السرطان هو السبب الرئيسي الثاني للوفاة البشرية في جميع أنحاء العالم حيث من المتوقع وفاة 7.6 مليون شخص كل عام وهو ما يمثل 13٪ من إجمالي الوفيات. سيكون الوضع الحالي لانتشار السرطان أسوأ في المستقبل القريب ومن المتوقع أن تزداد الوفيات المرتبطة بالسرطان 13.1 مليون حتى عام 2030 يتميز السرطان بتكاثر الخلايا غير المنضبط وغياب موت الخلايا الذي ينتج عنه في النهاية كتلة غير عادية من الخلايا، أي الورم باستثناء سرطان الدم. الورم الخبيث هو مصطلح غير محدد يغلف مجموعة من الأمراض الموصوفة بانقسام الخلايا غير المنضبط. لذا أصرت حالة السرطان الشبيهة بالوحش الحالي على الباحثين على تطوير تقنيات مختلفة للتشخيص الدقيق وعلاج السرطان، وعلم النانو هو أحد أساليب العلاج الناشئة التي تمتلك القدرة على مكافحة السرطان. علم النانو، قسم فرعي من طب النانو، يتضمن استخدام تقنية النانو في إدارة وعلاج السرطان أدى التقدم في تكنولوجيا النانو إلى توسيع نطاق تطبيقها في مجالات مختلفة من العلوم الطبية الحيوية كما هو موضح في الشكل (3.3). تسمح تقنية النانو بالتشخيص الجزيئي للسرطان باستخدام مواد ذات مقياس نانوي، مثل جزيئات الذهب النانوية، ونقاط الكم وغيرها من المواد النانوية التي توفر أدلة تشخيصية واضحة للسرطان. ساعد التشخيص الجزيئي بتقنية النانو في تحسين تشخيص المرقم الحيوي للسرطان، على سبيل المثال، جهاز استشعار النانو حساس للغاية لاكتشاف المؤشرات الحيوية المتعددة للبروتين في بضع ثوانٍ. في علاج السرطان، تتوسط الجسيمات النانوية في توصيل الأدوية الخاضعة للرقابة. تُستخدم هذه المواد النانوية كوسيلة يمكنها عبور العديد من الحواجز البيولوجية بسهولة طب النانو هو فرع من فروع الطب يدمج التكنولوجيا الحيوية النانوية والمستحضرات الصيدلانية النانوية للتطبيقات الطبية في الأساس، يتميز الطب النانوي بأنه تطبيق التكنولوجيا الحيوية النانوية في الطب الذي يعتمد بشكل أو بآخر على استخدام المواد والأجهزة النانوية في التشخيص وتسليم الأدوية لتحسين الأدوية المشار إليها باسم الأدوية النانوية على مر السنين، مواد مختلفة نانوية تم استخدام نظام توصيل الأدوية القائم على أساس مثل micelles و liposomes ، و dendrimers ، و nanoemulsion، وما إلى ذلك لتوصيل الأدوية المضادة للسرطان. يتم تسليم المواد النانوية بشكل تدريجي لاستهداف الخلايا السرطانية بسبب خصوصيتها الاستثنائية من خلال الاستهداف النشط والسلبي. على الرغم من وجود عدد كبير من الأدوية التي يمكن استخدامها في علاج السرطان، إلا أن المشكلة تكمن في القتل الانتقائي للخلايا السرطانية مع تقليل السمية الجانبية للخلايا السليمة. يمكن للجسيمات النانوية المكدسة بالعقاقير أن تتخلص من هذه الحدود البيولوجية وتعزز كفاءتها مع تقليل معدلات الإصابة بالأمراض. يعني الطب النانوي تعزيز التوزيع الحيوي وتجميع الموقع الموضوعي للعوامل العلاجية المدارة بشكل أساسي العلاج الكيميائي). تم تقييم مجموعة واسعة من الأدوية النانوية على مر السنين، بما في ذلك الجسيمات الشحمية والبوليمرات والجزيئات والأجسام المضادة، وقد تم الحصول على الكثير من الأدلة التي تثبت أن هذه المواد النانوية الحاملة ذات المقاييس الدقيقة قادرة على تعزيز التوازن بين فعالية وسمية العلاج التدخلات إلى جانب الأغراض العلاجية، تم استخدام ترکیبات طب النانو بشكل متزايد لتطبيقات التصوير في السنوات الأخيرة. طرق مختلفة لطب النانو تشمل الجسيمات النانوية البوليمرية غير البوليمرية المتشعبات، البقع الكمومية، الأنابيب النانوية الكربونية، الجسيمات النانوية القائمة على الدهون. بالإضافة إلى ذلك، فإن قدرة الطب النانوي على نقل حمولة ضخمة واستهداف الروابط متعددة التكافؤ تلعب دورًا محوريًا في علاج السرطان. هذا يمنح خصوصية لاستهداف الأنسجة وكذلك أنظمة الحماية الجانبية تتمثل العقبات الكبيرة التي تواجه هذه الأدوية المستقبلية في السمية المحتملة للجسيمات النانوية، مما يفرض الحاجة إلى إجراء تقييم واسع النطاق قبل استخدام الأدوية النانوية كعلاجات للسرطان (الأورام الخبيثة). يعتمد تسليم الطب المترافق بالمواد النانوية في موقع الورم المستهدف على تطوير نظام نانوي متوافق حيوياً، على سبيل المثال، البلورات النانوية، والجسيمات النانوية الدهنية القوية، وحامل الدهون ذات البنية النانوية، وتقارن الأدوية الدهنية والليبوسومات النانوية، والتشعبات، والأغشية النانوية والمستحلبات، والأنابيب