سازی صنعت هسته ای است که زمانی با بوروکراسی سنگین و هزینه‌های میلیارد دلاری مواجه بود و اکنون محققان تلاش دارند هوش مصنوعی را برای بازطراحی نحوه اجرا، ساخت و بهره‌برداری از انرژی هسته‌ای به کار گیرند.

جان واگنر، مدیر آزمایشگاه ملی آیداهو در این باره می گوید: همکاری ما با آمازون وب سرویسز گامی مهم در پیشرفت یکپارچه‌سازی فناوری‌های پیشرفته هوش مصنوعی در پژوهش‌ها و طرح‌های توسعه انرژی هسته‌ای ما به شمار می‌رود. این همکاری نشان دهنده نقش مهم مرتبط کردن آزمایشگاه انرژی هسته ای کشور با AWS است. با اتکا به ابر رایانشی و ابزارهای هوش مصنوعی نوین این شرکت می توان به کارگیری انرژی هسته ای در آمریکا را سرعت بخشید.

کریس ریتر، مدیر بخش محاسبات علمی و هوش مصنوعی در آزمایشگاه ملی آیداهو در این باره می گوید:از طریق همکاری با AWS، به مدل‌های هوش مصنوعی، واحدهای پردازش گرافیکی (GPU) و خدمات ابری تخصصی دسترسی داریم که به پژوهشگران امکان استفاده از بسیاری از مدل‌های پایه پیشرفته را برای ساخت برنامه‌های کاربردی در حوزه انرژی هسته‌ای می‌دهد.

این همکاری بخشی از تلاش وسیع تر INL برای ابداع اکوسیستم هسته ای — هوش مصنوعی است که آزمایشگاه های وزارت انرژی آمریکا، شرکت های فناوری و توسعه دهندگان انرژی را بهم متصل می کند. هدف اصلی نیز فعالسازی راکتورهای هسته ای مجهز به هوش مصنوعی که سریع تر ساخته می شوند، ایمن تر کار می کنند و طراحی هوشمندتری دارند.

این قرارداد تقریباً بلافاصله پس از همکاری مشابهی بین وستینگهاوس و گوگل کلاد منعقد می‌شود که در آن پلتفرم‌های هوش مصنوعی این غول فناوری با داده‌ها و ابزارهای هسته‌ای اختصاصی وستینگهاوس یکپارچه شدند تا ساخت سیستم‌های AP۱۰۰۰ و ریزراکتورهای آن تسریع شود.

 

کشف یک منبع انرژی غیر منتظره در یک منظومه نادر

تلسکوپ «آی‌ایکس‌پی‌ای» ناسا یک منظومه دوتایی مرموز را ردیابی کرده و یک منبع انرژی غیر منتظره را یافته است.

یک گروه بین‌المللی از ستاره‌شناسان با استفاده از مشاهدات «کاوشگر تصویربرداری قطبش‌سنجی اشعه ایکس»(IXPE) ناسا و سایر تلسکوپ‌ها، شواهد جدیدی را برای توضیح دادن چگونگی تعامل بقایای تپنده ستاره‌های منفجرشده در اعماق کیهان کشف کرده‌اند.

به نقل از ساینس دیلی، دانشمندان اهل آمریکا، ایتالیا و اسپانیا توجه خود را به یک منظومه دوتایی مرموز کیهانی به نام «PSR J1023+0038» یا به اختصار «J1023» معطوف کرده‌اند. منظومه J1023 از یک ستاره نوترونی با چرخش سریع تشکیل شده است که از ستاره کم‌جرم همراه خود تغذیه می‌کند و این ستاره یک قرص برافزایشی را در اطراف ستاره نوترونی ایجاد کرده است. همچنین، این ستاره نوترونی یک تپ‌اختر است و هنگام چرخش، پرتوهای دوقلوی قدرتمندی از نور را از قطب‌های مغناطیسی مخالف خود ساطع می‌کند و مانند یک فانوس دریایی می‌چرخد.

منظومه J1023 نادر و برای مطالعه ارزشمند است زیرا این تپ‌اختر به وضوح بین حالت فعال خود که در آن از ستاره همراه تغذیه می‌کند، و حالت غیرفعال‌تر که در آن تپش‌های قابل تشخیص را به صورت امواج رادیویی انتشار می‌دهد، در حال گذار است. این امر آن را به یک «تپ‌اختر انتقالی میلی‌ثانیه‌ای» تبدیل می‌کند. «ماریا کریستینا باگلیو»(Maria Cristina Baglio) پژوهشگر «رصدخانه بررا»(Brera Observatory) در ایتالیا و پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: تپ‌اخترهای میلی‌ثانیه‌ای، آزمایشگاه‌های کیهانی هستند و به ما برای درک چگونگی تکامل ستاره‌های نوترونی در منظومه‌های دوتایی کمک می‌کنند.