النانوية، والنقاط الكمومية، إلخ. التسليم كذلك. يعتمد الاستهداف السلبي على التأثير المعزز للنفاذية والصيانة (EPR) للأوعية الدموية التي تشمل الأورام. يستخدم الاستهداف النشط ارتباطاً منسقا بواسطة الترابط للجسيمات النانوية بالمستقبلات الموجودة على الخلايا السرطانية لتوصيل الدواء. قد يتم تنظيم إطلاق العقاقير المحملة من الجسيمات النانوية استجابة للتغيرات الفسيولوجية مثل درجة الحرارة ودرجة الحموضة. العديد من خواص المواد النانوية مثل حجمها شحنة السطح PEGylation (الربط) وغيرها من الخصائص الفيزيائية الحيوية هي المسؤولة عن تنوع ملامح التوزيع الحيوي والفعالية المضادة للسرطان للأدوية النانوية في الجسم الحي. ركزت بعض المجموعات البحثية على تطوير جسيمات نانوية متوافقة حيوياً للكشف عن السرطان وعلاجه، وهي قادرة على استهداف علامات محددة للسرطان وتقديم عوامل التصوير والعلاج. في البحث الحالي، تم تطوير مجمعات دوائية أكثر تقدما للجسيمات النانوية يمكنها تفريغ العديد من الأدوية النانوية لتعزيز كفاءة العلاج. يعمل الاستهداف النشط للجسيمات النانوية من خلال اقتران مستقبلات سطح الخلية الخاصة بالورم على تحسين جدوى آلات توصيل الأدوية النانوية مع تقليل السمية بشكل أساسي. أحد أكثر التطورات إثارة في الطب النانوي هو أنظمة الجسيمات النانوية متعددة الوظائف للتصوير المتزامن لكتلة الورم وإيصال الدواء تعمل المواد النانوية كوسيلة لتوصيل الأدوية المقترنة وبالتالي تسمى بالجسيمات النانوية. في سياق علاج السرطان يستهدف نظام توصيل الأدوية المعتمد على الجزيئات النانوية بشكل انتقائي الخلايا السرطانية والبيئة الدقيقة الداعمة للخلايا السرطانية. تحتوي الجزيئات الدقيقة على حمولة من تركيبات الأدوية العلاجية للاستهداف الانتقائي والقضاء على الخلايا السرطانية، وإيصال الأدوية الانتقائي للخلايا السرطانية والسرطان الخلايا الجذعية / البادئة للورم و / أو البيئة المكروية الداعمة للخلايا السرطانية فيما يتعلق بتصوير الخلايا السرطانية، فإن إحدى المواد النانوية الشائعة الاستخدام هي النقاط الكمومية التي تحتوي على خصائص كيميائية ضوئية وفيزيائية ضوئية فريدة لأنها أكثر إشراقا من مركبات الفلور وفور التقليدية، كما أن أطياف انبعاثها ضيقة جدا ويمكن ضبطها عن طريق ضبط حجم النقاط الكمومية هي فئة جديدة من ملصقات الفلورسنت ذات السطوع المحسن والمقاومة ضد التبييض الضوئي. يمكن لهذه الخصائص تحسين حساسية الكشف البيولوجي والتصوير بما لا يقل عن 10 إلى 100 ضعف. المواد النانوية الأخرى، على سبيل المثال، الأنابيب النانوية الكربونية (CNTS) والمتشعبات لها خصائص مثيرة للاهتمام يمكن استغلالها لأغراض التشخيص والاستئصال الحراري، ونقل الأدوية في السرطان. الأنابيب النانوية الكربونية عبارة عن مواد أنبوبية ذات عرض بحجم نانومتر وتماثل محوري، مما يمنحها خصائص مثيرة للاهتمام يمكن استغلالها في تشخيص السرطان وعلاجه. وبالمثل، فإن الأنابيب النانوية الكربونية لديها القدرة على توصيل الأدوية مباشرة إلى الخلايا والأنسجة المستهدفة. إلى جانب التقدم السريع في تطوير المواد القائمة على تكنولوجيا النانو، من الضروري أيضا توضيح سمية الجسيمات النانوية بالإضافة إلى ذلك، يمكن إنشاء مذيلات بوليمرية بقدرات محسنة على تكديس الأدوية عن طريق موازنة الكارهة للماء وقابلية الماء في البوليمرات المشتركة لكتل تأطير الميثيل؛ يمكن أيضا أن تكون مركزة بشكل فعال على السرطان من خلال تغيير السطح باستخدام روابط توجيه الورم. ومع ذلك، قد يظل الحفاظ على إطار التجميع الذاتي في الدوران والتفكيك لإطلاق الدواء في موقع العمل الدوائي يمثل تحديًا دفعت التطورات الحديثة إلى التحسن في اختبارات الانجذاب الحيوي القائمة على الجسيمات النانوية للتصوير الذري والخلوي، والأدوية المقترنة بالجسيمات النانوية الموجهة لعلاج الورم والأجهزة النانوية المدمجة للفحص المبكر وتحديد المرض. تزيد هذه التطورات من تنشيط الأبواب المفتوحة لعلم الأورام المخصص حيث يتم استخدام المؤشرات الحيوية الوراثية والبروتينية لتحليل وعلاج السرطان، في ضوء الذرات الفرعية تزيد هذه التطورات من تنشيط الأبواب المفتوحة لعلم الأورام المخصص حيث يتم استخدام المؤشرات الحيوية الوراثية والبروتينية لتحليل وعلاج السرطان، في ضوء الملامح الذرية الفرعية للمرضى الفرديين. تلخص مقالة المراجعة الحالية تطبيق مختلف الأساليب القائمة على تقنيات النانو لتشخيص وعلاجات السرطان.