پرسش بزرگ دانشمندان درباره این منظومه تپ‌اختری این بود که پرتوهای ایکس از کجا سرچشمه می‌گیرند. پاسخ این پرسش، نظریه‌های گسترده‌تری را درباره شتاب ذرات، فیزیک برافزایش و محیط‌های اطراف ستاره‌های نوترونی در سراسر کیهان ارائه می‌دهد.

منبع انرژی این منظومه تپ‌اختری، پژوهشگران را شگفت‌زده کرد. پرتوهای ایکس از باد تپ‌اخترها می‌آمدند که ترکیبی آشفته از گازها، امواج ضربه‌ای، میدان‌های مغناطیسی و ذراتی بود که با سرعتی نزدیک به سرعت نور شتاب گرفته‌اند و به قرص برافزایشی برخورد می‌کنند.

ستاره‌شناسان قطبش پرتو ایکس را با IXPE، تنها تلسکوپی که قادر به انجام این اندازه‌گیری در فضاست، مورد بررسی قرار دادند و آن را با قطبش نوری بررسی‌شده توسط «تلسکوپ بسیار بزرگ»(VLT) رصدخانه جنوبی اروپا در شیلی مقایسه کردند. تلسکوپ IXPE در دسامبر ۲۰۲۱ پرتاب شد و از آن زمان مشاهدات زیادی را از تپ‌اخترها به دست آورده است اما J1023 اولین منظومه در نوع خود بود که مورد بررسی قرار گرفت.

«کاوشگر ترکیب داخلی ستاره نوترونی»(NICER) و «رصدخانه نیل گرلز سویفت»(Neil Gehrels Swift Observatory) نیز مشاهدات ارزشمندی را درباره این منظومه در نور پرانرژی ارائه دادند. از دیگر تلسکوپ‌هایی که در این زمینه کمک کردند می‌توان به «آرایه بسیار بزرگ کارل جی. جانسکی»(Karl G. Jansky Very Large Array) در نیومکزیکو اشاره کرد.

پژوهشگران در نتیجه این بررسی‌ها، زاویه قطبش یکسانی را در طول موج‌های گوناگون یافتند. «فرانچسکو کوتی زلاتی»(Francesco Coti Zelati) پژوهشگر «موسسه علوم فضایی»(ICE-CSIC) در اسپانیا گفت: این یافته‌ها شواهد قانع‌کننده‌ای هستند که نشان می‌دهند یک مکانیسم فیزیکی واحد و منسجم، زیربنای نوری است که ما مشاهده می‌کنیم.

پژوهشگران گفتند که این تفسیر، دانش متعارف را درباره انتشار تابش ستاره‌های نوترونی در منظومه‌های دوتایی به چالش می‌کشد. مدل‌های پیشین نشان داده بودند که پرتوهای ایکس از قرص برافزایشی می‌آیند اما این پژوهش جدید نشان می‌دهد که آن ها از باد تپ‌اخترها سرچشمه می‌گیرند.

«فیلیپ کارت»(Philip Kaaret) اخترفیزیکدان «مرکز پروازهای فضایی مارشال» ناسا و پژوهشگر ارشد پروژه IXPE گفت: IXPE تپ‌اخترهای منزوی زیادی را مشاهده کرده و نشان داده است که باد تپ‌اخترها پرتوهای ایکس را تغذیه می‌کند. این مشاهدات جدید نشان می‌دهند که باد تپ‌اخترها بیشتر انرژی خروجی منظومه را تأمین می‌کنند.

ستاره‌شناسان همچنان به مطالعه‌ی تپ‌اخترهای میلی‌ثانیه‌ای ادامه می‌دهند و چگونگی مقایسه‌ سازوکارهای فیزیکی مشاهده‌شده را با سازوکارهای سایر تپ‌اخترها و سحابی‌ها مقایسه می‌کنند. اطلاعات حاصل از این مشاهدات می‌توانند به اصلاح مدل‌های نظری توصیف‌کننده نحوه تولید تابش توسط بادهای تپ‌اختری کمک کنند و پژوهشگران را یک گام به درک کامل سازوکارهای فیزیکی مؤثر در این منظومه‌های کیهانی خارق‌العاده نزدیک‌تر کنند. این پژوهش در «The Astrophysical Journal Letters» به چاپ رسید.