الشكل (3.3) التطبيقات العلاجية لتقنية النانو في مجالات الطب الحيوي المختلفة.

سبب الإصابة بالسرطان هو حدوث طفرة في بعض الجينات المحددة داخل الخلايا هذه الطفرة تغير تركيب بعض الجزيئات الحيوية المحددة مما يؤدي في النهاية إلى انقسام الخلايا غير المنضبط؛ نتيجة لذلك، تظهر كتلة من الخلايا المسرطنة في نسيج / عضو معين يسمى الورم. عندما يتم تقييد الخلايا السرطانية تسمى حميدة ولكن إذا أصبحت غازية للأنسجة المحيطة، تسمى خبيثة. تم تطوير معظم الاستراتيجيات التشخيصية والعلاجية ضد السرطان للتحقق من نمو الخلايا السرطانية وانقسامها الأهم في علاج السرطان هو التشخيص المبكر والدقيق الذي يتم بشكل عام عن طريق التصوير المقطعي (CT) والتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) والتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) والموجات فوق الصوتية وما إلى ذلك إن استراتيجيات الفحص والتصوير الحديثة ليست متعددة الاستخدامات لتوفير معلومات سريرية كاملة حول أنواع ومراحل مختلفة من الورم، ونتيجة لذلك أصبح من الصعب جدًا نجاح العلاج ونتائج المريض. معظم العوامل الحالية المضادة للسرطان لا تفرق بين الخلايا السرطانية والعادية، مما يؤدي إلى سمية جهازية وتأثيرات غير مرغوب فيها. علاوة على ذلك، هناك مشكلة رئيسية في السرطان تتمثل في تأخر التشخيص حتى ينتقل السرطان اكتسب استخدام الجسيمات النانوية في تشخيص السرطان ومراقبته الاهتمام واستخدمت أنواع مختلفة من الجسيمات النانوية للتصوير الجزيئي. المبدأ الأساسي للتصوير القائم على المواد النانوية هو حجم الجسيمات المسؤول عن الخصائص غير العادية للجسيمات النانوية الجسيمات النانوية المستخدمة في السرطان، على سبيل المثال، أشباه الموصلات والنقاط الكمومية وبلورات أكسيد الحديد النانوية، لها خصائص بصرية أو مغناطيسية أو هيكلية لا تحدث عادة في الجزيئات أو المواد الصلبة الكتلية. يمكن استخدام العوامل المضادة للأورام المختلفة بما في ذلك الأدوية والجزيئات الحيوية المختلفة مثل الببتيدات المختلفة والأجسام المضادة أو الجزيئات الأخرى مع الجسيمات النانوية لتمييز الورم بسمات عالية وخصوصية عالية، وهذا الاقتران مفيد في الكشف المبكر عن الخلايا السرطانية وفحصها، كما هو موضح في الشكل (4.3). تتميز الجسيمات النانوية ذات القطر الصغير بمساحة سطحية كبيرة يمكن أن تلتصق بسهولة بمجموعات وظيفية من عوامل تشخيصية وعلاجية بصرية أو مشعة أو مغناطيسية مختلفة مما يجعل تشخيص السرطان أكثر إقناعا وكفاءة أحدثت هذه التطورات في تكنولوجيا النانو تقدمًا ثوريًا في مجال تشخيص وعلاج السرطان

الشكل (4.3) آلية تخطيطية لـ SERS بوساطة التصوير الحيوي وتوصيل الأدوية المضادة للسرطان باستخدام AuNGO